Mantenimiento Predictivo

El mantenimiento predictivo se define en la norma EN 13306:2010 como aquel que se realiza siguiendo una predicción obtenida del análisis repetido de características conocidas y de la evaluación de los parámetros significativos de la degradación del elemento.

Por tanto, se establecen intervenciones al

Superarse determinadas alarmas

en la evolución periódica de ciertos parámetros de control.

Estos parámetros de control se definen de acuerdo a cada tecnología, siendo las principales:

  • Vibración
  • Temperatura
  • Ultrasonido
  • Análisis de Aceites
  • Análisis del circuito eléctrico en motores
  • Inspección sensorial

La elección de una u otra tecnología dependerá de los modos de fallo a detectar en base a las acciones correctoras planteadas por el anterior análisis de fallos. Cada tecnología requiere de un proceso de implantación, donde típicamente se define cada uno de los parámetros para su correcta adquisición y alarmas. Este proceso requiere de un conocimiento de la tecnología en sí, pero de manera fundamental del tipo de equipos y características técnicas a supervisar. Por tanto, obtendremos una serie de parámetros requeridos para la implantación de cada una de estas variable.

En base a esas variables habrá que definir una plataforma software-hardware para su adquisición, teniendo que determinar qué características mínimas debe tmantenimiento predictivoener para cada tecnología. Posteriormente, y de manera fundamental por parte de la planta, habría que determinar cuál de las aplicaciones en el mercado se adecua mejor; nunca olvidar en esta decisión la valoración conjunta de la relación calidad – precio.

Alarmas en mantenimiento predictivo

Como parte final en el proceso de implantación del mantenimiento predictivo habría que definir unas alarmas que determinarán el momento de acometer acciones de mantenimiento. Estas se definirán para cada parámetro dentro de cada tecnología, pudiendo definirse fundamentalmente de una doble manera:

–          Alarmas fijas: consiste en un nivel absoluto de referencia.

–          Alarmas de cambio: consiste en un nivel relativo de cambio en relación al histórico de referencia.

Tecnologías de Mantenimiento Predictivo

Vibración:

Tecnología aplicada fundamentalmente a maquinaria rotativa. Podríamos definir la vibración como el desplazamiento respecto a su posición de equilibrio de una masa rotante; este desplazamiento modelizado matemáticamente, limitando la movilidad del conjunto a una dirección y suponiendo que no existiera perdida de energía con el tiempo, se puede asimilar al sistema físico masa-muelle. Este tipo de sistemas consisten en una masa con una inercia m suspendida de un muelle de constante de elasticidad k sometidos a una solicitación externa que genera una movilidad respecto a su posición de equilibrio; esta movilidad es cíclica pues periódicamente pasa por ese punto de situación inicial de mantenimiento predictivo vibraciondesequilibrio.

Por tanto, la vibración se asemeja matemáticamente a un movimiento oscilatorio, periódico o hablando con más rigor a un Movimiento Armónico Simple (M.A.S.). Si a esta señal temporal llamada x (desplazamiento) la derivamos respecto al tiempo obtendremos la velocidad v que sigue siendo un movimiento igualmente oscilatorio pero con un desfase de 90º en relación al anterior; repitiendo el proceso obtendríamos la derivada segunda respecto al tiempo, la aceleración a que sigue siendo un movimiento igualmente oscilatorio si bien desfasado 180º en relación al original. Las unidades de medida del desplazamiento son um, de la velocidad mm/s y de la aceleración g´s (número de veces la aceleración de la gravedad).

Para las mediciones de estas variables vibratorias se utilizan fundamentalmente sensores de tipo piezoeléctrico, fundamentalmente con morfología para detectar esfuerzos de compresión, que para las mediciones de ruta o de campo han de fijarse a la superficie de la maquinaria. En relación a un programa de mantenimiento predictivo, la elección de uno u otro parámetro vibracional depende del modo de fallo a detectar en el equipo, mientras que las alarmas se han de configurar preferiblemente como niveles relativos; existen normativas que definen niveles de vibración de carácter absoluto si bien están fuertemente condicionados al tipo y modo de fijación del sensor, así como al tipo de fuerzas presentes en la máquina.

Los modos de fallo más conocidos detectables por vibración son:

  • Desequilibrio

Desigual distribución de masas alrededor del eje de rotación de la máquina y consiguiente desplazamiento del eje de inercia del conjunto rotórico. Genera niveles elevados de mm/s.

  • Desalineación

No colinealidad de los 2 ejes de giro de los diferentes componentes de la máquina, pudiendo ser angular, paralela o mixta. Genera cambios de 180º en el ángulo de fase (ángulo de la onda vibratoria en relación a un punto fijo de la máquina).

  • Desgaste en rodamientos

Deterioro en los elementos de rodadura, pistas y jaula en el rodamiento. Genera pulsos y transitorios en la máquina, perfectamente detectables con aceleración y los patrones de repetición de esos pulsos por las velocidades de cada uno de los elementos del rodamiento.

Termografía

Tecnología que utiliza las cámaras de termografía que son dispositivos detectores de la energía de radiación infrarroja, proporcional a la temperatura de cada superficie emisora, y la convierten al espectro visible devolviéndonos un termograma de colores, cada uno de ellos proporcional a la radiación irradiada por el equipo analizado. Estas cámaras ofrecen una rápida y fiable comparativa de las zonas enfocadas teniendo un amplio abanico de aplicaciones, tanto en el entorno industrial como fuera de él.

La cantidad de energía irradiada, además de su temperatura, por un cuerpo depende de su emisividad y esto es algo que se ha de configurar en estos dispositivos de medida, siendo este uno de los puntos que puede restar en algunas situaciones fiabilidad a las inspecciones realizadas, puesto que no solo depende del material sino también del tipo de acabado, recubrimiento, …. Otras variables a tener en cuenta han de ser:

  • Condiciones Atmosféricas
  • Temperatura Ambiente
  • Velocidad del Viento
  • Distancia hasta el Objetivo

Sin embargo, para aplicaciones de uso común en la industria como equipos rotativos mecánicos, o dispositivos de alta y baja tensión suelen ser elementos de una notable fiabilidad; pensemos que podemos repetir las condiciones de la medida entre dispositivos de similar funcionalidad y, por tanto, comparar homogéneamente las lecturas.mantenimiento predictivo termografia

Las alarmas para este tipo de tecnología dependen de cada aplicación a chequear, si bien se recomienda utilizar alarmas relativas de delta de temperaturas mas que de temperaturas absolutas.

Los modos de fallos mas típicamente detectados son:

  • Malas conexiones.
  • Sobrecarga.

Ultrasonidos

Este parámetro no es sino el sonido en una banda de frecuencia superior al rango audible, ultrasónica; concretamente, por encima de 20Khz. En esta banda de frecuencias la onda sónica presenta menor energía y mayor direccionalidad, lo que la hace una herramienta ideal para detallar punto de generación de ultrasonidos. Son 3 básicamente los fenómenos de generación de componentes ultrasónicas, turbulencia, fricción e ionización; el primero de ellos suele aparecer en sistemas bajo condiciones de presión en cuanto existen puntos de fuga, el segundo por rozamiento, mientras que el tercero asociado a fenómenos de ionización alrededor de elementos de conducción eléctrica.

Los medidores son igualmente sensores de tipo piezoeléctrico, si bien con diferentes características morfológicas, y en consecuencia, distinto rango de respuesta en frecuencias. Se pueden utilizar para un mantenimiento predictivo mediante el seguimiento de la amplitud ultrasónica, medida en dB, con tal de garantizar un camino repetitivo desde el origen del ultrasonidos hasta el detector ultrasónico. Se ha encontrar para la definición de los puntos de medida un equilibrio entre la distancia, mínima en relación a la fuente ultrasónica, y la posibilidad de repetitividad de la misma, pero en general para aplicaciones mecánicas baste localizar las ubicaciones en las cercanías del rodamiento.mantenimiento predictivo ultrasonidos

En este caso, las alarmas son de tipo relativo por la propia naturaleza de la señal decibélica, existiendo incrementos de carácter absoluto para ciertas aplicaciones. Ahora bien, se trata de una tecnología donde existen multitud de aplicaciones no relacionadas con el predictivo donde la juega un papel muy importante la valoración subjetiva de cada inspector.

Los modos de fallo más típicamente detectables son:

  • Fugas en líneas presurizadas.
  • Descargas eléctricas en líneas de alta tensión.
  • Problemas de lubricación en rodamientos.

Análisis de Aceítes

Esta tecnología se definió en sus inicios como una herramienta para analizar la integridad del lubricante, si bien en la actualidad tiene una utilidad predictiva pues permite conocer el grado de degradación de diferentes elementos. Para implantar este tipo de programas habrá que determinar la localización de puntos de muestreo, tipos de envase, procedimientos de identificación y envío al laboratorio, frecuencias de muestreo, condiciones de la medida.

En el análisis se suelen valorar los siguientes aspectos:

  • Propiedades de aditivos en el aceite base
  • Características físico-químicas de los lubricante
  • Características de residuos de los lubricantes 

Existe para estos resultados un importante contenido normativo y estandarización, pero sí creemos conveniente mencionar que un análisis de estas tecnologías debiera incluir, al menos, fecha de toma, código del equipo, horas del equipo y aceite, si relleno o cambio y referencia del aceite.

Las alarmas para esta tecnología pueden ser absolutas, de hecho, tienen preponderancia sobre las relativas, que existen y tienen validez como en cualquier tecnología predictiva.

Los modos de fallo más típicamente detectables son:

  • Mala calidad del aceite lubricante.
  • Degradación en rodamientos por patrones similares a lo aparecido en vibración.

Análisis de circuito eléctrico en motores

Estas pruebas pueden ser de 2 tipos, bien con el equipo parado o en funcionamiento. Las primeras no son propiamente pruebas predictivas por su carácter disruptivo, es decir, sin el equipo en operación; ahora bien, sí lo son por las variables chequeadas, por el ejemplo, los niveles de aislamiento a tierra que suelen ser decrecientes con el tiempo y horas de operación. Pese a ello, por la característica indicada no lo mencionaremos más en esta página de mantenimiento predictivo, pero sí lo sería, por ejemplo, para verificar los motores de nuestro taller de mantenimiento.

La otra prueba, el análisis de la corriente consumida por un motor eléctrico en carga, se realiza mediante pinzas lecturas de tensión e intensidad conectadas preferiblemente sobre el arrancador del motor en el Cuadro de Control de Motores (CCM). De esta lectura se obtienen 2 grupos de ondas trifásicas de las que podemos analizar desfases, desequilibrios, presencia de armónicos, …. de tal manera que con este primer análisis acotamos unas determinadas zona de falla calidad en la alimentaciónDe la lectura de consumo del motor podemos analizar posibles modulaciones o cambios en la amplitud o frecuencia de la onda para determinar la existencia de irregularidades en el rotor, estator o entrehierro del motor.

La alarmas preferiblemente han de ser absolutas pues existen para casi todos los ensayos con tal de que el motor se chequee con un mínimo de carga eléctrica; no obstante, se pueden definir alarmas de tipo relativo o de cambio como en cualquier tecnología de mantenimiento predictivo.mantenimiento predictivo motores

Los modos de fallo más típicamente detectables son:

  • Desequilibrios de intensidad y voltaje.
  • Problemas en rotores. Juntas de alta resistencia, problemas en soldaduras, …
  • Excentricidad estática y dinámica en entrehierro eléctrico.
  • Problemas en el estator.

Inspección sensorial

Es la función que típicamente han venido realizando los visitadores de planta valiéndose de los sentidos para detectar anomalías en la maquinaria como ruidos anormales, fugas, piezas sueltas, …

Es una técnica de carácter fundamentalmente subjetivo y que puede objetivarse, en cierta medida, a través del uso de check list o listas de comprobación tipificadas por tipo de equipo. Los resultados de estas lista de comprobación pueden introducirse en un software de apoyo para comparar o seguir las propias indicaciones del inspector y realizar un pseudo mantenimiento predictivo.

Los modos de fallo a detectar son variados y dependen fundamentalmente de cada tipo de equipo o industria, por lo que es recomendable que el propio personal de planta elabores sus particulares listas de comprobación y verificación. En cuanto al uso de alarmas comentar que no se puede predeterminar un método para su establecimiento pues se trata de valoraciones fundamentalmente cualitativas; por otro lado, en caso de existencia de alarmas en muchos casos habrá que valorar las variaciones en otras tecnologías para considerar como incorrecta la condición de un equipo.

Se trata de una técnica de fácil implementación, sin coste alguno y que siempre ha de tenerse en cuenta, puesto que se está dando valor al grado de conocimiento sobre la instalación y equipos que tiene nuestro personal de mantenimiento.

Finalmente, indicar que se para todas las técnicas anteriores se debería acometer la

Corrección de Problemas,

es decir, eliminar la causa del problema:

  • Desequilibrio
  • Desalineación
  • Conexión Suelta
  • etcétera, …..

Para lo que también se precisa de un conocimiento base en ingeniería y en maquinaria.

En definitiva,

Mantenimiento Predictivo = Detección + Análisis + Corrección

 

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