Diseño programa mantenimiento predictivo motores eléctricos

Resumen

La siguiente investigación fue realizada en la empresa estatal petrolera PDVSA-PETRODELTA, específicamente en el Taller Central de la Planta UM-2 Campo Uracoa, en donde se realizó el diseño de un programa de mantenimiento predictivo basado en un análisis de criticidad de los motores eléctricos de inducción trifásica de inyección de agua y transferencia de crudo de la planta UM-2 de la Superintendencia de Mantenimiento de PDVSA-PETRODELTA. El diseño de la investigación fue no experimental debido a que la información obtenida de los Motores Eléctricos no fue sometida a ningún tipo de cambios o modificación. Fue del tipo Documental, debido a que se realizaron consultas a manuales de operación, planos, informes técnicos; descriptiva, porque permitió conocer y describir al Sistema operativo de los motores eléctricos de Inyección de visitas técnicas a la Planta UM-2. Por los resultados obtenidos en el análisis de criticidad que se realizó se determinó que los motores eléctricos se consideran críticos. Datos que sirvieron para el diseño del programa de mantenimiento predictivo que debe ser aplicado a los mismos.

Introducción

Petróleos de Venezuela S.A. es la corporación que se encarga de la exploración, producción, manufactura, transporte y mercadeo de los hidrocarburos, de manera eficiente, rentable, segura, transparente y comprometida con la protección ambiental; con el fin último de motorizar el desarrollo armónico del país.

Es por ello que esta empresa necesita emplear procesos cada vez más efectivos y eficientes que permitan conducir a mejoras continuas en la calidad y en la ejecución de las actividades técnicas que involucran los objetivos que persigue PDVSA.

La Superintendencia de Mantenimiento está conformado por ingenieros y técnicos cuyo objetivo primordial consiste en incrementar la disponibilidad de los activos de la planta , a costos razonables, siendo una de sus principales actividades, el definir las acciones de mantenimiento que permitan que los activos continúen desempeñando las funciones para las cuales fueron diseñados, de forma eficiente y confiable dentro de un contexto operacional específico; la condición y disponibilidad de sus sistemas productivos es un requisito indispensable para el cumplimiento de metas y objetivos.

Los motores de inducción trifásica ocupan en la actualidad un lugar muy importante dentro de la industria petrolera venezolana, es descrita como una maquina eléctrica capaz de convertir la energía eléctrica en energía mecánica; al recibir la energía eléctrica trifásica forman un campo magnético giratorio; lo cual impulsa al rotor a girar. Estas máquinas de inducción en especial las de tipo jaula de ardilla; son las más conocidas y usadas en la industria por proporcionar grandes ventajas; entre ellas están; robustez, mínimos o nulos requerimientos de mantenimiento, menores costos de operación; debido a que en ocasiones son conectadas directamente a la red eléctrica (frecuencia y voltaje constante) permitiendo accionar cargas a una velocidad esencialmente constante.

Estos hacen posible el proceso de separación trifásica ubicada en Planta de Agua Vieja y Nueva para llevar a cabo el proceso de purificar el agua para llevarlo a las especificaciones correspondientes e inyectarlo en los yacimientos petroleros. También cuenta con los motores ubicados en transferencia de crudo a la venta los cuales se pondrán en funcionamiento dependiendo de la fluencia de crudo que se esté despachando en determinadas situaciones convirtiéndose así en un área de vital importancia para la planta ya que su correcta operatividad garantiza los ingresos financieros de la empresa.

Los motores eléctricos existentes en la planta UM-2 ubicados en la División Carabobo campo Uracoa cuentan con los parámetros de calidad establecidos por la empresa PDVSA-PETRODELTA, pero requieren de máximo mantenimiento y en definitiva una rutina de trabajo forzada debido al deterioro de muchos de estos equipos sobre todo los de media tensión que no cuentan con un respaldo en caso de dañarse alguno de ellos, incluyendo el déficit de personal calificado y no calificado de mantenimiento.

En los últimos años dentro de la empresa PDVSA-PETRODELTA los costos reparación de motores de inducción trifásica que fallaron se han venido incrementando, esto hace necesario un estudio de ingeniería para detectar las principales causas que originan dichos problemas con la finalidad de definir acciones para minimizar la incidencia de estas y el impacto operacional que tales fallas ocasionan a la empresa.

La Superintendencia de Mantenimiento de la PDVSA- PETRODELTA necesita implementar un programa de mantenimiento basado en condición, en sus equipos críticos, con el propósito de lograr una disminución en los costos, reducción de fallas inesperadas, disminuir el inventario de repuestos así como las actividades de mantenimiento predictivo rutinario, incrementar el tiempo entre falla, y por ende la efectividad de los activos rotativos.

Por estos motivos se realizó el diseño de un programa de mantenimiento predictivo basado en el análisis de criticidad de los motores eléctricos de inducción trifásica de inyección de agua y transferencia de crudo de la planta um-2 de la superintendencia de mantenimiento de PDVSA-PETRODELTA.

El trabajo de investigación está estructurado en los siguientes capítulos:

Capítulo I: Constituido por los Antecedentes, Planteamiento del Problema, Alcance de la Investigación, Delimitaciones y Limitaciones del Proyecto, Justificación e Importancia, Objetivo General y los Objetivos Específicos del Proyecto.

Capítulo II: Se presenta información sobre las generalidades de la empresa y la gerencia donde se desarrollara el proyecto.

Capítulo III: Se describe las bases teóricas y la definición de términos básicos.

Capítulo IV: En esta parte se presenta el tipo de investigación realizada, la población y muestra tomada, las técnicas para recolectar información y los procedimientos necesarios para alcanzar los objetivos.

Capítulo V: Se diagnostica la situación actual.

Capítulo VI: Análisis de resultados.

Capítulo VII: Presentación de las propuestas.

CAPITULO I

Planteamiento del problema

Petróleos de Venezuela S.A. (PDVSA), es una de las corporaciones energéticas más importantes del mundo. En la actualidad se desenvuelve dentro de un ambiente competitivo que la impulsa a desarrollar constantemente proyectos de actualización y expansión, con el fin de optimizar sus procesos y garantizar la competitividad futura de la corporación en el mercado y está constituida por tres grandes divisiones: PDVSA Manufacturera y Mercadeo, PDVSA Servicios, PDVSA Exploración y Producción. La ultima cuál es responsable de los sistemas de producción de crudo en sus tres divisiones, Oriente, Occidente y Centro Sur, cubriendo gran parte de la geografía Venezolana.

En la Faja Petrolífera del Orinoco, PDVSA cuenta con la división Carabobo donde se encuentra PETRODELTA, una empresa dedicada a la exploración, explotación, producción y tratamiento de crudo y gas con las condiciones de comercialización que exige el mercado. Opera en el sur del estado Monagas y en el estado Delta Amacuro. Cuenta con seis campos operacionales conocidos como: Uracoa, Bombal, Tucupita, Temblador, Isleño y El Salto.

Actualmente en el campo Uracoa se encuentra la Planta UM-2 encargada de eliminar impurezas tales como sedimentos, gas y agua además de llevarlo a un nivel óptimo de especificaciones técnicas para su comercialización.

Uracoa se divide en 6 etapas 1- Recolección.

2- Separación.

3- Tratamiento.

4- Almacenamiento.

5- Bombeo y transferencia.

6- Fiscalización.

Esto se logra con motores eléctricos de inyección trifásica que se utilizan como equipos conductores que ponen en funcionamiento las bombas que serían el equipo conducido en este informe nos referiremos en los que se encuentran específicamente en Planta de agua vieja y nueva que impulsan el proceso de purificar el agua que viene de los separadores trifásicos que contienen crudo, agua y gas. Este tratamiento de agua pasa por varias etapas hasta lograr que cumpla con las especificaciones requeridas para luego ser inyectada en los yacimientos petroleros.

También nos enfocaremos en los motores eléctricos de inducción trifásica de transferencia de crudo a la venta los cuales son utilizados para bombearlo cuando ya cumple con las especificaciones óptimas establecidas en el reglamento de PDVSA.

Hoy en día la gestión de mantenimiento no solo supone una parte importante del presupuesto de una empresa, sino que además se hace fundamental conseguir la eficiencia de los equipos y por tanto del proceso productivo, llevándola a sustituir los viejos valores por paradigmas de excelencia de mayor nivel técnico. La gestión de la disponibilidad la práctica de Ingeniería de Confiabilidad la gestión de activos y la medición de los indicadores; así como la reducción de los costos de mantenimiento, construyen ahora los objetivos primordiales de la empresa.

Enfocando la gestión de mantenimiento como un factor clave para garantizar la disponibilidad y confiabilidad del proceso productivo, las organizaciones tienen la tarea de organizar y gestionar las actividades de mantenimiento de manera que maximice la utilización de los recursos y se logren los objetivos planteados dentro del marco de calidad y medio ambiente.

Esta tarea se cumple con la implementación de un sistema de gestión que se adapte a las características específicas del entorno que una vez implementado sea evaluado y ajustado periódicamente a las exigencias del mismo, a fin de que puedan hacerse efectivos los beneficios que aportan el proceso productivo de la organización.

Se han generado retrasos en la entrega en el tiempo estipulado de la producción final poniendo en riesgo la rentabilidad de la empresa por los altos costos que pueden representar las perdidas como consecuencia de la producción "diferida de crudo" reflejando ello en pérdidas cuantificables de dinero, lo que a su vez también afecta de manera directa la confiabilidad del proceso.

También es importante resaltar que debido a la ausencia de un Sistema de Control de Inventario se desconoce el número de motores con los cuales cuenta la empresa tanto con los activos en STOCK como los que se encuentran en la Planta UM-2 desconociendo cuales motores han sido desincorporados, trasladados a otras áreas , los operativos y los no operativos. Generando una afectación negativa en la planificación de las actividades preventivas, correctivas y predictivas de esta forma la gestión de mantenimiento sufre como consecuencia la ineficiencia tomando en cuenta el déficit de motores y la carencia de personal calificado y no calificado ocasionando de esta manera más esfuerzos laborales al personal existente para poder cumplir con el requerimiento mínimo de las actividades diarias y los imprevistos.

Es por esto que la Superintendencia de Mantenimiento y el Taller Central específicamente en los departamentos de mantenimiento eléctrico y mecánico de la empresa PDVSA- PETRODELTA División Carabobo Venezuela ubicada en campo Uracoa Estado Monagas, emprende la realización de un diseño de un programa de mantenimiento predictivo basando en un análisis de criticidad de los motores eléctricos de inducción trifásica de inyección de agua y transferencia de crudo de la planta um-2 Para la superintendencia de mantenimiento de PDVSA- PETRODELTA.

Objetivos. A continuación se presentan los objetivos a través de los cuales se rige la investigación realizada.

Objetivo general. Diseño de un Programa de Mantenimiento Predictivo Basado en el Análisis de Criticidad de los Motores Eléctricos de Inducción Trifásica de Inyección de Agua y Transferencia de Crudo de la Planta UM-2 de la Superintendencia de Mantenimiento de PDVSA-PETRODELTA.

Objetivos específicos. 1. Diagnosticar la situación actual de las condiciones de mantenimiento predictivo aplicado a los Motores de Inducción Trifásica de la Planta UM-2 por parte del Taller Central de la empresa PETRODELTA-PDVSA.

2. Recopilar información técnica de los motores eléctricos de inducción trifásica de baja y media tensión a través de un inventario para llevar el registro de los mismos.

3. Seleccionar en la gama de motores que se encuentran en la Planta UM-2 los más importantes para el proceso.

4. Elegir las variables que serán utilizadas para determinar los rangos, frecuencias e instrumentos del examen y los valores de criticidad para esos parámetros técnicos.

5. Revisar si se cuentan con los equipos e instrumentos necesarios para el mantenimiento.

6. Cuáles son los rangos óptimos para los valores de comportamiento de los parámetros técnicos que se van analizar.

7. Diseño de la hoja Excel para la recopilación de datos de las variables.

8. Diseño de la gráfica para representar cada una de las variables examinadas en el análisis indicando en que zona de criticidad se encuentra comparándola con las indicaciones de comportamiento del fabricante.

9. Plantear un procedimiento para la implementación un mantenimiento predictivo.

10. Elaborar instructivo con la orden de mantenimiento a ejecutar que evite una falla.

11. Crear un cronograma de actividades para realizar el mantenimiento predictivo 2015.

Alcance. La relevancia de este estudio se fundamenta en la necesidad que tiene la Superintendencia de Mantenimiento y el Taller central de PDVSA- PETRODELTA, en optimizar el proceso específicamente en las áreas de Inyección de Agua y Transferencia de Crudo a la Venta ubicados en la Planta UM-2 y reducir el índice de fallas que presentan los motores de inducción trifásica más críticos instalados tomando en cuenta el déficit actual de los mismos que presenta la industria significando para la empresa perdida de capital.

La presente investigación arrojara una serie de beneficios que se traducen en disposición de un informe en el que se propone el Diseño de un Programa de Mantenimiento Predictivo Basado en el Análisis de Criticidad de los motores de inducción trifásica.

Se creara una estructura que facilite la toma de decisiones acertadas y efectivas, enfocándose en las áreas más importantes además de un soporte técnico para justificar inversiones económicas a futuro requeridas para solventar este problema con la aplicación y prevención de un conjunto de soluciones precisas dirigidas aumentar la confiabilidad de los motores.

El programa contribuirá con un mejor uso de los recursos evitando retrasos en la entrega de producción final causado por paradas inesperadas de equipos vitales para el proceso.

Delimitaciones. El presente estudio se desarrollara en la División Carabobo de la Faja Petrolífera del Orinoco donde se encuentra ubicada la empresa mixta PDVSA-PETRODELTA en la Superintendencia de Mantenimiento específicamente en el Taller Central del campo Uracoa ubicado en el Estado Monagas.

Los motores eléctricos de inducción trifásica son los principales impulsores del proceso de la planta UM-2. Aunque son eficientes y confiables, fallan con mucha frecuencia causando interrupciones en la producción, provocando pérdidas de ingresos que pueden muchas veces extender el costo mínimo del motor como también retrasos importantes de la entrega de producción final.

Limitaciones. – La falta de acceso a las fuentes de información de diversas páginas de interés para el desarrollo de este proyecto en el horario de permanencia dentro de la empresa, éstas son restringidas en pro de la seguridad de los activos de información y en base a las políticas y normas de seguridad de información de la corporación (política PSI-040303), dado que puede contener códigos maliciosos (virus, programas espías, entre otros).

– La poca documentación que se tiene sobre los Motores instalados en la planta sus especificaciones, su historial de mantenimiento y la ubicación de los mismos ya que muchos han sido desincorporados o trasladado a otras áreas creando un descontrol en el manejo de información oportuna.

– La carencia de algunos equipos y herramientas que permitan elevar la eficiencia en la gestión de mantenimiento.

– Otra limitación viene dada por la manera en que se obtienen algunos de los repuestos para solventar la ausencia o el reemplazo de ellos en los motores, donde existe un mantenimiento programado o correctivo, ya que estos pueden provenir de 3 fuentes distintas de obtención:

Cuando se requiere un repuesto y no se dispone en el almacén, éste es sacado de las partes de otro de igual especificación y características que se encuentre desincorporado.

Los repuestos y materiales que se piden a otras estaciones a nivel local o nacional en calidad de préstamo es la tercera fuente para conseguir de inmediato los insumos, luego se devuelven una vez que tengan entrada en almacén.

No menos importante viene dada por la gestión de la Superintendencia de Mantenimiento conjuntamente con el taller central que se encarga de realizar todos los mantenimientos preventivos, predictivos y correctivos de todos los campos: como lo son: Uracoa, Bombal, Tucupita, Temblador y Isleño tomando en cuenta el déficit de personal calificado y no calificado que posee.

CAPITULO II

Generalidades de la empresa

Reseña histórica. La empresa Harvest Vinccler S.C.A. (HVSCA), tiene sus inicios en Venezuela en Julio de 1992 a través de la firma del Convenio de Servicios de Operación para la reactivación de la Unidad Monagas Sur, entre PDVSA y Benton Vinccler, C.A., consorcio formado por Benton Oil &Gas, Co. (Benton), quien poseía el 80 % de las acciones y Venezolana de Inversiones y Construcciones Clérico, C.A. (Vinccler), con el otro 20 %. Dicho convenio tenía una duración de 20 años para la explotación de reservas de petróleo y gas existentes en eso campos.

En Septiembre de 2002 se firma con PDVSA un acuerdo adicional del convenio para el desarrollo y explotación de las reservas de gas existentes, y a finales de 2003 se completa la primera fase del proyecto y se inicia la entrega de gas a la Unidad Monagas Sur (UMS). Las acciones de Benton Oil &Gas, Co. fueron adquiridas en el año 2004 por la empresa estadounidense Harvest Natural Resources, Inc., razón por la cual se cambió la denominación de Benton Vinccler C.A. a Harvest Vinccler, S.C.A.

En concordancia con las disposiciones del Ejecutivo Nacional, en el mes de Abril del 2006 se firmó un memorando de entendimiento para realizar la migración de los convenios operativos a Empresas Mixtas. A partir de esta fecha Harvest Vinccler S.C.A y la empresa petrolera del estado Petróleos de Venezuela (PDVSA), iniciaron el proceso de migración que culminó el 25 de Octubre de 2007 con el decreto de transferencia a Petrodelta S.A del derecho a desarrollar las actividades de exploración, extracción, transporte y almacenamiento de Hidrocarburos de acuerdo a las disposiciones de la Ley de Hidrocarburos y las gacetas oficiales 38.430 y 38.706; del 5 de Mayo de 2006 y el 15 de Junio de 2007, respectivamente.

Cabe destacar además que a través de la gaceta 38.706 se aprobó la inclusión de los campos Temblador (162,98 km2), El Isleño (117,82 km2) y El Salto (475 km2) al sur del estado Monagas. Petrodelta S.A, está constituida por la sociedad entre la Corporación Venezolana del Petróleo con un 60% de las acciones y Harvest- Vinccler S.C.A con un 40%.

PDVSA Petrodelta S.A. nace de acuerdo a disposiciones del ejecutivo nacional, según memorando de entendimiento firmado en Abril del 2006 con miras a realizar la migración de los antiguos convenios operativos que poseía la empresa Harvest Vinccler S.C.A, a empresas mixtas. Petróleos de Venezuela (PDVSA), a partir de tal fecha inician el correspondiente proceso de migración que culmino el 25 de Octubre del 2007 con el decreto de transferencia a PETRODELTA, S.A. del derecho de desarrollar las actividades de exploración, extracción, transporte y almacenamiento de hidrocarburos de acuerdo a las disposiciones de la Ley respectiva y las Gacetas Oficiales 34.430 y 38.706; del 5 de mayo del 2006 y 15 de junio del 2007; respectivamente.

PDVSA Petrodelta S.A. es una empresa dedicada a la exploración, explotación, producción y tratamiento del gas, crudo y agua. Opera en el sur del estado Monagas y cuenta con seis campos operacionales conocidos como: Uracoa, Bombal Tucupita, Temblador, Isleño y El Salto; en su totalidad ocupan una superficie de 1060,03 Km2 aproximadamente (ver figura 1). En el campo Tucupita se realiza la separación y tratamiento de la producción de crudo y agua. Asociada a los pozos productores. Una vez en especificaciones, el crudo es trasladado a través de oleoductos hasta la Estación de Flujo UM-1 ubicada en Campo Uracoa. La producción de crudo y gas asociada al Campo Bombal es transferida a través de un oleoducto que converge con la producción del Campo Tucupita, hasta la Estación de Flujo UM-1. La Estación de Flujo UM-2 ubicada en Campo Uracoa, recibe el total de la producción de la Unidad Monagas Sur (UMS). En esta instalación se realiza la separación y tratamiento de los fluidos trifásicos (gas, crudo y agua) recolectados, y una vez cumplidos los requerimientos de calidad: el gas y el crudo son transferido a través de un gasoducto y oleoducto, hasta las Estaciones de Recibo: Estación de Válvulas de Transferencia MAMO y EPT-1 de PDVSA respectivamente.

CAMPO URACOA

Figura 1 PETRODELTA FUENTE: Departamento de RRHH de Petrodelta. Filosofía de la Empresa Misión Maximizar el valor de los hidrocarburos a la nación, mediante la ejecución de sus actividades en forma eficaz, eficiente y transparente, con conciencia de seguridad y protección ambiental, para consolidar la plena soberanía energética y el desarrollo integral de la nación rumbo al Socialismo Bolivariano.

Visión Ser la empresa mixta de referencia, reconocida por la fortaleza técnica y práctica de los valores y principios socialistas de sus trabajadores; con la gestión empresarial transparente orientada al logro de la suprema felicidad social de la nación.

Objetivos

> Extraer en forma racional y planificada los hidrocarburos contenidos en los yacimientos dados en concesión, enmarcados en los planes estratégicos de la nación.

> Realizar investigación y estudios de ingeniería que permiten incorporar nuevas tecnologías para optimizar los métodos de extracción y recuperación secundaria de crudo y gas.

> Efectuar las operaciones cumpliendo con los parámetros establecidos en el marco legal a fin de minimizar daños ambientales.

> Apalancar el desarrollo de la región mediante la apertura de nuevas fuentes de empleo, apoyando la creación de programas enmarcados en el desarrollo sustentable dirigido a las comunidades circunvecinas.

> Formar profesionales altamente calificados que promuevan el desarrollo organizacional y contribuyan al crecimiento de la nación.

Valores Amor. Firmeza. Humanidad. Dignidad. Hermandad. Disciplina. Ética Socialista. Solidaridad. Igualdad Combatividad. Justicia Social. Puntualidad. Lealtad. Constancia. Honestidad. Deber Social. Transparencia. Patriotismo. Compromiso. Unidad.

Proceso de Producción PDVSA-PETRODELTA.

Figura 2 Esquemático de campos, Estaciones de Flujo, Gasoductos, Oleoductos y Puntos de Entrega y Fiscalización. FUENTE: Sala de Control de Petrodelta. Manejo del Crudo. Facilidades de producción de crudo.

• Campo Uracoa:

– 3 Separadores Trifásicos.

– 3 Tratadores de Crudo.

– Capacidad 60000 BPPD, 120000 BAPD, 110 MMSCFD.

– Generación de Energía Eléctrica 14 Mwatts.

• Campo Tucupita:

– 1 Separador Trifásico.

– Capacidad 30000 BPPD, 125000 BAPD.

– Generación de Energía Eléctrica 7 Mwatts.

– Línea de Transferencia de Crudo 10" 37 Km. Tucupita – V6.

– Línea de Transferencia de Crudo 12" 15 Km. V6 – UM1.

• Línea de Transferencia de Crudo:

– Longitud de 38 Km.

– Medición en EPT-1 PDVSA (Estación de Recibo).

• Campo Bombal:

– Línea de Transferencia de Crudo 10" 10 Km. Bombal – V6.

• Campo Isleño:

– 2 Separadores de Prueba.

– Línea de Transferencia de Crudo 16" 7 Km. Isleño – UM2.

Figura 3 Flujograma del Proceso de tratamiento de crudo (UM-1) (UM-FUENTE: Sala de Control de Petrodelta.

Figura 4 Etapas del proceso de tratamiento de crudo. FUENTE: Sala de Control de Petrodelta.

Para el manejo de crudo se cuenta con:

• 15 Separadores de baja presión.

• 10 Separadores de media presión.

• 2 Separadores portátiles.

• 13 Tanques de calibración.

Figura 5 Separador de media presión. FUENTE: Sala de Control de Petrodelta.

Figura 6 Separador de baja presión. FUENTE: Sala de Control de Petrodelta.

Separadores de pruebas asociados al sistema de baja presión.

Figura 7 Separador portátil. FUENTE: Sala de Control de Petrodelta.

Figura 8 Separador horizontal con tanque de calibración. FUENTE: Sala de Control de Petrodelta.

Figura 9 Separador vertical. FUENTE: Sala de Control de Petrodelta.

Figura 10 Separador trifásico. FUENTE: Sala de Control de Petrodelta.

PETRODELTA

Figura 11 Tratadores de crudo. FUENTE: Sala de Control de Petrodelta.

Figura 12 Tanque de almacenamiento de crudo. FUENTE: Sala de Control de Petrodelta. Manejo del agua.

PETRODELTA

Figura 13 Flujograma del proceso de tratamiento de agua. FUENTE: Sala de Control de Petrodelta.

Figura 14 Tratadores de agua WEMCO. FUENTE: Sala de Control de Petrodelta Filtros de Agua Tanques de

Almacenamiento de Agua

Figura 15 Filtros de Agua y Tanques de Almacenamiento de Agua. FUENTE: Sala de control de Petrodelta.

Figura 16 Ubicación Relativa Regional de la Unidad Monagas Sur de Petrodelta S.A Fuente: Elaboración Propia.

Figura 17 Estructura organizacional de PDVSA Petrodelta. Fuente: Departamento de RRHH de Petrodelta.

CAPITULO III

Marco teorico

Mantenimiento. Conjunto de acciones que permite mantener o restablecer un dispositivo a un estado específico de operación, para cumplir un servicio determinado. También puede definirse como de técnicas y procedimientos orientados a preservar las funciones de los activos industriales. El ingeniero de mantenimiento de hoy debe definir las acciones proactivas y preventivas para minimizar el desgaste de los componentes de la maquinaria y asegurar que esta opere de manera segura, eficiente y confiable, garantizando, además de la integridad del activo físico, la seguridad personal y ambiental. El mantenimiento Mundial ha evolucionado desde sus inicios. Ver Figura 18.

Figura 18: Evolución del Mantenimiento Industrial Fuente: Revista Mecanálisis (2006).

Mantenimiento Predictivo. Sin dudas, el desarrollo de nuevas tecnologías ha marcado sensiblemente la actualidad industrial mundial. En los últimos años, la industria mecánica se ha visto bajo la influencia determinante de la electrónica, la automática y las telecomunicaciones, exigiendo mayor preparación en el personal, no sólo desde el punto de vista de la operación de la maquinaria, sino desde el punto de vista del mantenimiento industrial.

La realidad industrial, matizada por la enorme necesidad de explotar eficaz y eficientemente la maquinaria instalada y elevar a niveles superiores la actividad del mantenimiento. No remediamos nada con grandes soluciones que presuponen diseños, innovaciones, y tecnologías de recuperación, si no mantenemos con una alta disponibilidad nuestra industria.

Es decir, la Industria tiene que distinguirse por una correcta explotación y un mantenimiento eficaz. En otras palabras, la operación correcta y el mantenimiento oportuno constituyen vías decisivas para cuidar lo que se tiene.

El mantenimiento predictivo es una técnica para pronosticar el punto futuro de falla de un componente de una máquina, 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.

Figura 19 Análisis histórico de un mantenimiento predictivo. Fuente: Monografías.

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 vibro análisis, análisis de aceite usado, control de desgastes, etc.

Técnicas aplicadas al mantenimiento predictivo. Existen varias técnicas aplicadas para el mantenimiento preventivo entre las cuales tenemos las siguientes:

1. Análisis de vibraciones. El interés de las Vibraciones Mecánicas llega al Mantenimiento Industrial de la mano del Mantenimiento Preventivo y Predictivo, con el interés de alerta que significa un elemento vibrante en una Maquina, y la necesaria prevención de las fallas que traen las vibraciones a medio plazo.

Figura 20 Registro de vibraciones en un ciclo de trabajo de la pala. Fuente: Monografías.

Figura 21Transformada Tiempo-Frecuencia. Fuente: Monografías.

El interés principal para el mantenimiento deberá ser la identificación de las amplitudes predominantes de las vibraciones detectadas en el elemento o máquina, la determinación de las causas de la vibración, y la corrección del problema que ellas representan. Las consecuencias de las vibraciones mecánicas son el aumento de los esfuerzos y las tensiones, pérdidas de energía, desgaste de materiales, y las más temidas: daños por fatiga de los materiales, además de ruidos molestos en el ambiente laboral, etc.

Parámetros de las vibraciones.

Frecuencia: Es el tiempo necesario para completar un ciclo vibratorio.

En los estudios de Vibración se usan los CPM (ciclos por segundo) o HZ (hercios).

Desplazamiento: Es la distancia total que describe el elemento vibrante, desde un extremo al otro de su movimiento.

Velocidad y Aceleración: Como valor relacional de los anteriores.

Dirección: Las vibraciones pueden producirse en 3 direcciones lineales y 3 rotacionales.

Tipos de vibraciones.

Vibración libre: causada por un sistema vibra debido a una excitación instantánea.

Vibración forzada: causada por un sistema vibra debida a una excitación constante las causas de las vibraciones mecánicas A continuación detallamos las razones más habituales por las que una máquina o elemento de la misma puede llegar a vibrar.

– Vibración debida al Desequilibrado (maquinaria rotativa).

– Vibración debida a la Falta de Alineamiento (maquinaria rotativa).

– Vibración debida a la Excentricidad (maquinaria rotativa).

– Vibración debida a la Falla de Rodamientos y cojinetes.

– Vibración debida a problemas de engranajes y correas de Transmisión (holguras, falta de lubricación, roces, etc.)

2. Análisis de lubricantes. Estos se ejecutan dependiendo de la necesidad, según:

Análisis Iniciales: se realizan a productos de aquellos equipos que presenten dudas provenientes de los resultados del Estudio de Lubricación y permiten correcciones en la selección del producto, motivadas a cambios en condiciones de operación Análisis Rutinarios: aplican para equipos considerados como críticos o de gran capacidad, en los cuales se define una frecuencia de muestreo, siendo el objetivo principal de los análisis la determinación del estado del aceite, nivel de desgaste y contaminación entre otros Análisis de Emergencia: se efectúan para detectar cualquier anomalía en el equipo y/o Lubricante, según:

Contaminación con agua Sólidos (filtros y sellos defectuosos).

Uso de un producto inadecuado Equipos:

Bombas de extracción Envases para muestras Etiquetas de identificación Formatos Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar" del menú superior Este método asegura que tendremos:

– Máxima reducción de los costos operativos.

– Máxima vida útil de los componentes con mínimo desgaste.

– Máximo aprovechamiento del lubricante utilizado.

– Mínima generación de efluentes.

En casa muestra podemos conseguir o estudiar los siguientes factores que afectan a nuestra máquina.

Elementos de desgaste: Hierro, Cromo, Molibdeno, Aluminio, Cobre, Estaño, Plomo.

Conteo de partículas: Determinación de la limpieza, ferrografia.

Contaminantes: Silicio, Sodio, Agua, Combustible, Hollibn, Oxidación, Nitración, Sulfatos, Nitratos.

Aditivos y condiciones del lubricante: Magnesio, Calcio, Zinc, Fósforos, Boro, Azufre, Viscosidad.

Gráficos e historial: Para la evaluación de las tendencias a lo largo del tiempo.

De este modo, mediante la implementación de técnicas ampliamente investigadas y experimentadas, y con la utilización de equipos de la más avanzada tecnología, se logrará disminuir drásticamente:

Tiempo perdido en producción en razón de desperfectos mecánicos. Desgaste de las máquinas y sus componentes.

Horas hombre dedicadas al mantenimiento. Consumo general de lubricantes.

3. Análisis por ultrasonido. Este método estudia las ondas de sonido de baja frecuencia producidas por los equipos que no son perceptibles por el oído humano.

Ultrasonido pasivo: Es productivo por mecanismos rotantes, fugas de fluido, perdidas de vacío, y arcos eléctricos. Pudiéndose detectarlo mediante la tecnología apropiada.

El ultrasonido permite: Detección de fricción en máquinas rotativas. Detección de fallas y/o fugas en válvulas. Detección de fugas de fluidos.

El Ultrasonido permite:

Detección de fricción en máquinas rotativas. Detección de fallas y/o fugas en válvulas. Perdidas de vació.

Detección de "arco eléctrico".

Verificación de la integridad de juntas de recintos estancos.

Se denomina Ultrasonido Pasivo a la tecnología que permite el ultrasonido producido por diversas fuentes.

El sonido cuya frecuencia está por encima del rango de captación del oído humano (20-a-20.000 Hertz) se considera ultrasonido. Casi todas las fricciones mecánicas, arcos eléctricos y fugas de presión o vacío producen ultrasonido en un rango aproximado a los 40 KHz Frecuencia con características muy aprovechables en el Mantenimiento Predictivo, puesto que las ondas sonoras son de corta longitud atenuándose rápidamente sin producir rebotes. Por esta razón, el ruido ambiental por más intenso que sea, no interfiere en la detección del ultrasonido. Además, la alta direccionalidad del ultrasonido en 40 KHz. permite con rapidez y precisión la ubicación de la falla.

La aplicación del análisis por ultrasonido se hace indispensable especialmente en la detección de fallas existentes en equipos rotantes que giran a velocidades inferiores a las 300 RPM, donde la técnica de medición de vibraciones se transforma en un procedimiento ineficiente.

De modo que la medición de ultrasonido es en ocasiones complementaria con la medición de vibraciones, que se utiliza eficientemente sobre equipos rotantes que giran a velocidades superiores a las 300 RPM.

Al igual que en el resto del mundo industrializado, la actividad industrial en nuestro País tiene la imperiosa necesidad de lograr el perfil competitivo que le permita insertarse en la economía globalizada. En consecuencia, toda tecnología orientada al ahorro de energía y/o mano de obra es de especial interés para cualquier Empresa.