Diseño sistema gestión mantenimiento anillos rozantes (página 2)

La aplicación de herramientas de análisis de fallas en sistemas de gestión de mantenimiento es de gran ayuda para la búsqueda de la mejora continua, requisito de un sistema de gestión basado en calidad. En esta investigación se van a tratar dos métodos, los cuales fueron utilizados para la determinación de las causas raíces de las paradas por mantenimiento de anillos rozantes, y que se describen a continuación.

3.3.3.1 Diagrama causa-efecto.

El Diagrama de causa-efecto, también llamado diagrama de Ishikawa, es una de las diversas herramientas surgidas a lo largo del siglo XX en ámbitos de la industria y posteriormente en el de los servicios, para facilitar el análisis de problemas y sus soluciones en esferas como es la calidad de los procesos, los productos y servicios.

Fue concebido por el ingeniero japonés Dr. Kaoru Ishikawa en el año 1953. Se trata de un diagrama que por su estructura ha venido a llamarse también diagrama de espina de pescado, que consiste en una representación gráfica sencilla en la que puede verse de manera relacional una especie de espina central, que es una línea en el plano horizontal, representando el problema a analizar, que se escribe a su derecha.

A este eje horizontal van llegando líneas oblicuas -como las espinas de un pez- que representan las causas valoradas como tales por las personas participantes en el análisis del problema. A su vez, cada una de estas líneas que representa una posible causa, recibe otras líneas perpendiculares que representan las causas secundarias. Cada grupo formado por una posible causa primaria y las causas secundarias que se le relacionan forman un grupo de causas con naturaleza común.

Este tipo de herramienta permite un análisis participativo mediante grupos de mejora o grupos de análisis, que mediante técnicas como por ejemplo la lluvia de ideas, sesiones de creatividad, y otras, facilita un resultado óptimo en el entendimiento de las causas que originan un problema, con lo que puede ser posible la solución del mismo.

3.3.3.2 Diagrama de Pareto.

El nombre de Pareto fue dado por el Dr. Joseph Juran en honor del economista italiano Vilfredo Pareto (1.848-1.923) quien realizó un estudio sobre la distribución de la riqueza, en el cual descubrió que la minoría de la población poseía la mayor parte de la riqueza y la mayoría de la población poseía la menor parte de la riqueza. Con esto estableció la llamada "Ley de Pareto" según la cual la desigualdad económica es inevitable en cualquier sociedad.

El Dr. Juran aplicó este concepto a la calidad, obteniéndose lo que hoy se conoce como la regla 80/20. Según este concepto, si se tiene un problema con muchas causas, podemos decir que el 20% de las causas resuelven el 80% del problema y el 80% de las causas solo resuelven el 20% del problema.

Por lo tanto, el Análisis de Pareto es una técnica que separa los "pocos vitales" de los "muchos triviales". Una gráfica de Pareto es utilizada para separar gráficamente los aspectos significativos de un problema desde los triviales de manera que un equipo sepa dónde dirigir sus esfuerzos para mejorar. Reducir los problemas más significativos (las barras más largas en una Gráfica Pareto) servirá más para una mejora general que reducir los más pequeños. Con frecuencia, un aspecto tendrá el 80% de los problemas. En el resto de los casos, entre 2 y 3 aspectos serán responsables por el 80% de los problemas.

Pareto es una herramienta de análisis de datos ampliamente utilizada y es por lo tanto útil en la determinación de la causa principal durante un esfuerzo de resolución de problemas. Este permite ver cuáles son los problemas más grandes, permitiéndoles a los grupos establecer prioridades. En casos típicos, los pocos (pasos, servicios, ítems, problemas, causas) son responsables por la mayor parte el impacto negativo sobre la calidad. Si enfocamos nuestra atención en estos pocos vitales, podemos obtener la mayor ganancia potencial de nuestros esfuerzos por mejorar la calidad.

4 PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN.

A continuación se exponen las preguntas de investigación que serán respondidas con la investigación propuesta:

¿Cuál es la situación actual de la gestión de mantenimiento de anillos rozantes?.

¿Cuáles son las causas raíces que influyen en la parada por mantenimiento del sistema de anillos rozantes?.

¿Qué beneficios traerá consigo el diseño de un Sistema de Gestión automatizado de mantenimiento de anillos rozantes?.

¿Qué herramienta será utilizada para diseñar el sistema automatizado de gestión de mantenimiento e indicadores?.

¿Qué indicadores son necesarios para dicha gestión de mantenimiento automatizada?.

5 SISTEMA DE VARIABLES.

5.1 DEFINICIÓN OPERACIONAL Y CONCEPTUAL DE VARIABLES

5.1.1. Definición Conceptual. Indicadores de Gestión

Desde el punto de vista conceptual los indicadores de gestión son expresiones cuantitativas que nos permiten analizar el comportamiento de diferentes elementos de la organización a través del tiempo con respecto a un punto de referencia.

5.1.2 Definición Operacional. Indicadores de Gestión

Desde el punto de vista operacional, un indicador de gestión debe ser entendido como una expresión matemática precisa que define una o varias características de un proceso que se encuentra en estudio. En el presente estudio esta variable será expresada en valores de cantidad (número) y porcentaje (%)

5.1.3 Definición Conceptual. Efectividad

Desde el punto de vista conceptual efectividad es la relación que mide la satisfacción del cliente o el impacto sobre el cumplimiento de un objetivo (% de ventas, % de mercado, resultados de encuesta de satisfacción al cliente, % de reclamos, disponibilidad de equipos)

5.1.4 Definición Operacional. Efectividad

Desde el punto de vista operacional, esta variable fue considerada como cumplimiento de tiempos de ejecución de mantenimiento. Fue utilizada para el diseño de un indicador de gestión. Su expresión es un número matemático y el valor arrojado se encuentra expresado en porcentaje (%)

5.1.5 Definición Conceptual. Desgaste.

Desde el punto de vista conceptual, desgaste es el deterioro progresivo de una materia como consecuencia del uso o roce.

5.1.6 Definición Operacional. Desgaste.

Desde el punto de vista operacional, esta variable fue considerada como desgaste de las escobillas por el funcionamiento de la unidad. Se elaboró un indicador de desgaste promedio de escobillas x 1000 horas de servicio de la unidad, además de que el sistema automatizado calcula promedio de número de escobillas cambiadas por desgaste en cada mantenimiento y al año.

5.1.7 Definición Conceptual. Resistencia de aislamiento.

Desde el punto de vista conceptual, la resistencia de aislamiento es el valor de resistencia óhmica medido entre un sistema o equipo y otro componente, generalmente la tierra. Su valor es expresado en ohmios (?).

5.1.8 Definición Operacional. Resistencia de aislamiento.

Desde el punto de vista operacional, esta variable fue considerada como la resistencia de aislamiento del sistema de anillos rozantes y portaescobillas con respecto a tierra. Se diseñaron dos indicadores de variación de dicha resistencia, uno entre mantenimiento en % y otro en variación del valor x cada 1000 horas de servicio de la unidad.

5.2 OPERACIONALIZACIÓN DE VARIABLES

A continuación se expone de forma esquemática el cuadro de operacionalización de las variables e indicadores que serán utilizados en el presente estudio (ver cuadro 1).

CUADRO 1

Operacionalización de Variables que serán utilizadas en el estudio Fuente: Elaboración propia.

CAPÍTULO 3

Diseño metodológico

En el presente capítulo se exponen los aspectos referidos al diseño metodológico que se utilizaron para el desarrollo del estudio. Por tanto, se indica el tipo de estudio desarrollado, la caracterización de la muestra, los instrumentos de recolección de datos que se utilizaron y finalmente detalles sobre el procedimiento seguido para el diseño del sistema automatizado de gestión de mantenimiento para los anillos rozantes de las unidades generadoras impares de Casa de Máquinas II de la División Planta Guri.

1 TIPO DE ESTUDIO

El tipo de estudio utilizado para la realización del presente trabajo fue no experimental del tipo aplicado. Y de acuerdo con la definición señalada por MARTÍNEZ (1.994) corresponde:

Una investigación tecnológica (llamada tradicionalmente Investigación aplicada) es una actividad orientada a la generación de nuevo conocimiento (técnico) que pueda ser aplicado directamente a la producción y distribución de bienes y servicios; la cual puede conducir a una inversión, una innovación o una mejora. (p.517) (13)

De acuerdo con el autor citado anteriormente, el presente estudio correspondió a una investigación aplicada o tecnológica ya que permitió el diseño del sistema automatizado de gestión de mantenimiento para los anillos rozantes de las unidades impares de la División Planta Guri para la medición y control; es aplicada porque permitirá mejorar la gestión de dicho mantenimiento.

2. POBLACIÓN Y MUESTRA

De acuerdo con los objetivos del presente estudio, fue necesario definir claramente las características de la población y la muestra que fueron objeto de estudio de la presente investigación. Por ello se estableció la unidad de análisis y delimitación tanto de la población como de la muestra en estudio.

La población es definida según WEIERS (1.989) como:

"…el total de elementos sobre la cual queremos hacer una inferencia basándonos en la información relativa o la muestra." Y la muestra se define como: "la parte de la población que seleccionamos, medimos y observamos…(14)

Por otro lado, SABINO (2.000) define a la muestra como:

"Una parte de ese todo que llamamos universo y que sirve para representarlo" (15)

En tal sentido, de acuerdo con las definiciones antes citadas y para efectos del presente estudio, éste se realizó considerando la muestra como el sistema de anillos rozantes de las unidades impares de Casa de Máquinas II de la División Planta Guri (numeradas 11, 13, 15, 17 y 19 respectivamente).

3 INSTRUMENTOS

Una vez definido el tipo de estudio que se realizó y la muestra adecuada al problema en estudio, la siguiente etapa consistió en realizar la recolección de datos e información que sea pertinente. En tal sentido, HERNÁNDEZ y otros (1.994) plantean que en esta etapa se deben realizar las siguientes actividades de investigación que están estrechamente relacionadas entre sí:

….a) seleccionar o desarrollar un instrumento de medición. Este instrumento debe ser válido y confiable, b) aplicar ese instrumento de medición (medir las variables), y c) preparar las mediciones obtenidas (codificación de los datos) para que puedan analizarse correctamente (p.349). (16)

SABINO (2.000) también plantea que en esta etapa se deben realizar las siguientes actividades de investigación que están estrechamente relacionadas entre sí:

Un instrumento de recolección de datos es, cualquier recurso del cual se vale el investigador para acercarse a los fenómenos y extraer de ellos información. (17)

En concordancia a lo planteado por los autores para desarrollar la etapa referida a la recolección, codificación y análisis de los datos e información se utilizaron los instrumentos siguientes:

3.1 ENTREVISTAS.

Las entrevistas buscan opiniones por medio de preguntas, realizadas de manera estructurada o no estructurada, con el propósito de aclarar un determinado tema o asunto.

Se realizaron entrevistas no estructuradas a los trabajadores de la Sección de Eléctricos Principales del Departamento de Mantenimiento Eléctrico de la División Planta Guri de CVG EDELCA, específicamente a los integrantes de la cuadrilla de responsable del mantenimiento de anillos colectores. Esto permitió definir la situación actual en cuanto a sus métodos de trabajo, sistemas de medición, formularios, entre otros; y conocer los requerimientos necesarios en la gestión de mantenimiento de dicho sistema que apoyaron las herramientas de análisis y diseño planteadas para esta investigación.

3.2 RED INTERNET, BIBLIOTECAS Y OTRAS FUENTES.

La recolección y análisis teórico de las referencias bibliográficas fueron realizadas con información la cual será obtenida por medio del uso de la red Internet, bibliotecas y otras fuentes, tales como manuales de fabricante y libros de texto.

3.3 PAQUETES COMPUTARIZADOS.

Los paquetes computarizados Microsoft Excel, Microsoft Word y Microsoft Power Point fueron usados para la recolección de los datos y la elaboración de formatos, gráficas y tablas. Asimismo, el programa Microsoft Excel se utilizó para la elaboración del sistema automatizado de mantenimiento.

3.4 INSPECCIÓN VISUAL DE LOS MANTENIMIENTOS.

La inspección visual es un acto de verificación física, material y de funcionamiento de un proceso, equipo, maquinarias o de cualquier fenómeno o suceso del cual sea importante conocer las cualidades y características que lo identifican o describen.

Con la aplicación de la inspección visual, basada en la observación directa, se evaluó el desarrollo de las actividades y procesos que ejecutan durante los mantenimientos del sistema de anillos colectores, así como la verificación de los recursos físicos con que se cuenta con el fin de complementar la información de diagnóstico y de análisis para el diseño del sistema de gestión de mantenimiento.

4 PROCEDIMIENTO.

El procedimiento que se siguió para realizar el diseño del sistema automatizado de gestión 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 estuvo conformado por las siguientes acciones y actividades:

4.1 Se revisó la teoría de los factores que influyen en las paradas por mantenimiento de anillos rozantes a través de libros de texto, Internet.

4.2 Se diagnosticó la situación de la gestión de mantenimiento de anillos rozantes de las unidades de la División Planta Gurí de CVG EDELCA.

4.3 Se realizó revisión y mejora de instrucciones de trabajo y formularios normalizados para el mantenimiento de anillos rozantes.

4.4 Se establecieron los indicadores de gestión específicos requeridos.

4.5 Se diseñó el sistema automatizado en Excel para la gestión de mantenimiento: historial de registro, cálculo de indicadores y toma de decisiones.

4.6. Se procedió a la elaboración del informe final: Trabajo de Grado.

CAPÍTULO 4

Situación actual

La definición de la situación actual de la gestión de mantenimiento de anillos rozantes de las unidades generadoras impares de Casa de Máquinas II de la División Planta Guri de CVG EDELCA se realizó en tres etapas. En primer lugar, se hizo una descripción general del sistema de anillos rozantes en las unidades de Guri; luego se realizó un análisis estadístico de fallas el sub-sistema a analizar y un diagrama Ishikawa para determinar las causas raíces de paradas por mantenimiento de anillos rozantes, y por último se describió cómo se efectúa el mantenimiento en la actualidad.

1. SISTEMA DE ANILLOS ROZANTES DE LAS UNIDADES GENERADORAS DE GURI.

El hecho de tomar como objeto de estudio las unidades de la División Planta Guri fue determinado por el diagrama de Pareto que se muestra más adelante (Gráfico 2). En dicho diagrama se observa que Guri genera el 70 % de la energía producida por EDELCA, mientras que las otras centrales Macagua y Caruachi generan el restante 30 % (15 % cada una aproximadamente). Con respecto al país, Guri genera el 50 % de la energía de Venezuela, y Macagua y Caruachi un 20 % (10 % cada una). Por ser Guri la principal planta generadora de EDELCA y Venezuela, el estudio se realizara a sus unidades.

GRÁFICO 2. Energía producida por la Centrales de EDELCA.

Fuente: Elaboración propia.

En Planta Guri hay 20 generadores sincrónicos, 10 en la Casa de Máquinas I y 10 en la Casa de Máquinas II. Por su diseño se dividen en cinco grupos: en Casa de Máquinas I se tienen tres grupos: Grupo de las unidades 1, 2 y 3 (Generadores Marca Westinghouse), grupo de las unidades 4, 5 y 6 (Marca Toshiba y Mitsubishi), y grupo de las unidades 7, 8, 9 y 10 (Generador Marca Canadian General Electrics). La Casa de Máquinas II tiene dos grupos: Unidades pares 12, 14, 16, 18, 20 (Marca Canadian General Electrics) y Unidades Impares 11, 13, 15, 17 y 19 (fabricados por el Consorcio JWG formado por Mitsubishi, Toshiba, Hitachi y Siemens).

Cada grupo posee sus valores nominales característicos de corriente y voltaje en la excitatriz, cantidad de escobillas por anillo y tipo y grado de dicha escobilla. Todos estos valores son mostrados en la Tabla 1.

TABLA 1 Resumen de características de las unidades de Guri.

Fuente: Elaboración propia.

Una vez escogida la planta Guri como objeto de este estudio, el Gráfico 3 muestra la producción de energía de cada Casa de Máquinas, donde la Casa de Máquinas I genera el 30 % de la energía de Guri y la Casa de Máquinas II el restante 70 %, por lo que el estudio se enfocará en la Casa de Máquinas II.

En el Gráfico 4 se observan las principales causas de indisponibilidad de las unidades de Casa de Máquinas II por Mantenimiento programado. Las causas principales son por inspección de Turbina (41 %), limpieza de enfriadores (41 %) y mantenimiento de anillos rozantes (18%). La inspección de turbina es por motivos mecánicos de desgaste normal del rodete, lo cuál no puede ser evitado, por lo que no será objeto de estudio. La limpieza de enfriadores del generador se realiza debido a que estos se obstruyen con bacterias presente en el lago Guri; actualmente se están realizando estudios para minimizar esta situación, y no será analizada en esta investigación. Por tanto, el mantenimiento de anillos rozantes será la causa que será analizada en ésta investigación.

GRÁFICO 03. Producción de energía de Guri por Casa de Máquinas.

Fuente: Elaboración propia.

GRÁFICO 04. Porcentaje de horas de indisponibilidad por mantenimiento programado en Casa de Máquinas II de la División Planta Guri.

Fuente: Elaboración propia.

En el Gráfico 5 se puede observar que de los dos grupos de unidades de Casa de Máquinas II, las unidades impares implican una mayor indisponibilidad por mantenimiento de anillos rozantes (75 %) frente a un 25 % de la Unidades pares, por lo que la investigación de centrará en las unidades impares de Casa de Máquinas II.

GRÁFICO 5. % de indisponibilidad de las unidades de Casa de Máquinas II de la División Planta Guri por Mantenimiento de Anillos Rozantes.

Fuente: Elaboración propia.

En el Gráfico 6 se muestran las causas más comunes para que una unidad sea parada por mantenimiento de anillos rozantes. Estas causas fueron determinadas por medio de entrevistas al personal especializado encargado de dicho mantenimiento. Se puede observar que la causa principal con un 60 %, es la baja de aislamiento del sistema. Esto fue considerado debido a que dicha causa puede originar una falla en la unidad en general.

Las otras causas no son tan determinantes para parar una unidad por mantenimiento. Como ejemplo, las unidades pares de Casa de Máquinas II tienen una frecuencia de mantenimiento de seis meses, debido principalmente a que no bajan su aislamiento entre mantenimiento (ver Revisión de la Literatura en el Capítulo II). Esto quiere decir que el análisis Ishikawa de las causas raíces (Figura 11) se centró en la parada por mantenimiento de anillos rozantes debido a baja de aislamiento.

Gráfico 6. Factores que influyen en la para por mantenimiento de anillos rozantes. Fuente: Elaboración propia.

2. GESTIÓN ACTUAL DE MANTENIMIENTO AL SISTEMA DE ANILLOS ROZANTES.

La gestión actual del proceso de mantenimiento del sistema de anillos rozantes se divide en 4 bloques o sub-procesos que se muestran en la Figura 12.

FIGURA 12. Subprocesos del proceso Mantenimiento de anillos rozantes.

Fuente: Elaboración propia.

Cada uno de estos sub-procesos serán descritos a continuación:

2.1 SUB-PROCESO PLANIFICAR.

En este sub-proceso se planifica el mantenimiento al sistema de anillos rozantes. Se tiene el Programa de paradas de unidades del año en el Sistema SAP, y se realiza mensualmente una reunión de programación con los diferentes Departamentos de la División Planta Guri, donde se determinan las paradas que se van a dar en el mes siguiente. Las órdenes de mantenimiento son liberadas por el Departamento responsable (Ingeniería de Mantenimiento) y se procede a la procura de los recursos y materiales requeridos para el futuro mantenimiento.

2.2 SUB-PROCESO EJECUTAR.

Se refiere a la ejecución del mantenimiento, el cual se realiza según la instrucción de trabajo normalizada bajo el sistema de Gestión de la Calidad ISO 9001:2000 INS-631-059 (en Anexo B). Como resumen de dicha ejecución se tiene que:

• Se apertura el permiso de trabajo (forma F-016).
• Se retira la tapa central y se abre la puerta de acceso.
• Se retiran los carbones y se mide la resistencia de aislamiento del rotor del generador desde los anillos rozantes (meggado inicial)
• Se miden los carbones con cinta métrica.
• Se inspeccionan y limpian los dispositivos de potencia con solvente dieléctrico.
• Se cambian los filtros recolectores de carbón y las escobillas que están por debajo del tamaño mínimo recomendado.
• Se realiza el meggado final y se colocan los carbones.
• Se normalizan todas las puertas y tapas del sistema.
• Se cierra el permiso de trabajo.

2.3 SUB-PROCESO CONTROLAR.

En este sub-proceso se controlan los mantenimientos ejecutados mediante los registros. Los responsables de los mantenimientos proceden a llenar los formularios con los datos obtenidos durante la ejecución. En los formularios normalizados bajo el sistema de Gestión de la Calidad ISO 9001:2000 FOR-631-109 y FOR-631-097 (Anexos C y D respectivamente) se colocan los 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.

2.4 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.

CAPÍTULO 5

Análisis y propuesta

En el presente capítulo se exponen los resultados obtenidos del análisis de la situación actual de la gestión de mantenimiento del sistema de anillos rozantes, la propuesta que implica la mejora de los formularios e instrucciones de trabajo actuales y el diseño del sistema de gestión automatizado con sus respectivos indicadores y un análisis de las ventajas del uso del nuevo sistema automatizado.

1 ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL.

La gestión actual de mantenimiento será analizada a continuación en cada uno de sus sub-procesos:

• 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%. No se considera como objetivo de mejora para esta investigación.

• 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). Estas causas raíces serán objeto de una propuesta de mejora en las instrucciones de trabajo en el punto 2.2 de este Capítulo. Con respecto a la baja o alta presión de los resortes (en Máquina), igualmente se tratará en las mejoras a las instrucciones de trabajo.

• 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 mostrado en el punto 2.3 de este Capítulo. También se crea un formulario nuevo, que se explica en el punto 2.2 de este Capítulo.

• Evaluar: A pesar de ser éste uno de los sub-procesos más importantes, debido a que de la evaluación del mantenimiento se toman decisiones importantes que influyen en disminución de costos, aumento de disponibilidad de los equipos y la mejora continua del sistema, 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.

No se tienen indicadores específicos, no se analizan las tasas de desgaste de escobillas, si son normales estas tasas o no, ni cómo influye éste desgaste en la baja de aislamiento. No se lleva un control estadístico de escobillas cambiadas para determinar cantidades adecuadas de stock en almacén, entre otros.

En resumen, los datos recolectados en el sub-proceso controlar no están siendo utilizados adecuadamente, debido principalmente a la carencia de un sistema automatizado de gestión de mantenimiento y de un sistema de indicadores específico que permita la toma adecuada de decisiones.

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).

2 PROPUESTA DE MEJORA.

La propuesta de mejora se dividió en cuatro partes: a) nuevos aspectos a considerar en el sistema de anillos rozantes; b) revisión y mejora de los formularios e instrucciones de trabajo actuales; c) diseño del sistema de gestión automatizado y d) diseño de indicadores específicos. Cada uno de será explicado a continuación:

2.1 NUEVOS ASPECTOS A CONSIDERAR EN EL SISTEMA DE ANILLOS ROZANTES.

A continuación se dan algunas sugerencias producto de esta investigación que se deben considerar en el sistema de anillos rozantes:

• Grado de la escobilla: Tomar en consideración con los fabricantes y proveedores de escobillas, que a pesar de existir tablas de equivalencias entre fabricantes, cada uno tiene su propio proceso de fabricación y mezcla de materiales, por lo que nunca es conveniente mezclar escobillas de distintos fabricantes. Si por razones de fuerza mayor se requiere adquirir escobillas de fabricantes distintos, se debe cambiar el lote completo de escobillas.

• Limpieza de la pátina: La pátina es un elemento fundamental para el buen funcionamiento del sistema, y por ningún motivo debe ser limpiada durante los mantenimientos.

• Chequeo de presión de los resortes: En el Apéndice A y B se explica la metodología para el chequeo de la presión de los resortes en cada portaescobilla. Este punto no era tomado en cuenta durante los mantenimientos, y ahora se recomienda realizarlo anualmente al sistema.

• Densidad de corriente: Se debe verificar que el sistema funcione dentro de los rangos aceptables de densidad de corriente en cada escobilla. El sistema automatizado será una ayuda en este punto.

2.2 REVISIÓN Y MEJORA FORMULARIOS E INSTRUCCIONES DE TRABAJO.

La instrucción de trabajo actual para ejecutar el mantenimiento es la INS-631-059 se mejoró (ver Apéndice A); se sugiere la inclusión de los siguientes puntos:

• 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 (mostrado en el Apéndice B), para el registro de datos de presión de resortes de los portaescobillas.

2.3 SISTEMA AUTOMATIZADO.

A continuación se describe el sistema automatizado que se realizó en el programa Excel de Microsoft. El sistema esta conformado por 1 libro de 8 hojas, cada una de las cuales será descrita a continuación.

2.3.1 Hoja de Datos Generales.

En esta hoja el usuario describirá los datos generales de la unidad a ser analizada. En la Tabla 2 se muestran los ítems con su descripción.

TABLA 2. Descripción de items de Hoja Datos Generales.

Fuente: Elaboración propia.

En esta hoja el sistema indica, en caso de que el número de escobillas superiores e inferiores sea desigual, que esto es un error y debe corregirse. En la Figura 13 se muestra la pantalla del programa en la hoja de Datos Generales.

FIGURA 13. Pantalla de la hoja Datos Generales.

Fuente: Elaboración propia.

2.3.2 Hoja de Cálculos Iniciales.

Esta hoja realiza cálculos automáticos con los datos que fueron suministrados en la Hoja de Datos Generales. En la Tabla 3 se muestran los ítems con su descripción.

La hoja también tiene un valor agregado de cálculo de nuevos costos, producción de energía, etc, para nuevas frecuencias de mantenimiento en la sección de FUTURO. Los componentes de esta sección se describen en la Tabla 4.

TABLA 3. Descripción de items de Hoja de Cálculos Iniciales.

Fuente: Elaboración propia.

En la Figura 14 se observa la pantalla del sistema automatizado correspondiente a la Hoja de Datos Iniciales.

TABLA 4. Descripción de items de Hoja de Cálculos Iniciales sección Futuro. Fuente: Elaboración propia.

FIGURA 14. Pantalla de la hoja Cálculos Iniciales.

Fuente: Elaboración propia.

2.3.3 Hoja Registros de Mantenimiento.

En esta hoja se registran los datos de los mantenimientos que se realizan al sistema de anillos. Estos valores se utilizarán para el historial de mantenimientos, además de utilizarse en otras hojas para diversos cálculos que se utilizarán en a su vez para el cálculo de indicadores. Se pueden registrar hasta 7 mantenimientos en distintas fechas (ver Tabla 5).

TABLA 5. Descripción de items de Hoja Registros de Mantenimiento.

Fuente: Elaboración propia.

Esta hoja posee muchas casillas sombreadas con puntos. Los datos en estas casillas se utilizan para cálculos internos de la hoja. El usuario no debe manipular estas casillas. La Figura 15 muestra la pantalla de esta hoja.

FIGURA 15. Pantalla de la Hoja Registros de Mantenimiento.

Fuente: Elaboración propia.

2.3.4 Hoja Cálculos en cada mantenimiento.

En esta hoja el sistema calcula, con los datos obtenidos en los mantenimientos, valores de desgaste en tamaño de la escobilla y disminución del valor de resistencia de aislamiento, que se utilizarán para el cálculo y graficación de indicadores (ver Tabla 6).

Esta Hoja también calcula el promedio de escobillas gastadas en cada mantenimiento (superiores como inferiores), así como el gasto anual de escobillas. Esto con el fin de determinar stock adecuado de almacén.

TABLA 6. Descripción de items de Hoja Cálculos en cada Mantenimiento.

Fuente: Elaboración propia.

La pantalla de esta hoja es mostrada en la Figura 16.

2.3.5 Hoja de Indicadores y Gráficas.

En esta hoja el sistema grafica los indicadores del sistema de gestión, utilizando los datos que fueron ingresados por el usuario. Una explicación más detallada del diseño de cada uno de los indicadores se da más adelante en el punto 2.4. En la Figura 17 se observa la pantalla de esta hoja.

FIGURA 16. Pantalla de la Hoja Cálculos en cada Mantenimiento.

Fuente: Elaboración propia.

FIGURA 17. Pantalla de la Hoja Indicadores y Gráficas.

Fuente: Elaboración propia.

2.3.6 Hoja Densidad de Corriente.

Según los datos generales de la unidad ingresados inicialmente por el usuario, el sistema calculará automáticamente la densidad de corriente por cada escobilla. En la Hoja de Cálculos iniciales se mostrará dicho cálculo; en caso de que la densidad de corriente sea baja o alta, el sistema indicará al usuario que se remita a esta Hoja de Densidad de Corriente, donde el sistema colocará el rango de la cantidad de escobillas adecuadas a quitar (en caso de tener una baja densidad de corriente) o la cantidad de escobilla a colocar (caso de una densidad de corriente muy alta). Ver en la Figura 18 la pantalla de ésta hoja.

FIGURA 18. Pantalla de la Hoja Densidad de Corriente.

Fuente: Elaboración propia.

2.3.7 Hoja de Cálculos de Desgaste.

Con los datos de cada mantenimiento, esta hoja realiza cálculos automáticos que permiten determinar el desgaste en mm de cada escobilla entre mantenimientos, el promedio de desgaste de las escobillas de los anillos superior e inferior, el desgaste máximo medido. Cuando se muestra alguna celda en color amarillo, quiere decir que la escobilla fue cambiada, y no será tomado en cuenta su desgaste para el cálculo del promedio. Todos estos cálculos son considerados "internos" del programa automatizado, y los valores obtenidos son reflejados en la Hoja de Cálculos en cada mantenimiento. En la Figura 19 se muestra la pantalla de esta hoja.

FIGURA 19. Pantalla de la Hoja Cálculos de desgaste.

Fuente: Elaboración propia.

2.3.8 Hoja de Medición de Presión de Resortes.

En esta hoja se cargan los registros de medición de presión de resorte de cada uno de los portaescobillas con fecha, No. de permiso F-016 y responsable. Esto se realiza con fines de digitalizar los registros y tener el histórico de las mediciones. La pantalla de esta hoja es mostrada en la Figura 20.

FIGURA 20. Pantalla de la Hoja Registro Presión Resorte.

Fuente: Elaboración propia.

2.4 INDICADORES.

La definición de los indicadores se realizó en conjunto entre el personal encargado del mantenimiento del sistema. El resultado de la entrevista arrojó información valiosa y los criterios finales para el diseño del sistema de indicadores específico del sistema, que se describen a continuación:

2.4.1 Indicador Desgaste promedio de escobilla x 1000 horas de servicio.

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 conceptual:

Desgaste promedio de escobilla en mm x 1000 horas de servicio.

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).

Unidad de medida:

mm (x 1000 horas de servicio). Ejemplo: 2 mm x 1000 horas de servicio.

Valor esperado:

Entre 01 mm y 02 mm x 1000 horas de servicio.

Este valor, calculado en la Hoja de Cálculos en cada mantenimiento, determina si el desgaste de la escobilla es el adecuado a lo recomendado por los fabricantes. En general, las escobillas del anillo superior (anillo negativo en las unidades impares) se desgastan menos que las escobillas del anillo inferior (positivo en las unidades impares). Esto debido a que en el anillo negativo hay transferencia de electrones desde el anillo a la escobilla (por el sentido de la corriente saliendo del anillo); en el caso del anillo positivo la transferencia de electrones es de la escobilla al anillo, desgastándose más la escobilla por perder parte de su material al transportar los electrones.

Como ejemplo del indicador en el sistema automatizado, en el Gráfico 7 se observan los desgastes promedios por fecha y con dos rectas que indican anillo positivo o negativo.

GRÁFICO 7. Indicador DPE1000 en el sistema automatizado.

Fuente: Elaboración propia.

Lo normal es observar es que el desgaste promedio x 1000 horas de servicio de las escobillas del anillo inferior es mayor al desgaste de las escobillas del anillo superior. En caso contrario, se debe revisar qué está pasando en el sistema. El valor calculado x 1000 horas de servicio es debido a que los fabricantes expresan los gastos en mm de escobillas en esta duración. Lo normal recomendado es de 01 a 02 mm x 1000 horas de servicio. Valores por debajo de 01 mm indican desgaste mecánico del anillo y no de la escobilla (en caso afirmativo se debe revisar minuciosamente el anillo en cada inspección), y valores superiores a 2 mm indican desgaste muy alto de la escobilla (se debe verificar adecuado grado de escobilla, densidad de corriente).

2.4.2 Indicador Variación porcentual valor resistencia de aislamiento entre mantenimientos (%).

Objetivo:

Medir la variación en % del valor de resistencia de aislamiento entre mantenimientos.

Expresión conceptual:

Variación porcentual valor 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)

Unidad de medida:

Adimensional. %.

Valor esperado:

La variación en % de resistencia de aislamiento entre mantenimientos, según consenso del grupo, 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 %. El Gráfico 8 se muestra dicho indicador en el sistema automatizado.

GRÁFICO 8. Indicador VRA% en el sistema automatizado.

Fuente: Elaboración propia.

2.4.3 Indicador Variación del valor resistencia de aislamiento entre mantenimientos x 1000 horas de servicio

Objetivo:

Medir la variación del valor de resistencia de aislamiento entre mantenimientos cada 1000 horas de servicio de la unidad.

Expresión conceptual:

Variación del valor resistencia de aislamiento entre mantenimientos x 1000 horas de servicio

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.

Periodicidad de medición:

En cada mantenimiento (en el caso de las unidades impares es cada 2 meses)

Unidad de medida:

(Mega-ohmios).

Valor esperado:

La resistencia de aislamiento cada 1000 horas de servicio de la unidad, según consenso del grupo, no debe ser mayor a 10

Este indicador sirve para determinar qué tantos varía la resistencia de aislamiento cada 1000 horas de servicio, y complementa el indicador anterior para tomar decisiones de aumentar los tiempos entre mantenimientos si se observa una baja tendencia del aislamiento a bajar entre mantenimientos. En el Gráfico 9 se muestra el indicador VRA1000 en el sistema automatizado.

GRÁFICO 9. Indicador VRA1000 en el sistema automatizado.

Fuente: Elaboración propia.

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.

2.4.4 Indicador de efectividad en cumplimiento de tiempos de ejecución de mantenimiento (%).

Objetivo:

Medir la efectividad en el cumplimiento de los tiempos de ejecución del mantenimiento.

Expresión conceptual:

Efectividad en cumplimiento de tiempos de ejecución de mantenimiento.

Expresión matemática:

ETE% = TEM x 100 / TPM

ETE = Indicador de efectividad en cumplimiento de tiempos de ejecución de mantenimiento.

TEM = Tiempo de mantenimiento real ejecutado (de cada mantenimiento).

TPM = Tiempo de mantenimiento programado (dato dado por el usuario).

Periodicidad de medición:

En cada mantenimiento (en el caso de las unidades impares es cada 2 meses)

Unidad de medida:

Adimensional (%).

Valor esperado:

El valor debe ser cercano a 100 % o inferior, lo que indica que se hizo en el tiempo estimado o en menor tiempo. Un porcentaje por encima de 100% indica que se utilizó más tiempo del debido.

Con este indicador se buscar medir le eficiencia del personal en los tiempos de ejecución de mantenimiento. Se muestra en el Gráfico 10.

GRÁFICO 10. Indicador ETE% en el sistema automatizado. Fuente: Elaboración propia.

3 VENTAJAS DEL SISTEMA AUTOMATIZADO.

• 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.

• Un punto importante es el 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.

• El sistema de indicadores permite tomar decisiones específicas para ver si es posible aumentar el tiempo entre mantenimientos:

• Indicador Desgaste promedio de escobilla x 1000 horas de servicio: indica si la escobilla se está desgastando en un rango adecuado o no. El mantenedor puede tomar acciones en caso de que la rata de desgaste sea baja o alta.

• Indicador Variación porcentual valor resistencia de aislamiento entre mantenimientos (%): determina qué tanto baja el aislamiento en porcentaje entre mantenimientos. Si la disminución de % no es muy alta, se puede tomar la decisión de aumentar los tiempos entre mantenimientos.

• Indicador de Variación del valor resistencia de aislamiento entre mantenimientos x 1000 horas de servicio (M?): muestra qué tanto baja el aislamiento del sistema por cada 1000 horas de servicio. Sirve para determinar qué tantos M? varía la resistencia de aislamiento cada 1000 horas de servicio, y complementa el indicador anterior para tomar decisiones de aumentar los tiempos entre mantenimientos si se observa una tendencia del aislamiento a bajar muy poco.

Este indicador, junto a los dos anteriores, permite 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.

• Indicador de efectividad en cumplimiento de tiempos de ejecución de mantenimiento (%): permite medir la efectividad en el cumplimiento de los tiempos de ejecución del mantenimiento.

Conclusiones

Luego de la aplicación de la presente investigación, se puede concluir que:

1.- La gestión actual de mantenimiento de anillos rozantes se divide en cuatro sub- procesos bien definidos, como son: Planificar, Ejecutar, Controlar y Evaluar. De éstos, el sub-proceso planificar es el más fuerte, siendo planteadas oportunidades de mejora para los otros tres sub-procesos, de lo cuales el sub-proceso Evaluar es considerado el más débil.

2.- La propuesta de mejora implica: a) nuevos aspectos a considerar en el sistema de anillos rozantes; b) revisión y mejora de los formularios e instrucciones de trabajo actuales; c) diseño del sistema de gestión automatizado y d) diseño de indicadores específicos. 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.

3.- Los nuevos aspectos a considerar, que actualmente no son tomados en cuenta durante los mantenimientos, como son grado de escobilla, limpieza de la pátina, chequeo de presión de los resortes y densidad de corriente, permiten complementar la gestión de mantenimiento, además de capacitar con nuevos conocimientos a los ejecutores de mantenimiento. La revisión y mejora de formularios e instrucciones de trabajo fortalecerán los sub-procesos de ejecutar y controlar.

4.- En cuanto al sistema automatizado, éste fue diseñado en el programa Excel de Microsoft. Esta conformado por 1 libro de 8 hojas. Luego del usuario ingresar datos generales de la unidad, y cada vez que se ingresen registros de cada mantenimiento, el sistema calculará automáticamente valores e indicadores que permitirán tomar decisiones en diversos aspectos. Entre las ventajas que tiene el sistema 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.

• Un punto importante es el 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.

• El sistema de indicadores permite tomar decisiones específicas para ver si es posible aumentar el tiempo entre mantenimientos:

• Indicador Desgaste promedio de escobilla x 1000 horas de servicio: indica si la escobilla se está desgastando en un rango adecuado o no. El mantenedor puede tomar acciones en caso de que la rata de desgaste sea baja o alta.

• Indicador Variación porcentual valor resistencia de aislamiento entre mantenimientos (%): determina qué tanto baja el aislamiento en porcentaje entre mantenimientos. Si la disminución de % no es muy alta, se puede tomar la decisión de aumentar los tiempos entre mantenimientos.

• Indicador de Variación del valor resistencia de aislamiento entre mantenimientos x 1000 horas de servicio (M?): muestra qué tanto baja el aislamiento del sistema por cada 1000 horas de servicio. Sirve para determinar qué tantos M? varía la resistencia de aislamiento cada 1000 horas de servicio, y complementa el indicador anterior para tomar decisiones de aumentar los tiempos entre mantenimientos si se observa una tendencia del aislamiento a najar muy poco.

Este indicador, junto a los dos anteriores, permite 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.

• Indicador de efectividad en cumplimiento de tiempos de ejecución de mantenimiento (%): permite medir la efectividad en el cumplimiento de los tiempos de ejecución del mantenimiento.

Recomendaciones

Se tienen las siguientes recomendaciones para esta investigación:

1.- El Sistema de Gestión Automatizado esta diseñado para las unidades impares de Casa de máquinas II por su número de escobillas (51 para cada anillo). Sin embargo, agregando o borrando las escobillas faltantes o sobrantes, el sistema puede aplicarse a cualquier unidad con cualquier número de escobillas. Esto implica que puede ser utilizado en cualquier unidad hidroeléctrica modificando únicamente el número de escobillas. Por esta razón, se recomienda su implementación en las unidades generadoras de las distintas plantas de EDELCA, como Caruachi y Macagua, así cómo los otros grupos de unidades de Guri.

2.- Luego de dicha implementación, y con suficientes datos de registros de mantenimiento, es también recomendable 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, para compararlos y tomar acciones de mejora.

3.- Se recomienda también el entrenamiento a los trabajadores encargados del mantenimiento de los equipos de los nuevos aspectos a tener en cuenta durante los mantenimientos, así como la capacitación en el manejo del sistema automatizado a los encargados de llenar los registros de mantenimiento.

4.- En Planta Guri se tienen históricos de registros de mantenimiento de hace más de 10 años, por lo que es conveniente hacer una corrida en el programa del los datos que se tienen hasta el momento, además de empezar con datos nuevos, con el fin de realizar comparaciones a futuro.

Bibliografía

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(2) A. VÁSQUEZ y Otros (2.005). Mejoras en la Gestión de Mantenimiento de Anillos Rozantes de las unidades generadoras Canadienses de la Central Hidroeléctrica Simón Bolívar". VI Jornadas Profesionales de CVG Edelca.

(3) CABAREDA, L. (2.006). "Informe Técnico del Departamento de Mantenimiento Eléctrico Guri No. 01-2006". Edelca.

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(5) Grupo Carbone Lorraine (2.008). Nota Técnica STA AE-16-27E. Disponible en www.carbonelorraine.com.

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(7) Carbone Lorraine de Argentina. Nota Técnica Lorraine argentina.pdf. Disponible en http://www.carbonelorraine.com.ar/10.pdf).

(8) Grupo Carbone Lorraine (2.008). Nota Técnica STA AE-16-39E. Disponible en www.carbonelorraine.com.

(9) El hombre de mantenimiento (2.001). Disponible en:

http://www.mantenimientomundial.com/

(10) El hombre de mantenimiento (2.001). Disponible en:

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(11) Universidad Nacional de Colombia (2.004). Indicadores de Gestión. Disponible en http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4010014/Contenidos/Capitulo1/Pages/1.4/149Indicadores_indices_gestion.htm

(12) FIM PRODUCTIVIDAD, (1992). Indicadores de calidad y productividad en la empresa. Caracas: Covep 2da Edición. Pag. 35

(13) MARTÍNEZ, e. (1.994). Ciencia, tecnología desarrollo; "Interrelaciones teóricas y metodológicas". Caracas: Nueva Sociedad.

(14) WEIERS, R. (1.989). Investigación de Mercados. México: Pretince-Hall.

(15) SABINO, C. (1987). Como hacer una tesis. "Guía para la elaboración y redacción de trabajos científicos". Caracas: Editorial Panaco. 1era Edición.

(16) HERNÁNDEZ, R. y Otros (1.994). Metodología de la Investigación. México: McGraw-Hill.

(17) SABINO, C. (1987). Como hacer una tesis. "Guía para la elaboración y redacción de trabajos científicos". Caracas: Editorial Panaco. 1era Edición.

Anexo

MEJORAS ANILLOS ROZANTES CIGRE 302

MEJORAS EN LA GESTIÓN DE MANTENIMIENTO DE ANILLOS ROZANTES DE LAS UNIDADES GENERADORAS CANADIENSES DE LA CENTRAL HIDROELÉCTRICA SIMÓN BOLÍVAR

* Antonio Vásquez * Luis Cabareda* Edgardo Bravo * José García

EDELCA

RESUMEN

Parte del sistema de excitación de una unidad generadora es el sistema de portaescobillas y escobillas,

que transmiten la corriente continua proveniente del cubículo de excitación, a los anillos rozantes, que están en movimiento y acoplados al devanado del rotor.

La gran ventaja del sistema de anillos rozantes y escobillas es que se puede alimentar con corriente un sistema que esta en movimiento. Sin embargo, la desventaja de este sistema es que debido al desgaste de las escobillas, desecho es un polvo de gran conductividad, que contamina el área donde se encuentran los anillos rozantes y los portaescobillas, y bajan el aislamiento del sistema con respecto a tierra, lo que puede ocasionar una falla.

Debido a esto, es necesario realizar regularmente mantenimiento al sistema de anillos rozantes y portaescobillas de las unidades generadoras, revisando el desgate de las escobillas, y verificando el buen estado del aislamiento del sistema con respecto a tierra.

En la Central Hidroeléctrica Guri existen 09 generadores fabricados por la empresa Canadian General Electric (las unidades 07, 08, 09 y 10 ubicadas en Casa de Máquinas I y las unidades 12, 14, 16, 18 y 20 de Casa de Máquinas II), todas con sistema de anillos rozantes y portaescobillas muy similar, tanto es así, que utilizan el mismo tipo de escobillas y portaescobillas.

El objetivo del presente estudio es exponer los análisis de los datos históricos de los mantenimientos realizados al sistema de anillos rozantes y portaescobillas, sobre desgaste de las escobillas y aislamiento con respecto a tierra del sistema, que permitieron aumentar el tiempo entre estos mantenimiento de cuatro a seis meses, repercutiendo en el aumento de disponibilidad de las unidades Canadienses de Guri, y el aumento general de la disponibilidad de toda la Planta Guri, generadora de la mitad de la energía eléctrica consumida en el país, además de un ahorro económico para la empresa-

PALABRAS CLAVE

Rotor – Excitación – Anillo Rozante – Portaescobilla – Escobilla – Mantenimiento – Disponibilidad.

1. SISTEMA DE ANILLOS ROZANTES Y PORTAESCOBILLAS.

El sistema de excitación de una unidad generadora es el encargado de suministrar corriente continua al devanado del rotor para crear el campo magnético giratorio necesario para inducir en el estator los voltajes y corrientes de funcionamiento. Uno de los inconvenientes del suministro de corriente continua al devanado del rotor es que éste esta girando a la velocidad nominal del generador, por lo que se requiere de un sistema que solvente esta situación. La solución a esto es el sistema de anillos rozantes y portaescobillas, el cual se describe a continuación.

1.1. Descripción del sistema de anillos rozantes y portaescobillas.

El sistema de anillos rozantes y portaescobillas (Figura 01) funciona de la siguiente manera: la corriente continua, proveniente del cubículo de excitación, llega a través de dos barras (positiva y negativa) a dos anillos circulares fijos (cada barra a su respectivo anillo fijo), llamados anillos portaescobillas (uno positivo y uno negativo).

Cada anillo portaescobillas tiene un determinado número de portaescobillas individuales con sus respectivas escobillas ó carbones (Figura 2). El número de escobillas en cada máquina esta determinado por la corriente de excitación de la unidad y la corriente que pueda transmitir cada una de las escobillas.

Cada portaescobillas (Figura 03) esta formado por una base metálica y un resorte, cuya función es presionar la escobilla contra el anillo rozante. La composición de cada escobilla es un material altamente conductor (generalmente grafito), que conduce la corriente a través de ella. La parte frontal de todas las escobillas descansan en los anillos rozantes, que son dos anillos circulares que están acoplados a la parte giratoria de la máquina (Figura 04), y luego, mediante barras, se conectan al devanado del rotor.

Cuando el rotor gira, las escobillas, que siempre estarán en contacto con los anillos rozantes, transmitirán la corriente a éstos, y por consiguiente, al devanado del rotor, logrando la excitación del generador.

1.2. Mantenimiento al sistema de anillos rozantes y portaescobillas.

La parada de una unidad generadora para realizar el mantenimiento al sistema de anillos rozantes, obedece a dos razones fundamentales:

1.2.1. Verificar que el tamaño de las escobillas sea apropiado.

Debido al roce con los anillos rozantes, a la corriente circulante y a los materiales que la componen, la escobilla se desgatará (desgate que es normal). Si la escobilla se desgasta en exceso sin ser cambiada, se pueden dar dos situaciones:

• La presión del resorte del portaescobilla no será adecuada, lo que puede impedir una efectiva transmisión de corriente al anillo rozante.

• Se puede romper el cable que conecta a la escobilla con el anillo de los portaescobillas, lo que ocasionaría que esa escobilla no transmitiera corriente al anillo.

En estos dos casos, la transmisión de corriente por la escobilla se vería afectada, y obligaría a que por las otras escobillas circule un corriente mayor, ya que deben transmitir la corriente que no puede pasar por la escobilla mala, y podría ocurrir un recalentamiento de los cables de las escobillas, lo que ocasionaría una falla.

Para evitar el desgate excesivo de las escobillas, durante el mantenimiento se mide con una cinta métrica cada una de ellas, y si su tamaño es inferior al recomendado, se sustituye por una escobilla nueva. El tamaño mínimo recomendado de cada escobilla es función del tiempo de operación de la unidad entre cada mantenimiento, de las recomendaciones del fabricante y de la experiencia propia con cada unidad. Todas las mediciones de la longitud de las escobillas son registradas en planillas destinadas para tal fin.

1.2.2. Verificar que el aislamiento del sistema con respecto a tierra sea el adecuado.

El desgaste normal de las escobillas produce carbón de desecho altamente conductivo. Este carbón es muy fino, y circula en el aire, introduciéndose en todas las partes del sistema, incluso en las partes dieléctricas (no conductoras), las cuales deben garantizar que el sistema este bien aislado. Este carbón baja el aislamiento del sistema con respecto a tierra, y si existe una gran contaminación, se puede producir una falla con respecto a tierra. El valor mínimo de aislamiento del sistema con respecto a tierra debe ser de 0,5 MO. Sin embargo, es recomendable tener valores de aislamiento de decenas de MO.

Durante cada mantenimiento se mide la resistencia de aislamiento inicial del sistema con respecto a tierra con un megger. Luego se realiza una limpieza profunda con solvente dieléctrico de todas las partes involucradas (anillos rozantes, portaescobillas, aisladores, barras), y finalmente se realiza un meggado final para verificar un buen valor de la resistencia de aislamiento. El valor de meggado inicial y final del sistema se registra en la hoja de registro de cada mantenimiento.

1.3. Sistema de anillos rozantes y portaescobillas de las unidades canadienses de Guri.

En la Central Hidroeléctrica Guri existen 09 generadores fabricados por la empresa Canadian General Electric. Las Unidades 07, 08, 09 y 10 ubicadas en Casa de Máquinas I (potencia nominal de 360 MVA) y las Unidades 12, 14, 16, 18 y 20 de Casa de Máquinas II (potencia nominal de 700 MVA).

Las unidades canadienses de Casa de Máquinas I utilizan 50 escobillas, 25 para el anillo superior y 25 para el anillo inferior, y las unidades canadienses de Casa de Máquinas II utilizan 102 escobillas, 51 para cada anillo. El sistema de portaescobillas individuales y escobillas es idéntico en todas las unidades canadienses. El largo de una escobilla nueva es de 76 mm, y son de tipo carbografíticas M44A.

2. ESTUDIO PARA AUMENTAR EL TIEMPO ENTRE MANTENIMIENTOS.

Como se planteó anteriormente, los dos factores que influyen en la parada de una unidad por mantenimiento de anillos rozantes es el desgaste de la escobilla y la disminución del aislamiento con respecto a tierra del sistema. Desde el año 1984, cada vez que se realiza el mantenimiento de los anillos rozantes y portaescobillas de una unidad de Guri, se toman los registros de los valores de meggado inicial y final, además de la longitud de cada escobilla.

La frecuencia de mantenimiento a los anillos rozantes de estas unidades canadienses era cuatrimestral hasta finales del año 2005, es decir, que cada cuatro meses eran paradas para realizar dicho mantenimiento, el cual dura aproximadamente 06 horas. Esta frecuencia fue determinada por recomendaciones del fabricante y por experiencia propia con las unidades. El valor utilizado en aquel entonces como longitud mínima de escobillas en cada mantenimiento era de 52 mm, lo que significaba que cualquier escobilla que estaba por debajo de este valor era cambiada por una nueva.