Diseño de un sistema automatizado de gestión de mantenimiento para los anillos rozantes

EL PROBLEMA Actualmente, el Departamento de Mantenimiento Eléctrico no cuenta con un sistema automatizado de gestión de mantenimiento de anillos rozantes, ni de un sistema específico de indicadores que permitan determinar el comportamiento de dicho sistema y tomar una decisión oportuna, lo que finalmente incidirá en la disponibilidad y confiabilidad de la Planta en general. 70% 50% 2.005 Se normalizaron los procesos de gestión de mantenimiento de anillos rozantes, creando instrucciones de trabajo y formularios para el historial de registros.

OBJETIVO GENERAL Diseñar un sistema de gestión automatizado de mantenimiento para los anillos rozantes de las unidades generadoras hidroeléctricas impares de Casa de Máquinas II de la División Planta Guri de CVG EDELCA. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Revisar la teoría de los factores que influyen en las paradas por mantenimiento de anillos rozantes. Diagnosticar la situación actual de la gestión de mantenimiento de anillos rozantes de las unidades de la División Planta Gurí de CVG EDELCA. Revisión y mejora de instrucciones de trabajo y formularios normalizados para el mantenimiento de anillos rozantes. Establecer los indicadores de gestión específicos requeridos. Diseñar del sistema automatizado en Excel para la gestión de mantenimiento: historial de registro, cálculo de indicadores y toma de decisiones.

SISTEMA DE EXCITACIÓN, ANILLOS ROZANTES Y PORTAESCOBILLAS. El sistema de excitación es el encargado de suministrar corriente continua al devanado del rotor para crear el campo magnético giratorio necesario e inducir en el estator los voltajes y corrientes de funcionamiento. Sistema de anillos rozantes, portaescobillas y escobillas: se encarga de transmitir la corriente continua, proveniente del cubículo de excitación, al devanado del rotor, que esta en movimiento. Video

SISTEMA DE EXCITACIÓN, ANILLOS ROZANTES Y PORTAESCOBILLAS. Porta-escobillas Anillos Rozantes Devanado del rotor Voltaje AC Reducido (Gp:) Transfor-mador reductor AC (Gp:) Puente de Tiristores (Gp:) EXCITATRIZ ESTÁTICA Voltaje DC Barras de excitación Devanado del estator Inducción Eléctrico- magnética (Gp:) Salida del Generador AC (Gp:) Carbones ó escobillas (Gp:) Barras de excitación

BARRA POSITIVA BARRA NEGATIVA ANILLO PORTAESCOBILLA SUPERIOR POSITIVO ANILLO PORTAESCOBILLA INFERIOR NEGATIVO ANILLO ROZANTE INFERIOR NEGATIVO ANILLO ROZANTE SUPERIOR POSITIVO

ESCOBILLAS Y PORTAESCOBILLAS INDIVIDUALES

BARRAS POSITIVA Y NEGATIVA DE EXCITACIÓN HACIA EL ROTOR

ANILLO ROZANTE PORTA-ESCOBILLAS RESORTE ESCOBILLA O CARBÓN CABLE

PORTAESCOBILLA RESORTE ESCOBILLA CABLE

SITUACIÓN ACTUAL El hecho de tomar como objeto de estudio las unidades impares de la División Planta Guri fue determinado por el análisis de diversos diagramas de pareto:

Resumen de características de las unidades de Guri.

(Gp:) PARADA POR MANTTO DE ANILLOS ROZANTES DEBIDO A BAJA DE AISLAMIENTO (Gp:) MATERIALES (Gp:) MÁQUINA (Gp:) Agentes químicos (Gp:) Contaminación por carbón residual (Gp:) Polvo de zapatas de freno (Gp:) Aceite de cojinetes (Gp:) Filtros obstruidos (Gp:) Mezcla de grados de escobilla (Gp:) Anillos rozantes irregulares (Gp:) Mala calidad de la escobilla (Gp:) Resorte con poca presión (Gp:) Resorte con mucha presión (Gp:) Poca pátina (Gp:) Desgaste mecánico (Gp:) Desgaste eléctrico (Gp:) Baja densidad de corriente (Gp:) Baja humedad relativa del sistema (Gp:) Desgaste de la escobilla (Gp:) Arranques y paradas sucesivas (Gp:) Funcionamiento de la unidad con alta carga inductiva (Gp:) Horas de servicio (Gp:) MÉTODO (Gp:) MANO DE OBRA (Gp:) Instrucciones de trabajo deficientes (Gp:) Análisis deficiente de datos de los registros (Gp:) Ausencia de sistema de gestión automatizado e indicadores (Gp:) Personal poco capacitado (Gp:) Falta de supervisión (Gp:) Ejecución defectuosa del mantenimiento (Gp:) Contaminación del ambiente (Gp:) Filtros de mala calidad (Gp:) Funcionamiento de la unidad con baja carga inductiva (Gp:) Sistema de aislamiento inadecuado (Gp:) Obsolescencia (Gp:) Grado inadecuado de la escobilla (Gp:) Alta humedad relativa del sistema (Gp:) Excesiva pátina (Gp:) DIAGRAMA ISHIKAWA (Gp:) Alta densidad de corriente

GESTIÓN ACTUAL DE MANTENIMIENTO AL SISTEMA DE ANILLOS ROZANTES. (Gp:) PLANIFICAR (Gp:) EJECUTAR (Gp:) CONTROLAR (Gp:) EVALUAR (Gp:) PROCESO MANTENIMIENTO DE ANILLOS ROZANTES SUB-PROCESO PLANIFICAR. Programa de paradas de unidades del año en el Sistema SAP. Reunión mensual de programación de la División Planta Guri. Liberación de órdenes de mantenimiento; procura de los recursos y materiales requeridos para el futuro mantenimiento.

SUB-PROCESO EJECUTAR. Según la instrucción de trabajo normalizada bajo el sistema de Gestión de la Calidad ISO 9001-2000. SUB-PROCESO CONTROLAR. Se efectúan los registros vaciando los datos de mantenimiento en formularios normalizados bajo el sistema de Gestión de la Calidad ISO 9001:2000 FOR-631-109 y FOR-631-097 (valores de meggado inicial y final del sistema, medida de cada escobilla, número de permiso de trabajo, fecha, responsable, cantidad de escobillas cambiadas en cada anillos, entre otros). SUB-PROCESO EVALUAR. Este sub-proceso esta poco desarrollado. No se tienen indicadores específicos de la gestión, ni se realiza un buen análisis de los datos obtenidos en el sub-proceso controlar. La evaluación se remite a observar una desviación muy grande de los valores de resistencia de aislamiento del sistema para tomar algunas decisiones en cuanto a futuros mantenimientos.

Planificar: Este sub-proceso es uno de los más fuertes, pues con la implantación del sistema SAP y las reuniones de programación, se logra una programación y cumplimiento de planes cercana al 100%. Ejecutar: Se tienen debilidades en este sub-proceso. Algunas de las causas raíces en el Diagrama Ishikawa están ligadas a oportunidades de mejora como son: ejecución defectuosa del mantenimiento (en Mano de Obra); instrucciones de trabajo deficientes (en Método). Con respecto a la baja o alta presión de los resortes (en Máquina), igualmente se tratará en las mejoras a las instrucciones de trabajo. ANALISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL Controlar: Actualmente se lleva control manual de los registros de mantenimiento. Es posible una mejora en cuanto a llevar registro digital de todos los datos, lo que se hará con la propuesta del sistema de gestión automatizada. También se crea un formulario nuevo.

Evaluar: la evaluación que se realiza actualmente es débil, debido a que se obtienen en cada mantenimiento una gran cantidad de datos que no son analizados adecuadamente, y sólo se toman decisiones cuando se observa una desviación muy grande y evidente en el aislamiento del sistema. La propuesta de mejora de un sistema automatizado de gestión fortalecerá este sub-proceso, además de dar respuesta a las causas raíces del Diagrama Ishikawa de análisis deficiente de datos de registros, ausencia de sistema de gestión automatizado e indicadores (en Método). Adicionalmente un punto muy importante que no se evalúa actualmente es el factor de densidad de corriente; el sistema automatizado dará respuesta a este punto (contenido como causa raíz en la parte de Máquinas del Diagrama Ishikawa).

PROPUESTA DE MEJORA A. NUEVOS ASPECTOS A CONSIDERAR EN EL SISTEMA DE ANILLOS ROZANTES. Grado de la escobilla. Limpieza de la pátina. Chequeo de presión de los resortes. Densidad de corriente. B. REVISIÓN Y MEJORA FORMULARIOS E INSTRUCCIONES DE TRABAJO. Se mejoró la INS-631-059: Medición de presión de resorte de portaescobilla. Hacer énfasis en la no limpieza de la pátina de los anillos rozantes. Verificar que todas las escobillas sean del mismo grado.

No se observan deficiencias en cuanto a los formularios actuales, mas sin embargo se crea el formulario FOR-631-110, para el registro de datos de presión de resortes de los portaescobillas. C. SISTEMA AUTOMATIZADO.

D. INDICADORES Objetivo: Medir el desgaste promedio en mm de las escobillas entre mantenimientos tanto del anillo superior como del inferior cada 1000 horas de servicio de la unidad. Expresión matemática: DPE1000 = DPEM x 1000 / HS DPE1000 = Indicador Desgaste promedio de escobilla x 1000 horas de servicio . DPEM = desgaste promedio de escobillas entre mantenimientos. HS = horas de servicio entre mantenimientos. Periodicidad de medición: En cada mantenimiento (en el caso de las unidades impares es cada 2 meses). Valor esperado: Entre 01 mm y 02 mm x 1000 horas de servicio. Desgaste escobillas del anillo inferior es mayor al desgaste de las escobillas del anillo superior. Valores por debajo de 01 mm indican desgaste mecánico del anillo y no de la escobilla (se debe revisar minuciosamente el anillo en cada inspección). Valores superiores a 2 mm indican desgaste muy alto de la escobilla (se debe verificar adecuado grado de escobilla, densidad de corriente).

D. INDICADORES Objetivo: Medir la variación en % del valor de resistencia de aislamiento entre mantenimientos. Expresión matemática: VRA% = ((VFMA – VIMA) / VFMA ) x 100 VRA% = indicador de variación porcentual valor resistencia de aislamiento entre mantenimientos. VFMA = Valor de resistencia de aislamiento final medida en el mantenimiento anterior. VIMA = valor inicial de resistencia de aislamiento medido en el mantenimiento actual. Periodicidad de medición: En cada mantenimiento (en el caso de las unidades impares es cada 2 meses) Valor esperado: No debe superar el 50 %. Este indicador es útil para verificar el comportamiento de la resistencia de aislamiento entre mantenimientos, con el fin de tomar decisiones si hay poca o mucha variación del %.

D. INDICADORES Objetivo: Medir la variación del valor de resistencia de aislamiento entre mantenimientos cada 1000 horas de servicio de la unidad. Expresión matemática: VRA1000 = ((VFMA – VIMA) x 1000 / HS VRA1000 = indicador de variación del valor resistencia de aislamiento entre mantenimientos x 1000 horas de servicio. VFMA = Valor de resistencia de aislamiento final medida en el mantenimiento anterior. VIMA = valor inicial de resistencia de aislamiento medido en el mantenimiento actual. HS: Horas de servicio entre mantenimientos. Valor esperado: No debe ser mayor a 10 M?. Estos tres indicadores permiten diagnosticar cómo se comporta el sistema en cuanto a desgaste de escobillas y aislamiento, y en conjunto permiten tomar decisiones en cuanto a tiempos entre mantenimientos adecuados a los equipos.

CONCLUSIONES La propuesta de mejora implica: Nuevos aspectos a considerar en el sistema de anillos rozantes (ejecutar). Revisión y mejora de los formularios e instrucciones de trabajo actuales (ejecutar y controlar). Diseño del sistema de gestión automatizado e indicadores (controlar y evaluar). Esta propuesta mejorará considerablemente la gestión de mantenimiento, fortaleciendo los sub-procesos débiles, y permitiendo a los mantenedores una toma de decisiones adecuada para aumentar los tiempos entre mantenimientos.

Entre las ventajas que tiene el sistema automatizado se mencionan: El sistema muestra disponibilidad de la unidad, costos asociados a esta indisponibilidad, y también calcula la nueva disponibilidad, ahorros, etc., en caso de aumentar el tiempo entre mantenimientos. Esto es con el fin de que el usuario pueda observar el impacto económico y de prestación de servicio al mejorar los tiempos entre mantenimientos. Es posible llevar un control digital de los registros de mantenimiento. Cálculo de la Densidad de Corriente por escobillas, y la determinación de que el valor arrojado esté dentro de los parámetros o no, así como el cálculo automático de escobillas a sustraer o adicionar en caso de que el valor de densidad esté fuera de los parámetros. Se calcula el promedio de escobillas cambiadas por mantenimiento y al año. Esto es beneficioso, pues permite determinar al usuario si su cantidad de escobillas en stock es la adecuada, además de mejorar su inventario en almacén y tiempos de reposición. CONCLUSIONES

El sistema de indicadores analiza el comportamiento del sistema en cuanto a desgaste de escobillas y aislamiento, y en conjunto los tres indicadores permiten tomar decisiones en cuanto a tiempos adecuados entre mantenimientos a los equipos. CONCLUSIONES

Implementar el sistema en las unidades generadoras de las distintas plantas de EDELCA, como Caruachi y Macagua, así cómo los otros grupos de unidades de Guri. Solo deben agregarse o quitarse escobillas en la hoja de cálculo. Realizar una comparación del comportamiento de los distintos sistemas en cuanto a desgate de escobillas y aislamiento, con el fin de determinar cuáles son los sistemas más y menos eficientes, y tomar acciones de mejora. Realizar una corrida en el programa del los datos que se tienen desde hace 10 años, además de empezar con datos nuevos, con el fin de realizar comparaciones a futuro. RECOMENDACIONES