Técnicas Del Mtto. Predictivo.docx

Universidad Politécnica de Tlaxcala Ingeniería Química Materia: Gestión del Mantenimiento Reporte: Técnicas del Mtto. Predictivo

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Lugar de entrega: Dentro de las instalaciones de la Universidad Politécnica de Tlaxcala 08-06-2018

Objetivo: Dar a conocer las diferentes técnicas de mantenimiento predictivo y sus aplicaciones en la industria. Introducción La evolución de la implementación del mantenimiento en los procesos productivos da a conocer la necesidad de las organizaciones de garantizar niveles mínimos de perdidas además de la excelente calidad. A medida que evoluciona la industria se ven implicados dinamismos y mejoras a los procesos, con el fin que busca toda organización de maximizar la utilización de los recursos, la industria observó que el mantenimiento afecta la productividad de los recursos, debido a que los equipos y/o maquinas deberán proporcionar seguridad, y disponibilidad dentro de las horas productivas. Se puede afirmar que no hay fecha exacta desde que se empezó a implementar el mantenimiento, debido a que desde la época del hombre primitivo, con el fin de mantener sus herramientas de trabajo, decidía cuidarlas, conservarlas y solucionarle o reemplazarle los materiales que necesitaba para su funcionamiento, desde ese momento se puede decir que empieza la implementación del mantenimiento, dando como resultado la importancia de su aplicación. A continuación se presenta una investigación sobre el mantenimiento predictivo específicamente las técnicas implementadas para su aplicación en la organización, inicialmente se realiza una búsqueda en las bases de datos para encontrar que tanto ha avanzado la investigación de este tipo mantenimiento y que técnicas se implementan hasta la fecha en los últimos 10 años, debido a que se busca tener el conocimiento más cercano a la fecha, se realiza un filtro donde se descarten los documentos que no aporten a la información objetivo, mediante la lectura de los documentos se establecen las técnicas implementadas, sus características, herramientas y formas de aplicación, se realiza una recopilación cronológica de este tipo de información.

Técnicas de mantenimiento predictivo 1.-Ultrasonidos La captación de ultrasonidos es una técnica de mantenimiento predictivo para la detección de fallos que pueden pasar desapercibidos si sólo utilizamos otras técnicas.

Existen numerosos fenómenos que van acompañados de emisión acústica por encima de las frecuencias del rango audible. Las características de estos fenómenos ultrasónicos hacen posible la utilización de detectores de ultrasonidos en infinidad de aplicaciones industriales dentro del mantenimiento:      

Detección de fugas de fluidos en conducciones, sistemas de aire comprimido, válvulas, etc. Verificación de purgadores de vapor. Inspección mecánica de rodamientos, reductoras, comprobaciones de alineación, etc. Control y ayuda a la correcta lubricación. Detección de fallos en máquinas alternativas como inspección de válvulas e impactos en componentes acoplados. Inspecciones eléctricas en armarios eléctricos, transformadores, subestaciones, aisladores, líneas de alta tensión, etc. para el control de descargas eléctricas en corona, tracking y arco.

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Ensayos de estanqueidad en vehículos, barcos, trenes, salas limpias, autoclaves, etc. Verificación del funcionamiento de válvulas hidráulicas y neumáticas. Comprobación del fenómeno de la cavitación.

¿Cómo funciona? Los impactos o la fricción generan ondas de sonido de diferentes frecuencias en todas las direcciones, la distancia que es capaz de recorrer esta onda de sonido depende de la energía que se le transfiere y de su propia frecuencia. Las ondas de muy alta energía y baja frecuencia, como pueden ser los terremotos, pueden viajar miles de kilómetros por la superficie de la tierra. Los humanos tenemos un oído capaz de detectar ondas desde los 20Hz hasta los 20kHz, por lo que todos aquellos sonidos que se salgan de este rango no podremos oírlos. La técnica de ultrasonidos detecta ondas más allá de los 40kHz de frecuencia, pudiendo ser generadas por pequeñas fisuras en la pista de un rodamiento o por un escape de aire comprimido.

Los equipos de ultrasonidos no solo captan las señales en este rango de frecuencia, sino que son capaces de convertirlas a un rango dentro del audible para cualquier persona. Así, la capacidad de detección de impactos o fugas no sólo se basa en datos numéricos obtenidos por el equipo, sino también en la capacidad del técnico en identificar acústicamente la existencia o no de un determinado modo de fallo. 

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¿Qué se puede detectar? Rampas de vapor: Puede detectarse un mal funcionamiento de las trampas de vapor, tanto si éstas se encuentran en posición cerrada como abierta, permitiendo un ahorro importante al evitar pérdidas de eficiencia de las instalaciones. Detección de fugas: Con una inspección de la línea sin necesidad de contacto con la tubería la técnica de ultrasonidos permite detectar posibles fugas que puedan estar impactando en consumo de aire comprimido. Con ello se consigue un ahorro en el consumo eléctrico en el uso de compresores.

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Tribología, lubricación: Junto con los análisis de lubricantes, la técnica de ultrasonidos permite lubricar rodamientos con la cantidad exacta de grasa que necesitan, dejando a un lado los posibles errores humanos y malos hábitos adquiridos. El nivel de ultrasonidos y las características del mismo indican la necesidad de un relubricación y evidencian la cantidad de grasa necesaria para conservar la vida media útil de los rodamientos. Estado de rodamientos: Junto con el análisis de vibración, el seguimiento de la integridad mecánica de los rodamientos es posible mediante la técnica de ultrasonidos. Los impactos generados por los fallos superficiales en las pistas o elementos rodantes de los rodamientos son detectados por el equipo de ultrasonidos. Como complemento, los software de análisis son capaces de realizar la FFT de la onda recogida con lo que se pueden asociar los impactos con el elemento del rodamiento que presenta el fallo. Inspecciones eléctricas: Junto con el análisis termográfico, las inspecciones eléctricas mediante ultrasonidos permiten la detección de arcos eléctricos o de coronas salvaguardando la seguridad del operario ya que pueden realizarse a distancia. Con ello se consigue vigilar el estado de transformadores y líneas eléctricas sin menoscabar la seguridad en planta, etc. 2.-Análisis de vibraciones El análisis de vibraciones, permite diagnosticar el estado de las máquinas y sus componentes mientras funcionan normalmente dentro de una planta de producción, es una de las tecnologías más utilizadas en el mantenimiento predictivo de las máquinas rotativas.

El mantenimiento predictivo aplica técnicas no destructivas en las máquinas para predecir cuándo requieren operaciones de reparación o cambio de piezas. Una de ellas, y quizás la más utilizada es el análisis de vibraciones, que sirve para determinar el estado de cada uno de los componentes de los equipos con el fin de programar las actividades de mantenimiento respectivas, sin afectar al desarrollo normal de la planta de producción.

Con el desarrollo de esta tecnología, se consiguen equipos analizadores de vibración y paquetes informáticos que agilizan y facilitan el análisis de vibraciones, porque entregan al usuario las gráficas de las señales de las vibraciones ya sea en el dominio del tiempo o en la frecuencia para que se pueda realizar su interpretación y emitir un diagnóstico acertado. Todas las máquinas generan vibraciones como parte normal de la actividad, sin embargo, cuando falla alguno de sus componentes, las características de estas vibraciones cambian, permitiendo bajo un estudio detallado identificar el lugar y el tipo de falla que se está presentando, su rápida reparación y mantenimiento. El análisis de vibraciones está basado en la interpretación de las señales de vibración tomando como referencia los niveles de tolerancia indicados por el fabricante o por las normas técnicas. Las fallas que se pueden detectar en las máquinas por medio de sus vibraciones son las siguientes:        

Desbalanceo Desalineamiento Defecto de rodamientos Ejes torcidos Desajuste mecánico Defecto de transmisiones por correa Defectos de engranajes Problemas eléctricos

Los parámetros característicos de las vibraciones son: Desplazamiento: indica la cantidad de movimiento que la masa experimenta con respecto a su posición de reposo. Periodo: es el tiempo que tarda la masa en realizar un ciclo completo. Frecuencia: es el número de ciclos que ocurren en una unidad de tiempo. Velocidad: se refiere a la proporción del cambio de posición con respecto al tiempo. Aceleración: proporciona la medida del cambio de velocidad con respecto al tiempo. Debido a que las máquinas están formadas por múltiples piezas que trabajan en conjunto para lograr determinado objetivo, las vibraciones presentes en éstas, no son más que la suma de todas las señales de vibración provenientes de cada una de sus partes. Debido a la complejidad que presentan las señales de las vibraciones, muchas veces, es necesario convertirlas en señales más sencillas para facilitar su análisis e interpretación. Esto se consigue transformando la señal al dominio de la frecuencia a través de las Transformada Rápida de Fourier (FFT), la cual captura la señal en el tiempo, la transforma en una serie de señales sinusoidales y finalmente las conduce al dominio de la frecuencia. Hay que tener en cuenta que la conversión de una señal de vibración en un espectro de frecuencias requiere de un manejo matemático, que puede resultar un poco complicado. En las industrias modernas, se cuenta con instrumentos especializados que miden las vibraciones entregando los espectros de frecuencia y la magnitud de sus parámetros. El objetivo del mantenimiento basado en condición es conocer la condición de la maquinaria, de tal manera que se pueda determinar su operación de manera segura y eficiente. Las técnicas de monitoreo están dirigidas a la medición de variables físicas que son indicadores de la condición de la máquina y mediante un análisis, efectuar la comparación con valores de referencia de acuerdo a normatividad, para determinar si está en buen estado o en condiciones de deterioro. Esta estrategia asume que hay características medibles y observables que son indicadores de la condición de la maquinaria. El monitoreo de condición es una herramienta poderosa para una mayor productividad y competitividad. La selección de la maquinaria para ser incluida en estos programas depende de un análisis de su criticidad, su costo, disponibilidad, sus requerimientos de seguridad y ambientales, la confiabilidad esperada y el impacto de su falla, entre otros.

Trabajo de campo, toma de vibraciones La toma de vibraciones es ampliamente utilizada en mantenimiento, con el objetivo de vigilar el comportamiento dinámico mecánico de las máquinas rotativas. La correcta utilización de esta tecnología en términos de cantidad de pruebas (tendencia), y el análisis espectral aportan información valiosa en el diagnóstico prematuro de fallas en los elementos rodantes, engranajes, bombas, compresores, ventiladores y muchas otras máquinas rotativas. Se toman mediciones de amplitud vs. Frecuencia de vibración, en las direcciones horizontal, vertical y axial, en cada punto y en las siguientes unidades de: Velocidad En (mm / seg) para analizar problemas de desalineación, desbalanceo, solturas mecánicas, lubricación, problemas estructurales, base, resonancia, etapa de falla en un rodamiento etc. Aceleración (G´s) para analizar problemas a altas frecuencias piñones, cajas reductoras, daño de rodamientos etc.

Enveloping (Ge) para analizar problemas de rozamientos mecánicos, desgastes en bujes, filtrar frecuencias específicas para análisis de rodamientos (frecuencias de pista exterior, interior, bolas, canastilla) etc. Onda en el tiempo (Tiempo / seg) para analizar problemas de engranajes, piñones con dientes picados, daño de rodamientos etc. Medición de las vibraciones e interpretación de sus resultados Los instrumentos que analizan la vibración capturan las señales por medio de sensores. Estos sensores se colocan directamente sobre la máquina en aquellos puntos susceptibles a fallas. Por lo general, los ejes, son una de las piezas que se dañan con mayor frecuencia, por lo que un buen sitio para colocar los sensores está sobre los apoyos de los rodamientos puesto que por éstos se transmiten las vibraciones. Un factor muy influyente en la calidad de las medidas, está en la conexión de los sensores, de forma tal, que está debe de estar perfecta y hacer un buen contacto con la estructura de la máquina para que se puedan tomar las lecturas en las tres direcciones, dos radiales: vertical y horizontal y una axial. La toma de medidas debe ejecutarse manteniendo iguales las condiciones de operación de la máquina, la ubicación de los sensores y el tiempo entre una medición y otra con el fin de que los datos obtenidos se puedan comparar entre sí. Con los datos obtenidos de las mediciones, se realiza su interpretación usando técnicas de análisis que permitan conocer el estado de la máquina. Las técnicas más utilizadas son: 

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Análisis de frecuencia: Este análisis se hace en base al espectro obtenido de la señal de vibración. El espectro está conformado por una gráfica cuyo eje horizontal corresponde a la frecuencia y el eje vertical a cualquiera de los siguientes parámetros: desplazamiento, velocidad o aceleración. Aunque la gráfica de estos tres parámetros son equivalentes entre sí, en alguna de ellas resulta más sencillo hacer su interpretación; en el caso de las máquinas rotatorias, la gráfica que más se utiliza es la de la velocidad. En este tipo de gráficas, la frecuencia es un indicativo de la causa que produce la vibración mientras que la amplitud indica la gravedad de la falla. Análisis de tiempo: Este análisis es un complemento al análisis de frecuencia puesto que sirve para confirmar diagnósticos en aquellas fallas que poseen espectros muy parecidos, estos problemas pueden ser, el desbalance, el desalineamiento y la holgura. También se utiliza cuando se presentan impactos, frotación y holgura, además de las máquinas de baja velocidad y cajas de cambio.

3.-Termografía Las cámaras termográficas por infrarrojos son la primera línea de defensa en un programa de mantenimiento predictivo. Los cambios de temperatura son un parámetro clave en el control de equipos y, dado que la termografía no necesita contacto, los técnicos pueden medir rápidamente la temperatura de los equipos sin interrumpir su funcionamiento. La termografía destaca en la medida de unidades frente a la medida de puntos.

A diferencia de un termómetro por infrarrojos que solamente captura la temperatura en un solo punto, una cámara termográfica captura el perfil de temperatura de un objeto completo como una imagen bidimensional. Los técnicos pueden revisar la temperatura tanto de los componentes fundamentales como de toda la superficie de la unidad, o bien comparar una unidad en buen estado con un problemática, y determinar así rápidamente en qué lugar se debe investigar. Las cámaras termográficas también pueden almacenar imágenes anteriores y actuales para compararlas, así como cargar imágenes en una base de datos centralizada. Usos comunes         

Supervisión y medida de temperaturas de rodamientos en motores grandes u otros equipos giratorios. Identificación de ""puntos calientes"" en equipos electrónicos. Identificación de fugas en recipientes herméticos. Búsqueda de aislamientos defectuosos en tuberías u otros procesos aislados. Búsqueda de conexiones defectuosas en circuitos eléctricos de alta potencia. Localización de interruptores automáticos sobrecargados en un cuadro eléctrico. Identificación de fusibles en el límite de su capacidad nominal de corriente, o próximos al mismo. Identificación de problemas en el cuadro de distribución eléctrica. Captura de lecturas de temperatura de procesos.

Aplicación de referencia: temperatura de funcionamiento del motor Cuando una planta de procesado de papel tuvo un problema con una unidad de control de bombeo, la termografía mostró que uno de los ramales de la alimentación trifásica estaba funcionando a una temperatura elevada, lo cual indicaba que la unidad estaba consumiendo demasiada corriente a través de dicho ramal. El personal de mantenimiento ejecutó una orden de trabajo e intentó reparar el controlador de la bomba; no obstante, la comprobación termográfica efectuada posteriormente para evaluar la reparación mostró que ahora dos ramales estaban funcionando a una temperatura elevada. El equipo de mantenimiento intentó efectuar una segunda reparación, pero los tres ramales comenzaron a funcionar a una temperatura elevada. Finalmente, quitaron la unidad completa y la sustituyeron por otra. Todas las medidas y los intentos de reparación ocurrieron antes de que se produjera un fallo catastrófico. No se perdió tiempo de producción, ni se dañó o perdió ningún material de ningún trabajo en curso. Un buen programa de mantenimiento predictivo que incluya técnicas de termografía pone a su disposición pasos para corregir pequeños problemas antes de que sean más grandes. Ventajas de la termografía 

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Mayor rapidez y máxima eficacia al menor coste. Para alcanzar estos objetivos, las plantas industriales necesitan operar sin interrupciones: 24 horas al día, 365 días al año. Sin costosas averías ni pérdidas de tiempo. Así, si es usted el responsable del mantenimiento predictivo de su planta, es mucha la responsabilidad que tiene. Con solo poder prever qué componentes están a punto de averiarse, podría precisar en qué momento adoptar las debidas medidas correctivas. Por desgracia, los peores problemas permanecen ocultos hasta que es demasiado tarde. Las cámaras termográficas son la herramienta perfecta para predecir fallos ya que consiguen hacer visible lo invisible. En una termografía, los problemas saltan a la vista de inmediato. Con el fin de mantener sus plantas operativas en todo momento, muchas empresas han combinado sus programas de mantenimiento predictivo con las herramientas de diagnóstico más valiosas para el mantenimiento predictivo del mercado: las cámaras termográficas.

4.-Análisis de Motores Eléctricos Análisis de motores eléctricos de inducción En los últimos años se han desarrollado tecnologías que mediante de la medida simultánea de corriente y tensión permiten el diagnóstico de motores AC.

Los análisis de vibraciones pueden complementarse con análisis de corriente y tensión de alimentación cuando se trata de diagnosticar motores eléctricos de inducción. Los parámetros medidos son:   

Corriente de Alimentación. Tensión de línea. Vibración.

Modos de fallo 

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Las vibraciones en máquinas eléctricas pueden tener un origen mecánico o eléctrico. Los síntomas que sirven al diagnóstico de los fallos de origen eléctrico se pueden encontrar en los espectros de vibración o en la señal dinámica de corriente o tensión del motor en cada fase. Los problemas de origen eléctrico detectables con las técnicas de análisis de vibración, corriente y tensión se pueden clasificar en seis zonas de fallo: Problemas en la calidad de la alimentación, detectable por prueba de potencia. Fallos en el circuito de potencia, detectables por las pruebas estándar y la prueba de potencia. Defectos en el aislamiento, detectable por la prueba estándar, el índice de polarización y la prueba de voltaje a pasos. Fallos de estator, detectable por la prueba estándar, influencia de rotor, la prueba de potencia y la prueba de arranque. Fallos de rotor, detectable por análisis de vibraciones, prueba estándar, prueba de la influencia de rotor, evaluación de rotor y prueba de arranque. Defectos en el entrehierro, detectable por análisis de vibraciones, prueba estándar, influencia de rotor y prueba de excentricidad.

5.-Instalaciones mecánicas Los sistemas mecánicos se recalientan si hay errores de alineamiento en ciertos puntos del sistema. Cuando los componentes mecánicos se desgastan y pierden eficiencia suelen disipar más calor. Como resultado, los equipos o sistemas defectuosos aumentan rápidamente su temperatura antes de averiarse. Al comparar periódicamente lecturas de una cámara termográfica con el perfil de temperatura de una máquina en condiciones de funcionamiento normales, es posible detectar una gran cantidad de fallos distintos. Ejemplos de averías

mecánicas que se pueden detectar con la termografía: o Problemas de lubricación o Errores de alineación o Motores recalentados o Rodillos sospechosos o Bombas sobrecargadas o Ejes de motor recalentados o Rodamientos calientes

Tuberías La termografía también ofrece información muy valiosa sobre el estado del aislamiento de conductos, tuberías y válvulas. La inspección del estado del material de aislamiento que rodea las tuberías puede ser vital. Las pérdidas de calor por un aislamiento defectuoso se detectan con mucha claridad en la termografía, lo que permite reparar rápidamente el aislamiento y evitar importantes pérdidas de energía u otros daños. Ejemplos de averías en tuberías que se pueden detectar con la termografía: o Fugas en bombas, tuberías y válvulas o Averías del aislamiento u Obstrucciones en tuberías

Instalaciones refractarias y petroquímicas Mediante una cámara termográfica, el material refractario dañado y la correspondiente pérdida de calor se pueden localizar con facilidad, puesto que la transmisión de calor se observará claramente en la termografía. Las cámaras termográficas también se utilizan ampliamente en el sector petroquímico. Ofrecen un método de diagnóstico rápido y preciso para el mantenimiento de hornos, la gestión de la pérdida refractaria y la inspección de aletas de condensador. Los intercambiadores de calor se pueden inspeccionar para detectar conductos obstruidos.

Referencias http://www.preditec.com/mantenimiento-predictivo/ https://www.google.com.mx/search?q=termografia+mantenimiento+predictivo+ pdf&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiU5eiqxcTbAhUinq0KHfDkD zEQ_AUICigB&biw=1366&bih=662#imgrc=q3py_FrOucI7iM: http://www.imac.unavarra.es/web_imac/pages/docencia/asignaturas/emyv/pdfd oc/vib/vib_predictivo.pdf http://repository.ucatolica.edu.co/bitstream/10983/15585/1/T%C3%89CNICAS %20DE%20MANTENIMIENTO%20PREDICTIVO.%20METODOLOGIA%20DE %20APLICACI%C3%93N%20EN%20LAS%20ORGANIZACIONES.pdf https://www2.ulpgc.es/hege/almacen/download/3/3206/Curso_Lubricantes.pdf