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MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Definición de Mantenimiento Predictivo: Mantenimiento basado fundamentalmente en detectar una falla antes de que suceda, para dar tiempo a corregirla sin perjuicios al servicio, ni detención de la producción, etc. Estos controles pueden llevarse a cabo de forma periódica o continua, en función de tipos de equipo, sistema productivo, etc. Para ello, se usan para ello instrumentos de diagnóstico, aparatos y pruebas no destructivas, como análisis de lubricantes, comprobaciones de temperatura de equipos eléctricos, etc. Ventajas del Mantenimiento Predictivo:



Reduce los tiempos de parada.



Permite seguir la evolución de un defecto en el tiempo.



Optimiza la gestión del personal de mantenimiento.



La verificación del estado de la maquinaria, tanto realizada de forma periódica como de forma accidental, permite confeccionar un archivo histórico del comportamiento mecánico.



Conocer con exactitud el tiempo límite de actuación que no implique el desarrollo de un fallo imprevisto.



Toma de decisiones sobre la parada de una línea de máquinas en momentos críticos.



Confección de formas internas de funcionamiento o compra de nuevos equipos.



Permitir el conocimiento del historial de actuaciones, para ser utilizada por el mantenimiento correctivo.



Facilita el análisis de las averías.



Permite el análisis estadístico del sistema. QUÉ ES EL MANTENIMIENTO PREDICTIVO?

Definición de mantenimento predictivo El mantenimiento predictivo es una técnica para pronosticar el punto futuro de falla de un componente de una maquina, de tal forma que dicho componente pueda reemplazarse, con base en un plan, justo antes de que falle. Así, el tiempo muerto del equipo se minimiza y el tiempo de vida del componente se maximiza.

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.

Metodología

de

las

inspecciones

Una vez determinada la factibilidad y conveniencia de realizar un mantenimiento predictivo a una máquina o unidad, el paso siguiente es determinar la o las variables físicas a controlar que sean indicativas de la condición de la máquina. El objetivo de esta parte es revisar en forma detallada las técnicas comúnmente usadas en el monitoreo según condición, de manera que sirvan de guía para su selección general. La finalidad del monitoreo es obtener una indicación de la condición (mecánica) o estado de salud de la máquina, de manera que pueda ser operada y mantenida con seguridad y economía. Por monitoreo, se entendió en sus inicios, como la medición de una variable física que se considera representativa de la condición de la máquina y su comparación con valores que indican si la máquina está en buen estado o deteriorada. Con la actual automatización de estas técnicas, se ha extendido la acepción de la palabra monitoreo también a la adquisición, procesamiento y almacenamiento de datos. De acuerdo a los objetivos que se pretende alcanzar con el monitoreo de la condición de una máquina debe distinguirse entre vigilancia, protección, diagnóstico y pronóstico.



Vigilancia de máquinas. Su objetivo es indicar cuándo existe un problema. Debe distinguir entre condición buena y mala, y si es mala indicar cuán mala es.



Protección de máquinas. Su objetivo es evitar fallas catastróficas. Una máquina está protegida, si cuando los valores que indican su condición llegan a valores considerados peligrosos, la máquina se detiene automáticamente.



Diagnóstico de fallas. Su objetivo es definir cuál es el problema específico. Pronóstico de vida la esperanza a. Su objetivo es estimar cuánto tiempo más Podría funcionar la máquina sin riesgo de una falla catastrófica.

En el último tiempo se ha dado la tendencia a aplicar mantenimiento predictivo o sintomático, sea, esto mediante vibroanálisis, análisis de aceite usado, control de desgastes, etc.

Las técnicas predictivas más habituales en instalaciones industriales son las siguientes: 

Análisis de vibraciones, considerada por muchos como la técnica estrella dentro del mantenimiento predictivo.



Termografías.



Boroscopias.



Análisis de aceites.



Análisis de ultrasonidos.



Análisis de humos de combustión.



Control de espesores en equipos estáticos.

Existen otras técnicas predictivas de sencilla aplicación, que normalmente no se consideran como tales pero que de hecho lo son: inspecciones visuales y lecturas de indicadores.

Mantenimiento Predictivo El mantenimiento predictivo o basado en la condición evalúa el estado de la maquinaria y recomienda

intervenir

o

no,

lo

cual

produce

grandes

ahorros.

El diagnóstico predictivo de maquinaria se desarrolla en la industria en la década que va desde mediados de los ochenta a mediados de los noventa del siglo XX. Actualmente, las filosofías predictivas se aplican en la maquinaria crítica en aquellas plantas que cuentan con una gestión optimizada de sus activos. El mantenimiento basado en la condición optimiza al mantenimiento preventivo de manera que determina el momento preciso para cada intervención en los activos industriales. El mantenimiento predictivo es un conjunto de técnicas instrumentadas de medida y análisis de variables para caracterizar en términos de fallos potenciales la condición operativa de los equipos productivos. Su misión principal es optimizar la fiabilidad y disponibilidad de equipos al mínimo costo.

Ventajas y beneficios de la aplicación del mantenimiento predictivo La gestión optimizada de la programación del mantenimiento reporta las siguientes ventajas:  

Se evitan prácticamente todas las paradas no planificadas por avería. Se alargan los intervalos productivos entre paradas para mantenimiento y se

  

minimizan los tiempos de reparación. Por lo tanto, se aumenta la disponibilidad de la planta. Se evitan las pérdidas de producto por paros en el proceso productivo. Se amplía la duración de servicio de los componentes, solamente se sustituyen



cuando comienzan a dañarse. Se reducen los stocks de piezas de recambio, puesto que el aprovisionamiento de

  

estas piezas también puede programarse. Se impiden penalizaciones por retrasos en las entregas. Se mejora la calidad del producto fabricado (mecanización, laminación). Se evitan averías catastróficas, aumenta la seguridad de la planta, se reducen las



primas de seguros. En definitiva, se aumenta la fiabilidad de la planta. Las

compañías

europeas

que

no

sigan

prácticas

de

Excelencia

Operacional,

desaparecerán.La única manera de competir contra países con mano de obra más económica es mediante la automatización y optimización de la gestión de los procesos y del mantenimiento de los medios de producción.

Descargar artículo, "La estrategia predictiva en el mantenimiento industrial" - PDF 847 Kb.

Vídeo: Por qué aplicar la estrategia predictiva en el mantenimiento industrial. El mantenimiento predictivo es la manera óptima de planificar las revisiones de su maquinaria crítica. Le invitamos a ver esta presentación de Francisco Ballesteros Robles (Preditec/IRM) de aproximadamente una hora de duración donde se exponen los principales argumentos en favor

de

la

estrategia

predictiva.

Las principales técnicas de mantenimiento predictivo y la aplicación del mismo en maquinaria industrial son: 

Análisis de vibraciones



El análisis de vibraciones es la principal técnica para supervisar y diagnosticar la maquinaria rotativa e implantar un plan de mantenimiento predictivo. Ultrasonidos aplicados al mantenimiento predictivo



La captación de ultrasonidos es una técnica de mantenimiento predictivo para la detección de fallos que pueden pasar desapercibidos si sólo utilizamos otras técnicas. Análisis de Lubricantes



Las técnicas de análisis de lubricantes son fundamentales para determinar el deterioro del lubricante, la entrada de contaminantes y la presencia de partículas de desgaste. Análisis de Máquinas Alternativas



Motores y compresores alternativos pueden diagnosticarse con alta precisión a partir de la señal dinámica de la presión, ultrasonidos y vibraciones. Descargas parciales en máquinas eléctricas



La técnica del estudio de las descargas parciales se aplica a grandes máquinas eléctricas para evaluar el estado del estator con la máquina en servicio. Parámetros de supervisión de grandes máquinas eléctricas



La criticidad de las grandes máquinas eléctricas justifica la monitorización en continuo por varias técnicas complementarias entre sí. Termografía La reducción en los precios de las cámaras termográficas han permitido que cualquier departamento de mantenimiento se beneficie ya de esta potente técnica predictiva.



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. Para ampliar la información sobre el mantenimiento predictivo le recomendamos el artículo, "La estrategia predictiva en el mantenimiento industrial" donde se analizan las distintas estrategias de mantenimiento aplicables a los activos industriales. El interés principal de estas notas es servir a los responsables y coordinadores de mantenimiento industrial para acertar en la implantación de la estrategia correcta para cada activo y así conseguir un diseño óptimo

de

su

plan

de

mantenimiento.

La aplicación de la estrategia predictiva en el mantenimiento industrial ha reportado enormes ahorros a aquellas compañías que han sabido aplicar las estrategias más adecuadas para cada activo. Pero la mayoría de instalaciones industriales programan las intervenciones de mantenimiento solamente tras un número de horas de funcionamiento o al aparecer una avería

inesperada.

Las estrategias de gestión del mantenimiento que se analizan desde el artículo son:     

Mantenimiento Regresivo Mantenimiento Reactivo Mantenimiento Preventivo Mantenimiento Predictivo Mantenimiento Proactivo

Descargar artículo, "La estrategia predictiva en el mantenimiento industrial" - PDF 847

Kb.

Análisis de vibraciones El análisis de vibraciones es la principal técnica para supervisar y diagnosticar la maquinaria rotativa

e

implantar

un

plan

demantenimiento

predictivo.

El análisis de vibraciones se aplica con eficacia desde hace más de 30 años a la supervisión y diagnóstico de fallos mecánicos en máquinas rotativas. Inicialmente, se emplearon equipos analógicos para la medida de la vibración en banda ancha, lo que hacía imposible el diagnóstico fiable de fallos en

rodamientos

y

engranajes.

Más tarde, se incorporaron filtros sintonizables a la electrónica analógica, lo que incrementó enormemente la capacidad de diagnóstico, pero sin poder tratar la información de forma masiva. Desde 1984, se comenzaron a emplear equipos digitales con FFT en tiempo real y capacidad de almacenamiento (analizadores-colectores) y tratamiento en software para PC. Hoy día nadie pone en duda la capacidad del análisis de vibraciones en máquinas rotativas, que incluso permite el diagnóstico de algunos problemas en máquinas eléctricas. La información que puede procurar el análisis de vibraciones de forma exhaustiva en forma de parámetros de supervisión y gráficos de diagnóstico incluye:

Parámetros de Supervisión:  

Medida de vibración global o total en banda ancha. Medida de vibración en banda estrecha de frecuencia.

     

Medida de parámetros vibratorios específicos para detección de fallos en rodamientos y engranajes (demodulación, envolvente, Spike Energy, PeakVue,...). Parámetros de la Forma de Onda : Simetría (Kurtosis) y Cresta (Skewness). Fase vibratoria en armónicos : 1x, 2x, 3x, ... RPM. Medida de vibración síncrona en picos : 1x, 2x, 3x, ... RPM. Medida de vibración sub-síncrona. Medida de vibración no-síncrona.

Gráficos de Diagnóstico:    

Forma de Onda Espectro de Frecuencia. Diagramas Pico-Fase: Bode, Nyquist, Polar,... Órbitas X-Y de canales cruzados a 90º

Aplicaciones: Mediante el análisis de vibraciones aplicado a la maquinaria rotativa se pueden diagnosticar con precisión problemas de:          

Desequilibrio Desalineación Holguras Roces Ejes doblados Poleas excéntricas Rodamientos Engranajes Fallos de origen eléctrico ... Selección de sensores de vibración: Rellene este cuestionario para ayudarnos a seleccionar

los

sensores

más

adecuados

para

su

aplicación

Selección de vibrómetros, colectores y analizadores de vibraciones: Mediante este siguiente formulario le ayudaremos a seleccionar el vibrómetro, colector o analizador de vibraciones más adecuado para sus necesidades.

Enlaces de interés:    

Cursos de certificación de analista de vibraciones I, II y III Colectores analizadores de vibración para mantenimiento predictivo Transmisores de vibración Mantenimiento predictivo (PdM) o mantenimiento basado en la condición (CBM)

Ultrasonidos aplicados al mantenimiento predictivo 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. 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.

Acceda al formulario de selección de tecnología de ultrasonidos y permita que le aconsejemos sobre la mejor solución para sus aplicaciones.

Análisis de lubricantes Las técnicas de análisis de lubricantes son fundamentales para determinar el deterioro del lubricante, la entrada de contaminantes y la presencia de partículas de desgaste. Actualmente existen equipos de taller para análisis de aceites que permiten montar un minilaboratorio de análisis rápido de aceites en la planta industrial, lo cual permite:  

Obtener resultados inmediatos sobre los análisis Reducir el coste de análisis por muestra Los equipos de taller para análisis rápido de muestras miden los siguientes parámetros:



Índice de detracción química, para evaluar el deterioro del aceite lubricante



Constante dieléctrica, para evaluar el deterioro del aceite lubricante y su

 

contaminación Contenido en agua, para evaluar su contaminación Índice de desgaste férrico, para localizar desgastes de piezas de la máquina tales

 

como engranajes o rodamientos Indicador de partículas no férricas, para verificar si existe entrada de contaminantes Viscosidad, para comprobar la efectividad del lubricante y estudiar su degradación química o entrada de contaminantes líquidos

nálisis de máquinas alternativas Motores y compresores alternativos pueden diagnosticarse con alta precisión a partir de la señal

dinámica

de

la

presión,

ultrasonidos

y

vibraciones.

En compresores de pistón y motores de explosión el análisis de vibraciones mediante FFT no es una técnica eficaz, ya que el espectro de vibración está muy nutrido de picos y resulta imposible

discernir

los

distintos

problemas

mecánicos

allí

presentes.

El análisis de las trazas de presión de cilindro es la técnica fundamental en el diagnóstico predictivo de este tipo de máquinas. La presión de cilindro se puede representar en forma de curva cerrada respecto del volumen barrido por el pistón (P-V) o de curva abierta respecto del ángulo de cigüeñal (P-a).

La curva P-V sirve para calcular potencia (IHP) y hacer un análisis de eficiencia (performance) de máquina, como técnica de evaluación de condición operativa por comparación con los parámetros

nominales

o

de

diseño.

La curva abierta P-a se utiliza para el análisis multicanal de las formas de onda, por superposición de variables típicas de condición mecánica (vibración y ultrasonidos) sobre la traza

de

presión

de

cilindro.

Los gráficos de diagnóstico típicos para máquinas alternativas son:        

Gráfico de Presión versus volumen de cilindro (P-V). Gráfico de Presión versus ángulo de cigüeñal (P-a). Gráfico superpuesto de vibraciones BF (0-200 Hz) sobre la traza (P-a). Gráfico superpuesto de vibraciones AF (1-20 kHz) sobre la traza (P-a). Gráfico superpuesto de ultrasonidos (40-60 kHz) sobre la traza (P-a). Monitor de cinemática angular de RPM (análisis de vibraciones torsionales). Gráfico FFT de presión (análisis de pulsación). Gráfico de Ignición Secundaria y Primaria (en M.E.P.).

Descargas parciales máquinas eléctricas La técnica del estudio de las descargas parciales se aplica a grandes máquinas eléctricas para

evaluar

el

estado

del

estator

con

la

máquina

en

servicio.

La técnica de descargas parciales es conocida desde hace más de 30 años y va a camino de convertirse poco a poco en la más aplicada a los sistemas de aislamiento en media tensión, por tratarse de la única técnica que permite evaluar el aislamiento de una máquina rotativa en operación. Los equipos de medida, inicialmente analógicos, han sufrido también una revolución para hacerse compatibles con todas las aplicaciones de equipos eléctricos (motores y alternadores, cables, interruptores, ...), ofreciendo la siguiente información:

Parámetros de supervisión:  

Descarga aparente (pC) Corriente de Fuga (nA)

Gráficos de Diagnóstico:  

PDA (Distribución de pulsos por amplitud) PRPD (Distribución de pulsos por amplitud y fase, o "fingerprint")

Parámetros de supervisión de grandes máquinas eléctricas La criticidad de las grandes máquinas eléctricas justifica la monitorización en continuo por varias

técnicas

complementarias

entre

sí.

Las técnicas predictivas aplicables a grandes máquinas eléctricas es uno de los capítulos donde los investigadores están poniendo más interés para desarrollar tecnologías predictivas fáciles de aplicar y con capacidades de diagnóstico más fiables:



Entrehierro. El control del entrehierro en



operación es una técnica de medida que emplea sensores capacitivos inmunes a la inducción de corrientes de Foucault. Esta tecnología existe desde hace unos 10 años, y existen más de 400 instalaciones "on-line" en alternadores hidráulicos y turbos de gran calado. Flujo de Entrehierro. Es un sistema de medida inductivo para determinar problemas



de excentricidad en turboalternadores y cortocircuitos de espiras en máquinas de polos salientes. Vibraciones en barras de estator (SBV). Basada en sensores capacitivos, esta



técnica monitoriza la vibración de barras en el interior de la ranura del hierro de alternadores para prevenir el desacuñamiento por fatiga. Vibraciones en cabeza de bobina (EWV). Esta técnica emplea acelerómetros de fibra óptica para el control predictivo de las vibraciones en cabezas de bobina, para la prevención de la disgregación del aislamiento por fatiga y la consiguiente descarga eléctrica.

Termografía

La reducción en los precios de las cámaras termográficas han permitido que cualquier departamento de mantenimiento se beneficie ya de esta

potente

técnica

predictiva.

La termografía por infrarrojos se ha ido extendiendo durante más de 20 años desde el campo de aplicación médico y militar a otras aplicaciones de mantenimiento industrial, especialmente en equipo y aparellaje eléctrico en alta y baja tensión (líneas, subestaciones, centros de control, etc.). Een la mayoría de los casos, la termografía sólo se aplica a la inspección de armarios eléctricos, a pesar de que existen otras muchas aplicaciones útiles para las funciones del manteniento predictivo tales como: 

Inspección de motores eléctricos para buscar calentamientos localizados por fallos en



el estator. Calentamiento de cojinetes y rodamientos por mala lubricación o daños en la pistas de



rodadura, en los elementos rodantes o en la jaula. Inspección de aislamientos en hornos, calderas, circuitos de vapor, etc.



Comprobación de purgadores de vapor.

   

Inspección de conductos con fluidos calientes o fríos para localizar obstrucciones. Localización de tuberías de agua incrustadas en paredes. Inspección de cierres mecánicos. Verificación de acoplamientos de ejes para identificar desalineaciones o daños en los



acoplamientos. Inspección de poleas para identificar tensiones mayores que las adecuadas y

  

desalineaciones de las poleas. Comprobación del sistema de refrigeración en motores eléctricos. Inspecciones de centros de transformación de alta tensión. Inspección de líneas de corriente para comprobar el equilibrio entre fases.

La medida de temperatura sin contacto es una técnica fundamental en mantenimiento eléctrico que ha experimentado grandes cambios en los equipos e instrumentación disponibles, y que está aún en continua evolución. Se caracteriza por su espectacularidad, facilidad

de

manejo

y

capacidad

de

detección

de

puntos

calientes.

Le invitamos a descargar la guía sobre el mantenimiento predictivo basado en termografía,

elaborada

por

Flir

para

los

analistas

predictivos

de

la

industria.

Enlaces de interés: 

Cámaras termográficas

nálisis 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

Los parámetros medidos son:   

Corriente de Alimentación. Tensión de línea. Vibración.

de

inducción.

La tecnología que Preditec/IRM propone para la aplicación óptima de estas técnicas es el Predimotor, tanto en su versión offline como online.

Modos de fallo 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. Se recomienda leer el artículo de PdMA "Análisis por zonas de fallo" y los siguientes vídeos que hablan sobre la detección de fallos en:

     

Estator Rotor Entrehierro Aislamiento Circuito de potencia Calidad de la alimentación

ultrasonidos

Análisis de lubricantes

Maquinas alternativas Descargas parciales en máquinas eléctricas

Termografía