Contenidos temáticos
- Conceptos generales de mantenimiento
- Características del generador
- Organización para el mantenimiento predictivo
- Técnicas aplicables de mantenimiento predictivo
- Mantenimiento preventivo vs mantenimiento predictivo
Desarrollo del tema
1. Conceptos generales de mantenimiento
Mantenimiento
La European Federation of National Maintenance Societies define mantenimiento como: todas las acciones que tienen como objetivo mantener un artículo o restaurarlo a un estado en el cual pueda llevar a cabo alguna función requerida.1 Estas acciones incluyen la combinación de las acciones técnicas y administrativas correspondientes.
El mantenimiento en ingeniería
En el mundo de las telecomunicaciones y la ingeniería el concepto de mantenimiento tiene los siguientes significados:
- Cualquier actividad – como comprobaciones, mediciones, reemplazos, ajustes y reparaciones— necesarios para mantener o reparar una unidad funcional de forma que esta pueda cumplir sus funciones.
Para materiales:
Todas aquellas acciones llevadas a cabo para mantener los materiales en una condición adecuada o los procesos para lograr esta condición. Incluyen acciones de inspección, comprobaciones, clasificación, reparación, etc. Conjunto de acciones de provisión y reparación necesarias para que un elemento continúe cumpliendo su cometido. Rutinas recurrentes necesarias para mantener unas instalaciones (planta, edificio, propiedades inmobiliarias, etc.) en las condiciones adecuadas para permitir su uso de forma eficiente, tal como está designado.
Generador eléctrico
Generador en la central eléctrica de Bridal veil Falls, Telluride, Colorado. Se trataría del generador más antiguo que se mantiene en servicio (año 1984) en EEUU. Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrico entre dos de sus puntos, llamados polos, terminales o bornes. Los generadores eléctricos son máquinas destinadas a transformar la energía mecánica en eléctrica.
Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estátor). Si mecánicamente se produce un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.). Están basados en la ley de Faraday.
Generador eléctrico de una fase que genera una corriente eléctrica alterna (cambia periódicamente de sentido), haciendo girar un imán permanente cerca de una bobina. Un generador es una máquina eléctrica que realiza el proceso inverso que un motor eléctrico, el cual transforma la energía mecánica en energía eléctrica. Aunque la corriente generada es corriente alterna, puede ser rectificada para obtener una corriente continua. En el diagrama adjunto se observa la corriente inducida en un generador simple de una sola fase. La mayoría de los generadores de corriente alterna son de tres fases.
2. Características del generador
El motor a gas ge Jenbacher es un motor de 20 cilindros en V (60°), de cuatro tiempos, refrigerado por agua, con sobrealimentación de mezcla mediante turbocompresor de gases de escape.
Trabaja según el principio de LEANOX que representa un desarrollo del motor de mezcla pobre. En él se alimenta el motor con una mezcla de gas con aire en exceso para minimizar las emisiones ya en el momento de la combustión dentro del motor.
V – Aire de aspiración
D – Entrada de gas de combustión
DV – Mezcla gas-aire (del mezclador de gas)
C – Salida del gas de escape
O – Salida de aceite de motor(al intercambiador de calor aceite de motor/agua)
O1 – Entrada de aceite de motor (del intercambiador de calor aceite de motor/agua)
3. Organización para el mantenimiento predictivo
Esta técnica supone la medición de diversos parámetros que muestren una relación predecible con el ciclo de vida del componente. Algunos ejemplos de dichos parámetros son los siguientes:
- Vibración de cojinetes
- Temperatura de las conexiones eléctricas
- Resistencia del aislamiento de la bobina de un motor
El uso del mantenimiento predictivo consiste en establecer, en primer lugar, una perspectiva histórica de la relación entre la variable seleccionada y la vida del componente. Esto se logra mediante la toma de lecturas (por ejemplo la vibración de un cojinete) en intervalos periódicos hasta que el componente falle. La figura muestra una curva típica que resulta de graficar la variable (vibración) contra el tiempo.
Como la curva lo sugiere, deberán reemplazarse los cojinetes subsecuentes cuando la vibración alcance 1,25 in/seg (31,75 mm/seg). Los fabricantes de instrumentos y software para el mantenimiento predictivo pueden recomendar rangos y valores para reemplazar los componentes de la mayoría de los equipos, esto hace que el análisis histórico sea innecesario en la mayoría de las aplicaciones.
4. Técnicas aplicables de mantenimiento predictivo
Entre las técnicas aplicables de mantenimiento predictivo al generador se encuentran:
- Análisis de prestaciones del motor: (potencia, compresión, inyección y régimen) así como análisis de la presión en el cilindro (diagnóstico de la combustión).
- Análisis de vibraciones: la aplicación del análisis de vibraciones lo vamos a utilizar sobre los elementos que detallamos a continuación, utilizando analizadores de frecuencia digitales FFT en tiempo real y acelerómetros por la posibilidad de:
Mediciones triaxiales
- Monitorización permanente en máquinas industriales. Elevadas temperaturas
- Edificaciones y mediciones estructurales
- Calibración y otros propósitos de referencia
- Mediciones de impactos muy elevados
Termografía infrarroja (análisis térmico de componentes)
Dicha técnica nos permite:
- Evaluación del funcionamiento térmico de los diferentes cilindros del motor.
- Correcto funcionamiento de cuadros eléctricos y reparto de potencias del alternador a los transformadores, así como conexiones
- Medida de disipación de calor en motores y bombas.
- Estudio de las salidas de aire de refrigeración, así como del aislamiento y encoquillado de circuitos frigoríficos.
Análisis rápidos del aceite (parámetros de degradación y contaminación del lubricante)
El fin lubricante es la reducir el rozamiento entre las superficies con movimientos relativos entre ellas y con ello el desgaste que sufren a los valores mínimos posibles. Su función es:
- Controlar la fricción.
- Controlar el desgaste.
- Controlar la corrosión.
- Controlar las temperaturas.
- Controlar la contaminación.
- Transmitir potencia.
Endoscopia (visualización interna del motor)
Puntualmente y ante averías con un grado de dificultad elevado de acceso podemos acudir a la técnica de endoscopia, con objeto de inspeccionar: Estado de las válvulas, cilindros, engranajes, bielas, cigüeñales, reductores, estado de pistones en compresores o motores de explosión, rodetes de bombas.
5. Mantenimiento preventivo vs mantenimiento predictivo
Se prevé dos planes de mantenimiento preventivo exhaustivos del generador dada la criticidad del equipo del que estamos tratando, uno independiente y otro basado en las horas de funcionamiento.
Dicho conjunto de operaciones se controlará a través de la implantación de un software de gestión de mantenimiento asistido por ordenador GMAO (Lynx 7) con el que controlamos la ejecución y cumplimiento de dicho plan, sobre todo los elementos de los que está formado el equipo.
Incluimos el plan de mantenimiento, sin desarrollar de cada una de las operaciones de preventivo (indicadas con un código) por no extendernos en el trabajo, y que también quedan registradas en el GMAO.
Los programas de mantenimiento preventivo están basados en estadísticas del MTTF. No obstante el tiempo medio entre fallos (MTBF), no es el mismo para los diferentes equipos que forman parte de la planta. El resultado de usar un programa de mantenimiento basado en datos estadísticos del MTBF son intervenciones y gastos evitables y manipulaciones innecesarias con posibles fallos catastróficos.
La implantación de un mantenimiento predictivo consiste en la monitorización de las condición mecánicas, rendimientos de la operación y otros indicadores de proceso para asegurar el mayor intervalo de tiempo entre reparaciones y minimizar el número y costo de las paradas ocasionadas por los fallos en las máquinas.
A la instalación puede aportar un gran número de ventajas que resumimos a continuación:
- Con él conocemos el estado de nuestros equipos y del proceso en todo instante.
- Eliminamos prácticamente todas las averías.
- Incrementamos los periodos entre paradas.
- Cuando realizamos una intervención conocemos el problema, reduciendo el tiempo de la misma.
- Podemos determinar la causa de fallos crónicos.
- Reducimos el número de piezas en almacén, ya que estas se abastecerán una vez detectado el problema, el cual puede identificarse con antelación al fallo.
- Incrementamos la seguridad.
- Podemos obtener bonificaciones en las pólizas de seguro de nuestros equipos.
- Mejoramos el proceso productivo.
- Reducimos los consumos energéticos innecesarios, eliminando vibraciones no deseadas, ocasionadas por defectos en el funcionamiento de las máquinas, desequilibrios, desalineaciones, etc.
Eso sí conlleva:
- Es necesaria una alta inversión inicial en tecnología y formación del personal.
- La rentabilidad del mismo es a medio y largo plazo.
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