VelezPizaHectorAdolfo2016

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ESTUDIO DE CAUSAS DE FALLA EN VARIADORES DE FRECUENCIA BAJO AMBIENTES 
INDUSTRIALES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
HECTOR ADOLFO VELEZ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS 
FACULTAD DE INGENIERIA 
PROYECTO CURRICULAR DE INGENERÍA ELÉCTRICA 
BOGOTÁ 
2016 
 
 
 
 
 
 
ESTUDIO DE CAUSAS DE FALLA EN VARIADORES DE FRECUENCIA BAJO AMBIENTES 
INDUSTRIALES 
 
 
 
 
 
 
 
HECTOR ADOLFO VELEZ 
 
 
 
 
 
 
Informe pasantía 
 
 
 
 
 
 
Director Interno 
César Leonardo Trujillo Rodríguez 
Profesor Facultad de Ingeniería 
Universidad Distrital 
 
 
 
Director Externo 
Juan Carlos Molina Higuera 
FLT and Contracts Team Leader 
Rockwell Automation 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS 
FACULTAD DE INGENIERIA 
PROYECTO CURRICULAR DE INGENERÍA ELÉCTRICA 
BOGOTÁ 
2016 
 
 
 
 3 
 
 
INDICE 
 
1. INTRODUCCION ..................................................................................................................................................... 5 
2. ESTADO DE LA TECNICA ...................................................................................................................................... 6 
2.1. RECTIFICADOR DE 6 PULSOS ....................................................................................................... 7 
2.2. RECTIFICADOR DE 18 PULSOS ..................................................................................................... 8 
2.3. RECTIFICADOR PWM ...................................................................................................................... 9 
2.4. TOPOLOGIAS DE INVERSORES .................................................................................................. 10 
2.5. SISTEMAS DE MONTAJE .............................................................................................................. 10 
2.6. TECNICAS DE CONTROL EN VARIADORES DE FRECUENCIA ................................................. 11 
2.6.1. VOLTIOS/HERTZ ............................................................................................................................ 11 
2.6.2. VECTOR DE FLUJO ....................................................................................................................... 11 
2.7. INTERFAZ HUMANO MAQUINA .................................................................................................... 12 
2.8. APLICACIONES DE LOS VARIADORES DE FRECUENCIA ......................................................... 13 
3. DESARROLLO DEL ESTUDIO .............................................................................................................................. 15 
3.1. MUESTRA ESTUDIADA ................................................................................................................. 15 
3.2. PROBLEMAS EN LA CALIDAD DE ENERGIA ............................................................................... 16 
3.3. PROBLEMAS DE FALLA A TIERRA............................................................................................... 18 
3.3.1. COMO DIAGNOSTICAR UNA FALLA A TIERRA ........................................................................... 18 
3.3.2. QUE PUEDE CAUSAR UNA FALLA A TIERRA ............................................................................. 18 
3.3.3. CASOS ESTUDIADOS DE FALLA A TIERRA ................................................................................ 20 
3.4. SUBTENSIONES (FALLA DE BAJO VOLTAJE)............................................................................. 23 
3.4.1. CASOS ESTUDIADOS DE SUBTENSIONES ................................................................................ 24 
3.5. SOBRETENSIONES ....................................................................................................................... 27 
3.5.1. SOBRETENSIONES TRANSITORIAS A LA SALIDA DEL INVERSOR (dv/dt) .............................. 27 
3.5.2. RESISTENCIAS DE FRENADO...................................................................................................... 28 
3.5.3. CASOS ESTUDIADOS DE SOBRETENSION ................................................................................ 28 
3.6. PROBLEMAS EN LOS COMPONENTES ELECTRONICOS DE POTENCIA ................................ 30 
3.6.1. PRUEBAS EN SGCT ...................................................................................................................... 30 
3.6.2. PRUEBAS EN SCR ......................................................................................................................... 31 
3.6.3. CASOS ESTUDIADOS DE PROBLEMAS EN LOS ELEMENTOS ELECTRONICOS DE 
POTENCIA ...................................................................................................................................................... 32 
3.7. ARMONICOS .................................................................................................................................. 33 
3.8. PROBLEMAS EN LA CONFIGURACION DEL DRIVE ................................................................... 33 
3.8.1. CONFIGURACION DEL TORQUE.................................................................................................. 33 
3.8.2. CONFIGURACION DEL TIEMPO DE ARRANQUE ........................................................................ 35 
 
 4 
 
3.8.3. DRIVE FUNCIONANDO EN MODO SENSORLESS ...................................................................... 36 
3.8.4. AUTOTUNE ..................................................................................................................................... 36 
3.8.5. CASOS ESTUDIADOS DE PROBLEMAS EN LA CONFIGURACION DEL DRIVE ....................... 37 
3.9. PROBLEMAS DE CONTAMINACION ............................................................................................ 38 
3.10. CASOS ESTUDIADOS DE PROBLEMAS DE CONTAMINACION ................................................. 38 
3.11. PUESTA A TIERRA EN VARIADORES DE FRECUENCIA............................................................ 39 
3.12. TABLA RESUMEN .......................................................................................................................... 40 
4. PASOS PARA DIAGNOSTICAR UNA FALLA ..................................................................................................... 42 
4.1. BUCKUP DE LOS PARAMETROS DEL DRIVE E INSPECCION MECANICA. ............................. 42 
4.2. INSPECCION DEL CABLEADO DEL MOTOR ............................................................................... 44 
4.3. INSPECCION DE CABLEADO Y TERMINALES ............................................................................ 45 
4.4. INSPECCION DE LAS TARJETAS Y CONEXIONES DEL DRIVE................................................. 47 
4.5. REVISION DEL CODIGO DE FALLA DEL DRIVE Y DE LOS VALORES RECOMENDADOS 
POR EL FABRICANTE. .................................................................................................................................. 49 
4.6. PASOS A SEGUIR EN CASO DE RUIDO ELECTRICO................................................................. 50 
5. CONCLUSIONES ................................................................................................................................................... 51 
6. REFERENCIAS ...................................................................................................................................................... 52 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 5 
 
 
 
1. INTRODUCCION 
 
El rápido incremento en la utilización de nuevas tecnologías y técnicas de 
automatización en la industria ha traído consigo efectos en la cadena de producción 
y manufactura así como cambios en la red eléctrica, una de las grandes migraciones 
tecnológicas industriales de los últimos años está basada en el uso de variadores de 
frecuenciapara el control de motores eléctricos, sus aplicaciones abarcan bombas, 
ventiladores, compresores, cintas trasportadoras, actuadores entre otros, 
volviéndose dispositivos indispensables para asegurar la continuidad de los 
procesos de fabricación [1]. 
 
 Los Diseñadores, ingenieros de mantenimiento y administradores de las plantas 
deben tener en cuenta la sensibilidad de estos equipos a los disturbios de la calidad 
de la energía eléctrica y como estos problemas interactúan con los procesos que se 
llevan a cabo en sus plantas. Así, las fallas en los variadores de frecuencia resultan 
en paradas de planta, perdidas en la producción, desperdicio de material e 
intervenciones manuales y retrasos que se traducen en pérdidas económicas para 
las empresas manufactureras. Entre los disturbios del suministro de energía se 
encuentran las sobretensiones, subtensiones, transitorios, interrupciones, distorsión 
armónica y ruido [2] que pueden afectar seriamente el funcionamiento de los 
equipos. 
 
En el presente trabajo se determinan las causas más comunes por las cuales los 
variadores de frecuencia fallan desde el punto de vista de la calidad de la energía 
eléctrica, todo esto con los siguientes objetivos: 
 
 plantear posibles causas de mal funcionamiento en los variadores de 
frecuencia. 
 identificar los fallos recurrentes mediante el análisis de casos de estudio. 
 Formular soluciones preventivas a las fallas presentes en dichos 
dispositivos. 
 encontrar estrategias para la solución de problemas. 
 abordar los inconvenientes típicos causados por mala instalación y 
configuración de variadores de frecuencia. 
 
 
 
 
 
 6 
 
 
2. ESTADO DE LA TECNICA 
 
 
Un Variador de Frecuencia (VDF) es un dispositivo eléctrico de alta eficiencia capaz 
de proveer el ajuste continuo de la velocidad en aplicaciones con motores eléctricos 
en baja y media tensión. Los dos elementos básicos que lo componen son el 
controlador de frecuencia ajustable, y la estación de control para la entrada de 
parámetros por parte del operador, en la figura 1, se presenta un variador de 
frecuencia de media tensión [3]. 
 
Figura 1) variador de frecuencia de media tensión 
 
El controlador de frecuencia ajustable es la unidad de conversión de potencia 
basado en elementos de estado sólido la cual recibe un voltaje trifásico a 60 Hz y 
provee potencia al motor con frecuencia variable, además de regular la salida de 
voltaje para mantener una relación constante de voltios/hertz y así proporcionar un 
torque constante. 
 
Los principales componentes del controlador de frecuencia ajustable son el 
rectificador y el inversor. La función del rectificador es convertir la entrada de voltaje 
sinusoidal a un voltaje DC y así eliminar la componente de 60 Hz, y la función del 
inversor es generar un voltaje de frecuencia graduable, para variadores de 
frecuencia de media tensión se usan GTOs como elementos interruptores e IGBTs 
para variadores de baja tensión. 
 
Entre los diferentes rectificadores usados en variadores de frecuencia se encuentran 
los de 6, 12,18 pulsos y los de tecnología PWM [4], dependiendo del requerimiento 
de la instalación en la que será instalado el variador de frecuencia puede ser usada 
una u otra topología, algunas de las topologías se muestran a continuación: 
 
 7 
 
 
 
2.1. RECTIFICADOR DE 6 PULSOS 
 
 
En la figura 2 se muestra un rectificador de 6 pulsos 
 
 
Figura 2) Rectificador de 6 pulsos 
 
 
El rectificador de 6 pulsos puede ser usado con un transformador de aislamiento o 
con reactores de línea y es recomendado su uso con filtros a la entrada para reducir 
el nivel de THD de corriente y de voltaje. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 8 
 
2.2. RECTIFICADOR DE 18 PULSOS 
 
 
En la figura 3 se muestra un rectificador de 18 pulsos 
 
 
Figura 3) Rectificador de 18 pulsos 
 
 
Con esta topología, en la mayoría de los casos no es necesario el uso de filtros para 
reducir el nivel de distorsión total harmónica (THD) de voltaje y corriente, en este 
tipo de rectificador se usa un transformador con 9 fases en el secundario, cada una 
desfasada 20 grados para una baja entrada de armónicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 9 
 
2.3. RECTIFICADOR PWM 
 
 
En la figura 4 se muestra un rectificador PWM 
 
 
 
Figura 4) Rectificador PWM 
 
 
Conocido también como rectificador de frente activo (AFE), elimina la necesidad de 
usar transformadores de múltiples devanados para mitigar los armónicos. 
 
En esta topología se usan como interruptores GTOs en variadores de frecuencia de 
media tensión e IGBTs para Variadores de baja tensión. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 10 
 
2.4. TOPOLOGIAS DE INVERSORES 
 
 
Para los inversores siempre se usa PWM con filtro capacitivo a la salida para la 
eliminación de armónicos como se muestra en las figuras 2,3 Y 4. 
 
 
2.5. SISTEMAS DE MONTAJE 
 
 
Para albergar los componentes electrónicos de potencia los Variadores de 
Frecuencia PowerFlex cuentan con una tecnología que permite el fácil acceso y 
reemplazo de componentes dañados sin necesidad de herramientas especiales, 
estas “cajas” llamadas PowerCage, hechas de resina epoxica (Figura 5) contienen 
los disipadores, los componentes Snubber , los SCR (rectificador controlado de 
silicio) o GTO (Gate Turn-Off Thyristor) y los circuitos de gate del variador de 
Frecuencia. 
 
 
 
 
Figura 5) PowerCage 
 
 
En variadores PowerFlex de media tensión los GTO vienen integrados al circuito de 
disparo, lo que ofrece ventajas tales como caminos de baja inductancia y pérdidas 
de energía reducida en los circuitos de disparo con una tasa baja de fallas, en la 
Figura 6 se muestra uno de estos dispositivos. 
 
 
 
 
 
 
 
 11 
 
 
 
Figura 6) Tarjeta GTO con circuito integrado de disparo 
 
2.6. TECNICAS DE CONTROL EN VARIADORES DE FRECUENCIA 
 
 
2.6.1. VOLTIOS/HERTZ 
 
 
Es la técnica de control básica en variadores de frecuencia y el núcleo de los 
sistemas de control más complejos usados en drives, se basa en la relación entre el 
voltaje y la frecuencia para controlar la velocidad y el torque, y es usado en 
aplicaciones en las cuales la carga no varía rápidamente. 
 
Esta técnica de control se utiliza en lazo abierto sin dispositivos de realimentación y 
permite al motor trabajar en su torque nominal dentro de cierto rango de frecuencias 
especificado por los fabricantes de drives. 
 
El principio de funcionamiento de este sistema de control se basa en mantener el 
flujo magnético constante, a través de la relación antes mencionada aunque solo 
sea una aproximación. 
 
2.6.2. VECTOR DE FLUJO 
 
Esta técnica de control retiene como núcleo la relación de Volts/Hertz pero son 
adicionados algunos bloques para mejorar el rendimiento del drive. Son utilizados 
elementos de realimentación para obtener valores precisos de velocidad y torque, y 
adicionalmente, es controlada la cantidad de corriente dirigida al flujo del motor a 
través de un lazo de tensión. En la Figura 7 se muestran los bloques de control que 
componen esta técnica de control. 
 
En el diagrama de la Figura 7 el estimador de corriente estima las corrientes de flujo 
y torque en el motor para los otros bloques de control del drive. El ángulo del voltaje 
controla la cantidad de la corriente que va al flujo del motor usando como 
 
 12 
 
realimentación la corriente estimada de torque y los parámetros del motor arrojados 
durante el Auto tune. 
 
 
Figura 7) sistema de control vector de flujo 
 
 
 
2.7. INTERFAZ HUMANO MAQUINA 
 
 
La estación de control contiene el interfaz humano máquina y está compuesta de 
botones, potenciómetros y pantallas que pueden o no estar ubicadas en el frente del 
equipo o en un lugar remoto alejado del variador de frecuencia el cual permite al 
operador seleccionar los parámetros de operación deseados [5, 6, 7], en la figura 8a 
y 8b se muestran diferentes tipos de interfaz. 
 
 
 
 13 
 
 
 
Figura 8a) Interfaz humanomaquina Drive MV Figura 8b) Interfaz humano maquina Drive LV 
 
2.8. APLICACIONES DE LOS VARIADORES DE FRECUENCIA 
 
Los variadores de frecuencia pueden ser utilizados en una amplia cantidad de 
procesos en los cuales no solo se pueden controlar la velocidad sino que 
adicionalmente, se pueden obtener ahorros energéticos considerables. 
 
Dentro de las cargas que son alimentadas para el control del flujo, se encuentran las 
bomba (Figura 9), ventiladores, sopladores y compresores, las cuales tienen 
requerimientos de flujo que Oscilan, siendo así necesarios dispositivos externos 
para ajustar los valores a los deseados, dentro de los elementos utilizados para tal 
fin se encuentran las válvulas, amortiguadores de salida, alabes de entrada y 
difusores; todos estos son elementos mecánicos restrictivos, los cuales desperdician 
energía disipando la potencia por fricción y difusión de calor. El uso de los 
variadores de frecuencia en lugar de los métodos tradicionales (Figura 10), ofrece la 
oportunidad de incrementar el tiempo del ciclo de vida de los equipos y la reducción 
de la energía consumida [8, 9]. 
 
 
 
Figura 9) Bombas. 
 
 
 
 
 
 14 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10) Tablero con variadores de frecuencia. 
 
 
Otra de las grandes ventajas que tiene el uso de los variadores de frecuencia se 
encuentra en la capacidad de usar equipos en paralelo, los cuales pueden trabajar 
por debajo de su capacidad nominal dependiendo de la demanda, alimentados por 
un único variador, lo cual puede significar grandes ahorros energéticos con respecto 
al uso de un solo equipo trabajando de manera On/Off [10]. 
 
Los Variadores de Frecuencia (VFD) desempeñan un papel protagónico en los 
procesos de la industria, y por ello es necesario garantizar la operación continua y 
confiable de los equipos para evitar tiempos inoperantes que suponen grandes 
costos para los productores. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 15 
 
 
 
3. DESARROLLO DEL ESTUDIO 
 
 
Como propósito fundamental de este trabajo, se encuentra la identificación de 
causas que originan el mal funcionamiento en variadores de frecuencia y el 
planteamiento de las posibles medidas para la prevención y solución de problemas 
en estos dispositivos. Este es un estudio descriptivo donde como primera etapa se 
recolectaron informes de casos de mantenimiento, en situaciones en las que se han 
presentado fallas, así, se recolectaron los datos sobre diferentes aspectos y 
condiciones de operación que tras un análisis de condiciones y síntomas, arrojaron 
las posibles causas que reinciden con mayor frecuencia cuando estos equipos 
comienzan a presentar anomalías en su funcionamiento. 
 
3.1. MUESTRA ESTUDIADA 
 
Se recopilo información de más de 20 casos en los cuales los variadores de 
frecuencia presentaban una falla en su funcionamiento, la muestra incluye Drives 
instalados en las principales industrias que funcionan en el país (Oil & Gas, Papel, 
Alimentos, Acero y Cementos) los resultados de las causas principales de falla de 
este estudio se muestran en la imagen a continuación (Figura 11). 
 
 
Figura 11) Causas de fallas encontradas en el estudio. 
 
 
 16 
 
 
En la Figura 11, se puede observar que las principales causas de falla en los 
variadores de frecuencia son las debidas a los disturbios en el suministro de 
energía, seguido por los problemas de falla a tierra y los problemas de configuración 
del drive. 
 
Por este motivo este estudio se concentra en los tipos de falla ocasionados por 
estos disturbios y los métodos para mitigar sus efectos, adicionalmente se exponen 
los principales problemas de configuración y las prácticas adecuadas a la hora de 
reconfigurar el drive. 
 
3.2. PROBLEMAS EN LA CALIDAD DE ENERGIA 
 
En la tabla 1 se muestran los principales disturbios del suministro de energía 
eléctrica según la IEEE 1159: 
 
 17 
 
Contenido tipico espectral Duracion Tipica Tipica Magnitud del Voltaje
1.1 Impulsivo
Nanosegundo Elevaciones de 5 ns <50 ns
Microsegundo Elevaciones de 1 us 50 ns - 1 ms
Milisegundo elevaciones de 0.1 ms > 1 ms
1.2 Oscilatorio
Baja frecuencia < 5 KHz 0-4 pu
Frecuencias medias 5 - 500 KHz 0-8 pu
Altas Frecuencias 0.5 - 5 MHz 0-4 pu
2.1 Instantaneo
Interrupcion 0.5-30 Ciclos <0.1 pu
Sag 0.5-30 Ciclos 0.1-0.9 pu
Swell 0.5-30 Ciclos 1.1-1.8 pu
2.2 Momentaneo
Interrupcion 0.5 Ciclos - 3 s <0.1 pu
Sag 30 Ciclos - 3 s 0.1-0.9 pu
Swell 30 Ciclos - 3 s 1.1-1.4 pu
2.3 Temporal
Interrupcion 3s-1 min <0.1 pu
Sag 3s-1 min 0.1-0.9 pu
Swell 3s-1 min 1.1-1.2 pu
3.1 Interrupcion 
Sostenida
>1 min 0 pu
3.2 Subvoltaje >1 min 0.8-0.9 pu
3.3 Sobrevoltaje >1 min 1.1-1.2 pu
4.Desbalance 
de Voltaje
Estado Estable 0.5-2 %
5.1 DC Offset Estado Estable 0-0.1 %
5.2 Armonicos 0-100 th Estado Estable 0-20%
5.3 Interarmonicos 0 - 6 KHz Estado Estable 0-2%
5.4 Notching Estado Estable
5.5 Noise ancho de banda Estado Estable 0-1%
6.Fluctuacion
es de Voltaje
<25 Hz Intermitente 0.1-7 pu
7.Variaciones 
de la 
frecuencia 
Electrica
<10 s
5.Distorcion 
de la Forma 
de Onda
3.Variaciones 
de Larga 
Duracion
2.Variaciones 
de Corta 
duracion
1.Transitorios
Categorias
Tabla 1) Disturbios en la calidad de la energía eléctrica según IEEE 1159. 
 
Los variadores de frecuencia son equipos eléctricos susceptibles a los problemas 
resumidos en la tabla, muchos de los cuales pueden ser la causa de mal 
funcionamiento en estos dispositivos, a continuación se muestran casos de fallas en 
variadores de frecuencia debido a problemas en la calidad de la energía eléctrica. 
 
 
 
 18 
 
3.3. PROBLEMAS DE FALLA A TIERRA 
 
Una falla a tierra es detectada en el Drive cuando la suma de la corriente de las tres 
fases al motor esta fuera del rango del drive [11]. 
 
3.3.1. COMO DIAGNOSTICAR UNA FALLA A TIERRA 
 
La prueba que se realiza en el Drive para diagnosticar la falla sigue el procedimiento 
a continuación: 
 
1) Desconectar los cables del motor en la caja de conexiones del motor. 
 
2) Aislar los cables del motor en la caja de conexiones del motor. 
 
3) Poner en funcionamiento el Drive para ver si persiste el fallo. 
 
 Si el Drive no arroja más fallas, es porque el problema está en el motor o en 
la caja de conexiones del motor. Se debe reemplazar el motor o proporcionar 
un mayor aislamiento en los cables del motor. 
 Si la falla persiste con el motor desconectado en la caja de conexiones del 
motor, el problema podría estar en los cables entre el Drive y el motor o en el 
Drive. 
 
4) Desconectar los cables del motor en las terminales del Drive y poner en 
funcionamiento el Drive. 
 
 Si la falla persiste con los cables del motor desconectados del Drive, el Drive 
necesita ser reparado o reemplazado. 
 Si la falla no aparece, el problema está en los cables entre el motor y el drive 
y deben ser reemplazados. 
 
3.3.2. QUE PUEDE CAUSAR UNA FALLA A TIERRA 
 
Son varias las razones por las cuales un Drive puede presentar una falla a tierra, en 
general cualquier conductor del Drive que este en contacto con la tierra del sistema, 
ya sea en los devanados del motor, en los cables de alimentación del sistema o 
dentro del variador de frecuencia, pueden ocasionar una falla a tierra, las principales 
circunstancias en las que se genera esta falla son las siguientes: 
 
 19 
 
 
 Cortocircuito a tierra en el motor. 
 Mal funcionamiento en los sensores de realimentación del Drive (CT's). 
 Mala conexión de los CT's a la tarjeta de interface de potencia. 
 Mal cableado desde el CT y la tarjeta de interface de potencia. 
 Ruido causado por los relés del circuito de control auxiliar de encendido y 
apagado. 
 
Los pasos para identificar la Falla a tierra en cualquiera de estos casos es la 
siguiente: 
 
Cortocircuito a tierra en el motor. 
 
Para esto es necesario utilizar un medidor de aislamiento o Megger. 
 
 Medir con un Megger los cables del motor a tierra. 
 Verificar el nivel de aislamiento del motor para ver siconcuerda con el índice 
de aislamiento del inversor. 
 Cables largos del motor, pueden resultar en fenómenos de onda reflejada 
que a su vez puede causar la ruptura prematura del aislamiento si el 
aislamiento del motor no está debidamente clasificado para uso con 
Variadores de frecuencia. 
Revisión de mal funcionamiento en los sensores de realimentación del Drive (CT's). 
 
 Desconectar los cables de alimentación del motor que van al drive y arrancar 
el drive, luego de verificar, este aun continua reportando la falla a tierra. 
 desconectar los CT's uno a la vez para determinar cuál CT está mal. 
 
 
Revisión de una mala conexión al CT o a la tarjeta de interface de potencia. 
 
 Desconectar y volver a conectar para ver si la falla desaparece. 
Mal cableado desde el CT y la tarjeta de interface de potencia. 
 
 Hay bordes de hoja de metal afilados y los cables pueden raspar contra esos 
bordes y causar corto con el metal. 
 
 20 
 
Ruido causado por los relés del circuito de control auxiliar de encendido y apagado. 
 
 Un relé que opera a 120 VAC cuando acciona puede causar un fallo a tierra. 
 Asegurar que el cableado del relé está separado de los cables de baja 
tensión. 
 Tratar de añadir un snubber a través de los relés de 120 VAC para reducir el 
ruido. 
 
3.3.3. CASOS ESTUDIADOS DE FALLA A TIERRA 
 
A continuación serán presentados dos casos en los que se ocurre una falla a tierra, 
en el primer caso, el origen de la falla es interno en el Drive y en el segundo la falla 
se encuentra en el motor. En los dos casos se utiliza el método descrito 
anteriormente para localizar la parte que está causando el problema, en los casos 
de falla a tierra no se puede restablecer el funcionamiento del drive hasta que no se 
borre la falla. 
 
Caso A 
 
Se Registra Falla a tierra, se procede de acuerdo al método descrito anteriormente 
para diagnosticar la falla a tierra encontrándose un CT dañado el cual registraba la 
falla a tierra (Figura 12 y 13). 
 
 
 
Figura 12) Caso A, verificación de falla a tierra 
 
 
 
 21 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 13) Caso A, Desconexión de CT para verificación de buen funcionamiento. 
 
 
Caso B 
 
Se encuentra falla a tierra, se procede de acuerdo al método descrito anteriormente 
para diagnosticar la falla encontrándose que el problema está fuera del drive y que 
es necesario realizar pruebas de aislamiento al motor. 
 
Adicionalmente, se procede a realizar el cambio del motor, luego de lo cual el 
variador se comporta de manera normal sin registrar falla alguna (Figura 14,15 y 
16). 
 
 
 22 
 
 
Figura 14) Caso B, Falla a Tierra 
 
 
Figura 15) Caso B, Verificación de CTs en el variador de frecuencia 
 
 
 
Figura 16) Caso B, Verificación de las conexiones en la tarjeta de interface de potencia 
 
 23 
 
3.4. SUBTENSIONES (FALLA DE BAJO VOLTAJE) 
 
 
De acuerdo al manual de falla, en variadores PowerFlex una falla por subtension se 
presenta en el Drive cuando el valor de voltaje en el bus DC (parámetro 11 del 
variador) o en la alimentación del Drive (Parametro 461) caen por debajo del valor 
configurado (Tabla 2) [12]. 
 
 
Tabla 2) Definición de falla por subtension, según el manual de fallas en variadores PowerFlex. 
 
Esta falla puede originarse debido a un suministro de energía deficiente, sin 
embargo, este parámetro es configurable dentro del Drive (Figura 17): 
 
 
 
Figura 17) Configuración de parámetros en un VDF. 
 
La protección contra subtensiones monitorea las 3 fases del suministro de energía y 
también el voltaje en el Bus DC. Aunque esta falla no dañará el Drive, esta 
protección es requerida para asegurar que los suministros de energía estén 
operando dentro de las especificaciones requeridas, ya que si se pierde la 
Num. De 
evento
Texto del 
fallo/ 
alarma
Tipo
Accion del 
fallo
Parametro de 
Configuracion
Restableci
miento 
automatico
Descrpcion/accion
4 Bajo Voltaje Configurable P460 [Acc VoltInsuf] S
Si el voltaje de bus, P11 [Volt Bus CC] cae por 
debajo del valor establecido en P461 [Nivl 
VoltInsuf] se produce una condicion de 
voltaje insuficiente.
 
 24 
 
regulación de energía podrían presentarse problemas tales como estados 
indeterminados, circuitos de disparo que no podrían asegurar el adecuado 
encendido o apagado de los dispositivos de conmutación y mal funcionamiento de 
los circuitos de control. 
 
 
Como se puede observar en las imágenes anteriores, los parámetros de disparo de 
esta protección pueden ser ajustados a un valor deseado, sin embargo inhibir o 
poner valores muy bajos en estos parámetros tendrá como resultado una 
disminución de la protección del drive. 
 
3.4.1. CASOS ESTUDIADOS DE SUBTENSIONES 
 
A continuación se muestran 2 casos en los que las fluctuaciones de voltaje generan 
el disparo de la falla por subtensión, luego de ver el registro del variador de 
frecuencia es posible observar que a diferentes horas del día se presentan las 
caídas de tensión que generan la falla en los variadores, por este motivo se 
recomienda instalar reactores a la entrada del variador que proporcionen una mejor 
regulación de energía ante fluctuaciones de corta duración y adicionalmente se 
cambia la configuran los parámetros del drive. 
 
Caso A 
 
Se observan fallas por voltaje insuficiente en los drives (Figura 18) de las bombas 
de Oxigeno y se recomienda la instalación de reactores para evitar las fluctuaciones 
de tensión y reducir los efectos de los posibles armónicos de la red. 
 
 
 
Figura 18) Caso A, falla por subtensión 
 
 25 
 
 
CASO B 
 
Se presentan fluctuaciones de tensión que envían a falla el variador y no permiten 
que se active la función de “arranque al vuelo” la cual permite re-conectar un motor 
en movimiento cuando se emite un comando de arranque (Tabla 3). 
 
Se deshabilitan las funciones del drive que disparan la falla por voltaje insuficiente y 
por perdida de fase ya que se considera que las fluctuaciones son de pequeña 
duración y magnitud como para afectar la funcionalidad del Drive (Figura 19), esto 
con el fin de poder habilitar la función de “arranque al vuelo” (Figura 20). 
 
 
 
Figura 19) Caso B, configuración de los parámetros de Falla por subtension, parámetros P460, 
P461. 
 
 
 
 
 
 26 
 
 
Tabla 3) Definición del modo de Arranque al vuelo. 
 
 
Figura 20) Caso B, Configuración de los parámetros de arranque al vuelo P345. 
 
 
 
 
 
 
 
Modo Arranque Ligero
Habilita/Inhabilita la funcion que reconecta a un motor en movimiento a RPM reales,
cuando se emite un comando de arranque. Funcional en todos los modos de control 
de motor.
"Enhanced" (1) - Este modo avanzado realiza rapidamente la funcion de reconexion.
"Sweep" (2) - Este modo de barrido de frecuencia se usa con filtros senoidales de 
salida.
Opciones 
Predeterminadas:
0 = "Inhabilitado"
1 = "Enhanced"
2 = "Sweep"
Modo Arranque Ligero
 
 27 
 
3.5. SOBRETENSIONES 
 
Los componentes eléctricos están expuestos a sufrir fallas ante sobretensiones, en 
los drives se pueden presentar fallas por sobretensión bajo las siguientes 
condiciones: 
 
 Sobretensiones en el suministro de energía. 
 Sobretensiones generadas por el comportamiento de un motor como 
generador de inducción cuando trata de reducir la velocidad de una carga 
con una alta inercia (frenado) demasiado rápido [13]. 
En los variadores de frecuencia modernos la mayoría de las sobretensiones ocurren 
por una mala configuración del tiempo de la rampa de desaceleración de motores 
con cargas de alta inercia. Si este tiempo es muy bajo comparado con el tiempo 
natural de desaceleración de la carga, el motor se comportara como un generador 
de inducción y transferirá la potencia al bus DC del variador de frecuencia con lo 
cual pueden alcanzarse el valor de disparo por sobretensión. 
 
3.5.1. SOBRETENSIONES TRANSITORIAS A LA SALIDA DEL INVERSOR (dv/dt) 
 
Los inversores modernos utilizan dispositivos electrónicosde potencia tales como 
IGBTs y GTOs los cuales conmutan a altas frecuencias para generar señales 
aproximadas a una señal sinodal, sin embargo las variaciones de tensión a altas 
frecuencias generan picos transitorios de voltaje, los cuales pueden agravarse en 
los terminales del motor debido a la reflexión dela onda la cual depende en gran 
manera en la longitud de los cables entre el motor y el Drive. 
 
Estas sobretensiones pueden alcanzar picos de 2.5 veces el voltaje del bus DC del 
variador de frecuencia y pueden ser lo suficientemente altos para dañar el 
aislamiento de los motores, y los cables de potencia. 
 
La amplitud de la onda reflejada depende del dispositivo de conmutación (IGBT, 
GTO, MOSFET, etc), esto debido a que está relacionado con los tiempos de 
levantamiento de los pulsos de tensión, y estos varían dependiendo de la tecnología 
utilizada, entre más rápido sea el dispositivo, mayor pueden ser los picos que se 
presenten, así mismo la longitud del cable juega un papel fundamental en la 
magnitud de la onda reflejada y se recomiendan longitudes máximas del cable para 
un funcionamiento seguro. 
 
 
 28 
 
Una de las principales medidas para resistir la onda reflejada es el uso de motores 
para aplicaciones con variadores de frecuencia, los cuales tienen un mayor nivel de 
aislamiento, capaces de soportar picos de sobretensión. 
 
Otra posible forma de mitigar los efectos de la onda reflejada es el uso de reactores 
a la salida del inversor del drive el cual se opone a las fluctuaciones de corriente y 
de tensión, estos reactores tienen como desventaja la disminución del factor de 
potencia y la caída adicional de tensión. 
 
Sin embargo existen otras opciones tales como los capacitores para sobretensiones 
los cuales van acompañados de una resistencia para ayudar a descargar el 
condensador rápidamente y prepararlo para la siguiente operación, estos van 
conectados en los terminales del motor. También existen filtros especiales los 
cuales representan un camino de alta impedancia para los voltajes de alta 
frecuencia. 
 
Al usar opciones de filtro en el inversor se recomienda no auto sintonizar (autotune) 
debido a que con la adición de componentes LRC entre la salida del drive y el motor 
cambia el modelo equivalente del circuito visto por el variador de frecuencia. 
Adicionalmente por la misma razón el variador de frecuencia debe ser usado en 
modo V/Hz[14]. 
 
3.5.2. RESISTENCIAS DE FRENADO 
 
Cuando desacelera un motor, este se comporta como un generador, produciendo 
energía, esta energía va de regreso al Drive y puede resultar en un incremento del 
voltaje en el bus DC, si este llega a un valor muy alto puede dañar el variador de 
frecuencia. Para poder disipar la energía producida por el motor, se utilizan 
resistencias de frenado las cuales consumen la energía producida [15]. 
 
3.5.3. CASOS ESTUDIADOS DE SOBRETENSION 
 
A continuación se muestra un caso donde el motor se comporta como un generador 
provocando daños en los circuitos de pre-carga y en los componentes electrónicos 
de potencia del variador los cuales deben ser cambiados. 
 
Caso A 
 
Se encuentra daños en la tarjeta de pre-carga, en el rectificador y el inversor, se 
diagnostica una posible sobretensión que supero el voltaje de avalancha (Figura 
21,22 y 23). 
 
 29 
 
 
 
Figura 21) caso A, falla por sobretensión. 
 
 
Figura 22) Caso A, daño en los circuitos de precarga en el variador de frecuencia. 
 
 
 
 30 
 
 
Figura 23) Caso A, falla por sobretensión. 
 
3.6. PROBLEMAS EN LOS COMPONENTES ELECTRONICOS DE POTENCIA 
 
3.6.1. PRUEBAS EN SGCT 
 
Los siguientes pasos describen cómo verificar semiconductores SGCT y todos los 
[19].componentes amortiguadores asociados (Figura 24). 
 
 
Figura 24) Circuito de prueba en SGCT 
 
 
 
 31 
 
Se realiza la comparación entre la lectura de resistencia y capacitancia de cada 
elemento, con los valores de la siguiente tabla 4. 
 
SGCT Rating Sharing Resistor Snubber Resistor 
Snubber 
Capacitor 
1500 Amp 80 kΩ 6 Ω (PWMR)  0.2 µf 
1500 Amp 80 kΩ 
7.5 Ω (Inverter) 
 
0.2 µf 
800 Amp 80 kΩ 10 Ω 0.1 µf 
400 Amp 80 kΩ 15 Ω (PWMR) 0.1 µf 
400 Amp 80 kΩ 17.5 Ω (Inverter) 0.1 µf 
Tabla 4) Valores recomendados en SGCT 
 
 
3.6.2. PRUEBAS EN SCR 
 
 
Los pasos siguientes describen cómo verificar semiconductores SCR y todos los 
componentes amortiguadores asociados (Figura 25). 
 
 
 
 
 
Figura 25) Circuito de Prueba en SCR 
 
 32 
 
 
 
Se realiza la comparación entre la lectura de resistencia y capacitancia de cada 
elemento, con los valores de la Tabla 5: 
 
SCR Rating 
Sharing 
Resistance 
Snubber 
Resistance 
Snubber 
Capacitance 
350, 400, 815 
Amp 
80 kΩ 60 Ω 0.5 µf 
Tabla 5) Valores recomendados en SCR 
 
3.6.3. CASOS ESTUDIADOS DE PROBLEMAS EN LOS ELEMENTOS 
ELECTRONICOS DE POTENCIA 
 
A continuación se muestra un caso en el que el Drive entra en falla debido a un 
posible daño en los SCR del rectificador. Los variadores de frecuencia cuentan con 
un sistema de autodiagnóstico el cual prueba el correcto encendido y apagado de 
los SCR. Sin embargo, el primer paso cuando se presenta una falla en los SCR y los 
GTO, es la medición de los valores de reistencia y capacitancia tal como se 
describió en los parágrafos anteriores. 
 
Caso A 
 
Se revisa el listado de fallos del Drive, obteniéndose los siguientes resultados: 
 
6P o 18P falla en SCR del rectificador (Corto Circuito), la cual se presenta cuando 
uno de los SCR del rectificador de 6 o 18 pulsos, entra en cortocircuito. 
 
Para rectificadores con SCR, este fallo se produce después del cierre de contacto 
inicial, o durante la secuencia de diagnóstico después de un comando de arranque. 
Esta es la primera prueba en el rectificador. Cuando todos los dispositivos están en 
bloqueo, la retroalimentación de los dispositivos debe cambiar de abierto a corto 
para abrir cada vez que la onda senoidal de voltaje de línea pasa por cero. Si esto 
está mostrando constantemente corto, a continuación, la unidad supone que el 
dispositivo está en cortocircuito. 
 
Debido a esta falla se realizan mediciones en los elementos de los SCR del 
rectificador de 6 pulsos, como se muestra en la Figura 26, se tomaron 6 medidas 
teniéndose las siguientes lecturas: 
 
 
 
 
 33 
 
 
 
Figura 26) Mediciones sobre los SCR. 
 
Sin embargo estos valores están dentro de los valores recomendados por el 
fabricante. 
 
3.7. ARMONICOS 
 
Los armónicos son un problema de compatibilidad electromagnética en la cual 
componentes sinusoidales de una señal periódica (Fundamental) generan una 
distorsión continua en las señales de tensión y corriente [16]. 
 
El problema de los armónicos en la red es uno de los principales retos en el 
abastecimiento de energía eléctrica de calidad. Las diferentes cargas conectadas en 
puntos determinados de la red de distribución pueden causar distorsión en la forma 
de onda de tensión y corriente en otros puntos, Los variadores de frecuencia 
pueden ser víctimas o fuentes de emisión de armónicos cuyas propias corrientes 
pueden crear también problemas como sobrecalentamiento en componentes del 
Drive. 
 
3.8. PROBLEMAS EN LA CONFIGURACION DEL DRIVE 
 
 
3.8.1. CONFIGURACION DEL TORQUE 
 
 
 
 34 
 
Dentro de los principales problemas que se encuentran cuando se configura un 
Drive, se encuentra la mala configuración de los parámetros de torque. 
 
Dentro de estos parámetros los principales que son configurados dentro del Drive 
son los número 86, 87,84 y 658 (Figura 27). 
 
 
 
Figura 27) Parámetros de configuración del Torque. 
 
Los primeros dos parámetros se refieren al torque en el arranque cuando el drive 
está trabajando sin enconder de realimentación, el parámetro 86 establece el par de 
arranque y el parámetro 87 es el torque en el punto de transición desde el lazo 
abierto a lazo cerrado que ocurre aproximadamente a los 3 Hz. 
 
Por otro lado el parámetro numero 84 indica eltorque máximo que se le aplicará al 
motor durante la operación normal (Figura 28). 
 
 
Figura 28) Valores recomendados del parámetro 84 de torque. 
 
 35 
 
 
El otro parámetro modificado es el 658 el cual es usado para que el variador de 
velocidad se dispare por sobre carga cuando alcanza el 90% de su capacidad 
térmica. En este punto el torque es cambiado al valor configurado en este 
parámetro, como lo explica la Figura 29. 
 
 
 
Figura 29) Valores recomendados del parámetro 658 de torque 
 
3.8.2. CONFIGURACION DEL TIEMPO DE ARRANQUE 
 
Uno de los aspectos más importante a la hora de configurar el drive correctamente 
es el tiempo de aceleración desde las cero revoluciones hasta la velocidad nominal. 
El tiempo de aceleración es importante para evitar sobrecalentamientos debido a las 
altas corrientes de arranque. 
 
Entre mayor sea el torque de aceleración, menor es el tiempo de arranque; los 
fabricantes de los motores eléctricos normalmente especifica un máximo tiempo de 
arranque el cual debe escogerse dependiendo de la aplicación, ya que el tiempo en 
el que el motor alcanza la velocidad nominal depende de la carga que este 
impulsando. 
 
Por los motivos anteriormente expuestos, es común que ante cambios en el proceso 
o en la carga, deba ser necesario reconfigurar el tiempo de aceleración del Drive el 
cual es un parámetro que puede ser ingresado en el drive (Figura 30). 
 
 
 
 36 
 
 
Figura 30) Configuración de parámetros de aceleración. 
 
3.8.3. DRIVE FUNCIONANDO EN MODO SENSORLESS 
 
Cuando un variador de frecuencia funciona sin un encoder brindado información 
sobre la posición, velocidad torque y potencia del motor, el drive toma su 
información internamente, estimando de forma indirecta la información que necesita 
para funcionar, para esto utiliza las medidas de la corriente y voltaje con sus 
respectivos ángulos [17]. 
 
Adicionalmente para que un drive pueda funcionar en modo sensorless deben 
ingresarse manualmente algunos parámetros tales como el torque al arranque y 
torque en la transición a lazo cerrado. 
 
3.8.4. AUTOTUNE 
 
El auto sintonizador (autotune) es usado para identificar las propiedades eléctricas 
del motor que es conectado al drive, de manera general esta mide los siguientes 
parámetros [18]: 
 
 IR caída de voltaje, el cual es la caída de voltaje sobre la resistencia. 
 Ixo caída de voltaje, el cual es la caída de voltaje sobre la inductancia. 
 Corriente de Flujo 
 Deslizamiento en RPM (este se mide cuando hay un encoder o usando el 
valor de la placa del motor. 
 
 37 
 
Auto sintonizar el motor adecuadamente permite asegurar un torque de arranque 
elevado y un mejor rendimiento a bajas velocidades. Al contrario una mala 
sintonización puede causar que el motor exhiba inestabilidad a baja velocidad y un 
rendimiento inferior. Adicionalmente, puede causar fallos innecesarios de sobre 
tensión y sobre intensidad. 
 
Hay dos tipos de auto Tune (autotune estático y autotune rotativo). El auto tune 
estático se presenta cuando no es fácil desacoplar la carga del motor y 
adicionalmente se presentan restricciones mecánicas de movimiento las cuales 
impiden que el eje del motor pueda girar, este tipo de sintonización no es tan precisa 
como la sintonización rotativa, la cual se realiza cuando el motor esta desacoplado o 
presenta una carga de baja fricción, en este se obtienen resultados más precisos. 
Esta sintonización causa que el motor gire a diferentes velocidades mientras se está 
ejecutando. 
 
Adicionalmente se realiza una sintonización de la inercia total del sistema, la cual se 
ejecuta con la carga acoplada al motor usando un valor inicial de torque y midiendo 
el tiempo de aceleración desde el motor a velocidad cero hasta la velocidad 
nominal, de esta manera el drive identifica la cantidad total de inercia y la guarda 
dentro de sus parámetros. 
 
3.8.5. CASOS ESTUDIADOS DE PROBLEMAS EN LA CONFIGURACION DEL 
DRIVE 
 
A continuación se muestra un caso en el cual se presenta una falla en un variador 
de frecuencia debido al mal funcionamiento del encoder ubicado en el motor de un 
sistema de bombeo, en este caso fue necesario revisar la configuración del torque 
en los parámetros del Drive para posteriormente detectar el problema en el encoder, 
ante esta situación se decide cambiar el modo de funcionamiento del Drive a 
SensorLess mientras se repara o reemplaza la parte dañada. 
 
Caso A 
 
Se presenta la falla Motor STALL (cuando el motor no gira aunque se le aplique un 
torque es considerado en estado STALL o de bloqueo), en el Drive en el momento 
en el que se desea arrancar el motor. Luego de revisar los parámetros de torque y 
encontrarlos dentro de un rango normal, se procede deshabilitar el encoder y a 
configurar los parámetros del torque para su funcionamiento en forma SensorLess, 
luego se intenta poner en funcionamiento el Drive, el cual logra arrancar 
correctamente. 
 
 38 
 
 
Se concluye que el encoder debe ser reemplazado o reparado, mientras el drive 
funciona en modo SensorLess. 
 
3.9. PROBLEMAS DE CONTAMINACION 
 
La contaminación debido a partículas metálicas, polvo y humedad, pueden ser una 
de las principales causas de fallas en los variadores de frecuencia (Figura 31). 
Exceso de polvo puede causar sobrecalentamiento debido a la contaminación en los 
disipadores de calor. Adicionalmente pueden causar mal funcionamiento de los 
ventiladores afectando la refrigeración del Drive, las partículas metálicas pueden 
generar cortocircuitos y mala operación de los contactos del Drive. 
 
 
 
Figura 31) Contaminación encontrada en el transformador de un Drive. 
 
3.10. CASOS ESTUDIADOS DE PROBLEMAS DE CONTAMINACION 
 
A continuación se muestra un caso en el que se presenta humedad excesiva en el 
Drive, pudiendo ser esta la causa de un cortocircuito. Al ser los problemas de 
contaminación producidos por los ambientes industriales en los cuales están 
instalados los variadores de frecuencia, es necesario revisar los grados de 
protección de los encerramientos y tomar las medidas necesarias para resguardar el 
variador de las condiciones ambientales adversas. Adicionalmente, realizar 
mantenimientos preventivos periódicamente para limpiar el variador y corregir 
problemas es una medida efectiva para mitigar los posibles daños causados por la 
contaminación. 
 
Caso A 
 
 
 39 
 
Se presenta un posible corto circuito en el bus DC de los variadores de velocidad de 
las unidades principales de una estación de bombeo. Se verifican las conexiones de 
la alimentación eléctrica tanto en el suministro de energía como en la alimentación 
del motor, sin encontrarse ninguna anomalía en los dispositivos. Adicionalmente se 
encuentra rastros de condensación debido a cambios de temperatura que sumados 
a un aire acondicionado sobredimensionado y a lluvias, generan humedad y 
circulación de agua en el cuarto de los variadores de frecuencia (Figura 32 y 33). 
 
 
Figura 32) Caso A, Condensacion de agua en los variadores de Frecuencia. 
 
 
Figura 33) Caso A, Humedad excesiva en el cuarto de los variadores de Frecuencia. 
 
3.11. PUESTA A TIERRA EN VARIADORES DE FRECUENCIA 
 
En la figura 34 se muestra una configuración de tierra aceptable para la instalación 
de un variador de frecuencia [19]: 
 
 
 40 
 
 
Figura 34) Puesta a tierra en un Variador de Frecuencia según la guía para el cableado y puesta a 
tierra para Drives AC con PWM. 
 
La conexión a tierra es una conexión conductora de baja resistencia entre circuitos 
eléctricos, equipos y tierra, en la cual puede usarse la estructura metálica del edificio 
o en su lugar varillas de puesta a tierra. 
 
 Como se puede ver en el diagrama, todas las tierras están interconectadas, 
incluyendo la conexión a tierra del motor, el Drive y el transformador de entrada. 
 
Cuando surge un cortocircuito se activa la falla a tierra en el variador. 
 
3.12. TABLA RESUMEN 
 
A continuación se muestra la tabla 6,la cual busca ser un rápido método para la 
identificación de problemas presentes en los variadores de frecuencia de manera 
eficaz. En ella es posible identificar los síntomas más comunes presentes en los 
Drives y las acciones para mitigar el problema. 
 
 
 41 
 
 
Tabla 6) Tabla Resumen. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Problema Sintomas Acciones para mitigar el problema
Problemas de Falla a tierra
Suma de las 3 corrientes de fase 
Fuera de rango del drive.
Cambiar el Componente que genera la 
falla.
Subtensiones
Valores de voltaje por debajo de los 
parametros del drive.
Uso de reactores que se oponen a las 
fluctuaciones de tension, estudio de la 
calidad de la energia Suministrada al 
variador de frecuencia.
Sobretensiones
Voltajes en el bus DC por encima 
del valor nominal que pueden 
llegar a quemar circuitos del drive, 
o activar las protecciones a la 
entrada del drive.
Resistencias de frenado que disipan la 
energia generada por el motor cuando 
desacelera, estudio de la calidad de la 
energia Suministrada al variador de 
frecuencia.
Sobretensiones Transitorias
Fallas en el aislamiento de los 
motores, daños en los devanados 
del motor.
mantenerse dentro de las longitudes de 
conductor maximas permitidas entre el 
variador y el motor, usar reactancias,filtros 
o terminales para disminuir los fectos de la 
sobretension en el motor.
Problemas en los componentes 
electronicos de potencia
Componentes electronicos de 
potencia dañados.
Hacer revision continua del buen estado de 
los componentes Snubber de los 
dispositivos electronicos de potencia.
Armonicos
Sobrecalentamiento en los 
componentes electronicos del 
drive, ruido presente en las redes 
de comunicación.
Uso de filtros, o reactores que se oponen a 
las fluctuaciones de tension.
Problemas en la configuracion del 
Drive
Vibraciones en el motor, intetos de 
arranque fallidos.
Cada vez que se realice un cambio en la 
aplicación, correr el autotune del drive, ver 
los valores por defecto en el manual de 
proramacion del drive.
Problemas de Contaminacion
Sobrecalentamiento del Drive, mal 
funcionamiento en los ventiladores 
de refrigeracion, cortocircuitos, 
mala operación de los contactos del 
drive.
Realizar limpiesas periodicas del drive.
 
 42 
 
4. PASOS PARA DIAGNOSTICAR UNA FALLA 
 
4.1. BUCKUP DE LOS PARAMETROS DEL DRIVE E INSPECCION MECANICA. 
 
Como primera medida siempre se obtienen y guardan todos los parámetros del 
Drive, esto se hace debido a que es la configuración inicial con la que estaba 
funcionando el Drive y ante cambios realizados en la programación, siempre se 
puede volver al punto inicial de configuración. Adicional a esto, es importante hablar 
con el operador de la planta para saber todo lo que ocurrió en el momento de la 
anomalía, ya que puede dar un indicio de donde se encuentra la falla en el variador 
de frecuencia. 
 
El siguiente paso se refiere a la inspección visual del motor en busca de signos de 
sobrecalentamiento, obstrucciones mecánicas, rodamientos dañados y cualquier 
indicio de mal funcionamiento del motor, esto se hace antes de entrar a inspeccionar 
los circuitos del Drive. Con esto se busca reparar el area alrededor de la carga e 
identificar daños mecánicos en el sistema motor-carga y sus acoplamientos, los 
pasos a seguir se muestran en la Figura 35. 
 
 
 43 
 
 
Figura 35) Pasos para diagnosticar una falla. 
 
 
 
 
 
 
 44 
 
 
4.2. INSPECCION DEL CABLEADO DEL MOTOR 
 
Luego de hacer la inspección mecánica del motor se busca evidencias de mal 
cableado tales como, ruidos en el interior del motor y signos de cable en mal estado, 
de igual forma quemaduras y motor sin cubierta. 
 
En este paso también se revisa el registro de mantenimiento del motor, para ver si 
ha sido reparado o si recientemente ha sido cambiado el cableado del motor, ya que 
al ser intervenida la maquina se aumenta la probabilidad de que se haya cometido 
un error que provoque el mal funcionamiento en la misma (Figura 36). 
 
Figura 36) Pasos para diagnosticar una falla. 
 
 45 
 
 
 
4.3. INSPECCION DE CABLEADO Y TERMINALES 
 
En este punto se revisan las conexiones y terminales del cableado que sale del 
Drive y va hacia el motor en busca de cortes, raspaduras y ruido eléctrico. En esta 
fase se realiza la primera aproximación al drive con el fin de hacer inspección visual 
y revisar las terminales de cableado del mismo. En caso de encontrar cualquier 
desperfecto se debe reparar el cable o cambiar las terminaciones (Figura 37). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 46 
 
 
Figura 37) Pasos para diagnosticar una falla. 
 
 
 
 
 
 
 
 47 
 
 
 
4.4. INSPECCION DE LAS TARJETAS Y CONEXIONES DEL DRIVE 
 
Luego de haber revisado el motor, el cableado y sus terminales, el paso a seguir es 
revisar indicios de quemaduras en las tarjetas del Drive o malas conexiones o 
conexiones flojas, incluyendo las tarjetas de control y de disparo de los circuitos, en 
esta etapa se realiza la medición de los valores de le los resistores y condensadores 
de los SCR y los GTO (Figura 38). 
 
De ser necesario las tarjetas del Drive deben ser reemplazadas y se debe volver 
ensamblar el Drive, en este aspecto se deben revisar, una a una, todas las 
conexiones en busca de defectos. 
 
 
 48 
 
Figura 38) Pasos para diagnosticar una falla. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 49 
 
 
 
4.5. REVISION DEL CODIGO DE FALLA DEL DRIVE Y DE LOS VALORES 
RECOMENDADOS POR EL FABRICANTE. 
 
Luego de revisar todo el cableado, las tarjetas y las conexiones, el paso a seguir es 
revisar el código de falla que arroja el Drive y compararlo con el manual del usuario, 
de ser necesario se deben reajustar los parámetros del Drive, para esto se puede 
ver y descargar los códigos de falla a través de la interfaz humano máquina del 
variador. En los capítulos anteriores se mostraron las principales fallas que se 
presentan en los variadores de frecuencia y sirve como referencia para una rápida 
solución de problemas (Figura 39). 
 
Figura 39) Pasos para diagnosticar una falla 
 
 
 
 50 
 
4.6. PASOS A SEGUIR EN CASO DE RUIDO ELECTRICO 
 
Alguna de las formas de evidenciar un posible problema de ruido eléctrico se 
muestra en la Figura 40. Sin embargo, un estudio de calidad de la energía es la 
única forma de comprobar un problema de ruido eléctrico. 
 
Adicionalmente, revisar todo el sistema de puesta a tierra puede ser la solución 
cuando se presentan problemas intermitentes en variadores de frecuencia. 
 
 
Figura 40) Pasos a seguir en caso de Ruido Eléctrico. 
 
 
 51 
 
 
5. CONCLUSIONES 
 
En las plantas industriales en donde se realizan grandes consumos de energía 
eléctrica para llevar a cabo los procesos de fabricación, resulta ser este suministro 
fundamental para la operación y la continuidad de las líneas de producción en las 
que se ven envueltos variadores de frecuencia, en este estudio se evidenció que las 
principales causas por las cuales los Drives fallan están relacionadas en más de un 
50% a problemas de calidad en la energía eléctrica. 
 
Fluctuaciones de tensión, armónicos, subtensiones, sobretensiones y transitorios 
están presentes en los sistemas de los Drives que sirve de suministro a los motores 
eléctricos, dando lugar a la necesidad de utilizar elementos externos al variador para 
mitigar los efectos adversos de estos problemas, así el uso de filtros, resistencias de 
frenado, reactores y terminales capacitivas son costos adicionales significativos a 
considerar a la hora de realizar migraciones de los arrancadores directos a 
variadores de frecuencia, además, de suponer mantenimientos más complejos y 
especializados. 
 
Por otro lado, debido a la sensibilidad de los variadores de frecuencia ante las 
perturbaciones del suministro de energía, también es inherente el aumento de la 
probabilidad de que existan tiempos de paradas de planta, por lo cual se deben 
tener planes de mantenimientoperiódicos basados en la condición que aseguren 
bajas intervenciones no programadas, que provoquen tiempos de improductividad y 
perdidas económicas para las empresas. 
 
Dentro de estos planes de mantenimiento se debe tener en consideración el 
comisionamiento, instalación y puesta en marcha de nuevos variadores de 
frecuencia, ya que la correcta realización de estos es fundamental para evitar sobre 
costos por fallas en la parametrización y sintonización del variador. Una inadecuada 
puesta en marcha puede generar vibraciones en el motor, sobrecorrientes y 
sobretensiones, entre otros. 
 
Adicionalmente, cada aplicación en la que se use variadores de frecuencia debe ser 
estudiada de manera independiente, por lo tanto la configuración de los variadores 
de frecuencia debe hacerse de manera customizada y no es replicable en otros 
sistemas. 
 
En este estudio se presentaron las estrategias para la identificación y solución de 
problemas ante fallas, considerando siempre que los operadores de las plantas son 
 
 52 
 
quienes conocen mejor sus procesos y la operación de cada dispositivo dentro de 
su línea de producción, y por tanto es importante que lleven un registro de todos los 
cambios y eventos que se presenten, ya que son estos los mejores métodos para 
establecer un plan de mantenimiento adecuado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. REFERENCIAS 
 
 
 53 
 
 
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