Mantenimiento Industrial (Recopilación - Resumen)

MANTENIMIENTO INDUSTRIAL (Recopilación) 2010 ANTONIO ROS MORENO

MANTENIMIENTO INDUSTRIAL

MANTENIMIENTO "Cuando todo va bien, nadie recuerda que existe" "Cuando algo va mal, dicen que no existe" "Cuando es para gastar, se dice que no es necesario" "Pero cuando realmente no existe, todos concuerdan en que debería existir" A.SUTE

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MANTENIMIENTO INDUSTRIAL (Recopilación)

PARTE I.Introducción. Consideraciones Fundamentales. Gestión del Mantenimiento. PARTE II.Técnicas Específicas de Mantenimiento. El Futuro del Mantenimiento. PARTE III.Ejecución del Mantenimiento.

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INDICE: 1.- INTRODUCCIÓN 2.- CONSIDERACIONES FUNDAMENTALES 2.1.- Mantenimiento Industrial 2.2.- Historia y Evolución del Mantenimiento 2.3.- Organización del Mantenimiento 2.4.- Clasificación del Mantenimiento 2.5.- Caracterización de la Función Mantenimiento 3.- GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO 3.1.- El Manual de Mantenimiento 3.2.- El Plan de Mantenimiento 3.2.1.- Planificación de mantenimiento 3.3.- Plan de Mantenimiento Inicial 3.3.1.- Plan de mantenimiento inicial basado en instrucciones del fabricante 3.3.2.- Plan de mantenimiento inicial basado en instrucciones genéricas 3.4.- Técnicas de Mantenimiento 3.4.1.- Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad (RCM) 3.4.2.- Mantenimiento Productivo Total (TPM) 3.4.3.- Combinación TPM-RCM 3.4.4.- Mantenimiento Basado en el Riesgo (MBR) 3.4.5.- Análisis Causa Raíz (ACR) 3.4.6.- Mejora de la Confiabilidad Operacional (MCO) 3.4.7.- Inspección Basada en Riesgo (RBI)(IBR) 3.5.- Auditorías 3.5.1.- Auditorías Técnicas 3.5.2.- Auditorías de Gestión de Mantenimiento 3

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3.6.- Costos de Mantenimiento 3.6.1.- Tipos de costos de mantenimiento 3.6.2.- Modelo de cálculo de costos 3.6.3.- Presupuestos y su control 3.7.- Reemplazo de Equipos 3.8.- Gestión de los Repuestos 3.8.1.- Tipos de repuestos 3.8.2.- Gestión de Stock 3.9.- Paradas Programadas de Instalaciones Industriales 4.- TÉCNICAS ESPECÍFICAS DE MANTENIMIENTO 4.1.- Análisis de Fiabilidad de Equipos 4.2.- Alineación de Ejes 4.2.1.- Importancia de la alineación 4.2.2.- Concepto de alineación y tipos de desalineamiento 4.2.3.- Reglas y nivel 4.2.4.- Reloj comparador 4.2.5.- Sistema de rayo láser 4.3.- Equilibrado de Rotores 4.3.1.- Importancia del equilibrado 4.3.2.- Tipos de desequilibrio 4.3.3.- Reducción del desequilibrio 4.3.4.- Máquinas de Equilibrado 4.4.- Diagnóstico de Fallos en Equipos 4.4.1.- Análisis de fallos en componentes mecánicos 4.4.2.- Análisis de averías en máquinas de procesos 4.5.- Mecanismos de Desgaste y Técnicas de Protección 4.5.1.- Mecanismos y modos de desgaste 4.5.2.- Técnicas de tratamiento superficial 4.5.3.- Selección de tratamientos 4

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4.6.- Análisis de Averías 4.6.1.- Introducción 4.6.2.- Fallos y averías de los sistemas 4.6.3.- Métodos de análisis de averías 4.6.4.- Herramientas para el análisis de averías 4.7.- Técnicas de Mantenimiento Predictivo 4.7.1.- Definición y principios básicos 4.7.2.- Técnicas de mantenimiento predictivo 4.8.- Planificación de tareas 4.8.1.- Introducción 4.8.2.- Método PERT 5.- EL FUTURO DEL MANTENIMIENTO 5.1.- Introducción 5.2.- Tendencias actuales 5.3.- Gestión del Mantenimiento Asistido por Ordenador 5.3.1.- El mercado de GMAO 5.4.- Diagnóstico Mediante Sistemas Expertos 5.4.1.- Componentes de un S.E. 5.4.2.- Justificación del uso de un Sistema Experto 6.- EJECUCIÓN DEL MANTENIMIENTO 6.1.- Introducción 6.2.- Fichas de trabajo 6.3.- Conocimiento de equipos 6.3.1.- Turbomáquinas: Clasificación 6.3.2.- Bombas 6.3.3.- Ventiladores 6.3.4.- Compresores 5

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6.3.5.- Turbinas 6.3.6.- Válvulas 6.3.7.- Motores eléctricos 6.3.8.- Instrumentación y control 6.4.- Tareas de mantenimiento 6.4.1.- Introducción 6.4.2.- Rutinas de mantenimiento preventivo planificado (MPP) 6.4.3.- Tareas en las operaciones de automantenimiento 6.4.4.- Mantenimiento legal

BIBLIOGRAFÍA.

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PARTE I.- GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO

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1. INTRODUCCIÓN La empresa es un sistema en el que se coordinan factores de producción, financiación y marketing para obtener sus fines. En el sistema de empresa privada, el éxito y el fracaso dependen de la capacidad que se tenga para conseguir la aceptación de los consumidores frente a los competidores y lograr la consecución de beneficios. La competencia asegura que, a largo plazo, las empresas que satisfagan las demandas de los consumidores tengan éxito y que aquellas que no lo hagan desaparezcan y sean reemplazadas por otras. En este escenario, el mantenimiento se destaca como la única función operacional que influye y mejora los tres ejes determinantes del rendimiento industrial al mismo tiempo, o sea, costo, plazo y calidad de productos y/o servicios.

2. CONSIDERACIONES FUNDAMENTALES 2.1. Mantenimiento Industrial Definimos habitualmente mantenimiento como el conjunto de técnicas destinadas a conservar equipos e instalaciones en servicio durante el mayor tiempo posible (buscando la más alta disponibilidad) y con el máximo rendimiento. Así, nuestra premisa es que, la estrategia óptima de mantenimiento es aquella que minimiza el efecto conjunto de los componentes de costos, es decir, identifica el punto donde el costo de reparación es menor que el costo de la pérdida de producción. El costo total del mantenimiento está influido por el costo de mantenimiento regular (costo de reparación) y por el costo de la falla (pérdida de producción).

2.2. Historia y Evolución del Mantenimiento El concepto ha ido evolucionando desde la simple función de arreglar y reparar los equipos para asegurar la producción (ENTRETENIMIENTO) hasta la concepción actual del MANTENIMIENTO con funciones de prevenir, corregir y revisar los equipos a fin de optimizar el coste global. La historia de mantenimiento acompaña el desarrollo Técnico-Industrial de la humanidad. Al final del siglo XIX, con la mecanización de las industrias, surgió la necesidad de las primeras reparaciones.

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Desde la Revolución Industrial, podemos definir, a grandes rasgos, siguientes etapas en la evolución del mantenimiento:

las

- Hasta 1945 • •

Reparación Averías. Mantenimiento Correctivo.

- 1945 a 1980 • • •

Relación entre Probabilidad de Fallo y Edad. Mantenimiento Preventivo Programado. Sistema de Planificación.

- 1980 a 1990 • • •

Mantenimiento Preventivo Condicional. Análisis Causa Efecto. Participación de Producción (TPM).

- 1990 + • • • • •

Proceso de Mantenimiento. Calidad Total. Mantenimiento Fuente de Beneficio. Compromiso de Todos los Departamentos. Mantenimiento Basado en el Riesgo (RBM).

2.3. Organización del Mantenimiento Los dos aspectos organizativos que afectan a la estructuración del mantenimiento son:

a) Dependencia Jerárquica. -

Departamentos dependientes de la dirección y al mismo nivel que fabricación. Integrados en la producción para facilitar la comunicación, colaboración y combinación.

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b) Centralización/Descentralización. -

Estructura piramidal, con dependencia de una sola cabeza para toda la organización. Existencia de diversos departamentos de mantenimiento establecidos por plantas productivas ó cualquier otro criterio geográfico

Del análisis de las ventajas e inconvenientes de cada tipo de organización se deduce que la organización ideal es la "Centralización Jerárquica junto a una descentralización geográfica".

2.4. Clasificación del Mantenimiento La clasificación del mantenimiento puede ser muy diversa, dependiendo del criterio empleado. 1. Clasificación del mantenimiento por niveles N1: ajustes y cambios previstos por el fabricante (a toda la línea de producción). N2: arreglos y cambios de elementos desgastados (se detectan en sesiones rutinarias y sensores). N3: averías y reparaciones menores que producen paros más o menos largos. N4: aquí se aplica el mantenimiento preventivo y correctivo. Los paros de producción son largos y se busca una solución para salir al paso. Después ya se buscará el momento para aplicar el preventivo. N5: son reparaciones y modificaciones importantes que incluso requieran ayuda fuera de producción. N6: se incorporan elementos de nueva tecnología en los equipos, mejoras de estructura para aumentar la producción.

2. Clasificación del mantenimiento por el tipo de acción CORRECTIVO: -

Paliativo. Curativo.

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PREVENTIVO: -

De uso. Hard time (también llamado de ronda o sistemático) Predictivo (condicional). Marginal.

-

De proyecto. Prevención del mantenimiento. De reacondicionamiento.

MODIFICATIVO:

CORRECTIVO Trata de corregir las averías a medida que se van produciendo, siendo normalmente el personal de producción el encargado de avisar y el de mantenimiento de repararlo. Paliativo Es un arreglo de urgencia no definitivo para ahorrar tiempo de paro. Curativo Es un arreglo definitivo en profundidad.

PREVENTIVO Tiene por objeto conocer el estado actual y así poder programar el correctivo. Se realizan acciones periódicamente con el fin de evitar fallos en los elementos (fallos mayores). Mantenimiento de uso Es el mantenimiento de primer nivel y lo hace el propio usuario, por lo que siempre se hace a tiempo. No es necesario llamar a nadie ni interfiere en la producción. Requiere formación y delimitación de las funciones del usuario. Hard time Se trata de hacer revisiones a intervalos programados. Esta revisión consiste en poner la máquina a 0 horas, como si fuese nueva. Lo que se revisa son los elementos de fiabilidad baja y mantenibilidad alta.

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De ronda Son revisiones periódicas programadas, programando el entretenimiento. Sistemático Es un plan de mantenimiento según carga de trabajo; horas, piezas mecanizadas, etc. Predictivo Conocimiento del estado operativo del equipo que depende de determinadas variables. Se recibe constante información mediante sensores; temperatura, vibraciones, análisis de aceite, presión, pérdidas de carga, consumo energético, caudales ruidos, dimensiones de cota, etc. La principal ventaja frente al preventivo es que recibimos información instantánea y podemos también actuar en el momento. El inconveniente es un alto costo, tanto de los materiales como la implantación, ya que hay que monitorizar y establecer márgenes entre otros. Marginal Es simplemente una introducción de mejoras para aumentar la fiabilidad y mantenibilidad.

MODIFICATIVO Tiene por objeto cambiar, variar o modificar las características propias del equipo, para realizar un mejor mantenimiento, incrementar la producción, cualquier tipo de mejora que aumente la calidad del equipo. De proyecto Corresponde a la 1ª etapa de vida del equipo y se reforman características de la máquina para facilitar el mantenimiento o modificar la producción. Prevención del mantenimiento Se realiza en la 2ª etapa de la vida de la máquina. Aquí se comprueba que se producen unos fallos repetidamente y entonces tomamos medidas para que no se vuelvan a repetir (siempre ocurre por la misma causa y actuamos sobre ella para que no se vuelva a producir). 12

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De reacondicionamiento Se realiza en la 3ª etapa de la máquina (vejez), cuando las averías aumentan repetitivamente y entonces la arreglamos a fondo. La otra alternativa es modificarla para que realice otra función diferente a la que hacía.

3. Clasificación del mantenimiento en base al tiempo Tiempo de vida    

Tiempo requerido: el equipo está en buenas condiciones de trabajo. Tiempo no requerido: la máquina está en condiciones pero no está produciendo. Tiempo de disponibilidad: tiempo requerido que está funcionando. Tiempo de indisponibilidad: el equipo no reúne las condiciones necesarias pero por razones externas.

Tiempo de mantenimiento correctivo          

Tiempo de localización del fallo. Tiempo de preparación del trabajo. Tiempo de diagnosis. Tiempo de mantenimiento. Tiempo de reparación. Tiempo de estudio de métodos. Tiempo de control y ensayo. Tiempo de ordenamiento. Tiempo administrativo. Tiempo de logística.

4. Clasificación del mantenimiento atendiendo a los fallos Fallos Son el deterioro en cualquiera de los órganos de un aparato que impide el funcionamiento normal de éste (pérdidas energéticas, contaminación, nivel productivo, falta de calidad). Clasificación en función del origen -

Fallos debidos al mal diseño o errores de cálculo (12%). Fallos debidos a defectos durante la fabricación (10,45%). 13

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-

Fallos debidos a mal uso de la instalación (40%). Fallos debidos a desgaste natural y envejecimiento (10,45%). Fallos debidos a fenómenos naturales y otros causas (27%).

Clasificación en función de la capacidad de trabajo -

Fallos parciales: afecta a una serie de elementos pero con el resto se sigue trabajando. Fallos totales: se produce el paro de todo el sistema.

Ambos fallos dependerán de la complejidad del equipo y si están en serie o paralelo. Clasificación en función de cómo aparece el fallo -

Fallos progresivos: hacen prever su aparición (desgastes abrasión desajustes). Fallos repentinos: dependen de una serie de coincidencias no previsibles, el más común es la rotura de una pieza.

Otra clasificación         

Eléctricas. Mecánicas. Electrónicas. Personal. Dependientes de otros fallos. Independientes. Estables. Temporales. Intermitentes.

5. Reparación de averías (mantenimiento correctivo) Son el conjunto de acciones para eliminar cualquier degradación que impida el funcionamiento normal. Desde el punto de vista de la calidad se puede dividir en: - Primer nivel Es el más bajo y lo que se pretende es que la máquina siga funcionando a toda costa sin entrar en las causas.

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- Segundo nivel Aquí nos preguntamos cuál es la causa de avería y actuamos sobre ella. Podemos ya asegurar que ése fallo no se producirá más en cierto tiempo. - Tercer nivel Se investiga cual es el origen de la causa de avería y actuamos. Aquí garantizamos más tiempo hasta que vuelva a producirse el incidente. La elección de la reparación depende del análisis calidad-coste y del momento de producción de la máquina.

2.5. Caracterización de la Función Mantenimiento Las tres grandes áreas de conocimiento que integran la función mantenimiento son: 1. La gestión del mantenimiento: Da una perspectiva de los aspectos que tiene que administrar el responsable de mantenimiento. -

Organización. Métodos, tiempos. Programación. Normas, procedimientos. Control de gestión. Presupuestos/costes. Auditorías. Planes de mejora.

2. Técnicas específicas de mantenimiento: Trata de exponer algunas de las más importantes técnicas aplicables en el mantenimiento industrial, imprescindibles para avanzar por el camino anticipativo y de mejora continua. -

Análisis de fiabilidad. Análisis de averías. Diagnóstico de averías. Análisis de vibraciones. Alineación de ejes. Equilibrado de rotores. Análisis de aceites.

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3. Ejecución del mantenimiento: Explica cómo reparar determinadas averías, ve los detalles del mantenimiento específico de una instalación, a la vez que se determina el stock de repuesto necesario en una instalación determinada. -

Conocimiento de equipos • • • •

-

Bombas. Ventiladores. Compresores. Turbinas.

Conocimiento del mantenimiento específico de estos equipos.

3. GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO El progreso industrial no se reduce sólo a la inversión en nuevas instalaciones de producción y a la transferencia de tecnología extranjera, sino que es prioritario utilizar eficazmente las instalaciones actuales, donde uno de los requisitos importantes es el establecimiento de un servicio sistemático y técnico de mantenimiento eficiente, seguro y económico de los equipos industriales. En general, la Gestión del Mantenimiento comprende la adopción de medidas y realización de acciones necesarias para el buen funcionamiento. Se pueden establecer dos niveles: Nivel 1: grandes decisiones, grandes objetivos (dirección general)

Nivel 2: corresponde al jefe de mantenimiento y va referido a decisiones concretas, planificación, organización de las tareas diarias...para cumplir con los objetivos previstos. Para estos efectos, la Gestión de Mantenimiento implica disponer de un manual, de un sistema informatizado y de una acción cíclica (práctica de mejoramiento) que comprende: -

Auditoría de los Puntos Críticos de Mantenimiento; Planificación a la Medida; Ejecución del plan de trabajo definido aplicando herramientas de gestión apropiadas.

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3.1. El Manual de Mantenimiento El Manual de Mantenimiento es un documento indispensable para cualquier tipo y tamaño de industria. Refleja la filosofía, política, organización, procedimiento de trabajo y de control de esta área de la empresa. Este Manual de Mantenimiento debe ser dinámico, adaptándose periódicamente en su contenido, con la eliminación de las instrucciones para deberes y obligaciones que están obsoletas e incorporando las instrucciones para las nuevas obligaciones. En el Manual de Mantenimiento se indicará la Misión y Visión de la Empresa, las políticas, y objetivos de mantenimiento, los procedimientos de trabajo, de control y las acciones correctivas. Es importante señalar que deben incluirse sólo los procedimientos que se aplican y las instrucciones en un lenguaje afirmativo.

3.2. El Plan de Mantenimiento La fiabilidad y la disponibilidad de una planta industrial o de un edificio dependen, en primer lugar, de su diseño y de la calidad de su montaje. Si se trata de un diseño robusto y fiable, y la planta ha sido construida siguiendo fielmente su diseño y utilizando las mejores técnicas disponibles para la ejecución, depende en segundo lugar de la forma y buenas costumbres del personal de producción, el personal que opera las instalaciones. En tercer y último lugar, fiabilidad y disponibilidad dependen del mantenimiento que se realice. Si el mantenimiento es básicamente correctivo, atendiendo sobre todo los problemas cuando se presentan, es muy posible que a corto plazo esta política sea rentable. El mantenimiento puede imaginarse como un gran depósito. Si se realiza un buen mantenimiento preventivo, el depósito siempre estará lleno. Si no se realiza nada, el depósito se va vaciando, y puede llegar un momento en el que el depósito, la reserva de mantenimiento, se haya agotado por completo, siendo más rentable adquirir un nuevo equipo o incluso construir una nueva planta que atender todas las reparaciones que van surgiendo. Hay que tener en cuenta que lo que se haga en mantenimiento no tiene su consecuencia de manera inmediata, sino que los efectos de las acciones que se toman se revelan con seis meses o con un año de retraso. Hoy se pagan los errores de ayer, o se disfruta de los aciertos. El objetivo de un plan de mantenimiento es conseguir la máxima disponibilidad y fiabilidad de una planta, tanto a corto plazo como a largo plazo, y al mínimo coste posible. 17

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El plan de mantenimiento puede verse como un conjunto de tareas individuales, cada una de ellas con entidad propia y generadora por sí misma de una orden de trabajo y de un informe de realización, o considerar que el plan es un conjunto de gamas de mantenimiento, esto es, como un conjunto de tareas con unas características comunes que permiten agruparlas en forma de ‘gamas’ Si el plan de mantenimiento se estructura como agrupación de tareas, en vez de cómo agrupación de gamas, el número de órdenes de trabajo se hace imposible de manejar. La ocasión perfecta para diseñar un buen mantenimiento programado que consigan una alta disponibilidad y fiabilidad, es durante la construcción de ésta. Cuando la construcción ha finalizado y la planta es entregada al propietario para su explotación comercial, el plan de mantenimiento debe estar ya diseñado, y debe ponerse en marcha desde el primer día que la planta entra en operación. Perder esa oportunidad significa renunciar a que la mayor parte del mantenimiento sea programado, y caer en el error (un grave error de consecuencias económicas nefastas) de que sean las averías las que dirijan la actividad del departamento de mantenimiento. Es muy normal prestar mucha importancia al mantenimiento de los equipos principales, y no preocuparse en la misma medida de todos los equipos adicionales o auxiliares. Desde luego es otro grave error, pues una simple bomba de refrigeración o un simple transmisor de presión pueden parar una planta y ocasionar un problema tan grave como un fallo en el equipo de producción más costoso que tenga la instalación. Conviene, pues, prestar la atención debida no sólo a los equipos más costosos económicamente, sino a todos aquellos capaces de provocar fallos críticos. Un buen plan de mantenimiento es aquel que ha analizado todos los fallos posibles, y que ha sido diseñado para evitarlos. Eso quiere decir que para elaborar un buen plan de mantenimiento es absolutamente necesario realizar un detallado análisis de fallos de todos los sistemas que componen la planta. En cualquier caso, el primer paso para iniciar el diseño del plan de mantenimiento sería disponer de un inventario donde estén claramente identificados y clasificados todos los equipos.

3.2.1. Planificación de mantenimiento Una vez elaborado el Plan de Mantenimiento, es necesario planificar la realización de este Plan. Planificar significa cuando y quien realizará cada una de las gamas que componen el Plan.

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La planificación de las gamas diarias es muy sencilla: por definición, hay que realizarlas todos los días, por lo que será necesario sencillamente determinar a qué hora se realizarán, y quien es el responsable de llevarlas a cabo. La planificación de las gamas semanales exige determinar qué día de la semana se ejecuta cada una de ellas, y como siempre, quien será el responsable de realizarla. Es muy importante determinar con precisión este extremo. Si se elabora una gama o una ruta, pero no se determina con claridad quien o quienes son los responsables de realizarla, estaremos dejando indeterminaciones que se traducirán, casi invariablemente, en la no-realización del mantenimiento preventivo estas tareas. Para asegurar que una tarea se realizará es necesario, pues: -

Fijar quien es el responsable de realizarla. Asegurarse de que en el momento en que tenga que realizarla no tendrá otra tarea que realizar.

Las gamas mensuales son algo más difíciles de programar, y en general, tendremos que hacerlo con cierto margen. Puede ser conveniente, por ejemplo, programar la semana del año en que se realizará cada gama o ruta mensual, permitiendo que, a medida que se acerque la fecha de realización, pueda programarse con más exactitud. Las gamas anuales también deben programarse igualmente con margen de maniobra, mayor incluso que el anterior. En este caso, puede ser conveniente programar tan solo el mes en que se realizará la gama anual de los equipos que componen la planta. Si se dispone de un programa informático de Gestión de Mantenimiento, esta tarea es conveniente hacerla igualmente sobre soporte papel, y después transferir los datos al programa.

3.3. Plan de Mantenimiento Inicial 3.3.1. Plan de mantenimiento inicial basado en instrucciones del fabricante La preparación de un plan de mantenimiento basado en las instrucciones de los fabricantes tiene 3 fases: Fase 1: Recopilación de instrucciones Realizar un plan de mantenimiento basado en las recomendaciones de los fabricantes de los diferentes equipos que componen la planta no es más que recopilar 19

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toda la información existente en los manuales de operación y mantenimiento de estos equipos y darle al conjunto un formato determinado. Fase 2: La experiencia del personal de mantenimiento Pero con esta recopilación, el plan de mantenimiento no está completo. Es conveniente contar con la experiencia de los responsables de mantenimiento y de los propios técnicos, para completar las tareas que pudieran no estar incluidas en la recopilación de recomendaciones de fabricantes. En otros casos, el Plan de Mantenimiento que propone el fabricante es tan exhaustivo que contempla la sustitución o revisión de un gran número de elementos que evidentemente no han llegado al máximo de su vida útil, con el consiguiente exceso en el gasto. Fase 3: Mantenimiento Legal Por último, no debe olvidarse que es necesario cumplir con las diversas Normas Reglamentarias vigentes en cada momento. Por ello, el plan debe considerar todas las obligaciones legales relacionadas con el mantenimiento de determinados equipos. Son sobre todo tareas de mantenimiento relacionadas con la seguridad.

3.3.2. Plan de mantenimiento inicial basado en instrucciones genéricas El desarrollo de un plan de mantenimiento basado en instrucciones genéricas se compone de las fases siguientes:

Fase 1: Listado de equipos significativos Del inventario de equipos de la planta, deben listarse aquellos que tienen una entidad suficiente como para tener tareas de mantenimiento asociadas. Este listado puede incluir motores, bombas, válvulas, determinados instrumentos, filtros, depósitos, etc. Una vez listados, es conveniente agrupar estos equipos por tipos, de manera que sepamos cuantos tipos de equipos significativos tenemos en el sistema que estemos analizando.

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Fase 2: Tareas genéricas Para cada uno de los tipos de equipos, debemos preparar un conjunto de tareas genéricas que les serían de aplicación. Así, podemos preparar tareas genéricas de mantenimiento para transformadores, motores, bombas, válvulas, etc. Fase 3: Aplicación de las tareas genéricas a los diferentes equipos Para cada motor, bomba, trafo, válvula, etc., aplicaremos las tareas genéricas preparadas en el punto anterior, de manera que obtendremos un listado de tareas referidas a cada equipo concreto. Fase 4: Consulta a manuales Es en este punto, y no al principio, donde incluimos las recomendaciones de los fabricantes. Fase 5: Obligaciones legales Igual que en caso anterior, es necesario asegurar el cumplimiento de las normas reglamentarias referentes a mantenimiento que puedan ser de aplicación. Como puede apreciarse, la consulta a los manuales de los fabricantes se hace después de haber elaborado un “borrador” inicial del plan, y con la idea de complementar éste. En la fase final se añaden las obligaciones legales de mantenimiento, como en el caso anterior.

3.4. Técnicas de Mantenimiento Hoy en día existen infinidad de diferentes herramientas, técnicas, metodologías y filosofías de mantenimiento. Algunas de las más utilizadas entre otras pueden ser: • • • • • • • • • •

Mantenimiento Autónomo / Mantenimiento Productivo Total (TPM) Mejoramiento de la Confiabilidad Operacional (MCO) Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad (RCM)// (MCC) Mantenimiento Basado en el Riesgo (MBR) Asset Integrity Mantenimiento Centrado en Confiabilidad en Reversa (MCC-R) Análisis Causa raíz (ACR) Análisis de Criticidad (AC) Optimización Costo Riesgo (OCR) Inspección Basada en Riesgo (RBI)(IBR)

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Simplificando, los métodos para mejorar la confiabilidad se podrían dividir en dos: •

Métodos Proactivos: Buscan la mejora de la confiabilidad mediante la utilización de técnicas que permitan la paulatina eliminación de las fallas tanto crónicas como potenciales. Claros ejemplos son el Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad y el Mantenimiento Productivo Total.

•

Métodos Reactivos: Buscan de una manera rápida y eficaz la solución de problemas cotidianos y evitar repetición de eventos mayores. En líneas generales se trata de métodos sobre todo "postmorten". Actualmente su mejor exponente es el Análisis Causa Raíz.

Los dos sistemas aplicables de mantenimiento que están dando los resultados más eficaces para el logro de un rápido proceso de optimización industrial son el TPM (Mantenimiento Productivo Total), que busca el mejoramiento permanente de la Productividad Industrial con la participación de todos, y el RCM (Mantenimiento Centrado en Confiabilidad), que optimiza la implementación del Mantenimiento Preventivo, basado en la determinación de la confiabilidad de los equipos. Nos referiremos a continuación muy brevemente a algunas de ellas:

3.4.1. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad (RCM) Esta técnica surge a finales de los años sesenta como respuesta al incremento de costos y actividades del mantenimiento de las aeronaves (básicamente preventivo). En esta industria demuestra ser muy valioso, no sólo bajando los costos y actividades de mantenimiento, sino que además mejora los niveles de confiabilidad, disponibilidad y seguridad. Estos éxitos lo hicieron apetecible a otras industrias, como la militar, petrolera y de generación de electricidad. RCM o Reliability Centred Maintenance, (Mantenimiento Centrado en Fiabilidad/Confiabilidad) se basa en analizar los fallos potenciales que puede tener una instalación, sus consecuencias y la forma de evitarlos. Fue documentado por primera vez en un informe escrito por F.S. Nowlan y H.F. Heap y publicado por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos de América en 1978. Desde entonces, el RCM ha sido usado para diseñar el mantenimiento y la gestión de activos en todo tipo de actividad industrial y en prácticamente todos los países industrializados del mundo. Como resultado de la demanda internacional por una norma que estableciera unos criterios mínimos para que un proceso de análisis de fallos pueda ser llamado “RCM” surgió en 1999 la norma SAE JA 1011 y en el año 2002 la norma SAE JA 22

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1012. No intentan ser un manual ni una guía de procedimientos, sino que simplemente establecen, como se ha dicho, unos criterios que debe satisfacer una metodología para que pueda llamarse RCM. Los dos objetivos fundamentales de la implantación de un Mantenimiento Centrado en Fiabilidad o RCM en una planta industrial son aumentar la disponibilidad y disminuir costes de mantenimiento. Bajo su enfoque tradicional resulta muy difícil de aplicar en grandes industrias debido a que no resuelve algunas interrogantes mayores como ¿Cuándo hacer el mantenimiento? y ¿Cómo generar una jerarquía de implantación? Es una técnica bastante analítica, lo cual ha traído problemas de implantación, debido a que a veces resulta difícil pasar del papel a la realidad. Conduciendo esto a fuertes pérdidas de dinero y esfuerzos, degenerando al final en frustración de los equipos de trabajo.

3.4.2. Mantenimiento Productivo Total (TPM) El Mantenimiento Productivo Total es un nuevo enfoque administrativo de gestión del mantenimiento industrial, que permite establecer estrategias para el mejoramiento continuo de las capacidades y procesos actuales de la organización, para tener equipos de producción siempre listos. La filosofía del Mantenimiento Productivo Total hace parte del enfoque Gerencial hacia la Calidad Total. Mientras la Calidad Total pasa de hacer énfasis en la inspección, a hacer énfasis en la prevención, el Mantenimiento Productivo Total pasa del énfasis en la simple reparación al énfasis en la prevención y predicción de las averías y del mantenimiento de las máquinas. El TPM (Mantenimiento Productivo Total) surgió en Japón gracias a los esfuerzos del Japan Institute of Plant Maintenance (JIPM) como un sistema destinado a lograr la eliminación de las llamadas del proceso productivo, y con el objetivo de facilitar la implantación de la forma de trabajo “Just in Time” o “justo a tiempo”. Como ya se ha apuntado, el TPM es una filosofía de mantenimiento cuyo objetivo es eliminar las pérdidas en producción debidas al estado de los equipos, o en otras palabras, mantener los equipos en disposición para producir a su capacidad máxima productos de la calidad esperada, sin paradas no programadas. Esto supone: ⎯ Cero averías. ⎯ Cero tiempos muertos. 23

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⎯ Cero defectos achacables a un mal estado de los equipos. ⎯ Sin pérdidas de rendimiento o de capacidad productiva debidos al estado de los equipos. Se entiende entonces perfectamente el nombre: mantenimiento productivo total, o mantenimiento que aporta una productividad máxima o total. El mantenimiento ha sido visto tradicionalmente con una parte separada y externa al proceso productivo. TPM emergió como una necesidad de integrar el departamento de mantenimiento y el de operación o producción para mejorar la productividad y la disponibilidad. En una empresa en la que TPM se ha implantado toda la organización trabaja en el mantenimiento y en la mejora de los equipos. . Se basa en cinco principios fundamentales: ⎯ Participación de todo el personal, desde la alta dirección hasta los operarios de planta. Incluir a todos y cada uno de ellos permite garantizar el éxito del objetivo. ⎯ Creación de una cultura corporativa orientada a la obtención de la máxima eficacia en el sistema de producción y gestión de los equipos y maquinarias. Se busca la . ⎯ Implantación de un sistema de gestión de las plantas productivas tal que se facilite la eliminación de las pérdidas antes de que se produzcan. ⎯ Implantación del mantenimiento preventivo como medio básico para alcanzar el objetivo de cero pérdidas mediante actividades integradas en pequeños grupos de trabajo y apoyado en el soporte que proporciona el mantenimiento autónomo. ⎯ Aplicación de los sistemas de gestión de todos los aspectos de la producción, incluyendo diseño y desarrollo, ventas y dirección. En resumen, el TPM es una estrategia compuesta por una serie de actividades ordenadas, que una vez implantadas ayudan a mejorar la competitividad de una organización industrial o de servicios. Se considera como estrategia, ya que ayuda a crear capacidades competitivas a través de la eliminación rigurosa y sistemática de las deficiencias de los sistemas operativos. El TPM permite diferenciar una organización en relación a su competencia debido al impacto en la reducción de los costos, mejora de los tiempos de respuesta, fiabilidad de suministros, el conocimiento que poseen las personas y la calidad de los productos y servicios finales. Difícil de aplicar en empresas de procesos, debido en muchos casos a lo ambiguo que resultan los conceptos de calidad y defectos, por otra parte el problema cultural puede entorpecer la implantación a niveles de frustración. 24

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Donde se ha logrado su implantación exitosa, se han tenido grandes logros respecto a seguridad, ambiente, confiabilidad, disponibilidad y costos de mantenimiento. Tampoco responde a las interrogantes ¿Cuándo hacer el mantenimiento? y ¿Cómo generar una jerarquía de implantación?

3.4.3. Combinación TPM-RCM En relación con el RCM, el libro de Tokutaru Suzuki: “TMP in Process Industries”, publicado por el JIPM (Japan Institute of Plant Maintenance) en el año 2000, menciona en forma muy clara que para hacer correctamente el TPM se requiere aplicar técnicas de RCM como metodología para definir de manera precisa las estrategias de mantenimiento. La mayoría de teóricos del RCM no están de acuerdo con el planteamiento anterior, pero a su vez y en contraposición, plantean que dentro de la implementación de un sistema de Confiabilidad Operacional es fundamental incluir técnicas de aplicación del TPM, lo que ha dado origen a las nuevas teorías de Modelos Mixtos de Confiabilidad. Existe una diferencia fundamental entre la filosofía del TPM y la del RCM: mientras que en la primera son las personas y la organización el centro del proceso, y es en estos dos factores en los que está basado, en el RCM el mantenimiento se basa en el análisis de fallos, y en las medidas preventivas que se adoptarán para evitarlos, y no tanto en las personas. Sin embargo, TPM y RCM no son formas opuestas de dirigir el mantenimiento, sino que ambas conviven en la actualidad en muchas empresas. En algunas de ellas, RCM impulsa el mantenimiento, y con esta técnica se determinan las tareas a efectuar en los equipos; después, algunas de las tareas son transferidas a producción, en el marco de una política de implantación de TPM. En otras plantas, en cambio, es la filosofía TPM la que se impone, siendo RCM una herramienta más para la determinación de tareas y frecuencias en determinados equipos. Por desgracia, en otras muchas empresas ninguna de las dos filosofías triunfa. El porcentaje de empresas que dedican todos sus esfuerzos a mantenimiento correctivo y que no se plantean si esa es la forma en la que se obtiene un máximo beneficio (objetivo último de la actividad empresarial) es muy alto. Son muchos los responsables de mantenimiento, tanto de empresas grandes como pequeñas, que creen que estas técnicas están muy bien en el campo teórico, pero que en su planta no son aplicables: parten de la idea de que la urgencia de las reparaciones es la que marca y marcará siempre las pautas a seguir en el departamento de mantenimiento.

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3.4.4. Mantenimiento Basado en el Riesgo (MBR) A partir de los primeros años de la década de los 90, el Mantenimiento se contempla como una parte del concepto de Calidad Total: “Mediante una adecuada gestión del mantenimiento es posible aumentar la disponibilidad al tiempo que se reducen los costos”. Es el Mantenimiento Basado en el Riesgo (MBR): Se concibe el mantenimiento como un proceso de la empresa al que contribuyen también otros departamentos. Se identifica el mantenimiento como fuente de beneficios, frente al antiguo concepto de mantenimiento como "mal necesario". La posibilidad de que una máquina falle y las consecuencias asociadas para la empresa es un riesgo que hay que gestionar, teniendo como objetivo la disponibilidad necesaria en cada caso al mínimo coste. Se requiere un cambio de mentalidad en las personas y se utilizan herramientas como: -

Ingeniería del Riesgo (Determinar consecuencias de fallos que son aceptables o no).

-

Análisis de Fiabilidad (Identificar tareas preventivas factibles y rentables).

-

Mejora de la Mantenibilidad (Reducir tiempos y costes de mantenimiento).

Como técnica de análisis cuantitativa, basada en las finanzas, el MBR establece el valor relativo de varias tareas de mantenimiento y sirve como una herramienta para la mejora continua. MBR define oportunidades para una mejora paulatina, eliminando las tareas de menos valor e introduciendo las tareas que abordan las áreas comerciales de alto riesgo. El mantenimiento basado en el riesgo evalúa el riesgo comercial actual y analiza los costos y beneficios de las acciones a tomar para mitigar las fallas.

3.4.5. Análisis Causa Raíz (ACR) Técnica poderosa que permite la solución de problemas, con enfoque a corto y mediano plazo. Usa técnicas de investigación bastante exhaustivas, con la intención de eliminar las causas de los problemas/fallas. Su valor no sólo reside en la eliminación de grandes eventos, sino en la eliminación de los eventos crónicos, que tienden a devorar los recursos de mantenimiento. Al eliminar paulatinamente los problemas crónicos y pequeños, este genera tiempo para análisis más profundos (RCM, por ejemplo).

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3.4.6. Mejora de la Confiabilidad Operacional (MCO) El mejoramiento en la confiabilidad operacional desarrollada en U.K. con la intención de agrupar las mejores prácticas de mantenimiento y operaciones con una orientación al negocio. Reconoce las limitaciones que el mantenimiento como función tiene para lograr una confiabilidad adecuada de las instalaciones. Considera la Confiabilidad Operacional integrada por los siguientes: -

cuatro sectores

Confiabilidad Humana. Confiabilidad en Procesos. Mantenibilidad Equipos. Confiabilidad Equipos.

Para mejorar los 4 sectores nombrados, el MCO divide las técnicas de mejoramiento: • Diagnóstico Aquí mediante uso de técnicas asociadas al manejo de riesgo se cuantifican las oportunidades a corto plazo (reactivas) y mediano largo plazo (proactivas). Como resultado se obtiene una jerarquía de implementación. Aquí se hace uso de herramientas de análisis de criticidad y de oportunidades perdidas (a modo de ejemplo), estas permiten establecer las oportunidades de mejoramiento y que herramientas de control podrían usarse para capitalizar las oportunidades halladas • Control Aquí se usa el RCM+ (que combina algunas ventajas del TPM con el RCM) como técnica proactiva y el ACR como técnica reactiva, también se puede hacer uso del IBR para equipos estáticos. Como resultado se obtienen una serie de tareas de mantenimiento, operaciones, rediseño a ejecutar para mejorar el desempeño. Estas técnicas de control por lo general son técnicas del tipo cualitativo y basadas en reglas fijas para la toma de decisión (por ejemplo: diagramas lógicos). • Optimización Aquí mediante el uso de herramientas avanzadas de cálculo costo riesgo se hallan los intervalos óptimos de mantenimiento, paradas de planta, inspecciones, etc. Se trata de técnicas del tipo numérico e involucran el modelado de los equipos y/o sistemas. Los resultados de implementar estas herramientas de esta manera son impresionantes en diversas industrias, logrando en algunos casos incluso la transformación de las empresas llevándolas a la implementación de Gerencia de Activos (Asset Management) 27

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Grandes resultados se han encontrado en Centrales Eléctricas con la implantación del Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad y con el Análisis Causa Raíz. Un requisito que no debe dejarse de cumplir es el establecimiento previo de prioridades antes de la ejecución de ambas técnicas (simultaneas). Se han desarrollado herramientas como el análisis de criticidad y el análisis de oportunidades perdidas que pueden resolver dicha inquietud eficazmente. Por otra parte normalmente ambas técnicas generarán soluciones que podrían ser agrupadas en: • • • •

Cambios de diseño. Tareas preventivas. Tareas de Inspección (Detección y Predicción). Tareas correctivas.

La respuesta a cuando ejecutar dichas tareas no es simple, y en muchos casos no puede ser fijada por la ley del dedo. Grandes beneficios económicos han sido reportados con el uso de software, que pueden calcular el punto de ejecución con menor costo/riesgo posible para las tareas anteriores.

3.4.7. Inspección Basada en Riesgo (RBI)(IBR) Un capítulo especial se abre con esta técnica, que establece patrones de inspección de equipos estáticos (calderas, líneas de transmisión, etc.) en función de su riesgo asociado, nuevas aproximaciones permiten usar software para tomar en cuenta también el estado actual del equipo, lo que desencadena una continua optimización por costo/riesgo y no una frecuencia de inspección fija. Los reportes económicos han sido cuantiosos, además de los beneficios por disponibilidad y producción. También es posible optimizar con este tipo de técnicas la frecuencia de búsqueda de fallas ocultas (pesquisa de fallas, mantenimiento detectivo), dejándose de usar entonces formulas mágicas que no generan una frecuencia óptima por costo/riesgo, pudiéndose simular factores como probabilidad de éxito de la prueba y probabilidad de destrucción

3.5. Auditorías 3.5.1. Auditorías Técnicas Una auditoría técnica o evaluación técnica del estado de una instalación analiza la degradación que ha sufrido una instalación con el paso del tiempo. Es una especie de fotografía instantánea del estado técnico en que se encuentra el conjunto de una 28

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instalación y de cada uno de los equipos que la componen. Puede decirse que una auditoría técnica sirve para determinar todos los fallos que presenta una planta industrial en un momento determinado. Con esos datos, es posible determinar qué equipos necesitan ser sustituidos completamente, por haber llegado al final de su vida útil, y qué reparaciones habría que efectuar en la instalación para que volviera a estar en un estado técnico aceptable.

3.5.2. Auditorías de Gestión de Mantenimiento Cuando la dirección de una empresa o el responsable del departamento se plantea si la gestión que se hace del mantenimiento es la adecuada, la respuesta puede ser SI, NO o REGULAR. Claro está que cualquiera de las tres respuestas es insatisfactoria, porque entre cada una de ellas hay muchos puntos intermedios de respuesta, y porque no informa sobre qué cosas habría que cambiar para que la gestión del departamento pudiera considerarse excelente. La mejor solución cuando quiere conocerse si la gestión que se realiza es la mejor posible suele ser realizar una auditoría de gestión de mantenimiento, comparando la situación actual con un departamento modélico, ideal, y determinar qué cosas separan la realidad de ese modelo. El objetivo que se persigue al realizar una auditoría no es juzgar al responsable de mantenimiento, no es cuestionar su forma de trabajo: es saber en qué situación se encuentra un departamento de mantenimiento en un momento determinado, identificar puntos de mejora y determinar qué acciones son necesarias para mejorar los resultados. Claro está que hay que diferenciar entre auditorías técnicas vistas en el apartado anterior y las auditorías de gestión. Ambas estudian el mantenimiento que se hace en una empresa, pero desde un punto de vista muy diferente: las primeras tratan de determinar el estado de una instalación. Las segundas tratan de determinar el grado de excelencia de un departamento de mantenimiento y de su forma de gestionar.

3.6. Costos de Mantenimiento En las empresas organizadas, en donde existen buenos sistemas de información sobre las variables que miden el desarrollo de las operaciones, se visualizan fácilmente los costos de mantenimiento y manifiestan un grado de interés alto básicamente por el costo mismo y la rapidez de su crecimiento. La diferencia por la falta de interés en el control de los costos de mantenimiento en muchas otras empresas es fruto solo de su ignorancia.

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En otras sin embargo se conocen las sumas invertidas en el Mantenimiento. Pero no se conoce en que rubros: correctivo?, sistemático?, mano de obra?, en repuestos?, y tampoco las posibilidades de su reducción. La finalidad básica de una gestión de costos es estimular la optimización del uso de mano de obra, cantidad de materiales, herramientas y tiempos de paros; estableciendo objetivos con diferentes bases de comparación, los objetivos son puntos de equilibrio (compromisos) entre un beneficio potencial y el costo de mantenimiento.

3.6.1. Tipos de costos de mantenimiento El Mantenimiento involucra diferentes costos: directos, indirectos, generales, de tiempos perdidos y de posponer el Mantenimiento. El costo de posesión de un equipo comprende cuatro aspectos: - El Costo de Adquisición: que incluye costos administrativos de compra, impuestos, aranceles, transporte, seguros, comisiones, montaje, instalaciones, etc. - El Costo de Operación: Incluye los costos de mano de obra, de materia prima y todos los gastos directos de la producción. - El Costo de Mantenimiento: que está compuesto por: • Mano de obra (directo) • Repuestos y Materiales (directo) • Herramientas (directo) • Administración (indirecto) • Generales • Tiempo perdido de producción que incluye: Producto perdido y horas extras de reparación - Costo de Dar de Baja al Equipo: al hacerse obsoleto.

1.- Costos de mantenimiento o directos Están relacionados con el rendimiento de la empresa y son menores si la conservación de los equipos es mejor, influyen la cantidad de tiempo que se emplea el equipo y la atención que requiere; estos costos son fijados por la cantidad de revisiones, inspecciones y en general las actividades y controles que se realizan a los equipos, comprendiendo:

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• Costos de mano de obra directa • Costos de materiales y repuestos • Costos asociados directamente a la ejecución de trabajos: consumo de energía, alquiler de equipos, etc. • Costos de la utilización de herramientas y equipos. Los costos de los servicios se calculan por estimación proporcional a la capacidad instalada. 2.- Costos indirectos Son aquellos que no pueden atribuirse de una manera directa a una operación o trabajo específico. En Mantenimiento, es el costo que no puede relacionarse a un trabajo específico. Por lo general suelen ser: la supervisión, almacén, instalaciones, servicio de taller, accesorios diversos, administración, etc. Con el fin de contabilizar los distintos costos de operación del área de Mantenimiento, es necesario utilizar alguna forma para prorratearlos entre los diversos trabajos, así se podrá calcular una tasa de consumo general por hora de trabajo directo, dividiendo este costo por el número de horas totales de mano de obra de Mantenimiento asignadas. 3.- Costos de tiempos perdidos Son aquellos que aunque no están relacionados directamente con Mantenimiento pero si están originados de alguna forma por éste; tales como: • Paros de producción. • Baja efectividad. • Desperdicios de material. • Mala calidad. • Entregas en tiempos no prefijados (demoras). • Pérdidas en ventas, etc.

Para ello, debe contar con la colaboración de Mantenimiento y producción, pues se debe recibir información de tiempos perdidos o paro de máquinas, necesidad de materiales, repuestos y mano de obra estipulados en las ordenes de trabajo, así como la producción perdida, producción degradada. Una buena inversión en mantenimiento no es un gasto sino una potencial fuente de utilidades. Las utilidades son máximas cuando los costos de producción son óptimos. Existe una relación que deben tener entre si los costos de Mantenimiento:

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“Mano de obra, los repuestos, los insumas, utilización de herramientas y el tiempo perdido para que su suma sea mínima”. Uno de los costos que no encaja en los diversos costos que han quedado descritos, es la determinación o predicción del costo que puede representar el posponer el Mantenimiento. 4.- Costos generales Son los costos en que incurre la empresa para sostener las áreas de apoyo o de funciones no propiamente productivas. Para que los gastos generales de Mantenimiento tengan utilidad como instrumento de análisis, deberán clasificarse con cuidado, a efecto de separar el costo fijo del variable, en algunos casos se asignan como directos o indirectos. Es cierto que los costos que asumen las áreas de mantenimiento por concepto de costos de administración se denominan costos asignados y son fijados por niveles de autoridad que van más allá de las áreas de mantenimiento. Y también que generalmente estos costos no se consideran debido a que ellos no son controlables por la organización de mantenimiento, pues son manejados por sistemas externos de información y su determinación es dispendiosa.

3.6.2. Modelo de cálculo de costos

1.- Costo del ciclo de vida (CCV) CCV = CI + NY (CO + CM + CP) CCV = Costo del ciclo de vida (costo de propiedad) CI = Costo de inversión CO = Costo anual de operación CM = Costo anual de mantenimiento CS = Costo anual de tiempos de parada NY = Numero de años para el calculo 2.- Costo de inversión CI = CIM + CIB + CIF + CIR + CIH + CID + CIE CI = Costos de inversión 32

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CIM = Inversión en equipos para producción, mecánicos, eléctricos e instrumentos CIB = Inversiones en edificios y vías CIF = Inversión en instalaciones eléctricas CIR = Inversión en repuestos CIH = Inversión en herramientas y equipos para mantenimiento CID = Inversión en documentación CIE = Inversión en entrenamiento 3.- Costos anuales de operación CO = COP + COE + COM + COT + COE COP = Costos del personal de operación COE = Costos de energía COM = Costos de materiales de operación COT = Costos de transporte CCE = Costos de entrenamiento continuo de los operadores 4.- Costo anual de mantenimiento CM = CPC + CPP + CRC + CRP + CHC + CHP + CCC + CCP + CEP CPC = Costo de personal, mantenimiento correctivo CPP = Costo de personal, mantenimiento preventivo CRC = Costo de repuestos, mantenimiento correctivo CRP = Costo de repuestos, mantenimiento preventivo CHC = Costo de herramientas, mantenimiento correctivo CHP = Costo de herramientas, mantenimiento preventivo CCC = Costo de Contrato de Terceros, mantenimiento correctivo CCP = Costo de Contratos de Terceros, mantenimiento preventivo CEP = Costo del entrenamiento del personal de mantenimiento 5.- Costo anual dé tiempos de parada CS = NT x TPM x CPP NT = Número de veces por año que el equipo se para por mantenimiento MDT = Tiempo de parada promedio CPP = Costos de la pérdida de producción por hora

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3.6.3. Presupuestos y su control Los presupuestos son generalmente, programas de inversiones y gastos que pretenden ajustarse a un comportamiento diseñado en un periodo determinado de tiempo, considerando los altos porcentajes de gasto del costo de producción, se justifican fácilmente y su elaboración no debe ser una costumbre administrativa si no están respaldados por información veraz. El presupuesto no sólo constituye un instrumento de gestión para el control de la eficacia del mantenimiento sino que, sobre todo, debe ser una herramienta de planificación si se aprovecha su confección para hacer una profunda reflexión sobre el servicio que debemos implantar. Para garantizar un presupuesto confiable pueden utilizarse cifras de costo real, del estado pasado o del presente, y datos relativos a la maquinaria, a las gestiones de Mantenimiento, a los costos de mano de obra y sus factores de recargo, a los precios presentes y futuros de los materiales en el mercado, al conocimiento de los procesos que hay que realizar y a los tiempos necesarios, aplicando un buen criterio a todos esos elementos. El Mantenimiento a fin de asegurar un correcto funcionamiento de un presupuesto debe verificar algunas normas: • No debe ejecutarse en Mantenimiento ninguna labor sino está presupuestado su costo. • Todas las peticiones de trabajo deben ser aprobadas por un responsable del costo de los mismos del sistema al que realizará. • Todos los costos de trabajo deben dirigirse periódicamente a los clientes con las observaciones necesarias. • Debe remitirse por cada concepto un balance mensual conteniendo el importe de la facturación del mes y su desviación del presupuesto para permitir el conocimiento exacto de su presupuesto y gasto de Mantenimiento. • Cuando funciona un control presupuestario una posibilidad de reducir sensiblemente los trabajos realizados de emergencia o las modificaciones durante los trabajos, consiste en realizarlos con un factor de recargo. • Los gastos de Mantenimiento por mantenimiento y suministro de electricidad, aire comprimido, refrigeración, se dividen entre los diversos servicios de fabricación, con base a factores come sea número de operarios o contribución en el proceso en tiempo o utilidad. 34

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• El control contable ha permitido igualmente a ciertas empresas una lucha eficaz contra la falta de espacio, facturando la superficie ocupada por cada uno de sus propios servicios. El sistema de solicitud de servicio y ordenes de trabajo facilita la presentación de informes de costos por oficios actividades, centros de costos, código contable del repuesto, componente intervenido, facilitan la elaboración de presupuestos, en este caso el factor incierto es la confiabilidad del registro de los documentos fuentes.

3.7. Reemplazo de Equipos Aquí se trata de evaluar el periodo óptimo de reemplazo de equipos. Ello se justifica por el incremento en los costos de mantención y operación. El criterio a utilizar es la minimización del costo medio durante la vida del equipo. Factores tales como la depreciación y la inflación serán tomados en cuenta. El problema de optimización inicial considera la minimización del costo global por unidad de tiempo considerando la compra, la reventa y los costos de operación y mantención del equipo considerado. El objetivo principal, es determinar el momento de reemplazo de un equipo y las alternativas relevantes, como reponteciamiento (overhaul), servicio externo, alianzas, desde una perspectiva global tanto técnica como económica. En consecuencia los aspectos relevantes a considerar son: • Las dos funciones productivas asociadas al equipo: OPERACIÓN y MANTENIMIENTO. • El PARQUE de equipos del que forma parte. • Las ALTERNATIVAS frente al reemplazo.

El análisis técnico-económico de la operación de un determinado proceso define un nivel de servicio expresado en unidades físicas, de tiempo o una combinación de ambas; además, entrega una estimación de los tiempos de espera asociados al proceso. Las políticas de mantenimiento y de operación determinan la confiabilidad. Además, dichas políticas establecen los costos y tiempos de mantenimiento y reparación.

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Si se tiene claramente determinado el parque óptimo, se podrá desarrollar el adecuado reemplazo de equipos, buscando minimizar el costo total cuando esto ocurra, así como establecer políticas de mantenimiento, inventario y confiabilidad. Al analizar las alternativas oponentes se debe tener en cuenta el beneficio de adquirir tecnologías conocidas y el de probar nuevas. En este punto la decisión se debe tomar con participación de mantenimiento y operaciones.

3.8. Gestión de los Repuestos 3.8.1. Tipos de repuestos En textos específicos de mantenimiento es posible encontrar muchas clasificaciones del material de repuesto (por responsabilidad dentro del equipo, por tipo de aprovisionamiento, etc.). Desde un punto de vista práctico, con el objetivo de fijar el stock de repuesto, la clasificación que podemos hacer puede ser la siguiente: -

Tipo A: Piezas que es necesario tener en stock en la planta, pues un fallo supondrá una pérdida de producción inadmisible. Este, a su vez, es conveniente dividirlo en tres categorías: - Material que debe adquirirse necesariamente al fabricante del equipo. Suelen ser piezas diseñadas por el propio fabricante. - Material estándar. Es la pieza incorporada por el fabricante del equipo y que puede adquirirse en proveedores locales. - Consumibles. Son aquellos elementos de duración inferior a un año, con una vida fácilmente predecible, de bajo coste, que generalmente se sustituyen sin esperar a que den síntomas de mal estado. Su fallo y su desatención pueden provocar graves averías.

-

Tipo B: Piezas que no es necesario tener en stock, pero que es necesario tener localizadas. En caso de fallo, es necesario no perder tiempo buscando proveedor o solicitando ofertas. De esa lista de piezas que es conveniente tener localizadas deberemos conocer, pues, proveedor, precio y plazo de entrega.

-

Tipo C: Consumibles de consumo habitual. Se trata de materiales que se consumen tan a menudo que es conveniente tenerlos cerca, pues ahorra trámites burocráticos de compra y facilita la operatividad del departamento de mantenimiento. 36

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-

Tipo D: Piezas que no es necesario prever, pues un fallo en ellas no supone ningún riesgo para la producción de la planta (como mucho, supondrá un pequeño inconveniente).

3.8.2. Gestión de Stock La gestión de stocks de repuestos, como la de cualquier stock de almacén, trata de determinar, en función del consumo, plazo de reaprovisionamiento y riesgo de rotura del stock que estamos dispuestos a permitir, el punto de pedido (cuándo pedir) y el lote económico (cuánto pedir). El objetivo no es más que determinar los niveles de stock a mantener de cada pieza de forma que se minimice el coste de mantenimiento de dicho stock más la pérdida de producción por falta de repuestos disponibles. Se manejan los siguientes conceptos: -Lote económico de compra, que es la cantidad a pedir cada vez para optimizar el coste total de mantenimiento del stock:

𝑞𝑒 =

2𝐾𝐷 𝑏𝑃

k: costo por pedido (costo medio en € ) D: Consumo anual (en unidades) b: Precio unitario (en € /u) de la pieza P: Tasa de almacenamiento (20÷30%) La tasa de almacenamiento P, incluye: · los gastos financieros de mantenimiento del stock · los gastos operativos ( custodia, manipulación, despacho) · depreciación y obsolescencia de materiales · coste de seguros -Frecuencia de pedidos: Es el número de pedidos que habrá que lanzar al año por el elemento en cuestión:

𝑛=

𝐷 𝑞𝑒

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-Stock de seguridad: que es la cantidad adicional a mantener en stock para prevenir el riesgo de falta de existencias, por mayor consumo del previsto o incumplimiento del plazo de entrega por el proveedor:

𝑆𝑠 = 𝐻 𝑐𝑑

c: Consumo diario (en piezas/día) d: Plazo de reaprovisionamiento (en días) H: Factor de riesgo, que depende del % de riesgo de rotura de stocks Unidades −servidas

que estamos dispuestos a permitir (

Unidades −demandadas

100)

-Punto de pedido: Es el stock de seguridad más el consumo previsto en el plazo de reaprovisionamiento:

𝑞𝑃 = 𝑐𝑑 + 𝐻 𝑐𝑑

A veces se fija arbitrariamente, tomando como referencias: · el límite mínimo: el stock de seguridad. · el límite máximo: el límite mínimo más el lote económico. El método expuesto es similar al empleado en la gestión de almacenes de otros materiales; se basa en la estadística de consumos y es válido para repuestos de consumo regular. Es imprescindible que los repuestos estén codificados para una gestión que, necesariamente, debe de ser informatizada. La codificación debe permitir identificar las piezas inequívocamente, es decir, debe haber una relación biunívoca entre código y pieza. Debe permitir la agrupación de los repuestos en grupos y subgrupos de tipos de piezas homogéneos. Ello facilitará también la normalización y optimización del stock. Cada código llevará asociado una descripción, lo más completa posible del material.

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El análisis de Pareto de cualquier almacén pone de manifiesto que el 20 % de los repuestos almacenados provocan el 80 % de las demandas anuales, constituyendo el 80 % restante sólo el 20 % de la demanda. Esto significa que la mayor parte de los componentes de una máquina tienen un consumo anual bajo, mientras que unos pocos tienen un consumo tan elevado que absorben la mayor parte del consumo anual global de repuestos para dicha máquina. Desde el punto de vista del valor del consumo ocurre algo parecido. La tabla siguiente da la distribución porcentual representativa de todo el catálogo de repuestos de empresas de diversos sectores (químico, petroquímico, energía eléctrica y siderurgia):

N: Numero de componentes (%)

V: Valor anual movido (%)

- Para controlar el stock se usan los siguientes índices de control o indicadores:

• Índice de Rotación del Inmovilizado: Proporciona una medida de la movilidad de los elementos almacenados

𝐼𝑅𝐼 =

𝐷 (𝐷𝑒𝑏𝑒𝑛 𝑠𝑒𝑟 > 1. 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 = 1,25 𝑞𝑚

Siendo: D = Consumo en el periodo considerado 𝑞𝑚 = Existencias medias en ese mismo periodo.

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• Índice de Calidad del Servicio: Es una medida de la utilidad del stock, es decir, si tenemos almacenado lo que se requiere en cada momento

𝐶𝑆 =

𝑅𝑆 100 𝑅𝐷

Siendo: RS = Repuestos servidos y RD = Repuestos demandados

• Índice de Inmovilizado de repuestos, que debe guardar una cierta relación con el valor de la instalación a mantener:

𝑖 (%) =

𝐼𝐴 100 𝐼𝐼

Siendo: IA = Inmovilizado en almacén y II = Inmovilizado de la instalación

y que depende del sector productivo:

Tipo de Actividad i (%) Química 3-6 I. Mecánica 5-10 Automóviles 3-10 Siderurgia 5-12 Aviación 4,5-12 Energía Eléctrica 2-4 Minas 4,5-20

Pero lo que está claro es que una buena utilización de los recursos, representará una mejor gestión del Stock.

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3.9. Paradas Programadas de Instalaciones Industriales Las paradas o grandes revisiones son un caso especial de mantenimiento sistemático. En general, se llevan a cabo en instalaciones que por razones de seguridad o de producción deben funcionar de forma fiable durante largos periodos de tiempo. Así, refinerías, industrias petroquímicas o centrales eléctricas son ejemplos de instalaciones que se someten de forma periódica a paradas para realizar revisiones en profundidad. Otras empresas aprovechan determinados periodos de baja actividad, como las vacaciones estivales o los periodos entre campañas, para revisar sus equipos y disminuir así la probabilidad de fallo en los momentos de alta demanda de la instalación. La industria de automoción, o la industria de procesamiento de productos agrícolas son claros ejemplos de este último caso. Por esta razón, las diferentes tareas de mantenimiento, ya sean correctivas o preventivas, se agrupan y se programan para ser realizadas en unos momentos muy determinados. En resumen, un proyecto de parada de planta es un plan de actividades tendentes a ejecutar trabajos que no pueden ser realizados durante la operación normal de la planta de proceso y principalmente están orientados hacia el reemplazo de partes o componentes por vencimiento de su vida útil, inspección de equipos, incorporación de mejoras o modificaciones y correcciones de fallos. Así como un proyecto, la misma debería desarrollarse en varias fases, obteniendo las salidas pertinentes en cada una. Cabe destacar, que el éxito de un proyecto de parada de planta depende del alcance, coste, plazo, riesgo y calidad que se logren, tanto durante la planificación, programación, ejecución y control de la misma. El componente que debemos tomar en cuenta en los proyectos de paradas de planta es tener una visión y misión del plan estratégico de inversión. El diseño de este plan lo influencian factores internos y externos que los equipos naturales de trabajo deben tomar en cuenta, tales como aspectos comerciales y financieros de la empresa, los compromisos con los clientes, las proyecciones de flujo de caja y la flexibilidad requerida en cuanto a la fecha de ejecución y duración de la parada. Los proyectos de paradas de planta se conocen con diferentes nombres según la industria: Shutdown, Shut-in, Down-Turn, Turnaround u Outage, es el momento donde los departamentos de la empresa sonríen o revelan sus fallos funcionales. Es la razón de que algunos directores y gerentes de mantenimiento y operaciones temen a estos períodos de paradas. “Todos los ojos está sobre los trabajos que hacen”

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La aplicación del Project Management es una nueva forma de dirección y gestión de proyectos de paradas de planta, lo que significa una constante búsqueda de nuevas y novedosas formas de incrementar la confiabilidad, disponibilidad y vida útil de plantas y equipos industriales, siempre a través de un control efectivo de coste, plazo, riesgo y calidad.

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PARTE II.- TÉCNICAS ESPECÍFICAS DE MANTENIMIENTO

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4. TÉCNICAS ESPECÍFICAS DE MANTENIMIENTO En la situación actual es imprescindible, tanto en las grandes como en las medianas empresas, la implantación de una estrategia de mantenimiento predictivo para aumentar la vida de sus componentes, mejorando así la disponibilidad de sus equipos y su confiabilidad, lo que repercute en la productividad de la planta. El llamado mantenimiento predictivo o mantenimiento basado en la condición de los equipos; se basa en realizar mediciones periódicas de algunas variables físicas relevantes de cada equipo mediante los sensores adecuados y, con los datos obtenidos, se puede evaluar el estado de confiabilidad del equipo. Su objetivo es ofrecer información suficiente, precisa y oportuna para la toma de decisiones. Predecir significa “ver con anticipación”. Con el conocimiento de la condición de cada equipo podemos hacer “el mantenimiento adecuado en el momento adecuado” anticipándonos a los problemas. Por eso se dice que es un mantenimiento informado. En una organización las estrategias de mantenimiento correctivo, preventivo y predictivo no son excluyentes, si no que cuando una empresa se plantea qué estrategia de mantenimiento seguir, normalmente la respuesta es una combinación de los tres tipos de mantenimiento anteriores. En este marco, es necesario exponer algunas de las más importantes técnicas aplicables en el mantenimiento industrial, imprescindibles para avanzar por el camino anticipativo y de mejora continua. Entre las técnicas más importantes podemos citar las siguientes: -

Análisis de fiabilidad de equipos. Alineación de ejes. Equilibrado de rotores. Mto. Correctivo: Diagnóstico de fallos en equipos. Mto. Correctivo: Mecanismos de desgaste y técnicas de protección. Análisis de averías. Técnicas de mantenimiento predictivo. Inspecciones visuales y lectura de indicadores. Inspecciones boroscópicas. Diagnóstico de averías por análisis de la degradación y contaminación del aceite. - Diagnóstico de averías por análisis de vibraciones. - Termografía infrarroja.

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4.1. Análisis de Fiabilidad de Equipos El concepto más conocido para definir que es fiabilidad es: “La probabilidad de que un equipo o sistema opere sin fallos durante un tiempo (t) determinado, en unas condiciones ambientales dadas”. Más sencillamente, fiabilidad es la probabilidad de que un sistema o producto funcione. La teoría de la fiabilidad es el conjunto de teorías y métodos matemáticos y estadísticos, procedimientos y prácticas operativas que, mediante el estudio de las leyes de ocurrencia de fallos, están dirigidos a resolver problemas de previsión, estimación y optimización de la probabilidad de supervivencia, duración de vida media y porcentaje de tiempo de buen funcionamiento de un sistema. Para evaluar la fiabilidad se usan dos procedimientos: a) Usar datos históricos. Si se dispone de muchos datos históricos de aparatos iguales durante un largo período no se necesita elaboración estadística. Si son pocos aparatos y poco tiempo hay que estimar el grado de confianza. b) Usar la fiabilidad conocida de partes para calcular la fiabilidad del conjunto. Se usa para hacer evaluaciones de fiabilidad antes de conocer los resultados reales. En conclusión, la planificación de la fiabilidad exige la comprensión de las definiciones fundamentales. 1. Cuantificación de la fiabilidad en términos de probabilidad. 2. Clara definición de lo que es un buen funcionamiento. 3. Del ambiente en que el equipo ha de funcionar. 4. Del tiempo requerido de funcionamiento entre fallos. Si no es así, la probabilidad es un número carente de significado para los sistemas y productos destinados a funcionar a lo largo del tiempo.

4.2. Alineación de Ejes 4.2.1. Importancia de la alineación Para conseguir un funcionamiento suave en dos máquinas acopladas es imprescindible que los ejes de las mismas estén dentro de unos límites admisibles en su 45

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alineación. Los límites son más estrechos cuanto mayor velocidad y/o potencia tengan las máquinas acopladas. El propósito de alineación de los ejes es impedir vibraciones excesivas y el fallo prematuro de piezas de la máquina. La desalineación es sin duda una de las causas principales de problemas en maquinaria. Estudios han demostrado que un 50 % de problemas en maquinaria son causa de desalineación y que un 90 % de las máquinas corren fuera de las tolerancias de alineación permitidos. Una máquina desalineada puede costar desde un 20 % a un 30 % de tiempo de paro no programado, partes de repuesto, inventarios y consumo de energía.

4.2.2. Concepto de alineación y tipos de desalineamiento La alineación de ejes es el proceso de ajuste de la posición relativa de dos máquinas acopladas (por ejemplo, un motor y una bomba) de manera que las líneas centrales de sus ejes formen una línea recta cuando la máquina está en marcha a temperatura de funcionamiento normal. Los posibles desalineamientos (desviaciones de la condición de alineamiento ideal) que se pueden presentar son: • Radial o Paralelo (ejes desplazados paralelamente - Offset). • Angular (ejes angulados entre sí). • Combinación de los anteriores (Offset + Angular).

Toda operación de alineamiento que se efectúe de forma racional debe seguir, al menos, los 4 pasos siguientes: • Medición de las magnitudes y dirección de las desviaciones (debidas a los desplazamientos paralelos y angulares de los ejes en los planos vertical y horizontal). • Cálculo de los desplazamientos de corrección. • Efectuar dicho desplazamiento. • Comprobar la alineación. 46

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Para corregir los diferentes tipos de desalineación existen diferentes métodos entre los que se pueden destacar, de menor a mayor precisión, los siguientes: ○ Regla y nivel. ○ Reloj comparador. ○ Sistema de rayo láser.

4.2.3. Regla y nivel Es un sistema de alineamiento rápido, utilizado en los casos en los que los requisitos de montaje no son exigentes, dado que es poco preciso. El proceso de alineamiento es como sigue: • Los ejes, con los platos calados, se aproximan hasta la medida que se especifique. • Con una regla de acero y un nivel, se sitúan en las generatrices laterales que podemos denominar Este y Oeste (ó 3 y 9) y se irá corrigiendo hasta que los consideremos alineados. • Se comprueba el paralelismo de los platos midiendo en cuatro puntos a 90°. • Si en el plano Norte-Sur no tenemos el nivel a cero, quiere decir que el mecanismo está “CAÍDO” o “LEVANTADO”, por lo que habrá que colocar forros donde se necesite para que los dos platos queden paralelos.

4.2.4. Reloj comparador Se trata de un instrumento medidor que transmite el desplazamiento lineal del palpador a una aguja indicadora, a través de un sistema piñón-corredera. El reloj comparador consiste en una caja metálica atravesada por una varilla o palpador desplazable axialmente en algunos milímetros (10 mm. para comparadores centesimales y 1 mm. para comparadores milesimales). En su desplazamiento la varilla hace girar, por medio de varios engranajes, una aguja que señalará sobre una esfera dividida en 100 partes el espacio recorrido por el palpador, de tal forma que una vuelta completa de la aguja representa 1 mm. de desplazamiento del palpador y, por 47

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consiguiente, una división de la esfera corresponde a 0.01 mm. de desplazamiento del mismo. Una segunda aguja más pequeña indica milímetros enteros. Movimientos del palpador hacia el comparador serán positivos, girando la aguja en el sentido del reloj. Movimientos hacia el exterior serán negativos, desplazándose la aguja en sentido antihorario. El modo de usarlo para medir la desalineación radial (paralela) es haciéndolo solidario a uno de los ejes (Eje A) mediante un adaptador (base magnética), descansando el palpador en el diámetro exterior del otro eje (Eje B). Montado de esta forma se gira 360º el eje A, tomando lecturas cada 90º. Dichas lecturas nos darán la posición relativa del eje B respecto de la proyección del eje A en la sección de lectura. Para medir la desalineación axial (angular) se procede de igual manera pero descansando el palpador en la cara frontal del plato. Los principales métodos de alineación en los que se emplea el reloj comparador para medir la desalineación son:

1.- Alineación mediante reloj radial y galgas (método Brown-Boveri). 2-. Alineación mediante relojes radiales alternados (Método Indicador Inverso). 3-. Alineación mediante cara y borde (Método Radial-Axial).

4.2.5. Sistema de rayo láser Los métodos de alineación con el uso de láser suponen una mejora destacable de los métodos tradicionales. Un alineador de ejes láser realiza una alineación más rápida y precisa que los métodos tradicionales. Los alineadores de contacto utilizan transductores “comunicadores electrónicos de posición”, semejantes al reloj comparador. Estos elementos se utilizan cada día más y cada casa comercial tiene su modelo con sus debidas instrucciones de utilización. El equipo a utilizar, por ejemplo, puede ser el OPTALIGN, de Prüftechnik AG. Consta de una unidad Láser/Detector, que montada en el eje de la máquina estacionaria, emite un rayo láser, que es dirigido al prisma montado en el eje de la máquina que debe ser movida; donde es reflejado hacia el detector. Un computador recibe la información del detector y suministra todos los datos necesarios para un alineado preciso. El láser es de semiconductores Ga-Al-As, y emite luz en la zona del rojo visible (longitud de onda 670 nm). Su potencia es del orden de pocos mW. 48

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4.3. Equilibrado de Rotores 4.3.1. Importancia del equilibrado Si la masa de un elemento rotativo está regularmente distribuida alrededor del eje de rotación, el elemento está equilibrado y gira sin vibración. Si existe un exceso de masa a un lado del rotor, la fuerza centrífuga que genera no se ve compensada por la del lado opuesto más ligero, creando un desequilibrio que empuja al rotor en la dirección más pesada. Se dice entonces que el rotor está desequilibrado. El desequilibrio de piezas rotativas genera unas fuerzas centrífugas que aumentan con el cuadrado de la velocidad de rotación y se manifiesta por una vibración y tensiones en el rotor y la estructura soporte. Las consecuencias pueden ser muy severas: - Desgaste excesivo en cojinetes, casquillos, ejes y engranajes. - Fatiga en soportes y estructura. - Disminución de eficiencia. - Transmisión de vibraciones al operador y otras máquinas. Para minimizar el efecto de las fuerzas de excitación es necesario añadir masas puntuales de equilibrado que compensen el efecto de las fuerzas de inercia de desequilibrio, de manera que los ejes y apoyos no reciban fuerzas de excitación o, al menos, éstas sean mínimas. Por tanto el equilibrado tiene por objeto: - Incrementar la vida de cojinetes. - Minimizar las vibraciones y ruidos. - Minimizar las tensiones mecánicas. - Minimizar las pérdidas de energía. - Minimizar la fatiga del operador.

4.3.2. Tipos de desequilibrio La norma ISO 1925 describe cuatro tipos de desequilibrio, mutuamente excluyentes.

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a) Desequilibrio Estático La condición de desequilibrio estático se da cuando el eje principal de inercia del rotor se encuentra desplazado paralelamente al eje del árbol. También llamado desequilibrio de fuerza. Se corrige colocando una masa correctora en lugar opuesto al desplazamiento del centro de gravedad (C.G.), en un plano perpendicular al eje de giro y que corte al C.G.

b) Desequilibrio de Par Un par desbalanceado se presenta cuando el eje principal de inercia del rotor y el eje del árbol interceptan en el centro de gravedad del rotor pero no son paralelos. También llamado desequilibrio de momento. Dos masas de desequilibrio en distintos planos y a 180º una de otra. Para su corrección se precisa un equilibrado dinámico. No se pueden equilibrar con una sola masa en un solo plano. Se precisan al menos dos masas, cada una en un plano distinto y giradas 180º entre sí. En otras palabras, el par de desequilibrio necesita otro par para equilibrarlo. Los planos de equilibrado pueden ser cualesquiera, con tal que el valor del par equilibrador sea de la misma magnitud que el desequilibrio existente.

c) Desequilibrio Cuasi-Estático Existe cuando el eje principal de inercia intercepta el eje de giro pero en un punto distinto al centro de gravedad. Representa una combinación de desequilibrio estático y desequilibrio de par. Es un caso especial de desequilibrio dinámico.

d) Desequilibrio Dinámico Existe cuando el eje principal de inercia no es ni paralelo al eje de giro ni lo corta en ningún punto: dos masas en distintos planos y no diametralmente opuestas. Es el más común de los desequilibrios y necesita equilibrarse necesariamente en, al menos, dos planos perpendiculares al eje de giro.

4.3.3. Reducción del desequilibrado El propósito del equilibrado, como se ha apuntado, consiste en alterar la distribución de masas de un rotor a fin de evitar la generación de fuerzas en los soportes 50

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como resultado del movimiento de rotación. Dicho propósito solo puede ser aproximado, ya que un cierto desequilibrio permanece siempre en el rotor. El equilibrado de rotores trata de conseguir la reducción del desequilibrio, en el menor tiempo posible, hasta los valores permisibles del desequilibrio permanente. La Relación de la Reducción del Desequilibrio (RRD) es:

𝑅𝑅𝐷 = 100

𝑈1 − 𝑈2 𝑈2 = 100 ∙ 1 − % 𝑈1 𝑈1

donde U1 es el desequilibrio inicial y U2 es el desequilibrio permanente después del equilibrado. La reducción en el desequilibrio o RRD, se refiere siempre a un plano de equilibrado. A mayor eficiencia en el equilibrado, mayor RRD. En los casos favorables se pueden alcanzar valores superiores al 90%. El desequilibrio residual admisible para rotores rígidos está establecido por la norma ISO 1940 (Calidad de Equilibrado de Rotores Rígidos), para rotores flexibles se aplica la norma ISO 5343 (conjuntamente con ISO 1940 e ISO 5406) y para rotores acoplados entre sí, con velocidad crítica diferentes en cada caso, hay que aplicarles las normas a cada uno por separado.

4.3.4. Máquinas de Equilibrado La máquina para equilibrar debe indicar, en primer lugar, si una pieza está equilibrada. En caso de no estarlo, la máquina debe medir el desequilibrio, indicando su magnitud y ubicación. La clasificación más común que se realiza de los distintos tipos de máquinas de equilibrado es: -

Máquinas de equilibrado estático. Máquinas de equilibrado dinámico.

Las máquinas para equilibrado estático se utilizan sólo para piezas cuyas dimensiones axiales son pequeñas (disco delgado), como por ejemplo: engranes, poleas, ruedas, levas, ventiladores, volantes e impulsores. Reciben también el nombre de máquinas de equilibrado en un solo plano. Si se deben montar varias ruedas sobre un eje que va a girar, las piezas deberán equilibrarse estáticamente de forma individual antes de montarlas. 51

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El equilibrado estático es en esencia un proceso de pesado en el que se aplica a la pieza una fuerza de gravedad o una fuerza centrífuga. En el conjunto disco-eje, la localización del desequilibrio se encuentra con la ayuda de la fuerza de gravedad. Otro método sería hacer girar al disco a una velocidad predeterminada, pudiéndose medir las reacciones en los cojinetes y luego utilizar sus magnitudes para indicar la magnitud del desequilibrio. Como la pieza está girando cuando se realizan las mediciones, se usa un estroboscopio para indicar la ubicación de la corrección requerida. Para grandes cantidades de piezas, se puede utilizar un sistema de péndulo; el que proporciona tanto la magnitud como la ubicación del desequilibrio y en el que no es necesario hacer girar la pieza. La dirección de la inclinación da la ubicación del desequilibrio y el ángulo θ indica la magnitud. En cuanto a las máquinas de equilibrado dinámico, pueden señalarse tres métodos de uso general en la determinación de las correcciones en dos planos que son: bastidor basculante, punto nodal y compensación mecánica. También se puede equilibrar una máquina “in situ”, equilibrando un solo plano cada vez. En tal caso, sin embargo, los efectos cruzados y la interferencia de los planos de corrección a menudo requieren que se equilibre cada extremo del rotor dos o tres veces para alcanzar resultados satisfactorios. Además, algunas máquinas pueden llegar a necesitar hasta una hora para alcanzar su velocidad de régimen, y esto introduce más demoras en el procedimiento de equilibrado. Por otra parte, el equilibrado “in situ” es necesario para rotores muy grandes para los que las máquinas de equilibrado no resulten prácticas. Incluso, aun cuando los rotores de alta velocidad se equilibren en el taller durante su fabricación, con frecuencia resulta necesario volverlos a equilibrar “in situ” debido a ligeras deformaciones producidas por el transporte, por fluencia o por altas temperaturas de operación.

4.4. Diagnóstico de Fallos en Equipos No es posible gestionar adecuadamente un departamento de mantenimiento si no se establece un sistema que permita atender las necesidades de mantenimiento correctivo (la reparación de averías) de forma eficiente. De poco sirven nuestros esfuerzos para tratar de evitar averías si, cuando estas se producen, no somos capaces de proporcionar una respuesta adecuada. Debemos recordar, además, que un alto porcentaje de las horas-hombre dedicadas a mantenimiento se emplean en la solución de fallos en los equipos que no han sido detectados por mantenimiento, sino comunicados por el personal de producción. En la industria en general, este porcentaje varía mucho 52

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entre empresas: desde aquellas en las que el 100% del mantenimiento es correctivo, no existiendo ni tan siquiera un Plan de Lubricación, hasta aquellas, muy pocas, en las que todas las intervenciones son programadas. Gestionar con eficacia el mantenimiento correctivo significa: - Realizar intervenciones con rapidez, que permitan la puesta en marcha del equipo en el menor tiempo posible (MTTR, tiempo medio de reparación, bajo) - Realizar intervenciones fiables, y adoptar medidas para que no se vuelvan a producir estas en un periodo de tiempo suficientemente largo (MTBF, tiempo medio entre fallos, grande) - Consumir la menor cantidad posible de recursos (tanto mano de obra como materiales)

El tiempo necesario para la puesta a punto de un equipo tras una avería se distribuye de la siguiente manera:

1.- Tiempo de detección. 2.- Tiempo de comunicación. 3.- Tiempo de espera. 4.- Diagnóstico de la avería. 5.- Acopio de herramientas y medios técnicos necesarios. 6.- Acopio de repuestos y materiales. 7.- Reparación de la avería. 8.- Pruebas funcionales. 9.- Puesta en servicio. 10.- Redacción de informes.

Es fácil entender que en el tiempo total hasta la resolución del incidente o avería, el tiempo de reparación puede ser muy pequeño en comparación con el tiempo total. También es fácil entender que la Gestión de Mantenimiento influye decisivamente en este tiempo: al menos 7 de los 10 tiempos anteriores se ven afectados por la organización del departamento. En el tiempo necesario para la resolución de una avería hay una parte importante que se consume en su diagnostico, en identificar el problema y proponer una solución. En averías evidentes, este tiempo pasa desapercibido, es despreciable frente al tiempo total. Pero en muchas ocasiones el tiempo necesario para saber que ocurre puede ser significativo: 53

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- En caso de instalaciones nuevas, poco conocidas. - En caso de emplear personal distinto del habitual. - En caso de averías poco evidentes (averías que tienen que ver con la instrumentación, por ejemplo).

El personal, con el paso del tiempo, va aprendiendo de su propia experiencia, siendo una realidad que el diagnóstico de una avería suele hacerlo más rápidamente el personal que más tiempo lleva en la planta. Si la experiencia acumulada por el personal de mantenimiento se almacena en sus cabezas, nos exponemos a algunos peligros: - Rotación del personal. El personal cambia de empresas, de puestos, etc., y con él, puede marcharse la experiencia acumulada en la resolución de averías - Periodos de vacaciones y bajas. Si la experiencia se almacena exclusivamente en las mentes del personal, ante una baja, un descanso o unas vacaciones podemos quedarnos sin esa experiencia necesaria - Olvidos. La mente es un soporte frágil, y un operario puede no acordarse con exactitud de cómo resolvió un problema determinado - Incorporación de personal: el personal de nueva incorporación deberá formarse al lado de los operarios que más tiempo llevan en la planta. Esta práctica tan extendida no es a menudo la más recomendable. Un buen operario no tiene por qué ser un buen profesor. Si, por otro lado, debemos esperar a que a un operario le ocurran todas las averías posibles para tenerlo perfectamente operativo, transcurrirán años hasta llegar al máximo de su rendimiento.

Por todo ello, es conveniente recopilar la experiencia acumulada en las intervenciones correctivas en documentos que permitan su consulta si el mismo problema vuelve a surgir. Estos documentos, que pueden denominarse LISTAS DE AYUDA AL DIAGNÓSTICO, recogerían así los datos más importantes en la reparación de un problema. En estas listas de ayuda deben detallarse, al menos: - Los síntomas de la avería, en palabras sencillas. Debe estar indicado lo que observa el operario: la manifestación del fallo y las condiciones anómalas que se dan relacionadas con este. - Las causas que pueden motivar ese fallo. Como ejemplo, indicaríamos bloqueo de rodamientos en la bomba, bloqueo de rodamientos en el motor, etc. 54

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- Las posibles soluciones al problema. En el ejemplo considerado, la solución sería: desacoplar motor y bomba, comprobar qué eje no gira libremente, desmontar y cambiar rodamientos, montar, acoplar y alinear. Como veremos en el apartado correspondiente, los fallos más importantes de una planta deben ser analizados, para tratar de buscar medidas preventivas que traten de evitarlos en el futuro. No obstante, y como decíamos al inicio de este apartado, un buen sistema de mantenimiento debe contemplar la resolución rápida de averías, y uno de los medios para lograrlo es poder diagnosticar rápidamente el fallo y aportar una solución. En los siguientes apartados, intentaremos análizar los fallos en componentes mecánicos y averías que se pueden producir en máquinas de procesos.

4.4.1. Análisis de fallos en componentes mecánicos Del conjunto de elementos mecánicos de las máquinas de procesos hemos seleccionado aquellos componentes más expuestos a averías y que suelen estar implicados en la mayoría de los fallos de los equipos:

- Rodamientos - Cojinetes - Engranajes - Acoplamientos - Cierres mecánicos

1.- AVERÍAS EN RODAMIENTOS Los rodamientos se encuentran entre los componentes más importantes de las máquinas. En condiciones normales el fallo de un rodamiento sobreviene por fatiga del material, resultado de esfuerzos de cortadura que surgen cíclicamente debajo de la superficie que soporta la carga. Después de algún tiempo, estos esfuerzos causan grietas que se extienden hasta la superficie. Conforme los elementos rodantes alcanzan las grietas, provocan roturas del material (desconchado) y finalmente deja el rodamiento inservible. Sin embargo la mayor parte de los fallos en rodamientos tienen una causa raíz distinta que provoca el fallo prematuro. Es el caso de desgaste apreciable por presencia de partículas extrañas o lubricación insuficiente, vibraciones excesivas del equipo y acanalado por paso de corriente eléctrica. 55

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La mayor parte de los fallos prematuros son debidos a defectos de montaje: - golpes - sobrecargas - apriete excesivo - falta de limpieza - desalineación - ajuste inadecuado - errores de forma en alojamientos

Cada una de las diferentes causas de averías del rodamiento genera su propio y peculiar deterioro. Tal deterioro conocido como daño primario, da lugar después a daños secundarios que inducen a la avería-desconchado y roruras. También el deterioro inicial puede exigirnos prescindir del rodamiento, por ejemplo, debido a un juego interno excesivo, vibración, ruido y así sucesivamente. Un rodamiento averiado, ostenta frecuentemente una combinación de daño inicial y daño secundario. Los tipos de daños pueden clasificarse como siguen: Daño inicial o primario - Desgaste: Es causado principalmente por deslizamiento abrasivo, incluyendo las caras y pestañas de los rodillos, la superficie de la ventana de la jaula y la superficie de la rodadura. El desgaste debido a la contaminación por materias extrañas y la corrosión, no sólo ocurre en la superficie en deslizamiento, si no también en las superficies de los elementos rodantes. - Indentación: Es causado principalmente por deslizamiento abrasivo, incluyendo las caras y pestañas de los rodillos, la superficie de la ventana de la jaula y la superficie de la rodadura. El desgaste debido a la contaminación por materias extrañas y la corrosión, no sólo ocurre en la superficie en deslizamiento, si no también en las superficies de los elementos rodantes. - Adherencia: Es un tipo de avería donde partes de los rodamientos son fundidas y adheridas a otras; es causado por el calor anormal o por el estado áspero de las superficies y como resultado los rodamientos no pueden rotar libremente. - Fatiga superficial: Es un fenómeno en el que se porducen pequeños agujeros con una profundidad aproximada de 0.1 mm sobre la superficie de rodadura debido a la fatiga rodante. - Corrosión: Es un fenómeno de oxidación o disolución que ocurre en la superficie metálica y es causado por la acción química (reacción electroquímica, incluyendo combinaciones o cambios estructurales) de ácidos o bases.

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- Daño por corriente eléctrica: Es un fenómeno en el cual la superficie del rodamiento es parcialmente derretida por chispas generadas cuando una corriente eléctrica pasa por el rodamiento y atraviesa la delgada película de lubricante en el punto de contacto rodante. Daño secundario - Desconchado (descascarillado): Es un fenómeno en el cual la superficie del rodamiento se torna escamosa y arrugada debido al desprendimiento del material, consecuencia del contacto repetitivo de un esfuerzo o carga sobre las superficies de rodadura de los aros y elementos rodantes durante la rotación. La presencia del desconche es una indicación de que está próximo el fin de la vida de servicio del rodamiento. - Roturas: Incluyen fracturas por deslizamiento, rajaduras y roturas.

2.- AVERÍAS EN COJINETES ANTIFRICCIÓN Los esfuerzos a los que se ven sometidos los rodamientos al funcionar a altas velocidades, soportando cargas combinadas en forma cíclica, rozamientos, impactos, temperaturas, etc., hacen que se generen fallas por fatiga superficial de los elementos en contacto. Por tal motivo, a los efectos de establecer parámetros que permitan conocer el comportamiento que tendrá un rodamiento, su velocidad, duración y resistencia dentro de los límites impuestos por la tecnología aplicada, se han definido, basados sobre todo en resultados experimentales, distintos conceptos estadísticos que hay que tener en cuenta cuando se elija un cojinete de este tipo. Así, para establecer la resistencia del mismo se han definido los conceptos de cargas soportadas por el rodamiento, como la capacidad de carga estática, la capacidad de carga dinámica y la carga equivalente, en tanto que para determinar su duración se define el concepto de vida del rodamiento. Los modos de fallos típicos en este tipo de elementos son: - desgaste - corrosión - deformación - rotura/separación y las causas están relacionadas con los siguientes aspectos: - montaje - condiciones de trabajo 57

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- sellado - lubricación

3.- AVERÍAS EN ENGRANAJES En los engranajes se presentan fenómenos de rodadura y deslizamiento simultáneamente. Como consecuencia de ello, si la lubricación no es adecuada, se presentan fenómenos de desgaste muy severo que le hacen fallar en muy poco tiempo. Los modos de fallos en estos componentes son pues desgaste, deformación, corrosión y fractura o separación. Las causas están relacionadas con las condiciones de diseño, fabricación y operación así como con la efectividad de la lubricación. En este caso los modos de fallos más frecuentes son los asociados al desgaste, casi todos relacionados con un defecto de lubricación.

4.- AVERÍAS EN ACOPLES DENTADOS Aunque en los últimos años han aparecido acoplamientos no lubricados, la mayor parte de las turbomáquinas de procesos químicos y petroquímicos (compresores y turbinas) van equipados con este tipo de acoplamiento que permite una cierta desalineación. Sin embargo el 75% de los fallos son debidos a una lubricación inadecuada. Los modos de fallos básicamente son desgaste, deformación y rotura. Las causas están ligadas a problemas de diseño, montaje, condiciones de operación y lubricación inadecuada. Una vez más se constata una alta concentración de fallos, fundamentalmente desgastes, cuya causa más probable está asociada a un fallo de lubricación.

5.- AVERÍAS EN CIERRES MECÁNICOS El gasto en mantenimiento de bombas, en refinerías, plantas químicas y petroquímicas, puede representar el 15% del presupuesto total del mantenimiento ordinario. De ellos, la mayor parte del gasto y del número de fallos (34,5%) se presenta en el cierre mecánico. Si tenemos en cuenta el riesgo que, tanto desde el punto de vista de la seguridad como medio-ambiental, supone este tipo de fallos, se entiende la importancia que tiene el evitarlos. El análisis sistemático de cada avería y la toma de medidas para reducirlas debería ser una práctica habitual. En este caso destaca la gran cantidad de fallos asociados a un problema de diseño como es la adecuada selección del cierre. Con mucha frecuencia no se tiene en 58

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cuenta, en la fase de ingeniería, todas las condiciones de servicio que condicionan la acertada selección del cierre, provocando una avería repetitiva con la que el personal de mantenimiento se acostumbra pronto a convivir. En estos casos es imprescindible realizar un análisis de las averías producidas para detectar la causa del fallo y cambiar el diseño seleccionado, cuando sea preciso.

4.4.2. Análisis de averías en máquinas de procesos De forma genérica los síntomas que alertan de una posible avería son similares en los distintos tipos de máquinas de procesos. El diagnóstico de averías no se debe limitar a los casos en que el equipo ha fallado, por el contrario, los mayores esfuerzos de deben dedicar al diagnóstico antes de que el fallo se presente. Es lo que hemos definido como mantenimiento predictivo. Recordemos que se fundamenta en que el 99% de los fallos de maquinaria son precedidos por algún síntoma de alarma antes de que el fallo total se presente. En cualquier caso debemos aplicar una metodología o procedimiento sistemático: 1. Señales o síntomas de observación directa: - Sobrecalentamiento - Vibración - Ruido - Alta temperatura en cojinetes - Fugas, humo, etc.

2. Síntomas de observación indirecta: • Cambios en algún parámetro - Presión - Temperatura - Caudal - Posición - Velocidad - Vibración • Cambios en las prestaciones - Relación de compresión 59

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- Relación de temperaturas - Demanda de potencia - Rendimientos

3. Listado de posibles causas o hipótesis.

4. Analizar la relación entre síntomas y causas.

5. Aplicar, si es posible, el orden de probabilidad en la relación síntoma/causa para diagnosticar el fallo.

6. Indicar la solución o acción a tomar.

1.- AVERÍAS EN BOMBAS CENTRÍFUGAS Estadística de fallos típicos:

Causa de fallos Cierre Mecánico Cojinetes Vibraciones Fuga por empaquetadura/cierre Problemas en eje/acoplamiento Fallo líneas auxiliares Fijación Bajas prestaciones Otras causas

Distribución (%) 34,5 20,2 2,7 16,3 10,5 4,8 4,3 2,5 4,2 100,0

Solo los fallos en cierre mecánico y cojinetes representan más del 50% de las causas de fallo.

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2.- AVERÍAS EN COMPRESORES CENTRÍFUGOS Estadística de fallos típicos en turbocompresores de proceso:

Causa de fallos Rotor Instrumentación Cojinetes radiales Alabes/Impulsores Cojinetes axiales Cierres Diafragmas Otros

Distribución (%) 22 21 13 8 6 6 1 23 100

3.- AVERÍAS EN COMPRESORES ALTERNATIVOS Estadística de fallos típicos:

Causa de fallos Válvulas Segmentos Cilindro Pistón Anillos de apoyo Cierres Sistemas lubricación Cruceta Cigüeñal Cojinetes Control

Distribución (%) 41 14 1 3 10 10 18 1 1 1 1 100

A destacar que solo los fallos en válvulas y segmentos representan el 55% de las causas de fallo. Asimismo el 73% de las averías están asociadas al sistema válvulas, segmento y lubricación. 61

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4.- MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA ALTERNATIVOS Estadística de fallos típicos:

Fallo inicial Cojinetes Pistón/Segmentos Cilindro, camisa, bloque Cigüeñal Válvulas Biela Colector Sistema lubricación Engranajes Arbol de levas Acoplamientos Rotor turbosobrealimentador Control, presión, temperatura Otros

Distribución (%) 24,4 19,4 16,7 6,1 5,6 4,4 4,4 2,2 2,2 1,7 1,7 1,1 1,1 9,0 100

5.- AVERÍAS EN TURBINAS DE VAPOR Estadística de fallos típicos:

Modo de fallo Erosión Fatiga y fluencia Cojinetes Fisuras por tensiones térmicas Fallos repentinos Fisuras incipientes Daños mecánicos superficiales Corrosión/erosión Flexión del eje Desgaste Abrasión

Distribución (%) 23,0 18,5 14,6 11,7 9,3 8,0 5,4 3,3 2,4 2,3 1,5 100

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4.5. Mecanismos de Desgaste y Técnicas de Protección 4.5.1. Mecanismos y modos de desgaste Los mecanismos de daño en los materiales se deben principalmente a deformación plástica, formación y propagación de grietas, corrosión y/o desgaste. Sorprende descubrir que aproximadamente el 70% de las causas de fallo en máquinas es debido a la degradación superficial de sus componentes, fenómeno habitualmente conocido como desgaste. El desgaste es conocido desde que el ser humano comenzó a utilizar elementos naturales que le servían como utensilios domésticos. Este fenómeno al igual que la corrosión y la fatiga, es una de las formas más importantes de degradación de piezas, elementos mecánicos y equipos industriales. El desgaste puede ser definido como el daño superficial sufrido por los materiales después de determinadas condiciones de trabajo a los que son sometidos. Este fenómeno se manifiesta por lo general en las superficies de los materiales, llegando a afectar la sub-superficie. El resultado del desgaste, es la pérdida de material y la subsiguiente disminución de las dimensiones y por tanto la pérdida de tolerancias. El fenómeno de fricción y mecanismo de desgaste puede explicarse por la formación y posterior ruptura de uniones metálicas existentes entre dos superficies que están en contacto, ya que todas las superficies presentan algún grado de rugosidad. Así la fricción tiene una naturaleza molecular-mecánica que depende de las fuerzas de interacción molecular, de las propiedades mecánicas del material, de la deformación plástica y de la configuración geométrica de los elementos de contacto. Desde que el desgaste comenzó a ser un tópico importante y que necesitaba estudiado y entendido, comenzaron a aparecer en los libros de diseño y en la mente de los diseñadores, ideas sencillas de como prevenirlo o combatirlo, entre esas ideas se tienen: 1. Mantener baja la presión de contacto 2. Mantener baja la velocidad de deslizamiento 3. Mantener lisas las superficies de rodamientos 4. Usar materiales duros 5. Asegurar bajos coeficientes de fricción 6. Usar lubricantes 63

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Una máquina no puede operarse en condiciones de fricción seca, pues aunque los acabados superficiales fuesen inmejorables, la degradación superficial sería tan rápida y severa que prácticamente no llegaría a funcionar. La introducción del lubricante reduce sustancialmente el coeficiente de fricción, mejorando la situación de degradación de las superficies que aparece en la fricción seca, pero no supone la desaparición total del desgaste. Se pueden distinguir los siguientes mecanismos de desgaste: - Adhesión - Abrasión - Erosión - Fatiga - Corrosión - Cavitación - Ludimiento o desgaste por vibración - Deslizamiento. Los mecanismos de desgaste son el origen del mismo. Las consecuencias o efectos que estos mecanismos producen sobre las superficies son los modos de desgaste: - Desgaste normal - Desgaste severo - Picadura (Pitting) - Gripado (Scuffing) - Rayado en distintos grados (Scoring, Gouging)

4.5.2. Técnicas de tratamiento superficial Existe una variada gama de tratamientos superficiales para aumentar la dureza, reducir la fricción y el desgaste. Algunos son comúnmente aplicados por los fabricantes de las piezas originales: - Tratamientos Térmicos (Temple, Revenido) - Tratamientos termo-químicos (cementación, nitruración) - Recargues por soldadura de metal duro (estellita)

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Otros son aplicados por decisión del usuario con objeto de aumentar la vida y reducir los cambios de piezas sujetas a un desgaste severo. En estos casos se impone hacer un análisis económico para justificar la decisión: por una parte se trata de procesos muy especiales y por tanto caros de aplicar, aunque por otra parte se consiguen mejoras sustanciales en el comportamiento de las piezas, si el tratamiento es el adecuado. No obstante ello los tratamientos avanzados no pueden competir en precio con los tratamientos tradicionales por lo que deben reservarse a los casos en que el costo de sustitución es muy elevado o la pieza es de alta responsabilidad y se pretende conseguir mejoras no alcanzables por medios tradicionales. En este apartado distinguiremos las siguientes técnicas: • Procesos convencionales de Recargue de Materiales: - Proceso Oxi-acetilénico - Soldadura eléctrica manual - Procesos TIG - Arco Sumergido - Soldadura con polvo • Procedimientos especiales de aportación: - Thermo-spray - Plasma transferido - Plasma-spray - Cañón de detonación • y los Procesos Avanzados: - Implantación iónica - Recubrimientos PVD - Recubrimientos CVD

4.5.3. Selección de tratamientos La decisión del tratamiento a aplicar debe contemplar todos los aspectos técnicos: temperatura de aplicación, necesidad de tratamientos previos o posteriores, cambios en dimensiones o en acabado superficial, en definitiva, las dificultades de aplicación y los riesgos de las mismas. También es importante el aspecto económico ya apuntado antes en la introducción. En este sentido, la rentabilidad económica debe contemplar aspectos que, en la práctica, se suelen olvidar:

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a) El gasto en herramientas, que suele ser un costo asumido por muchas empresas como inevitable. b) Los tratamientos avanzados suelen ser más costosos que los tradicionales, pero sus ventajas son también superiores. c) Es imprescindible establecer un seguimiento, tanto técnico como económico sistemáticos, que contemple todos los aspectos involucrados.

4.6. Análisis de Averías 4.6.1. Introducción Los métodos usados para fijar la política de mantenimiento son insuficientes, por sí mismos, para asegurar la mejora continua en mantenimiento. Será la experiencia quién nos mostrará desviaciones respecto a los resultados previstos. Por tal motivo se impone establecer una estrategia que, además de corregir las citadas desviaciones, asegure que todos los involucrados en el proceso de mantenimiento se impliquen en la mejora continua del mismo. Desde este punto de vista, el análisis de averías se podría definir como el conjunto de actividades de investigación que, aplicadas sistemáticamente, trata de identificar las causas de las averías y establecer un plan que permita su eliminación. Se trata, por tanto, de no conformarse con devolver a los equipos a su estado de buen funcionamiento tras la avería, sino de identificar la causa raíz para evitar, si es posible, su repetición. Si ello no es posible se tratará de disminuir la frecuencia de la citada avería o la detección precoz de la misma de manera que las consecuencias sean tolerables o simplemente podamos mantenerla controlada. El fin último sería mejorar la fiabilidad, aumentar la disponibilidad y reducir los costos. El análisis sistemático de las averías se ha mostrado como una de las metodologías más eficaces para mejorar los resultados del mantenimiento.

4.6.2. Fallos y averías de los sistemas El fallo de un sistema se define como la pérdida de aptitud para cumplir una determinada función. Cuando un equipo o una instalación fallan, siempre generalmente lo hacen por uno de estos cuatro motivos: 66

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1. Por un fallo en el material 2. Por un error humano del personal de operación 3. Por un error humano del personal de mantenimiento 4. Condiciones externas anómalas

En ocasiones, confluyen en una avería más de una de estas causas, lo que complica en cierto modo el estudio del fallo, pues a veces es complicado determinar cuál fue la causa principal y cuales tuvieron una influencia menor en el desarrollo de la avería. La Avería es el estado del sistema tras la aparición del fallo. El diccionario de la Real Academia Española de la Lengua indica que el término avería es una palabra que procede del árabe al-awarriyya que significa daño que padecen las mercaderías. Donde la palabra daño es considerada como causar detrimento o echar a perder una cosa. Se puede decir que una avería es la pérdida de la función de un elemento, componente, sistema o equipo. Esta pérdida de la función puede ser total o parcial. La pérdida total de funciones conlleva a que el elemento no puede realizar todas las funciones para las que se diseñó. La avería parcial afecta solamente a algunas funciones consideradas como de importancia relativa. En este caso el sistema donde se encuentra el elemento averiado, puede operar con deficiencias de diversa índole y no afecta a las personas o produce daños materiales mayores. Al definir una avería como pérdida de la función y si cada elemento o sistema puede tener varias clases de funciones, necesariamente las averías se pueden categorizar. En la teoría de Análisis del Valor se considera que todo elemento u objeto puede tener varios tipos de funciones: • Principales o aquellas para las que el elemento fue diseñado, una bombilla su función principal es la de proporcionar luz. • Secundarias las que cumplen funciones de apoyo a las principales, un foco luminoso debe necesitar cierta resistencia los golpes. • Terciarias son aquellas que cumplen aspectos relacionados con la estética. El bombillo debe tener una superficie limpia.

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Por lo tanto, pueden existir diferentes clases de averías por función afectada: • Averías críticas o mayores. La que afecta las funciones del elemento consideradas como mayores. • Avería parcial. La que afecta a algunas de la funciones pero no a todas • Avería reducida. La que afecta al elemento sin que pierda su función principal y secundaria.

Esta clasificación es importante para desarrollar un modelo de análisis de averías. Una estrategia para la solución de averías debe considerar que existen averías críticas que son las prioritarias eliminarlas para conseguir un resultado significativo en la mejora del equipo. Esta forma de clasificación invita a que el Principio de Pareto sea utilizado como un instrumento muy útil para los estudios de diagnóstico. Otro tipo de clasificación de las averías se puede realizar por la forma como se pueden presentar estas a través del tiempo. Este tipo de clasificación también se debe tener en cuenta para el diseño de una estrategia de eliminación, ya que los métodos de solución pueden ser diferentes. Los problemas de los equipos se clasifican en: • Averías crónicas. Afecta el elemento en forma sistemática o permanece por largo tiempo. Puede ser crítica, parcial o reducida. • Averías esporádicas. Afecta el elemento en forma aleatoria y puede ser crítica o parcial. • Avería transitoria. Afecta durante un tiempo limitado al elemento y adquiere nuevamente su actitud para realizar la función requerida, sin haber sido objeto de ninguna acción de mantenimiento.

4.6.3. Métodos de análisis de averías La metodología para análisis y solución de problemas, en general, es muy variada y suele ser adoptada y adaptada por cada empresa en función de sus peculiaridades. Haciendo un análisis comparativo de las más habituales, se puede decir que hay dos aspectos fundamentales en los que coinciden:

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1. El recorrido del proceso. El análisis debe centrarse primero en el Problema, segundo en la Causa y tercero en la Solución. 2. La metodología a utilizar. Las condiciones que debe reunir para garantizar su eficacia son: • Estar bien estructurada, de forma que se desarrolle según un orden lógico. • Ser rígida, de manera que no dé opción a pasar por alto ninguna etapa fundamental. • Ser completa, es decir, que cada etapa sea imprescindible por sí misma y como punto de partida para la siguiente. Teniendo en cuenta estos aspectos fundamentales (el recorrido del proceso y la metodología a utilizar) y la determinación de evitar algunos problemas específicos del mantenimiento (tendencia a convivir con los problemas, tendencia a simplificar los problemas y tendencia a centrarse en el problema del día), se propone un método sistemático de análisis de averías, estructurado en cuatro fases y diez etapas o pasos.

Fase A: Concretar el Problema 1. Seleccionar el Sistema 2. Identificar el Problema 3. Cuantificar el Problema Fase B: Determinar las Causas 4. Enumerar las Causas 5. Clasificar y Jerarquizar las Causas 6. Cuantificar las Causas 7. Seleccionar una Causa Fase C: Elaborar la solución 8. Proponer y Cuantificar Soluciones 9. Seleccionar y Elaborar una Solución Fase D: Presentar la Propuesta 10. Formular y Presentar una Propuesta de Solución 69

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4.6.4. Herramientas para el análisis de averías La importancia de los métodos de análisis y eliminación de los problemas radica en la posibilidad de incrementar el conocimiento que posee el personal sobre los equipos en los que trabajan. Estos métodos disciplinados y rigurosos en su lógica cuando se practican van creando una nueva cultura de ver los problemas. No se trata solamente de poner en marcha un equipo si se ha averiado, la lógica de la metodología se orienta a la eliminación radical de las causas de los fallos. De entre las diversas herramientas existentes hemos seleccionado dos grupos de métodos, cuyas herramientas se adaptan mejor para cada fase del análisis.

MÉTODOS DE CALIDAD A.- QC Story o ruta de la calidad. El modelo de análisis procedente del campo de la calidad, es reconocido como QC Story, Historia de Calidad o Ruta de la Calidad. Este es muy familiar dentro de las empresas industriales debido a sus reconocidas siete herramientas: diagrama de Pareto, diagrama de Causa y Efecto, histogramas, estratificación de información, hojas de chequeo o verificación, diagrama de dispersión y gráficos de control. Este tipo de técnicas han sido ampliamente utilizadas en las empresas, especialmente en aquellas situaciones donde se presentan problemas de defectos, pérdidas de producto final por incumplimiento de especificaciones o situaciones anormales en procesos productivos. Esta metodología es potente para la reducción drástica de las pérdidas crónicas, especialmente cuando estas son altas. Sin embargo, es frecuente encontrar que estos buenos resultados se deben a la eliminación de las pérdidas esporádicas, pérdidas estas que no son habituales pero que pueden tener un alto impacto en un cierto tiempo, manteniéndose sin resolver las pérdidas crónicas. Con las metodologías de calidad es posible lograr una disminución de hasta un ochenta por ciento en las pérdidas crónicas; sin embargo, cuando se pretende reducir el veinte por ciento restante, es necesario recurrir a las técnicas especializadas de mantenimiento. El enfoque de calidad emplea como principio fundamental la estratificación de información a través de la construcción de múltiples Gráficos de Pareto para identificar los factores de mayor aporte. El plan de mejora se realiza sobre la base de eliminar los factores prioritarios identificados a través de la práctica del principio de Pareto. Los factores que permanecen o de menor aporte, se consideran como poco críticos y en algunas oportunidades se descuidan debido a su poca importancia. El diagnóstico de problemas en el modelo de calidad se realiza a través del conocido Diagrama de Causa y Efecto o espina de pescado. Este diagrama permite 70

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recoger en un solo gráfico y clasificados por categorías los posibles factores causales de la avería. Este tipo de técnica es valiosa por su simplicidad, ya que requiere de una tormenta de ideas dirigida hacia las categorías del diagrama: factor humano, equipos, materias primas y método de trabajo. La dificultad puede consistir en poder identificar en el diagrama los factores más significativos o de mayor aporte al problema. Para obtener una conclusión del diagrama de Causa y Efecto se requiere de gran experiencia y conocimiento profundo del equipo. Cuando se pretende llegar a los niveles mínimos de pérdida, el diagrama de Causa y Efecto no es lo suficientemente potente debido a que quedan algunas posibles causas "triviales" sin solución. Para su eliminación se debe acudir a metodologías complementarias nacidas en el Mantenimiento Productivo Total como son el Método PM y la técnica Porqué-Porqué para identificar y estudiar la mayor cantidad de causas raíces que pueden producir la avería que se estudia.

B.- Estratificación de la información. Esta es quizás la técnica más importante en el análisis de un problema y en especial cuando se trata de problemas crónicos. La estratificación consiste en buscar "más información a la información", es como el detective que necesita buscar los indicios o pruebas (a partir de datos). Hay que escudriñar los datos para lograr solucionar el problema en forma definitiva. Es un método de análisis de los datos que permite clasificarlos teniendo en cuenta algunos factores que pueden afectarlos. Por lo general los factores que permite clasificar la información son de tipo cualitativo como: tipo de producto, materias primas, operario, cliente, proveedor, procedencia, etc. La estratificación permite encontrar causas no tenidas en cuenta u ocultas en el proceso o en el estudio de un problema. El proceso seguido en la estratificación se apoya en la construcción de varios diagramas de Pareto siguiendo diferentes criterios de clasificación; por ejemplo, clasificar las averías por tipo de turno, producto, materias primas, puede conducir a conclusiones que no se esperaban; es posible que un cierto día de la semana sea el más propicio para la presencia de averías. Existen ciertas averías que se presentan con mayor frecuencia en una determinada referencia de producto. El automatismo de empaque falla con más frecuencia con cierto proveedor de cajas de cartón, etc. La estratificación ayuda a identificar el problema de una planta o equipo, ya que facilita la concentración en aquellas causas que son las de mayor impacto. Por este motivo, se recomienda emplear el principio de Pareto para identificar los factores que contribuyen a incrementar la frecuencia de la avería o su duración.

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C.- Herramientas. 1. El Diagrama de Pareto Frecuentemente el personal técnico de mantenimiento y producción debe enfrentase a problemas que tienen varias causas o son la suma de varios problemas. El Diagrama de Pareto permite seleccionar por orden de importancia y magnitud, la causa o problemas que se deben investigar hasta llegar a conclusiones que permitan eliminarlos de raíz. En el siglo XIX, Villefredo Pareto realizó un estudio sobre la distribución de la riqueza en Milán. Encontró que el 20% de las personas controla el 80% de la riqueza. Esta lógica de que los pocos poseen mucho y los muchos que tienen poco ha sido aplicada en muchas situaciones y es conocida como el principio de Pareto. La mayoría de los problemas son producidos por un número pequeño de causas, y estas son las que interesan descubrir y eliminar para lograr un gran efecto de mejora. A estas pocas causas que son las responsables de la mayor parte del problema se les conoce como causas vitales. Las causas que no aportan en magnitud o en valor al problema, se les conoce como las causas triviales. Las causas triviales aunque no aporten un valor a la mejora, no significa que se deban dejar de lado o descuidarlas. Se trata de ir eliminando en forma progresiva las causas vitales. Una vez eliminadas estas, es posible que las causas triviales se lleguen a transformar en vitales. El Diagrama de Pareto es un instrumento que permite graficar por orden de importancia, el grado de contribución de las causas que estamos analizando o el conjunto de problemas que queremos estudiar. Se trata de clasificar los problemas y/o causas en vitales y triviales. También se conoce como Diagrama ABC o Ley de las Prioridades 20-80, que dice: “El 80% de los problemas que ocurren en cualquier actividad son ocasionados por el 20% de los elementos que intervienen en producirlos”. Sirve para conseguir el mayor nivel de mejora con el menor esfuerzo posible. Es pues una herramienta de selección que se aconseja aplicar en la fase A (concretar el problema) así como para seleccionar una causa (Etapa 7).

2. El Diagrama de Ishikawa También denominado diagrama Causa-Efecto o de espina de pescado, es una representación gráfica de las relaciones lógicas existentes entre las causas que producen un efecto bien definido. 72

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Esta técnica fue desarrollada por el Doctor Kaoru Ishikawa en 1953 cuando se encontraba trabajando con un grupo de ingenieros de la firma Kawasaki Steel Works. El resumen del trabajo lo presentó en un primer diagrama, al que le dio el nombre de Diagrama de Causa y Efecto. Su aplicación se incrementó y llegó a ser muy popular a través de la revista Gemba To QC (Control de Calidad para Supervisores) publicada por la Unión de Científicos e Ingenieros Japoneses (JUSE). Debido a su forma se le conoce como el diagrama de Espina de Pescado. El reconocido experto en calidad Dr. J.M. Juran publicó en su conocido Manual de Control de Calidad esta técnica, dándole el nombre de Diagrama de Ishikawa. Sirve para visualizar, en una sola figura, todas las causas asociadas a una avería y sus posibles relaciones. Ayuda a clasificar las causas dispersas y a organizar las relaciones mutuas. Es, por tanto, una herramienta de análisis aplicable en la fase B (DETERMINAR LAS CAUSAS). Cualquier problema por complejo que sea, es producido por factores que pueden contribuir en una mayor o menor proporción. Estos factores pueden estar relacionados entre sí y con el efecto que se estudia. El Diagrama de Causa y Efecto es un instrumento eficaz para el análisis de las diferentes causas que ocasionan el problema. Su ventaja consiste en el poder visualizar las diferentes cadenas Causa y Efecto, que pueden estar presentes en un problema, facilitando los estudios posteriores de evaluación del grado de aporte de cada una de estas causas. Un Diagrama de Causa y Efecto facilita recoger las numerosas opiniones expresadas por el equipo sobre las posibles causas que generan el problema Se trata de una técnica que estimula la participación e incrementa el conocimiento de los participantes sobre el proceso que se estudia. Tiene el valor de su sencillez, poder contemplar por separado causas físicas y causas latentes (fallos de procedimiento, sistemas de gestión, etc.) y la representación gráfica fácil que ayuda a resumir y presentar las causas asociadas a un efecto concreto.

3. Diagrama CEDAC (Causa Efecto con adición de cartas) El sistema CEDAC (Cause Effect Diagram with Addition of Cards - Diagrama de Causa Efecto con Adición de Cartas), fue desarrollado por Ruiji Fukuda de la empresa Sumitomo, a quien el comité del premio Deming le otorgó el premio Nikkei por el desarrollo de este procedimiento. El CEDAC en un principio tiene similitud al diagrama Causa y Efecto. Sin embargo, este diagrama opera sobre una dimensión superior, ya que no solamente describe cuales son las causas de la situación que se estudia, sino que reúne en un solo gráfico las causas y la magnitud de la contribución de estas causas. El CEDAC posee dos partes:

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• Área de causas del problema que se estudia • Área de gráficos de efectos

En la parte izquierda del diagrama se registra "todo lo que sabemos y no sabemos sobre el problema" con el objeto de probar a través de la experiencia si cada factor contribuye o no. El efecto positivo o negativo de haber actuado sobre una causa se aprecia en los gráficos del extremo derecho del esquema. En la parte derecha del diagrama Causa y Efecto se encuentra un espacio para graficar el comportamiento de la situación que se analiza, allí se pueden graficar estadísticas, gráficos, diagramas de Pareto, etc. Estos gráficos mostrarán la forma cómo evoluciona el tema en estudio cuando se toman acciones sobre las causas. El CEDAC es un verdadero instrumento de gestión de conocimiento a través de la experimentación. Permite la formulación de hipótesis sobre factores que generan el problema y posteriormente, durante el trabajo diario, se verifica si la causa que se ha seleccionado contribuye o no al problema, o sea, se prueba la hipótesis. Esta forma de trabajo experimental contribuye a la acumulación de conocimiento ya que el trabajador puede evaluar directamente en la planta si sus creencias o si sus puntos de vista son válidos. La técnica CEDAC es un instrumento simple pero poderoso para realizar diagnósticos de problemas, en especial para aquellas averías crónicas y complejas de los equipos. Esta técnica puede brindar muy buenos resultados, tanto en la mejora del conocimiento, como del incremento de la confiabilidad y disponibilidad de los equipos.

4. El árbol de fallos El árbol de fallos es una representación gráfica de los múltiples fallos o eventos y de su secuencia lógica desde el evento inicial (causas raíz) hasta el evento objeto del análisis (evento final) pasando por los distintos eventos contribuyentes. Tiene el valor de centrar la atención en los hechos relevantes. Adicionalmente conduce la investigación hacia causas latentes. Esta presentación gráfica permite, igual que el diagrama de Ishikawa, resumir y presentar las causas, conclusiones y recomendaciones. Es, por tanto, una herramienta de análisis muy recomendable para realizar la fase B del Análisis de Averías (Determinar las Causas).

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5. Matriz de criterios Para la fase C (Elaborar la solución) es muy útil utilizar ésta herramienta que supone disponer de varias soluciones viables y cuantificadas en coste y tiempo. La matriz de criterios nos ayudará a seleccionar la alternativa que resuelve el problema de la manera más global (efectiva, rápida, barata, …). Se trata de una matriz donde aparecen en las filas las distintas soluciones y en las columnas los criterios de valoración (sencillez, rapidez, coste, efectividad, etc.) En cada una de las citadas opciones de votación, cada persona usa sus propios criterios internos para tomar una decisión. Un criterio es una medida, pauta, principio u otra forma de tomar una decisión. Se conviene en la forma en que se toma una decisión colectiva. A menudo, al tomar decisiones, se usa más de un criterio al mismo tiempo. Algunas veces, el grupo analiza los criterios a usar y se pone de acuerdo en cuáles basarán sus opiniones los participantes. Una matriz de criterios o priorización es una herramienta para evaluar opciones basándose en una determinada serie de criterios explícitos que el grupo ha decidido que es importante para tomar una decisión adecuada y aceptable. Las matrices funcionan mejor cuando las opciones son más complejas o cuando se debe tener en cuenta múltiples criterios para fijar prioridades o tomar una decisión.

6. Ciclo Deming o Ciclo PHVA La piedra angular de la Dirección de Políticas (DPP) es el ciclo PHVA (Planificar, Hacer o Ejecutar, Verificar y Actuar). Este ciclo refleja un mecanismo de evolución para la mejora continua. La planificación es simplemente la determinación de la secuencia de actividades necesarias para alcanzar los resultados deseados. Hacer es el acto de implantación del plan. Las actividades de planificación y ejecución nos son muy familiares. Cuando al implantar el plan no alcanzamos los resultados, algunas veces regresamos a nuestra "mesa de diseño" y tomamos una nueva hoja en blanco, descartando el plan que presenta fallos. Este es el proceso común en un ciclo que no es el PHVA. Bajo el ciclo Deming no tomamos una nueva hoja en blanco; en lugar de esto verificamos los resultados de lo que hemos ejecutado para determinar la diferencia con el resultado esperado. Cuando actuamos (en base al análisis) determinamos los cambios necesarios para mejorar el resultado. Repetimos el proceso, capitalizamos el nuevo conocimiento ganado para los planes futuros. El ciclo PHVA es un proceso iterativo que busca la mejora a través de cada ciclo. La filosofía básica del ciclo PHVA es hacer pequeños incrementos, en lugar de 75

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hacer grandes rupturas a la vez. Algunas organizaciones emplean el término "competición salto de rana" para ilustrar el concepto de saltos cuánticos de la mejora. El enfoque seguro y progresivo de aprender de la experiencia y construir con éxito en base a la experiencia pasadas lleva a numerosas ganancias que se acumulan en el tiempo pueden ser superiores las mejoras.

MÉTODOS TPM La metodología de mantenimiento para el análisis y eliminación de averías se orienta a los siguientes puntos: a. Comprender y conocer el equipo profundamente. b. Reflexión sobre los fenómenos. c. Priorizar la información con cuidado y método.

El TPM aporta varias metodologías poderosas para cumplir con los requisitos expuestos previamente. Las técnicas de mayor utilización son las siguientes: • Análisis PM (Physical Method). Esta técnica se concentra en el análisis de los principios físicos del problema en estudio. • Análisis Porqué-Porqué. Esta técnica emplea un proceso de diagnóstico riguroso. • Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE)

La estrategia de Mantenimiento Productivo Total para el diagnóstico de averías se inicia con la utilización de la técnica Porqué-Porqué. Esta técnica permite reducir en forma dramática la repetición de las averías, pero no la elimina en forma definitiva. Por este motivo es necesario emplear a continuación el método PM para lograr eliminar de raíz la mayor cantidad de factores causales y alcanzar altos niveles de confiabilidad en los equipos. Cuando un equipo se encuentra bien mantenido y presenta una avería, se puede realizar su diagnóstico aplicando un análisis PM. Pero si el equipo se encuentra deteriorado y sus condiciones básicas están descuidadas, se considera que es más apropiado iniciar un estudio con la técnica Porqué-Porqué, antes de aplicar un análisis PM.

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Cuando se trata de equipos nuevos, complejos o donde el deterioro acumulado es mínimo, se recomienda emplear directamente el método PM. En algunas empresas japonesas emplean de forma sistemática la combinación de AMFE y método PM para eliminar problemas del equipo que afectan la calidad del producto (Mantenimiento de Calidad). Este diagnóstico puede llegar a ser sofisticado y lo realizan especialmente los ingenieros de proceso y mantenimiento. Se puede concluir que cada problema puede estudiarse y diagnosticarse empleando y combinando una variedad de técnicas. Es importante tener en cuenta que se pueden llegar a recomendar algunas estrategias para el empleo sistemático de las técnicas de solución de problemas. Sin embargo, estas estrategias sugeridas no cubren todas las posibilidades, pero de la experiencia se puede decir que son las más frecuentes. Se podrán experimentar nuevas alternativas no estudiadas en este documento y aplicar otro tipo de técnicas de diagnóstico más sofisticadas, como la teoría del desgaste, tecnologías avanzadas de mantenimiento y estudios de lubricación, como también una técnica de reciente creación como el diseño de experimentos multivariable, minería de datos, redes neuronales y otras tecnologías complejas. A continuación, se describen brevemente los principales métodos de análisis que hemos mencionado: 1. Metodología Porqué-porqué. Esta técnica es conocida como: "Know-why", "conocer-porqué", "técnica porqué, porqué, porqué" o "quinto porqué". Esta técnica se emplea para realizar estudios de las causas profundas que producen averías en el equipo. El principio fundamental de esta técnica es la evaluación sistemática de las posibles causas de la avería empleando como medio la inspección detallada del equipo, teniendo presente el análisis físico del fenómeno. En las áreas de mantenimiento se ha utilizado para la búsqueda de factores causales. Es un método alterno del conocido Diagrama de Causa Efecto o de Ishikawa. Esta técnica de calidad como se analizó previamente presenta el inconveniente de recoger un gran número de factores, pero no prioriza entre ellos cuales son los que verdaderamente contribuyen a la presencia de la avería. La técnica porqué - porqué evita en los análisis de averías de equipos que el grupo de estudio se desvíe e identifique causas cualitativas y complejas de verificar como causas potenciales del problema de la falla de las máquinas. Para evitar caer durante el análisis de averías en temas como los siguientes: "es un problema de políticas de la compañía", "debido a la falta de personal...", "falta de capacitación del personal" "no hay repuestos", el método Porqué-Porqué busca a través de la inspección y el análisis físico identificar todos los posibles factores causales para lograr reconstruir el deterioro acumulado del equipo. Esta técnica es una buena 77

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compañera del método PM si se emplea previamente. En casos con alto grado de deterioro se recomienda este procedimiento. Esta técnica estudia mediante preguntas sucesivas las causas de una avería mediante un proceso deductivo o socrático. Cada respuesta que se aporte el grupo de estudio debe confirmar o rechazar la respuesta. Si se acepta una cierta afirmación, nuevamente se pregunta cuál es la causa de la "causa". Una vez identificado el fenómeno en estudio (avería), se realiza un análisis físico del fenómeno en igual forma como se efectúa en el método PM. De este análisis se identifican posibles factores causales, los cuales se someterán a inspección para verificar la validez de la siguiente manera: Este proceso se continúa hasta el momento en que se identifican acciones correctivas para la causa. Las acciones correctivas se registran en un plan de mejora o plan Kaizen. Se espera que el diagnóstico no requiera de más de cinco rondas. Una vez finalizado este proceso se pueden seleccionar otras causas en las diferentes rondas y se repite el procedimiento. De esta forma se analizan la totalidad de posibles factores causales, obteniendo un plan general de mejora para el equipo.

2. Método PM. El análisis PM es una forma diferente de pensar sobre los problemas y del contexto donde estos se presentan. Consiste en el análisis de los fenómenos (P de la palabra inglesa Phenomena) anormales tales como fallas del equipamiento en base a sus principios físicos y poder identificar los mecanismos (M de la palabra inglesa Mechanisms) de estos principios físicos (P de la palabra inglesa Phisically) en relación con los cuatro inputs de la producción equipos: materiales, individuos y métodos). El principio básico del análisis PM es entender en términos precisos físicos que es lo que ocurre cuando la máquina, o sistema se avería o produce defectos de calidad y la forma como ocurren. Esta es la única forma de identificar la totalidad de factores causales y de esta manera eliminar estas pérdidas. Esta técnica considera todos los posibles factores en lugar de tratar de decidir cuál es el que tiene mayor influencia. La investigación lógica de como ocurre el fenómeno en términos de principios físicos y cantidades, se ha visto que es el fundamento de la metodología de análisis PM. Desde el punto de vista de los equipos un análisis físico significa emplear los principios operativos del equipo para clarificar la forma como los componentes interactúan y producen el problema o la avería crónica. Se pretende estudiar y conocer en primer término, la forma como se presenta la desviación de la situación natural del equipo, en lugar de pretender abordar las causas de esta desviación desde el primer momento. El objetivo fundamental de esta metodología es llegar a comprender lo mejor posible la 78

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forma como se presentó el fallo y la forma como intervinieron las diferentes piezas y conjuntos del equipo para la generación del problema. Se ha explicado que el enfoque del análisis PM consiste en estratificar los fenómenos anormales adecuadamente, entender los principios operativos y analizar los mecanismos del fenómeno desde el punto de vista físico. El siguiente paso consiste en investigar todos los factores y el grado en que ellos contribuyen al problema. Todo esto es necesario para poder eliminar estos factores a través de planes de acción y sistemas de control.

3. Análisis Modal de Fallos y Efecto (AMFE) en equipos. Esta es una técnica de ingeniería conocida como el análisis FMEA o (Failure Mode and Effect Analysis) usada para definir, identificar y eliminar fallas conocidas o potenciales, problemas, errores, desde el diseño, proceso y operación de un sistema, antes que este pueda afectar al cliente (Omdahl 1988; ASQC 1983). El análisis de la evaluación puede tomar dos caminos: primero empleando datos históricos y segundo empleando modelos estadísticos, matemáticos, simulación ingeniería concurrente e ingeniería de fiabilidad que puede ser empleada para identificar y definir las fallas (Stamatis 1989). No significa que un modelo sea superior a otro. Ambos pueden ser eficientes, precisos y correctos si se realizan adecuadamente. El AMFE es una de las más importantes técnicas para prevenir situaciones anormales, ya sea en el diseño, operación o servicio. Esta técnica parte del supuesto que se va a realizar un trabajo preventivo para evitar la avería, mientras que las técnicas estudiadas hasta el momento, se orientan a evaluar la situación anormal ya ocurrida. Este es el factor diferencial del proceso AMFE. Esta técnica nació en el dominio de la ingeniería de fiabilidad y se ha aplicado especialmente para la evaluación de diseños de productos nuevos. El AMFE se ha introducido en las actividades de mantenimiento industrial gracias al desarrollo del Mantenimiento Centrado en la Fiabilidad o RCM -Reliability Center Maintenance- que lo utiliza como una de sus herramientas básicas. En un principio se aplicó en el mantenimiento en el sector de aviación (Plan de mantenimiento en el Jumbo 747) y debido a su éxito, se difundió en el mantenimiento de plantas térmicas y centrales eléctricas. Hoy en día, el AMFE se utiliza en numerosos sectores industriales y se ha asumido como una herramienta clave en varios de los pilares del Mantenimiento Productivo Total (TPM). Los Propósitos del AMFE son: • Identificar los modos de fallas potenciales y conocidas • Identificar las causas y efectos de cada modo de falla 79

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• Priorizar los modos de falla identificados de acuerdo al número de prioridad de riesgo (NPR) o - frecuencia de ocurrencia, gravedad y grado de facilidad para su detección.

El fundamento de la metodología es la identificación y prevención de las averías que conocemos (se han presentado en el pasado) o potenciales (no se han presentado hasta la fecha) que se pueden producir en un equipo. Para lograrlo es necesario partir de la siguiente hipótesis: Dentro de un grupo de problemas, es posible realizar una priorización de ellos Existen tres criterios que permiten definir la prioridad de las averías: • Ocurrencia (O) • Severidad (S) • Detección (D) La ocurrencia es la frecuencia de la avería. La severidad es el grado de efecto o impacto de la avería. Detección es el grado de facilidad para su identificación. Existen diferentes formas de evaluar estos componentes. La forma más usual es el empleo de escalas numéricas llamadas criterios de riesgo. Los criterios pueden ser cuantitativos y/o cualitativos. Sin embargo, los más específicos y utilizados son los cuantitativos. El valor más común en las empresas es la escala de 1 a 10. Esta escala es fácil de interpretar y precisa para evaluar los criterios. El valor inferior de la escala se asigna a la menor probabilidad de ocurrencia, menos grave o severo y más fácil de identificar la avería cuando esta se presente. En igual forma un valor de 10 de asignará a las averías de mayor frecuencia de aparición, muy grave donde de por medio está la vida de una persona y existe una gran dificultad para su identificación. La prioridad del problema o avería para nuestro caso, se obtiene a través del índice conocido como Número Prioritario de Riesgo (NPR). Este número es el producto de los valores de ocurrencia, severidad y detección. El valor NPR no tiene ningún sentido (Ford 1992) Simplemente sirve para clasificar en un orden cada unos de los modos de falla que existen en un sistema. Una vez el NPR se ha determinado, se inicia la evaluación sobre la base de definición de riesgo. Usualmente este riesgo es definido por el equipo que realiza el estudio, teniendo como referencia criterios como: menor, moderado, alto y crítico. En el mundo del automóvil (Ford 1992) se ha interpretado de la siguiente forma el criterio de riesgo: • Debajo de un riesgo menor, no se toma acción alguna • Debajo de un riesgo moderado, alguna acción se debe tomar

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• Debajo de un alto riesgo, acciones específicas se deben tomar. Se realiza una evaluación selectiva para implantar mejoras específicas. • Debajo de un riesgo crítico, se deben realizar cambios significativos del sistema. Modificaciones en el diseño y mejora de la fiabilidad de cada uno de los componentes.

4.7. Técnicas de Mantenimiento Predictivo 4.7.1. Definición y principios básicos Aunque el Mantenimiento Preventivo aumenta la disponibilidad de los equipos y supone un gran avance en planificación del trabajo, puede resultar dañino si se programan trabajos en exceso y se realizan excesivas intervenciones (por ejemplo de arme y desarme), además del aumento de los costes. Por esto se ideo el mantenimiento predictivo, por el cual se planifican inspecciones a los equipos. Estas inspecciones pueden ser subjetivas (a través de los órganos de los sentidos) y objetivas (con la utilización de equipos de medición), teniendo como objetivo detectar los síntomas del fallo antes de que ocurra para garantizar un reemplazo a tiempo y un mínimo tiempo de parada. El mantenimiento predictivo, condicional o basado en la condición es aquel programado y planificado en base a un análisis técnico, antes de que ocurra la falla, nos permiten determinar las condiciones reales en que se encuentra un equipo sin detener su operación y de esta forma detectar fallas incipientes; para ello se utilizan instrumentos y técnicas modernas para determinar el momento óptimo de efectuar un ajuste o reparación. Es mucho más ambicioso que el mantenimiento preventivo y es definitiva, una modalidad muy avanzada de este. Se trata de un conjunto de técnicas que, debidamente seleccionadas, permiten el seguimiento y examen de ciertos parámetros característicos del equipo en estudio, que manifiestan algún tipo de modificación al aparecer una anomalía en el mismo. El mantenimiento predictivo, se basa, en la medición, seguimiento y monitoreo de parámetros y condiciones operativas de un equipo o instalación. A tal efecto, se definen y gestionan valores mínimos de pre-alarma y máximos de actuación de todos aquellos parámetros que se acuerda medir y gestionar. Cuando se habla de mantenimiento predictivo, intuitivamente pensamos en un mantenimiento muy tecnológico, basado en complejos aparatos de medida. Eso también 81

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forma parte del mantenimiento predictivo. Pero hay otros trabajos sencillos que también corresponden a este tipo de mantenimiento. La observación del comportamiento de los equipos, y la toma de datos de los instrumentos de que dispone el equipo para compararlos con los “normales” son técnicas de mantenimiento condicional o predictivo que no por sencillas dejan de ser tremendamente útiles. Además de estas, se emplean otras técnicas que requieren de medios y conocimientos más complejos. Las técnicas predictivas que habitualmente se emplean en la industria y en el mantenimiento de edificios son las siguientes: ⎯ Inspecciones visuales ⎯ Lectura de indicadores ⎯ Inspecciones boroscópicas ⎯ Líquidos penetrantes ⎯ Partículas magnéticas ⎯ Corrientes inducidas ⎯ Inspección radiográfica ⎯ Ultrasonidos ⎯ Análisis de aceites ⎯ Análisis de vibraciones, que es la estrella de las técnicas predictivas ⎯ Medida de la presión ⎯ Medida de temperatura ⎯ Termografías ⎯ Control de espesores en equipos estáticos ⎯ Impulsos de choque ⎯ Análisis de gases

La idea que apoya a esta estrategia es que una parte solo debe ser cambiada si muestra deterioro que pueda afectar su performance. Hay 3 variables cuya medición es estándar: vibración y ruido, temperatura y análisis de aceite. Frente al mantenimiento sistemático tiene la ventaja indudable de que en la mayoría de las ocasiones no es necesario realizar grandes desmontajes, y en muchos casos ni siquiera pararla. Si tras la inspección se aprecia algo irregular se propone o se programa una intervención. Además de prever el fallo catastrófico de una pieza, y por tanto, pudiendo anticiparse a éste, las técnicas de mantenimiento predictivo ofrecen una ventaja adicional: la compra de repuestos se realiza cuando se necesita, eliminando pues stocks (capital inmovilizado) La razón fundamental por la que el mantenimiento predictivo ha tenido un notable desarrollo en los últimos tiempos hay que buscarla en un error cometido 82

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tradicionalmente por los ingenieros de mantenimiento para estimar la realización de tareas de mantenimiento de carácter preventivo: las que representan la probabilidad de fallo frente al tiempo de uso de la máquina, y que se suponían ciertas y lógicas, han resultado no corresponder con la mayoría de los elementos que componen un equipo. Como se daba por cierta esta curva para cualquier equipo, se suponía que transcurrido un tiempo (la vida útil del equipo), éste alcanzaría su etapa de envejecimiento, en el que la fiabilidad disminuiría mucho, y por tanto, la probabilidad de fallo aumentaría en igual proporción. De esta manera, para alargar la vida útil del equipo y mantener controlada su probabilidad de fallo era conveniente realizar una serie de tareas en la zona de envejecimiento, algo parecido a un „lifting‟, para que la fiabilidad aumentara. Es indudable que enfocar la actividad de mantenimiento hacia el predictivo ha supuesto un avance, y representa una alternativa al preventivo sistemático o al correctivo. No obstante, afirmar que el predictivo puede sustituir completamente al mantenimiento sistemático es, cuando menos, bastante arriesgado. Afirmar eso tiene tan poco rigor como afirmar que todos los equipos hay que llevarlos a correctivo o en todos los equipos hay que hacer un mantenimiento sistemático. La respuesta es no. En instalaciones que requieren de una altísima disponibilidad el mantenimiento no puede basarse únicamente en predictivo. Es imprescindible basarlo en un mantenimiento sistemático, de forma que una vez al año haya una parada de mantenimiento en la que se revisen determinados equipos, cada 2-4 años se sustituyen sistemáticamente los elementos de desgaste, se trata el aceite, se revisa la instalación eléctrica de forma exhaustiva, etc. Además de eso, durante el tiempo de funcionamiento la planta va a estar muy vigilada de forma predictiva, realizándose boroscopias, termografías, análisis de vibraciones, de aceite, medición de espesores, etc. Y si se detecta un problema, será una gran desgracia y habrá que parar. Pero si el sistemático se hace correctamente, el diseño de la instalación y la selección de equipos es apropiada, el preventivo sistemático suele dar un resultado estupendo, que el predictivo por sí solo sería incapaz de ofrecer. Hay equipos, además, que se llevan a correctivo, sin más. Es el caso de equipos duplicados de bajo coste y poca responsabilidad. No merece la pena hacer termografías, análisis de vibraciones, análisis amperimétricos, análisis de aceite. Si se rompe se repara, y ya está. Se observa el equipo, se mantiene limpio y engrasado, eso sí, pero poco más. Todo esto indica que las técnicas predictivas no son herramientas generalistas, aunque se debe aplicar siempre que un equipo lo justifique económicamente, o sea, en 83

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aquellos equipos cuyos fallos sean catalogados como críticos o importantes en una planta. Por tanto, aún siendo las técnicas predictivas de gran importancia y que han supuesto un paso adelante en el mundo del mantenimiento, no es posible afirmar que todo el mantenimiento de cualquier planta industrial deba basarse en tareas condicionales dependiendo del resultado de las inspecciones predictivas.

4.7.2. Técnicas de mantenimiento predictivo A continuación se describen brevemente las principales técnicas predictivas que habitualmente se emplean en la industria:

1. Inspecciones visuales y lectura de indicadores Las inspecciones visuales consisten en la observación del equipo, tratando de identificar posibles problemas detectables a simple vista. Los problemas habituales suelen ser: ruidos anormales, vibraciones extrañas y fugas de aire, agua o aceite, comprobación del estado de pintura y observación de signos de corrosión. Abarca desde la simple inspección visual directa de la máquina hasta la utilización de complicados sistemas de observación como pueden ser microscopios, endoscopios y lámparas estroboscópicas. Se pueden detectar fallos que se manifiestan físicamente mediante grietas, fisuras, desgaste, soltura de elementos de fijación, cambios de color, etc. Se aplica a zonas que se pueden observar directamente y, cada vez más, se diseñan las máquinas para poder observar partes inaccesibles sin necesidad de desmontar (como las turbinas de gas, por ejemplo, mediante el uso de endoscopios). Aunque sea el más modesto, siempre se realiza como fase previa a otros Ensayos más sofisticados. Facilita el trabajo posterior y establece la secuencia de trabajo. Es por tanto el más empleado por su sencillez, rapidez y economía de aplicación. La lectura de indicadores consiste en la anotación de los diferentes parámetros que se miden en continuo en los equipos, para compararlos con su rango normal. Fuera de ese rango normal, el equipo tiene un fallo. Estas inspecciones y lecturas, por su sencillez y economía, es conveniente que sean realizadas a diario, incluso varias veces al día, y que abarquen al mayor número de

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equipos posible. Suele llevarlas a cabo el personal de operación, lo que además les permite conocer de forma continua el estado de la planta. Estas inspecciones son además la base de la implantación del Mantenimiento Productivo Total, o TPM.

2. Inspecciones boroscópicas Los accesorios ópticos capaces de ayudar a realizar inspecciones visuales incluyen los siguientes: • Espejos • Amplificadores de imagen • Boroscopios • Fibroscopios Los boroscopios son los instrumentos más utilizados para realizar inspecciones visuales por medios remotos. Estos instrumentos fueron desarrollados para su uso en el campo médico y eran utilizados para observar dentro del cuerpo humano antes, durante y después de una cirugía. La comunidad médica se refiere a estos instrumentos como endoscopios. El nombre boroscopio proviene de la adaptación de este equipo médico a la inspección dentro de cañones de armas militares. Hoy día, los boroscopios son comúnmente utilizados en ambientes donde es necesario inspeccionar áreas o equipos a los cuales no se tiene acceso o se requiere desensamblar las partes. También es utilizado en áreas donde se corre algún peligro por parte del personal técnico. Los boroscopios son frecuentemente utilizados para inspeccionar turbinas de gas, estructuras de aviones, reactores nucleares, líneas de tuberías y partes internas de máquinas automotrices. También algunos boroscopios con características especiales son utilizados en ambientes corrosivos o explosivos. Los boroscopios pueden ser divididos en: • Boroscopios rígidos • Boroscopios de fibra óptica o flexible

Cada uno de estos tiene diversas aplicaciones especiales y sobre todo diferentes mecanismos de operación. Los boroscopios rígidos utilizan un sistema clásico de lentes o bien los más modernos pueden utilizar una unidad de fibra óptica sólida para transmitir la imagen a través de la longitud del tubo completo. El diseño de un boroscopio rígido es similar al de un telescopio, es decir, una serie de lentes convergentes que están encapsulados en un tubo. La imagen de esta manera se forma en el centro del boroscopio mediante el uso 85

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de lentes, espejos o prismas. La imagen es refractada de un lente a otro hasta que sea focalizada en una imagen plana para ser vista por el ojo humano o una cámara. Si hay un número impar de lentes refractando la imagen aparece revertida e invertida, de cabeza y hacia atrás. Los boroscopios rígidos son razonablemente económicos y dependen de una gran variedad de diámetros y dimensiones. Porque son rígidos y frágiles no pueden utilizarse para girar en las esquinas. En caso de ser doblados la funcionalidad del instrumento será destruida. El boroscopio rígido fue inventado para inspeccionar los huecos de los rifles y cañones. Fue un pequeño telescopio con una pequeña lámpara colocada en la parte más lejana como iluminación de la pieza sometida a prueba. Muchos boroscopios rígidos ahora utilizan fibra óptica como medio de iluminación y de transportación de imagen, en éstos la imagen es llevada al extremo de observación por un tren óptico que consiste de un lente, algunas veces un prisma, lentes de relevo y lentes de observación. La imagen observada por tanto no es una imagen real, pero es una imagen aerial: es decir, formada en el aire entre los lentes. Los boroscopios de fibra óptica flexible o también llamados fibroscopios constan de miles de pequeños cristales o fibras de cuarzo que son ensamblados en grupos. Las fibras son recubiertas para crear una gran diferencia en los índices refractivos entre la fibra y la superficie, produciendo una reflexión interna total. La señal es continuamente reflejada desde la superficie interna de la fibra a todo lo largo sin pérdida de brillantez. Para transmitir apropiadamente la imagen, el grupo de fibras debe ser coherente. Cada fibra debe estar en la misma localización con respecto de todas las otras fibras al final de cada grupo. La imagen resultante puede verse en la lente principal del aparato, en un monitor, o ser registrada en un videograbador para su análisis posterior. Se usa no sólo en tareas de mantenimiento predictivo rutinario, sino también en auditorias técnicas, para determinar el estado interno del equipo ante una operación de compra, de evaluación de una empresa contratista o del estado de una instalación para acometer una ampliación o renovar equipos. Entre las ventajas de este tipo de inspecciones están la facilidad para llevarla a cabo sin apenas tener que desmontar nada y la posibilidad de guardar las imágenes, para su consulta posterior.

3. Líquidos penetrante La inspección por líquidos penetrantes es un tipo de ensayo no destructivo que se utiliza para detectar e identificar discontinuidades presentes en la superficie de los materiales examinados. Generalmente se emplea en aleaciones no ferrosas, aunque 86

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también se puede utilizar para la inspección de materiales ferrosos cuando la inspección por partículas magnéticas es difícil de aplicar. En algunos casos se puede utilizar en materiales no metálicos. La prueba consiste en la aplicación de una tintura especial sobre la superficie que previamente se ha limpiado concienzudamente. Se deja transcurrir un cierto tiempo para que penetre bien en todos los posibles defectos. A continuación se elimina la tintura mediante limpieza superficial. Finalmente se trata de nuevo la superficie con un líquido muy absorbente que extrae toda la tintura que quedó atrapada en poros o grietas superficiales, revelando la presencia y forma de tales defectos. Existen asimismo tinturas fluorescentes que se revelan con el uso de una luz ultravioleta (álabes de turbinas). Las aplicaciones de esta técnica son amplias, y van desde la inspección de piezas críticas como son los componentes aeronáuticos hasta los cerámicos como las vajillas de uso doméstico. Se pueden inspeccionar materiales metálicos, cerámicos vidriados, plásticos, porcelanas, recubrimientos electroquímicos, entre otros. Una de las desventajas que presenta este método es que sólo es aplicable a defectos superficiales y a materiales no porosos.

4. Partículas magnéticas Se trata de otro ensayo no destructivo que permite igualmente descubrir fisuras superficiales así como no superficiales. Se basa en la magnetización de un material ferromagnético al ser sometido a un campo magnético. Para ello se empieza limpiando bien la superficie a examinar, se somete a un campo magnético uniforme y, finalmente, se esparcen partículas magnéticas de pequeña dimensión. Por efecto del campo magnético estas partículas se orientan siguiendo las líneas de flujo magnético existentes. Los defectos se ponen de manifiesto por las discontinuidades que crean en la distribución de las partículas.

5. Corrientes inducidas Se utiliza en la detección de defectos superficiales en piezas metálicas cuya conductividad eléctrica está comprendida entre 0,5 y 60 (m/Ω mm2), y está basado en el principio de inducción magnética. Con este ensayo, es posible determinar la profundidad de la discontinuidad.

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Principio del ensayo de Corrientes Inducidas La bobina o solenoide que forma parte del palpador, es recorrida por una corriente alterna de elevada frecuencia que origina un campo magnético que, a su vez, induce corriente en la superficie de la pieza, según el efecto Foucalt. Estas corrientes inducidas ejercen influencia sobre las características eléctricas de la bobina, en concreto sobre su impedancia

𝑍 = 𝑅 + 𝑗𝑤𝐿

Cuando existen defectos en la pieza, la distribución de c.i. en la superficie de la pieza resulta alterada en las zonas defectuosas, originándose un cambio en la impedancia de la bobina, que se traduce en un cambio de la indicación de la aguja en la escala del defectómetro.

6. Inspección radiográfica Técnica usada para la detección de defectos internos del material como grietas, burbujas o impurezas interiores. Especialmente indicadas en el control de calidad de uniones soldadas. Como es bien conocido consiste en intercalar el elemento a radiografiar entre una fuente radioactiva y una pantalla fotosensible a dicha radiación. Existen toda una serie de técnicas complementarias y ayudas para reforzar, apantallar, filtrar y obtener un nivel de sensibilidad adecuado de las imágenes obtenidas. Para determinar la sensibilidad del ensayo se emplean los penetrámetros, que son escalas de espesor para obtener definición de imagen diferencial. Los parámetros a cuidar en el ensayo radiológico son: • Las características de la fuente empleada. • La absorción de la pieza a inspeccionar, su espesor etc. • Las películas radiográficas empleadas. • Los factores geométricos (fuente-objeto). • Los aspectos de calidad radiográfica, densidad, mínimo defecto. • El cálculo del tiempo de exposición. • La técnica empleada. • La interpretación radiográfica.

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7. Ultrasonidos Los ultrasonidos son ondas a frecuencia más alta que el umbral superior de audibilidad humana, en torno a los 20 kHz. Es el método más común para detectar gritas y otras discontinuidades (fisuras por fatiga, corrosión o defectos de fabricación del material) en materiales gruesos, donde la inspección por rayos X se muestra insuficiente al ser absorbidos, en parte, por el material. El ultrasonido se genera y detecta mediante fenómenos de piezoelectricidad y magnetostricción. Son ondas elásticas de la misma naturaleza que el sonido con frecuencias que alcanzan los 109 Hz. Su propagación en los materiales sigue casi las leyes de la óptica geométrica. Midiendo el tiempo que transcurre entre la emisión de la señal y la recepción de su eco se puede determinar la distancia del defecto, ya que la velocidad de propagación del ultrasonido en el material es conocida. Tiene la ventaja adicional de que además de indicar la existencia de grietas en el material, permite estimar su tamaño lo que facilita llevar un seguimiento del estado y evolución del defecto. También se está utilizando esta técnica para identificar fugas localizadas en procesos tales como sistemas de vapor, aire o gas por detección de los componentes ultrasónicos presentes en el flujo altamente turbulentos que se generan en fugas (válvulas de corte, válvulas de seguridad, purgadores de vapor, etc.). Esta tecnología se basa en que casi todas las fricciones mecánicas, arcos eléctricos y fugas de presión o vacío producen ultrasonido en frecuencias cercanas a los 40.000 Hertz, y de unas características que lo hacen muy interesante para su aplicación en mantenimiento predictivo: 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 del fallo. La aplicación del análisis por ultrasonido se hace indispensable especialmente en la detección de fallas existentes en equipos rotativos que giran a velocidades inferiores a las 300 rpm, donde la técnica de medición de vibraciones es un procedimiento poco eficiente. Entre las características más importantes que hay que tener en cuenta a la hora de elegir un medidor de ultrasonidos están las siguientes: ⎯ Capacidad para variar la frecuencia de captación. No todos los equipos pueden variar la frecuencia 89

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⎯ Que tenga los accesorios necesarios para poder realizar las medidas que se necesitan (direccionadores, diversos tipos de captadores, auriculares, etc.) ⎯ Que la pantalla del equipo sea clara e indique en dB la intensidad del sonido captado ⎯ Que el software que acompaña al equipo permita investigar el fallo y realizar informes.

8. Análisis de aceites El aceite lubricante juega un papel determinante en el buen funcionamiento de cualquier máquina. Al disminuir o desaparecer la lubricación se produce una disminución de la película de lubricante interpuesto entre los elementos mecánicos dotados de movimiento relativo entre sí, lo que provoca un desgaste, aumento de las fuerzas de rozamiento, aumento de temperatura, provocando dilataciones e incluso fusión de materiales y bloqueos de piezas móviles. Por tanto el propio nivel de lubricante puede ser un parámetro de control funcional. Pero incluso manteniendo un nivel correcto el aceite en servicio está sujeto a una degradación de sus propiedades lubricantes y a contaminación, tanto externa (polvo, agua, etc.) como interna (partículas de desgaste, formación de lodos, gomas y lacas). El control de estado mediante análisis físico-químicos de muestras de aceite en servicio y el análisis de partículas de desgaste contenidas en el aceite (ferrografía) pueden alertar de fallos incipientes en los órganos lubricados. El análisis de aceite consiste en una serie de pruebas de laboratorio que se usan para evaluar la condición de los lubricantes usados o los residuos presentes. Al estudiar los resultados del análisis de residuos, se puede elaborar un diagnóstico sobre la condición de desgaste del equipo y sus componentes. Lo anterior, permite a los encargados del mantenimiento planificar las detenciones y reparaciones con tiempo de anticipación, reduciendo los costos y tiempos de detención involucrados.

9. Análisis de vibraciones Todas las máquinas en uso presentan un cierto nivel de vibraciones como consecuencia de holguras, pequeños desequilibrios, rozamientos, etc. El nivel vibratorio se incrementa si, además, existe algún defecto como desalineación, desequilibrio mecánico, holguras inadecuadas, cojinetes defectuosos. La vibración mecánica es el parámetro más utilizado universalmente para monitorear la condición de la máquina, debido a que a través de ellas se pueden detectar la mayoría de los problemas que ellas presentan. La base del diagnóstico de la condición mecánica de una maquina mediante el análisis de sus vibraciones se basa en que las 90

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fallas que en ella se originan, generan fuerzas dinámicas que alteran su comportamiento vibratorio. La vibración medida en diferentes puntos de la maquina se analiza utilizando diferentes indicadores vibratorios buscando el conjunto de ellos que mejor caractericen la falla. Entre los indicadores vibratorios que incluyen los programas de monitoreo continuo se encuentran entre otros: el espectro, la medición de fase de componentes vibratorias, los promedios sincrónicos y modulaciones. En la práctica, se requiere del uso de diferentes indicadores y técnicas de análisis, debido a que problemas diferentes pueden presentar síntomas similares. Para ilustrar la situación, suponga que el sistema de vigilancia de la máquina detecta un cambio en la amplitud de la componente vibratoria a 1xrpm. Este síntoma puede tener su origen en numerosos problemas: Desbalanceamiento, desalineamiento, solturas mecánicas, eje agrietado, pulsaciones de presión, resonancia, etc. Para poder discernir cuál es el problema específico, es necesario utilizar en forma integrada un conjunto de técnicas de diagnóstico. Para aplicarla de forma efectiva, es necesario conocer determinados datos de la máquina como son el tipo de cojinetes, de correas, número de alabes, etc., y elegir los puntos adecuados de medida. También es necesario seleccionar el analizador más adecuado a los equipos existentes en la planta.

10. Medida de la presión Dependiendo del tipo de máquina puede ser interesante para confirmar o descartar ciertos defectos, utilizada conjuntamente con otras técnicas predictivas. Se suele utilizar la presión del proceso para aportar información útil ante defectos como la cavitación, condensación de vapores o existencia de golpes de ariete. En otros casos es la presión de lubricación para detectar deficiencias funcionales en los cojinetes o problemas en los cierres por una presión insuficiente o poco estable.

11. Medida de temperatura El control de la temperatura del proceso no suele utilizarse desde el punto de vista predictivo. Sin embargo se utiliza muy eficazmente el control de la temperatura en diferentes elementos de máquinas cuya variación siempre está asociada a un comportamiento anómalo. Así se utiliza la temperatura del lubricante, de la cual depende su viscosidad y, por tanto, su poder lubricante. Un aumento excesivo de temperatura hace descender la viscosidad de modo que puede llegar a romperse la película de lubricante. En ese caso se produce un contacto directo entre las superficies en movimiento con el consiguiente 91

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aumento del rozamiento y del calor generado por fricción, pudiendo provocar dilataciones y fusiones muy importantes. En los rodamientos y cojinetes de deslizamiento se produce un aumento importante de temperatura de las pistas cuando aparece algún deterioro. Asimismo se eleva la temperatura cuando existe exceso o falta de lubricante. También aumenta la temperatura ante la presencia de sobrecargas. Por todo ello se utiliza frecuentemente la medida de temperatura en rodamientos y cojinetes, junto con otras técnicas, para la detección temprana de defectos y su diagnóstico. La temperatura en bobinados de grandes motores se mide para predecir la presencia de fallos como sobrecargas, defectos de aislamiento y problemas en el sistema de refrigeración. Por último también puede aportar información valiosa la temperatura del sistema de refrigeración. En efecto, cualquier máquina está dotada de un sistema de refrigeración más o menos complejo para evacuar el calor generado durante su funcionamiento. La elevación excesiva de la temperatura del refrigerante denota la presencia de una anomalía en la máquina (roces, holguras inadecuadas, mala combustión, etc.) o en el propio sistema de refrigeración.

12. Termografía Junto con el análisis de vibraciones detallado en el punto 9, las técnicas termográficas son las estrellas del mantenimiento predictivo. Las inspecciones termográficas se basan en que todo equipo y/o elemento emite energía desde su superficie. Esta energía se emite en forma de ondas electromagnéticas que viajan a la velocidad de la luz a través del aire o por cualquier otro medio de conducción. La termografía infrarroja es la técnica de producir una imagen visible a partir de radiación infrarroja invisible para el ojo humano, emitida por objetos de acuerdo a su temperatura superficial. La termografía es una técnica que utiliza la fotografía de rayos infrarrojos para detectar zonas calientes en dispositivos electromecánicos. Mediante la termografía se crean imágenes térmicas cartográficas que pueden ayudar a localizar fuentes de calor anómalas. Así se usa para el control de líneas eléctricas (detección de puntos calientes por efecto Joule), de cuadros eléctricos, motores, máquinas y equipos de proceso en los que se detectan zonas calientes anómalas bien por defectos del propio material o por defecto de aislamiento o calorifugación. Para ello es preciso hacer un seguimiento que nos permita comparar periódicamente la imagen térmica actual con la normal de referencia. 92

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La termografía permite detectar, sin contacto físico con el elemento bajo análisis, cualquier falla que se manifieste en un cambio de la temperatura, midiendo los niveles de radiación dentro del espectro infrarrojo. En general, un fallo electromecánico antes de producirse se manifiesta generando e intercambiando calor. Este calor se traduce habitualmente en una elevación de temperatura que puede ser súbita, pero, por lo general y dependiendo del objeto, la temperatura comienza a manifestar pequeñas variaciones. Si es posible detectar, comparar y determinar dicha variación, entonces se pueden detectar fallos que comienzan a gestarse y que pueden producir en el futuro cercano o a mediano plazo una parada de planta y/o un siniestro afectando personas e instalaciones. Esto permite la reducción de los tiempos de parada al minimizar la probabilidad de paradas imprevistas, no programadas, gracias a su aporte en cuanto a la planificación de las reparaciones y del mantenimiento. Como primera aproximación, pueden tomarse como referencia las siguientes variaciones sobre la temperatura ambiente, a fin de determinar un programa de reparación: Hasta 20ºC. Indica problemas, pero la reparación no es urgente. Se puede efectuar en paradas programadas. 20ºC a 40ºC. Indica que la reparación requerida es urgente dentro de los 30 días. 40ºC y más. Indica una condición de emergencia. La reparación, se debe realizar de inmediato.

13. Control de espesores en equipos estáticos Una de las pruebas más relevantes en lo que se refiere al mantenimiento sistemático de tubos, tanques y de una gran gama de piezas es “La medición de espesores” la cual garantiza la seguridad de las instalaciones a través del tiempo, y consiste en medir el espesor de pared de las partes más críticas de los equipos, puesto que con el tiempo se van desgastando de acuerdo con sus ciclos de trabajo y las condiciones climáticas donde estén operando las cuales generan grados de corrosión elevados y por lo tanto, desgaste de los mismos. Los procedimientos usuales involucran una fuente o emisor y un receptor, en general todos los métodos se basan en la absorción de energía del elemento bajo estudio. Así, éstos pueden clasificarse en: de transmisión y de retrodispersión.

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En el primero, el material a medir se encuentra entre el emisor y el receptor. El valor a estudiar es la absorción que se experimenta, proporcional al espesor, al material y a su densidad. Los métodos de retrodispersión se basan en la fracción de la radiación emitida que se desvía de su trayectoria original con ángulos superiores a 90º luego de haber interactuado con el medio a medir. Aunque existen otras técnicas, los Medidores Ultrasónicos de Espesores son muy utilizados para medir un amplio rango de substratos y aplicaciones por pérdida de espesor debido al desgaste, y la erosión o corrosión. Los medidores están diseñados para medir el espesor de substratos metálicos (hierro fundido, acero y aluminio) y cualquier otro conductor de ondas ultrasónicas considerando que ha tenido un paralelo relativo en superficies inferiores y superiores. El sistema de medición como tal, utiliza el principio ultrasónico no destructivo del pulso-eco para medir el espesor de pared. Es ideal para control de calidad y para medir los efectos de corrosión, erosión y desgaste. Está provisto de una sonda -Probe- (transductor) la cual transmite un pulso ultrasónico dentro de la pieza. Este pulso viaja a través del material hasta el otro lado. Cuando se encuentra en una interfase tal como aire u otro material, el pulso se refleja de vuelta a la sonda. Para determinar el espesor, el instrumento mide el tiempo que le toma al pulso hacer este viaje de ida y vuelta y lo divide por dos. El resultado se multiplica por la velocidad del sonido en el material del cilindro. La velocidad del sonido se expresa en términos de pulgadas por microsegundo o metros por segundo. Es diferente para todos los materiales. Por ejemplo el sonido viaja a través del acero más rápido (0,233 pulgadas por microsegundo) de lo que viaja a través del plástico (0,086 pulgadas por microsegundo) La medición se lleva a cabo en una forma muy sencilla, 1. Simplemente se aplica a la superficie que se va a medir material acople, para así eliminar brechas de aire entre la cara de contacto y la superficie. 2. Se coloca la sonda sobre la superficie del equipo en el punto exacto de medición donde colocó el material acople, y se presiona la sonda moderadamente. Cuando la sonda percibe el eco del ultrasonido, se puede leer el espesor en pantalla y tomar hasta seis mediciones por segundo. Cuando la sonda se retira de la superficie del equipo en pantalla queda la última medición. Las compañías que utilizan métodos de inspección no destructivos en la medición de espesores minimizan las preocupaciones de seguridad, aseguran el 94

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cumplimiento de normas o códigos, y reducen la frecuencia de reparaciones mayores. (Y los costos subsecuentes).

14. Impulsos de choque Dentro de las tareas de mantenimiento predictivo suele tener un elevado peso el control de estado de los rodamientos por ser éstos elementos muy frecuentes en las máquinas y fundamentales para su buen funcionamiento, al tiempo que están sujetos a condiciones de trabajo muy duras y se les exige una alta fiabilidad. Entre las técnicas aplicadas para el control de estado de rodamientos destaca la medida de los impulsos de choque. Proporcionan una medida indirecta de la velocidad de choque entre los elementos rodantes y las pistas de rodadura, es decir, la diferencia de velocidad entre ambos es el momento del impacto. Esos impactos generan, en el material, ondas de presión de carácter ultrasónico llamadas “impulsos de choque”. Se propagan a través del material y pueden ser captadas mediante un transductor piezoeléctrico, en contacto directo con el soporte del rodamiento. El transductor convierte las ondas mecánicas en señales eléctricas que son enviadas al instrumento de medida. Para mejorar su sensibilidad y, como quiera que el tren de ondas sufre una amortiguación en su propagación a través del material, el transductor se sintoniza eléctricamente a su frecuencia de resonancia. Los impulsos de choque, aunque presentes en cualquier rodamiento, van aumentando su amplitud en la medida en que van apareciendo defectos en los rodamientos, aunque estos defectos sean muy incipientes. Por ello es utilizada la medida de la amplitud como control de estado de los rodamientos en los que, tras la realización de numerosas mediciones, se ha llegado a establecer los valores “normales” de un rodamiento en buen estado y los que suponen el inicio de un deterioro aunque todavía el rodamiento no presente indicios de mal funcionamiento por otras vías.

15. Análisis de gases El analizador de gases es el instrumento que se utiliza para determinar la composición de los gases de escape en calderas y en motores térmicos de combustión interna. Consta básicamente de un elemento sensor que puede llevar integrada la medición de varios gases o uno sólo, y un módulo de análisis de resultado, donde el instrumento interpreta y muestra los resultados de la medición. El equipo es capaz de 95

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medir la concentración en los gases de escape de un número determinado de compuestos gaseosos. Los que se miden habitualmente son los que se detallan en la tabla siguiente:

La concentración de esas sustancias en los gases de escape se mide con dos finalidades, igualmente importantes: ⎯ Asegurar el cumplimiento de los condicionantes ambientales del motor, en base a los permisos y normativas legales que deba cumplir la planta ⎯ Asegurar el buen funcionamiento de caldera, el motor o la turbina

El primero de esos objetivos parece claro. La planta en la que está instalado el equipo de combustión debe cumplir una serie de normas, y para asegurarlo, las propias normas establecen la periodicidad con la que deben medirse determinados gases. En cuanto al segundo, la composición de los gases revelará la calidad del combustible, el estado del motor y el correcto ajuste de determinados parámetros, como la regulación de la mezcla de admisión, la relación de compresión y la eficacia de la combustión. La tabla, que se expone a continuación, detalla los problemas que se pueden diagnosticar si se detectan concentraciones anormales de los gases analizados.

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Es recomendable que el plan de mantenimiento de un equipo de combustión o de un motor térmico contemple análisis periódicos de los gases de escape, siendo aconsejable que se realicen con una frecuencia inferior a tres meses.

16. Otras técnicas Debido a que existen máquinas con características de diseño y funcionamiento muy diferentes, se ha hecho necesario investigar en nuevas técnicas de análisis que permitan su diagnóstico confiable. Entre las máquinas rotatorias que no son susceptibles de diagnosticar confiablemente con las técnicas de análisis “tradicionales”, están las máquinas de velocidad y carga variable, las máquinas de baja velocidad (menos de 600rpm) y las máquinas de muy alta velocidad. Por ejemplo para las máquinas de velocidad variable se ha incluido en algunos equipos comerciales una función llamada “Análisis de Orders” o “Order Tracking”, para el análisis espectral, sin embargo, se ha visto que tienen limitación cuando la velocidad varia rápidamente. Otro ejemplo son las máquinas de baja velocidad las cuales comúnmente generan vibraciones de niveles muy bajos que no son posibles de analizar debido al nivel de ruido inherente en la cadena de medición y por tanto es necesario desarrollar tanto, instrumentos y sensores con menor ruido inherente como también técnicas de procesamiento para el tratamiento de ruido de las señales periódicas.

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4.8. Planificación de tareas 4.8.1. Introducción La planificación es un problema siempre presente para el servicio de mantención. Aunque los diagramas de Gantt se pueden utilizar como técnica de planificación temporal, los métodos utilizados para la planificación de grandes proyectos se basan en el uso de redes de tareas. Algunos de estos métodos son: – PERT (Program Evaluation & Review Technique): Creado para proyectos del programa de defensa del gobierno norteamericano entre 1958 y 1959. Se utiliza para controlar la ejecución de proyectos con gran número de actividades desconocidas que implican investigación, desarrollo y pruebas. – CPM (Critical Path Method): Desarrollado para dos empresas americanas entre 1956 y 1958 por un equipo liderado inicialmente por James E. Kelley y Morgan R. Walker. Se utiliza en proyectos en los que hay poca incertidumbre en las estimaciones. Es prácticamente el mismo que el PERT sólo que supone conocidos los tiempos de duración de las actividades (tiene un carácter determinista). - MCE “Minimum Cost Expediting”, “aceleración del proyecto a coste mínimo” o PERT Coste: Es una de las variantes del CPM, pero introduciendo la relación que existe entre coste y duración de una actividad. De esta forma se obtiene la programación de proyectos a coste mínimo. – Método de ROY: Desarrollado en Europa entre 1958 y 1961 por un grupo de ingenieros encabezados por B. Roy y M. Simmonard. Similar a los métodos PERT y CPM, pero permite establecer las redes sin utilizar actividades ficticias e iniciar los cálculos sin la construcción de la red. – Método GERT (Graphical Evaluation & Review Technique): Desarrollado por A. A. Pritsker tomando como base los trabajos de Eisner y Elmaghraby. El método GERT extiende la incertidumbre en la duración de las actividades a la propia programación, permitiendo considerar un número mayor de situaciones del proyecto que otros métodos. Las actividades precedentes de cada nudo pueden ser de naturaleza determinante o probabilística. – Otros métodos: • Método de secuencia mínima irreductible para programas de mantenimiento. • PEP (Program Evaluation Procedure) desarrollado por las Fuerzas Aéreas de EEUU. • PERT-Recursos: aplicable cuando existen limitaciones en los recursos.

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4.8.2. Método PERT El método PERT es, sin duda, el más utilizado en la teoría de redes, hasta el punto de dar su nombre a toda la teoría de grafos. La técnica considera 3 partes: - planificación de tiempos - planificación de cargas - planificación de costos

1.- Planificación de tiempos El método PERT parte de la descomposición del proyecto en actividades. Entendiendo por actividad la ejecución de una tarea que exige para su realización el uso de recursos; recursos tales como mano de obra, maquinaría, materiales,. . . Se establece también el concepto de suceso: acontecimiento que indica el principio o fin de una actividad o conjunto de actividades. No consume tiempo ni recursos. El método utiliza una estructura de grafo para la representación gráfica de las actividades o tareas de un proyecto, sus tiempos de comienzo y finalización y las dependencias entre las distintas actividades. • Las actividades se representan por líneas o flechas (arcos del grafo). • Los sucesos se representan por círculos (vértices del grafo).

Una vez descompuesto el proyecto en actividades, la fase siguiente del PERT consiste en establecer las “prelaciones” o “prioridades” existentes entre las diferentes actividades, debidas a razones de tipo técnico, económico o jurídico. (Es decir, las 99

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diferentes actividades que constituyen un proyecto deben ejecutarse según un cierto orden). Las prioridades o prelaciones se representan en el grafo por medio de flechas que indican que una actividad precede a otra. Existen varios tipos de prelaciones. – Prelaciones lineales: Para poder iniciar una determinada actividad es necesario que haya finalizado una única actividad. - Prelaciones que originan una convergencia: Para poder iniciar una determinada actividad es necesario que hayan finalizado dos o más actividades. – Prelaciones que originan una divergencia: Para poder iniciarse un conjunto de actividades es necesario que haya finalizado una única actividad. – Prelaciones que originan convergencia-divergencia: Para poder iniciarse un conjunto de actividades es necesario que hayan finalizado dos o más actividades.

Actividades ficticias: son actividades que no consumen tiempo ni recursos, sólo reflejan prelaciones existentes entre distintas actividades del proyecto. Se utilizan en dos casos: – Cuando se presentan simultáneamente prelaciones lineales y de convergencia o divergencia. – Con actividades paralelas.

Para la construcción del grafo, se comienza recogiendo de manera sistematizada toda la información referente a las prelaciones entre las distintas actividades. Existen dos procedimientos: – Matriz de encadenamientos: matriz cuadrada cuya dimensión es igual al número de actividades en que se ha descompuesto el proyecto. Si en los puntos de cruce aparece una X indica que para poder iniciar la actividad de la fila tiene que haber terminado la correspondiente a la columna. – Cuadro de prelaciones: tabla de dos columnas, en la primera se encuentran las actividades del proyecto y en la segunda figuran las actividades precedentes de su homóloga en la primera columna.

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El grafo comienza en un vértice que representa el suceso inicio del proyecto y termina en otro vértice que representa el suceso fin del proyecto. – Suceso inicio del proyecto: representa el inicio de una o más actividades pero no representa el fin de ninguna. – Suceso fin del proyecto: representa el fin de una o más actividades pero no representa el comienzo de ninguna. – Actividades inicio del proyecto: no tienen ninguna actividad precedente. – Actividades fin del proyecto: no preceden a ninguna otra actividad. La numeración de los vértices del grafo debe cumplir siempre la siguiente condición: El número del vértice que represente el comienzo de cierta actividad debe ser menor que el número del vértice que represente el suceso fin de esa actividad. El camino crítico es el de mayor duración a través de la red y que impone la restricción más severa: cualquier demora en las tareas incluidas en el camino crítico demorará el término del proyecto. Conociendo el camino crítico podemos saber cuándo es lo más pronto y lo más tarde que una etapa debe comenzar para terminar el proyecto en tiempo mínimo. Obviamente, para las etapas envueltas en el camino crítico estos dos instantes son iguales. La diferencia entre ambos tiempos es la holgura para realizar el trabajo una vez que la etapa está lista para empezar. Una preocupación principal de todo jefe de proyecto es respetar el programa. Sin embargo, siempre existen imponderables que implican que la duración de las tareas sea aleatoria. Dado que el número de variables que pueden afectar a un proyecto es usualmente grande, es razonable asumir distribuciones normales para la duración de las tareas. Requerimos entonces de estimación para la duración media T y la desviación standard σ. Para simplificar el análisis, para cada tarea podemos estimar: 1. un tiempo optimista To 2. un tiempo realista Tr 3. un tiempo pesimista Tp

y gracias a una regla propuesta por Bata, se puede estimar que el valor (o tiempo) esperado en esta distribución es el siguiente:

𝑇=

𝑇𝑜 + 4𝑇𝑟 + 𝑇𝑝 6 101

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cuya varianza está dada por:

𝑇𝑝 − 𝑇𝑜 𝜎 = 6

2

2

y una desviación estándar:

𝜎=

𝑇𝑝 − 𝑇𝑜 6

Las tareas que determinan el tiempo para completar el proyecto son aquellas que están en la ruta crítica. Si los parámetros para dichas tareas se denotan Ti , σi entonces, para el proyecto:

𝑇=

𝑇𝑖

𝜎2 =

𝜎𝑖2

Conociendo estos valores y consultando la tabla de la distribución normal se puede estimar la probabilidad de que el proyecto no demore más de cierto tiempo, con una cierta probabilidad. Según lo anterior, no es apropiado establecer fechas de terminación concretas de un proyecto. Deben proponerse diferentes fechas c/u con una cierta probabilidad de cumplimiento. Desde el punto de vista administrativo es mucho mejor reconocer la falta de certeza de las fechas de terminación que forzar el problema a una cierta duración especifica.

2.- Planificación de cargas La nivelación de recursos es uno de los problemas que hay que resolver una vez que se efectúa el estudio y control de un proyecto mediante los métodos PERT. Con este método se trata de unificar las necesidades del o de los factores de producción 102

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necesarios en la ejecución de un proyecto durante el tiempo necesario para su realización, de tal forma que no existan períodos con muchas necesidades del recurso objeto de estudio, y otros períodos con escasas necesidades del mismo; así, si se consiguen unas necesidades uniformes a lo larga de la ejecución del proyecto, a la persona responsable del mismo se le plantearán menos problemas que en el caso en que tenga que enfrentarse a unas necesidades variables que puedan provocar excedente o déficit de dicho recurso. El método Pert permite determinar también la mano de obra necesaria para cada etapa; ello la convierte en una herramienta invaluable en la planificación de la mantención. El uso del método Pert ayuda a decidir el orden en que las tareas deben ser realizadas. La nivelación de recursos en la ejecución de proyectos no supone incremento del coste de realización de la obra ya que el tiempo total no varía respecto del calculado en el método PERT, debido a que las actividades se desplazan dentro del intervalo que le permite su holgura.

Carta Gantt

Distribución de cargas en el tiempo

En el instante 3, la carga es máxima y se requiere de 6 personas, dado que en t = 3 se ejecutan las tareas E (crítica), F (sin holgura) y C (con holgura), conviene realizar C en t = 1 o t = 2 y con ello reducir el personal necesario para el proyecto a 5 personas. 103

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3.- Planificación de costos Este método también se conoce como CPM (Critical Path Method). Es usual que al reducir el tiempo para completar un proyecto existan beneficios (por ejemplo, mayor producción), cuyo valor puede ser estimado. Para decidir qué acciones tomar, es necesario estudiar la relación entre reducir la duración del proyecto y los beneficios que ello pueda ocasionar. Para reducir el tiempo hay dos extremos: • programa crash: reducir el tiempo al mínimo posible, lo que incrementa los costos de intervención • programa normal: estimar costos con duraciones nominales para las tareas, a un costo normal. El gradiente de costos de cada tarea puede ser aproximado por:

𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑐𝑟𝑎𝑠ℎ − 𝑐𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 − 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑜

Las medidas a realizar es reducir el tiempo de las tareas ubicadas en la ruta crítica, entre estas, empezar con aquellas que tienen el menor gradiente de costos (las menos sensibles al tiempo). Sin embargo, es posible que la ruta crítica cambie sus tareas componentes y es necesario hacer un reanálisis. Podríamos evaluar entonces la probabilidad de que cierta actividad caiga en la ruta crítica. Todas las posibilidades pueden ser evaluadas como un problema de optimización de programación lineal.

5. EL FUTURO DEL MANTENIMIENTO 5.1. Introducción En la última década, las estrictas normas de calidad certificada que se deben cumplir, así como la intensa presión competitiva entre industrias del mismo rubro para mantenerse en el mercado nacional e internacional, ha estado forzando a los responsables del mantenimiento en las plantas industriales a implementar los cambios que se requieren para pasar de ser un departamento que realiza reparaciones y cambia piezas y/o máquinas completas, a una unidad de alto nivel que contribuye de gran manera en asegurar los niveles de producción. Es por tanto necesario hacer notar que la 104

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actividad de “mantener”, si es llevada a cabo de la mejor manera, puede generar un mejor producto lo que significa producción de mejor calidad, en mayor cantidad y con costos más bajos. El desarrollo del software de gestión del mantenimiento (CMMS – Computerized Maintenance Management System) surge para dar respuesta a la necesidad de una gestión eficaz en la Ingeniería del Mantenimiento, de acuerdo al actual contexto industrial, continuamente dirigido hacia una mejora continua de la productividad, optimización de los procesos, control del trabajo y reducción de costes. Es indudable que el aumento de la vida operativa de la máquina a través de una estrategia de mantenimiento predictiva – proactiva, disminuye los costos de mantenimiento e incrementa la productividad de la Planta. Sin embargo, se ha podido notar a través de experiencias de varias empresas, que no se han logrado los resultados esperados principalmente por falta de personas bien capacitadas en el tema. La ingeniería ha avanzado en todas sus ramas incluyendo los instrumentos y técnicas que se han desarrollado y que de alguna manera sustentan la credibilidad de los programas de mantenimiento predictivo implementados en la industria. Para que estos programas sean efectivos, es necesario poder determinar en cualquier instante la condición mecánica real de las máquinas bajo estudio, lo cual se logra analizando las diferentes señales que ellas emiten al exterior. Modernos sistemas computacionales se han desarrollado para monitorear continuamente, registrar y procesar información proveniente tanto de los síntomas de vibración como de temperatura, presión, ruido entre otros.

5.2. Tendencias actuales Circunstancias diversas como crisis y éxitos de tipo administrativo, financiero, económico y comercial han obligado a muchas empresas a reflexionar y reaccionar sobre sus diferentes áreas para hacerlas más efectivas. La tendencia resultante consiste en subdividir la gestión de la compañía hasta el punto de crear un ambiente empresarial en cada una de las áreas: por tanto cada responsable de área se convierte en el gerente de esa parte, garantizando la rentabilidad de su gestión y un manejo eficiente de recursos. Esto ha generado fuertes choques en las organizaciones, hasta el punto de preguntarse si la función mantenimiento es justificable dentro de la empresa. En la búsqueda de costes óptimos ha sido necesario replantear la función del Mantenimiento orientándolo a hacerlo más efectivo y así al tiempo que su influencia en los costes totales se minimice. Si durante una primera etapa de industrialización predominan en las empresas los criterios orientados hacia la producción, en un siguiente paso la prioridad es de otros aspectos tales como operación fácil, baja emisión de ruido,

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economía durante todo el período de funcionamiento, seguridad de los trabajadores y mantenimiento adecuado. Las razones para estos cambios son las exigentes condiciones de la competencia, que no admiten ningún desperdicio de recursos tales como materias primas, tiempo, personal, repuestos, etc., la mayor complejidad de las instalaciones, así como también el grado creciente de interrelación de unidades productivas lo que ha aumentado considerablemente los costes de paros de producción y reparaciones. En consecuencia, los tiempos de detención breves y un bajo ratio de averías son factores que desempeñan un papel decisivo en el éxito económico Las nuevas tendencias en materia de mantenimiento, son entre otras: • No hacer en vez de hacer • Prevención de fallos en vez de mantenimiento preventivo • Centralización de planificación y programación • Aplicación de indicadores de resultado • Mantenimiento como gestión • Análisis de Puntos débiles • Rápida atención a emergencias • Alta carga de datos para procesar • Mantenimiento basado en condición en vez de fechas • Responsabilidad en la gestión del almacén e inventarios • Procedimientos estandarizados • Sistema de Información apropiado • Mantenimiento de primera línea por el operario • Equipos intercambiables y modulables

5.3. Gestión del Mantenimiento Asistido por Ordenador La cantidad de informaciones cotidianas disponibles en un servicio de mantenimiento implica medios de recogida, almacenamiento y tratamiento que solo lo permite el útil informático. Un CMMS es un programa informático que permite la gestión de las operaciones de mantenimiento de una organización. Este software utiliza una base de datos fácilmente accesible por los trabajadores de mantenimiento de manera que puedan realizar sus trabajos con mayor eficiencia y ser utilizada por los gestores para tomar decisiones en base a los datos registrados. La información puede ser consultada a su vez por terceras partes, en relación con asuntos de calidad, finanzas, seguridad, etc.

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Los Programas CMMS permiten disponer de gran cantidad de información, que debe estar adecuadamente organizada y ser fácil de extraer. Es posible disponer de un historial de cada equipo (máquina o instalación), en cuanto a características técnicas, revisiones, sustituciones, fechas de las últimas incidencias o averías, personal, horas y materiales utilizados en la solución de los problemas, etc. Al mismo tiempo, permiten programar en función de los parámetros que se analicen, las revisiones preventivas y/o predictivas, generando los listados correspondientes para la tarea de los técnicos, según los plazos programados. Los Programas CMMS suelen estar compuestos de varias secciones o módulos interconectados, que permiten ejecutar y llevar un control exhaustivo de las tareas habituales en los Departamentos de Mantenimiento. Entre los diferentes proveedores y sistemas existentes en el mercado, es habitual encontrar programas que presentan algunas de estas funcionalidades: • Órdenes de trabajo (OT’s): Actuación de mantenimiento que ha sido programada, asignada a un personal concreto, con unos costes asociados y con material reservado para su realización. Se podría completar con información adicional sobre causas y efectos de los problemas, tiempos de avería, mediciones o recomendaciones. • Mantenimiento preventivo (MP): Planificación y Seguimiento de trabajos preventivos, incluyendo instrucciones o listas de tareas, material requerido, etc. Habitualmente los CMMS realizan una planificación automática en base a tiempos fijos o mediciones, y “avisan” cuando la operación de mantenimiento es necesaria. • Gestión de equipos: Registro de información en torno al equipamiento e instalaciones, incluyendo datos como especificaciones, garantía, proveedores, contratas, fechas de compra, tiempo de vida esperado, registro de incidencias, averías, etc. • Control del inventario: Gestión de los repuestos, herramientas y otros materiales almacenados, permitiendo la reserva de material para trabajos concretos y aportando datos de la ubicación concreta en los almacenes. El CMMS puede asimismo informar sobre cuándo deben pedirse los materiales y en qué cantidad, y realizar un seguimiento de las recepciones de material. Las aplicaciones CMMS pueden generar sofisticados informes de estado y documentación sobre detalles y sumarios de las actividades de mantenimiento. Existen también programas CMMS capacitados para actuar en la web, trabajando desde un servidor de la compañía proveedora o en un servidor propio de la compañía usuaria. La instalación y utilización de un programa de gestión de mantenimiento debe repercutir en una mejora de la planificación y de la ejecución de los trabajos, aumentando la eficiencia global, puesto que gracias a su utilización el mantenimiento se basa en datos precisos, conociendo en tiempo real la carga de trabajo y la disponibilidad de equipos y personas.

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Las siglas CMMS encuentran su equivalente en español como GMAO (Gestión del Mantenimiento Asistido por Ordenador) Así mismo, en la gran mayoría de los países latinoamericanos, se usan las siglas GMAC (Gestión de Mantenimiento asistida por Computadora). Existen programas CMMS de propósito genérico, y otros cuyo enfoque se centra en una sector industrial concreto.

5.3.1. El mercado de GMAO Como en toda la industria del software, la experiencia de los proveedores de soluciones GMAO se reduce a algo más de dos décadas en el caso de los más veteranos. Entre los diferentes productos que ofrecen estos proveedores hay una primera diferenciación: programas “puramente” de gestión de mantenimiento, y aplicaciones integradas dentro de sistemas ERP. Los sistemas ERP (Enterprise Resource Planning o Planificación de Recursos Empresariales) son sistemas de información gerenciales que integran y gestionan muchos de los aspectos asociados con las operaciones de producción y distribución de una compañía. Cuando un GMAO es una parte de uno de esos sistemas, la integración con el resto de las aplicaciones de administración (distribución, planificación, finanzas, recursos humanos) facilita un control total de las operaciones. En contrapartida, la implementación de estos paquetes ERP resulta costosa y ardua si se compara con la instalación de una aplicación “sencilla” de GMAO. Los 5 primeros CMMS más implantados a escala mundial son: 1. SAP (integrado en un sistema ERP) 2. MAXIMO 3. MP2, 4. Ellipse (integrado en un sistema ERP) 5. PMC Las compañías desarrolladoras de estos sistemas están presentes en multitud de países y actúan con una clara vocación global. Por otro lado, el tipo de empresas usuarias del software de estos proveedores son de tamaño medio-grande, en la mayoría de los casos multinacionales que eligen un GMAO concreto y lo aplican en todas sus

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plantas de todo el mundo, facilitando así la compatibilidad y convergencia de sus negocios. Existen Sistemas de Gestión de Mantenimiento para sistemas operativos MacOs y UNIX, pero la inmensa mayoría se han desarrollado sobre la plataforma Windows. En los últimos tiempos han empezado a aparecer sistemas basados en código abierto, aplicaciones on line y programas abstraídos del sistema operativo (lenguaje interpretado) A continuación se ven algunos de los sistemas más implantados a escala mundial y otros ejemplos del ámbito español, con una breve descripción de sus funcionalidades y desarrolladores.

• SAP Desarrollado por: SAP AG País: Alemania Web: www.sap.com Se estima que SAP PM es el software GMAO más utilizado del mundo. Su punto fuerte es la capacidad de integración total con el resto del paquete SAP, con el cual pueden controlarse todas las operaciones de una compañía (finanzas, logística, planificación, contabilidad...) El módulo PM se encarga del mantenimiento complejo de los sistemas de control de plantas. Incluye soporte para disponer de representaciones gráficas de las plantas de producción y se puede conectar con sistemas de información geográfica (GIS), y contener diagramas detallados. Capacidad de gestión de problemas operativos y de mantenimiento, de los equipos, de los costes y de las solicitudes de pedidos de compras. Su completo sistema de información permite identificar rápidamente los puntos débiles y planificar el mantenimiento preventivo. Los submódulos o componentes del sistema PM son los siguientes: • PM-EQM Equipos y objetos técnicos. • PM-PRM Mantenimiento preventivo. • PM-PRO Proyectos de mantenimiento. • PM-IS Sistema de información de PM. • PM-SM Gestión de servicios, encargado del control y gestión de servicios a los clientes que constituye un módulo propio. Entre sus funciones se encuentran la administración de la base instalada, gestión de peticiones de servicio, acuerdos y garantías, e incluso facturación periódica. 109

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• MAXIMO Desarrollado por: MRO Software / IBM Tivoli Software País: EEUU Web: www.ibm.com/tivoli Maximo es una aplicación de propósito genérico (se adapta a cualquier sector industrial) enfocada en la gestión de los activos críticos de una compañía. Abarca mayores funcionalidades que las de un simple GMAO, incluyendo la gestión de activos tecnológicos (IT, hardware y software) y la posibilidad de integrar todos los factores que intervienen en el proceso industrial. Por ejemplo, permite realizar todo el ciclo de compra (creación de solicitudes, petición de ofertas a distintos proveedores, emisión de la orden de compra, verificación de la recepción y facturación) a través de Internet.

• MP2 Desarrollado por: Infor (anteriormente Datastream) País: Estados Unidos Web: www.datastream.net MP2 ocupa el puesto nº 3 entre las aplicaciones CMMS más implantadas a escala mundial MP2 es un sistema integrado de gestión que comprende: • Organización y seguimiento del inventario • Gestión de costes por equipo • Históricos de datos en equipos • Planificación de las tareas de mantenimiento preventivo • Localización de recursos • Solicitud y compra de repuestos • Estudio de fallos en equipos y necesidades de mantenimiento

• ELLIPSE Desarrollado por: MINCOM País: Australia Web: www.mincom.com Mincom Ellipse es una solución ERP que integra la administración de mantenimiento, materiales, administración financiera, y de recursos humanos.

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La aplicación de administración de mantenimiento está considerada como el cuarto GMAO más utilizado a nivel mundial. La particularidad de este software reside en que está estrechamente integrado con las otras funciones de administración del mismo paquete.

• PMC Desarrollado por: DPSI País: Estados Unidos Web: www.dpsi.com PMC es un sistema claramente enfocado en la facilidad de uso. Trabaja sobre plataforma Windows y sistema de base de datos Access. Módulos de Orden de Trabajo, Planificación del mantenimiento, Gestión del inventario, Histórico de equipos.

• ITHEC Productos: MicroMaint, MiniMaint, MaxiMaint, Prestamaint Desarrollado por: Ithec International País: Francia Web: www.ithec.com “La gama de programas de gestión de mantenimiento (GMAO) se adapta a cualquier sector de actividad: mantenimiento industrial, mantenimiento edificios, servicios de mantenimiento, mantenimiento hospitales, mantenimiento hoteles, mantenimiento barcos, mantenimiento de flotas de vehículos, etc.” - Micromaint SQL: orientado a empresas que necesitan una herramienta de GMAO sencilla y económica para poder informatizar de manera rápida el departamento de mantenimiento. Funcionalidades básicas de la GMAO (Activos detallados, estructuras en árbol, mantenimiento correctivo, mantenimiento preventivo, mejoras, almacén, análisis, etc.) - MaxiMaint SQL: Concebido para una mayor exigencia, añadiendo funciones muy avanzadas. Existe en versiones específicas según la actividad (servicios externos, ayuntamientos, etc.) y permite cumplir con todas las exigencias que pueda tener un jefe de mantenimiento y un jefe de proyecto (planificación avanzada, etc.). - PrestaMaint: Mantenimiento multi-sitios. Integra una multitud de funciones propias a la actividad del mantenimiento. Concebido y organizado para ser plataforma de intercambios. 111

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• Lantek Avalon Desarrollado por: Lantek Facility Management País: España Web: fm.lantekbs.com “Lantek Avalon es la solución de Gestión Integral de mantenimiento de sistemas de producción (conjunto de dispositivos, instalaciones y equipos) que cubre de forma completa las necesidades de profesionales implicados en la gestión de mantenimiento industrial.”

• Master Tools 4.0 Desarrollado por: Software, Maquinaria y Mantenimiento S.L. País: España Web: www.smmsl.com Master Tools 4.0 se define como un programa de mantenimiento preventivo dirigido a empresas que dispongan entre sus activos de múltiple maquinaria y/o instalaciones, posibilitando un correcto control y mantenimiento de dichos activos.

• ABISMO Desarrollado por: Works Gestión del Mantenimiento S.A. País: España Web: www.wgm.es “Abismo no requiere conocimientos de informática, y permite la integración de todas las áreas: gestión de activos, gestión de almacenes, gestión de compras. Dispone de todos los informes de gestión necesarios, tanto técnicos como económicos para facilitar la toma de decisión. Es adaptable a cualquier tamaño de organización. La implantación de Abismo va a permitir adecuar la actividad de Mantenimiento al cumplimiento de las normativas ISO 9001 e ISO 9002 para cubrir las exigencias de aseguramiento de los medios productivos de acuerdo con los Procedimientos de Calidad establecidos.” Recopila y organiza toda la información aportada por el conjunto del departamento de mantenimiento para que el Centro de Estudios y Planificación del Mantenimiento. (CEPM), tenga los históricos técnicos y económicos necesarios para tomar las decisiones correctas en cada momento.

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• GIM (Gestión Integral del Mantenimiento) Desarrollado por: tcman País: España Web: www.tcman.com GIM es una herramienta para la gestión informatizada del mantenimiento, que integra en su totalidad las actividades de los departamentos de organización de activos.

5.4. Diagnóstico Mediante Sistemas Expertos Cuando los programas de ayuda al mantenimiento son capaces de diagnosticar fallos se habla de MAO (Mantenimiento Asistido por Ordenador). Entre ellos también existen categorías: • Sistemas integrados en autómatas programables. Necesitan una programación particular. • Tarjetas de diagnóstico o de adquisición datos. Comparan en tiempo real los ciclos de las máquinas a un estado de buen funcionamiento inicial o teórico. • Generadores de sistemas expertos, que permiten buscar la causa inicial (raíz) del fallo, si se ha documentado correctamente. Los sistemas expertos (S.E.) representan un campo dentro de la llamada Inteligencia artificial que más se ha desarrollado en la actualidad en el área de diagnósticos en mantenimiento, después de una probada eficacia en el campo de la medicina. Los S.E. son programas informáticos que incorporan en forma operativa, el conocimiento de una persona experimentada, de forma que sea capaz tanto de responder como de explicar y justificar sus respuestas. Los expertos son personas que realizan bien las tareas porque tienen gran cantidad de conocimiento específico de su dominio, compilado y almacenado en su memoria a largo plazo. Se necesita al menos 10 años para adquirir tal información, la cual está formada por: -conocimientos básicos y teóricos generales -conocimientos heurísticos (hechos, experiencias) Es casi imposible que se obtengan todos a partir de la experiencia solamente. La diferencia de un S.E. con respecto a los programas informáticos convencionales radica en que los S.E., además de manejar datos y conocimientos sobre un área específica, contiene separados el conocimiento expresado en forma de reglas y hechos, de los procedimientos a seguir en la solución de un determinado problema. 113

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Finalmente los S.E. pueden justificar sus resultados mediante la explicación del proceso inductivo utilizado. Los S.E. son programas más de razonamiento que de cálculo, manipulan hechos simbólicos más que datos numéricos. El primer S.E. de diagnóstico fue el MYCIN (1976) para diagnóstico médico (Universidad de Stanford). Después se han desarrollado una gran cantidad de S.E. de diagnóstico en diversas áreas (química, geología, robótica, diagnóstico, etc.).

5.4.1. Componentes de un S.E. Los principales componentes de un S.E. son:

-Base de Conocimiento y Base de Hechos. Es el lugar dentro del S.E. que contiene las reglas y procedimientos del dominio de aplicación, que son necesarios para la solución del problema. El conocimiento se almacena para su posterior tratamiento simbólico. Se entiende por tratamiento simbólico a los cálculos no numéricos realizados con símbolos, con el fin de determinar sus relaciones. El Módulo de reglas, que se encuentra en la Base de Conocimientos, contiene los conocimientos operativos que señalan la manera de utilizar los datos en la resolución de un problema, simulando el razonamiento o forma de actuar del experto. La Base de Hechos se estructura en forma de base de datos. Ejemplo: Hecho 1: un aceite diluido reduce la presión de lubricación. Regla 1: SI el aceite está diluido. ENTONCES la presión del aceite se reducirá. -Motor de Inferencia. Es la unidad lógica que controla el proceso de llegar a conclusiones partiendo de los datos del problema y la base de conocimientos. Para ello sigue un método que simula el procedimiento que utilizan los expertos en la resolución de problemas. Su módulo de control señala cuál debe ser el orden en la aplicación de las reglas.

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-Interfase de Usuarios. Componente que establece la comunicación entre el S.E. y el usuario. -Adquisición del Conocimiento. Es el proceso de extracción, análisis e interpretación posterior del conocimiento, que el experto humano usa cuando resuelve un problema particular y la transformación de este conocimiento en una representación apropiada en el ordenador. -Mecanismo de aprendizaje. Es el proceso mediante el cual el S.E. se perfecciona a partir de su propia experiencia. Los S.E. pueden estar desarrollados en lenguajes clásicos de programación (BASIC,FORTRAN, COBOL), en lenguajes de inteligencia artificial I.A. (LISP, PROLOG), en lenguajes orientados a objetos (SMALLTALK) y conchas o shells, que son entornos más sofisticados en los cuales solo hay que introducir los conocimientos, utilizando sus propios módulos de representación del conocimiento.

5.4.2. Justificación del uso de un Sistema Experto A la hora de plantearse el uso de un S.E. hay que determinar si el problema es adecuado para resolverlo mediante S.E. Para ello se tienen en cuenta tres condiciones: - Plausibilidad (que sea posible) - Justificación - Adecuación - Plausibilidad - Existencia de expertos en el área del problema. - Los conocimientos del experto no solo son teóricos sino que además aporta experiencia en su aplicación. - Los expertos deben poder explicar los métodos que usan para resolver los problemas. - Disponer de casos de pruebas que permitan comprobar los casos desarrollados. - La tarea no debe ser ni demasiado fácil ni demasiado difícil. Lo más difícil es expresar el conocimiento en la estructura adecuada para el S.E. - Justificación - Ventajas que ofrece su utilización. - Rentabilidad económica. 115

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- Adecuación - Problemas que no se presten a una solución algorítmica. - Problema suficientemente acotado para que sea manejable y suficientemente amplio para que tenga interés práctico. - Problemas con ciertas cualidades intrínsecas como: Conocimiento subjetivo, cambiante, dependiente de los juicios particulares de las personas, etc.

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PARTE III.- EJECUCIÓN DEL MANTENIMIENTO

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6. EJECUCIÓN DEL MANTENIMIENTO 6.1. Introducción Las tareas de mantenimiento se aplican sobre las instalaciones fijas y móviles, sobre equipos y maquinarias, sobre edificios industriales, comerciales o de servicios específicos, sobre las mejoras introducidas al terreno y sobre cualquier otro tipo de bien productivo. Alcanza a máquinas, herramientas aparatos e instrumentos, a equipos de producción, a los edificios y todas sus instalaciones auxiliares como agua potable, desagües, agua para el proceso, agua para incendios, pozos de agua y sistemas de bombeo, agua caliente y vapor con sus correspondientes generadores como calderas, intercambiadores de calor, instalaciones eléctricas monofásica y de fuerza motriz, pararrayos, balizamiento, instalación de aire comprimido, de combustibles, sistemas de aire acondicionado y de telefonía, equipos, aparatos y muebles de oficina, jardinería y rodados. Para la ejecución de las actividades de mantenimiento se implementó toda una gama de documentación administrativa y técnica, lo cual incluye:

• Manual de Sistema de Gestión • Procedimientos Administrativos • Procedimientos de Trabajo • Instructivos Técnicos • Registro Administrativos • Registros de Mantenimiento • Registro de Planificación Diaria • Registros de Análisis de Fallas

Las empresas, como una entidad que busca el Mejoramiento continuo de los diferentes procesos, requiere un manual de mantenimiento preventivo y correctivo para los equipos que operan en él, ya que este tipo de mantenimiento optimiza el funcionamiento, protege y alarga la vida útil de dichos equipos (preventivo), de igual forma se debe corregir cualquier tipo de impase que se pueda presentar tales como 118

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cambio de válvulas, estado de los cables y estado de las conexiones en el circuito eléctrico, entre otras (Correctivo). Con el fin de llevar un control en los equipos es necesario realizar un registro de mantenimiento para cada mecanismo y tener en cuenta que el mantenimiento preventivo debe realizarse periódicamente. Para llevar a cabo el manual de mantenimiento preventivo se deben tener en cuenta las siguientes actividades: 1. Inventario. 2. Realizar cronograma de mantenimiento. 3. Establecer prioridad del equipo. 4. Coordinar el servicio de mantenimiento preventivo. 5. Establecer contratista. 6. Solicitar la elaboración del contrato. 7. Realizar mantenimiento preventivo. 8. Validar el mantenimiento. 9. Descargar reporte de mantenimiento. 10. Archivar hoja de vida del equipo.

Al igual que el mantenimiento preventivo se deben tener en cuenta actividades para llevar a cabo el mantenimiento correctivo: 1. Inventario. 2. Diagnosticar daño del equipo. 3. Establecer prioridad del equipo. 4. Establecer repuestos. 5. Establecer contratista. 6. Coordinar el servicio de mantenimiento correctivo. 7. Elaboración orden del servicio. 8. Realizar mantenimiento correctivo. 9. Cerrar orden de mantenimiento. 10. Descargar reporte de mantenimiento. 11. Archivar hoja de vida del equipo.

La mayor parte de lo expuesto corresponde a la gestión de mantenimiento (apartado 3), pero nos queda por desarrollar los medios documentales que intervienen directamente en la ejecución de dicho mantenimiento, así como el conocimiento de los equipos y su mantenimiento especifico.

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6.2. Fichas de trabajo Para ejecutar el programa de mantenimiento se requiere elaborar unas fichas que servirán para controlar, solicitar, reportar, etcétera, las actividades que se van a ejecutar. Entre estas fichas, tenemos las siguientes:

1.- Orden de trabajo Depende del plan estratégico en el que se especifican los cambios, reparaciones, emergencias, etcétera, que serán atendidos por el equipo. Esta orden será solicitada por el jefe de turno y aprobada por el encargado de mantenimiento. Debe tenerse en cuenta que ningún trabajo podrá iniciarse sin la respectiva orden y sin que las condiciones requeridas para dicha labor hayan sido verificadas personalmente por el encargado. Para esto se debe tener en cuenta la siguiente jerarquía: Emergencia. Son aquellos trabajos que atañen a la seguridad de la planta, averías que significan grandes pérdidas de dinero o que pueden ocasionar grandes daños a otras unidades. Estos trabajos deben iniciarse de forma inmediata y ser ejecutados de forma continua hasta su completa finalización. Pueden tomar horas extra. Urgente. Son trabajos en los que debe intervenirse lo antes posible, en el plazo de 24 a 48 horas después de solicitada la orden. Este tipo de trabajos sigue el procedimiento normal de programación. No requiere sobretiempos, salvo que ello sea solicitado explícitamente por la dependencia correspondiente. Normal. Son trabajos rutinarios cuya iniciación es tres días después de solicitada la orden de trabajo, pero pueden iniciarse antes, siempre que exista la disponibilidad de recursos. Sigue un procedimiento normal de programación. Permanente. Son trabajos que pueden esperar un buen tiempo, sin dar lugar a convertirse en críticos. Su límite de iniciación es dos semanas después de haberse solicitado la orden de trabajo. Sigue la programación normal y puede ser atendido en forma cronológica de acuerdo con lo programado. En la ficha “Orden de trabajo”, se debe anotar el código del equipo, la sección de trabajo, el número de actividad que se debe realizar, la prioridad (emergencia, urgente, etcétera), la fecha, la mano de obra, los materiales, etcétera.

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2.- Solicitud de repuestos y materiales Para proveer de materiales y repuestos al personal de mantenimiento, se elabora una ficha denominada “Solicitud de repuestos y materiales”, donde se solicita a almacén estos insumos. Esta ficha servirá para llevar un control adecuado de repuestos y materiales. Va acompañada de la orden de trabajo. En la ficha de “Solicitud de repuestos y materiales”, se debe anotar el número de solicitud, la fecha, el turno, el código del equipo, la sección y la descripción de los repuestos o materiales que se pide.

3.- Reporte semanal de mantenimiento Sirve para registrar los servicios efectuados durante la semana y llevar un mejor control de los trabajos de prevención y de los costos de los materiales empleados. En la ficha “Reporte semanal de mantenimiento”, se debe anotar la fecha, el código del equipo, el número de orden, el trabajo que se realizó, los materiales y los costos.

4.- Historial del equipo Después de intervenir cada equipo, se registra en la ficha “Historial del equipo” la fecha, los servicios y reposiciones realizadas, los materiales usados, etcétera. Esta ficha también servirá para controlar la operación y calidad y modificar el programa de mantenimiento. La cantidad de estas fichas dependerá del número de equipos con que cuente la planta industrial.

6.3. Conocimiento de equipos En esta parte se trata de dar una explicación sencilla, de todos los elementos y principios más importantes en que están basados las principales máquinas y/o equipos utilizados en la industria. La definición más exacta que podemos hacer de una máquina es aquella que la considera como un elemento transformador de energía, ya que una máquina, siempre

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absorbe energía de un tipo y la restituye como energía de otro tipo, o del mismo pero transformada. En el Cuadro nº 1 se representa una clasificación general de las máquinas, para poder establecer dentro de ellas la situación y características de las que vamos a estudiar.

Cuadro 1 Turbinas Hidráulicas (TH) HIDRÁULICAS (fluido incomprensible) TMH Bombas

Según compresibilidad fluido

Ventiladores Turbinas de Vapor (TV) TÉRMICAS (fluido comprensible) TMT

Turbinas de Gas (TG)

División General de Máquinas

Turbocompresores

Según dirección del fluido en el rodete

Turbomáquinas

Según sentido del intercambio de energía

Máquinas de fluidos

MOTORAS (El fluido suministra energía) GENERADORAS (El fluido absorbe energía) (La velocidad absoluta del fluido no tiene componente Radiales axial en ningún punto del rodete) (La velocidad absoluta no Axiales tiene componente radial en ningún punto del rodete) (La velocidad absoluta tiene componentes sobre los tres Diagonal ejes en cualquier punto del rodete) Compresores de émbolo Bombas de émbolos

De desplazamiento Positivo (volumétricas)

Alternativas

Motor diesel Motor Otto Etc. Compresores rotativos

Rotativas

Motor Wankel Bombas de paleta y Máquinas rotoestáticas en general Etc.

Máquinas Herramientas

En consecuencia, y dado que el tema es sumamente amplio, el contenido del apartado se limita a suministrar una descripción breve de los principales equipos utilizados en la mayor parte de las industrias.

      

Bombas Ventiladores Compresores Turbinas Válvulas Motores eléctricos Instrumentación y control

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6.3.1. TURBOMÁQUINAS: Clasificación Las turbomáquinas se diferencian de otras máquinas térmicas en que son de funcionamiento continuo, no alternativo o periódico como el motor de explosión o la bomba de vapor a pistón. A semejanza de otras máquinas las turbomáquinas son esencialmente transformadoras de energía, y de movimiento rotativo. Sin embargo, se diferencian, por ejemplo, del motor eléctrico, en que la transformación de energía se realiza utilizando un fluido de trabajo. En las turbomáquinas el fluido de trabajo pude ser un líquido (comúnmente agua, aunque para el caso de las bombas de líquido la variedad de fluidos es muy grande) o un gas o vapor (comúnmente vapor de agua o aire, aunque nuevamente para los compresores la variedad de gases a comprimir puede ser muy grande). Las turbomáquinas cuyo fluido de trabajo es un líquido se denominan turbomáquinas HIDRAULICAS; no hay una denominación especial para las demás. Este fluido de trabajo se utiliza para convertir la energía según una cascada que puede enunciarse como sigue: · Energía térmica (calor) · Energía potencial (presión) · Energía cinética (velocidad) · Intercambio de cantidad de movimiento · Energía mecánica

No todas las turbomáquinas comprenden la cascada completa de energía: algunas sólo incluyen algunos escalones. Por otra parte, la cascada no siempre se recorre en la dirección indicada, pudiendo tener lugar en la dirección opuesta. Las turbomáquinas que recorren la cascada en la dirección indicada se denominan MOTRICES, y las que la recorren en la dirección opuesta se denominan OPERADORAS. Las turbomáquinas motrices reciben las siguientes denominaciones: · Si trabajan con líquidos, turbinas hidráulicas · Si trabajan con gases, turbinas (de vapor, de gases de combustión, etc.) Las turbomáquinas operadoras se denominan: · Si trabajan con líquidos, bombas hidráulicas · Si trabajan con gases, compresores (altas presiones) o ventiladores o sopladores (bajas presiones) 123

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También se diferencian las turbomáquinas según la trayectoria que en general sigue el fluido: si el movimiento es fundamentalmente paralelo al eje de rotación se denominan turbomáquinas AXIALES. Si es principalmente normal al eje de rotación, turbomáquinas RADIALES (centrífugas o centrípetas según la dirección de movimiento), y si se trata de casos intermedios, turbomáquinas MIXTAS. Las turbomáquinas pueden recibir el fluido en toda su periferia (máquinas de admisión plena) o sólo en parte (máquinas de admisión parcial).

6.3.2. Bombas Todos los procesos industriales que sostienen nuestra civilización incluyen la transferencia de líquidos desde un nivel de presión o energía estática a otro y, como resultado de ello, las bombas se han convertido en una parte esencial de todos los procesos industriales; es decir, las bombas son una parte integral de todo el desarrollo moderno, tanto económico como social. Una bomba es un dispositivo empleado para elevar, transferir o comprimir líquidos y gases, en definitiva son máquinas que realizan un trabajo para mantener un líquido en movimiento. Consiguiendo así aumentar la presión o energía cinética del fluido. Se tiene constancia de la existencia de algún tipo de bomba sobre el 300 A.C., Arquímedes (matemático y físico griego) construyó una de diseño sencillo, aunque poco eficiente, con un tornillo que gira en una carcasa e impulsa el líquido. Hay una diversidad de mecanismos de bombeo (bombas), cuya capacidad, diseño y aplicación cubren un amplio rango que va desde pequeñas unidades utilizadas para dosificación de cantidades mínimas, hasta bombas centrifugas que son capaces de manejar grandes volúmenes para surtir de agua a las grandes concentraciones urbanas. Su variedad de diseños cubren desde diferentes principios de operación, hasta bombas especiales para manejo de sustancias tan diversas como el agua, metales fundidos, concreto, etc., gastos diferentes y materiales de construcción. Debido a la diversidad de bombas ya mencionadas, hay muchas formas de clasificar las bombas. Por rangos de volúmenes a manejar, por fluidos a mover, etc. Sin embargo, la clasificación más general es en función de la forma en que las bombas imprimen el movimiento al fluido, separándose en dos tipos principales: • Bombas volumétricas o de desplazamiento positivo, entre las que se encuentran por ejemplo las alternativas, rotativas y las neumáticas, pudiendo decir a modo de síntesis que son bombas de pistón, cuyo funcionamiento básico consiste en recorrer un cilindro con un vástago. 124

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• Bombas dinámicas o de energía cinética: fundamentalmente consisten en un rodete que gira acoplado a un motor. Entre ellas se sitúan las regenerativas, las especiales, las periféricas o de turbinas y una de las más importantes, las centrífugas. Las del primer grupo operan sobre el principio de desplazamiento positivo, es decir, que bombean una determinada cantidad de fluido (sin tener en cuenta las fugas independientemente de la altura de bombeo). El segundo tipo debe su nombre a un elemento rotativo, llamado rodete, que comunica velocidad al líquido y genera presión. La carcasa exterior, el eje y el motor completan la unidad de bombeo. En todos los tipos de bombas para líquidos deben emplearse medidas para evitar el fenómeno de la cavitación, que es la formación de un vacío que reduce el flujo y daña la estructura de la bomba. Clasificación de Bombas:

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La clasificación anterior, nos permite apreciar la gran diversidad de tipos que existen y si a ello agregamos materiales de construcción, tamaños diferentes para manejo de gastos y presiones sumamente variables y los diferentes líquidos a manejar, etc., entenderemos la importancia de este tipo de maquinaria. Dentro de ésta clasificación los tipos de bombas más comúnmente utilizadas son las llamadas Centrífugas, Alternativas (reciprocantes) y Rotatorias.

1) BOMBAS VOLUMÉTRICAS O DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO En la bomba volumétrica el desplazamiento del líquido se realiza mediante un proceso, en el que se verifica el desalojo periódico del líquido contenido en unas cámaras de trabajo, mediante un dispositivo que las desplaza, que es un órgano de trabajo, (pistón, engranaje, etc.), con unos espacios que comunican, periódicamente, la cavidad de recepción del líquido o cámara de aspiración, con la cavidad de descarga o cámara de impulsión, pudiendo tener una o varias cámaras de trabajo. El funcionamiento consiste en el paso periódico de determinadas porciones de líquido, desde la cavidad de aspiración, a la de descarga de la bomba, con un aumento de presión; el paso del líquido por la bomba volumétrica, a diferencia del paso por los álabes de una bomba centrífuga, es siempre más o menos irregular, por lo que en general, el caudal se considerará como el valor medio del caudal trasegado. La cavidad de aspiración tiene que estar, siempre, herméticamente aislada de la de descarga o impulsión; a veces se puede admitir la existencia de pequeñas filtraciones de líquido a través de las holguras, deslizamiento, aunque en proporciones muy pequeñas frente al suministro de la bomba. En general, todas las bombas volumétricas son autoaspirantes, o autocebantes, por lo que si comienzan a funcionar con aire, sin líquido, pueden llegar a crear una rarificación tan grande capaz de succionar al líquido por la tubería de aspiración, con la condición de que la altura geométrica de aspiración no sobrepase un cierto valor, propiedad que se puede perder cuando la hermeticidad o el número de revoluciones son insuficientes. En las bombas de desplazamiento positivo existe una relación directa entre el movimiento de los elementos de bombeo y la cantidad de líquido movido. En el mercado puede encontrarse una amplia diversidad de bombas siendo los tipos básicos los que relatamos seguidamente, aunque existen muchas variaciones y modificaciones de estos tipos básicos.

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Alternativas: - De pistón - De émbolo - De diafragma Rotativas: - Engranajes - Tornillo - Paletas - Levas - Especiales Bombas neumáticas: - Son bombas de desplazamiento positivo en las que la energía de entrada es neumática, normalmente a partir de aire comprimido.

En todas estas bombas, el líquido se descarga en una serie de pulsos, y no de forma continua, por lo que hay que tener cuidado para que no aparezcan condiciones de resonancia en los conductos de salida que podrían dañar o destruir la instalación. En las bombas alternativas se colocan con frecuencia cámaras de aire en el conducto de salida para reducir la magnitud de estas pulsaciones y hacer que el flujo sea más uniforme. Una de las más importantes en esta clasificación son las alternativas y las rotativas.

2) BOMBAS DE ENERGÍA CINÉTICA En este tipo de bombas la energía es comunicada al fluido por un elemento rotativo que imprime al líquido el mismo movimiento de rotación, transformándose luego, parte en energía y parte en presión. El caudal a una determinada velocidad de rotación depende de la resistencia al movimiento en la línea de descarga. La bomba rotodinámica es capaz de satisfacer la mayoría de las necesidades de la ingeniería y su uso está muy extendido. Su campo de utilización abarca desde abastecimientos públicos de agua, drenajes y regadíos, hasta transporte de hormigón o pulpas. Los diversos tipos se pueden agrupar en: Periféricas o de turbinas. Centrífugas: - Radiales - Diagonales - Axiales Especiales. 127

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Las centrífugas son el tipo más corriente de bombas rotodinámicas, y se denomina así porque la cota de presión que crean es ampliamente atribuible a la acción centrífuga.

6.3.3. Ventiladores Un ventilador es una máquina de fluido concebida para producir una corriente de aire mediante un rodete con aspas que giran produciendo una diferencia de presiones. Entre sus aplicaciones, destacan las de hacer circular y renovar el aire en un lugar cerrado para proporcionar oxígeno suficiente a los ocupantes y eliminar olores, principalmente en lugares cerrados; así como la de disminuir la resistencia de transmisión de calor por convección. Fue inventado en 1882 por el estadounidense Schuyler S. Wheeler. Se utiliza para desplazar aire o gas de un lugar a otro, dentro de o entre espacios, para motivos industriales o uso residencial, para ventilación o para aumentar la circulación de aire en un espacio habitado, básicamente para refrescar. Por esta razón, es un elemento indispensable en climas cálidos. Un ventilador también es la turbomáquina que absorbe energía mecánica y la transfiere a un gas, proporcionándole un incremento de presión no mayor de 1.000 mmH2O aproximadamente, por lo que da lugar a una variación muy pequeña del volumen específico y suele ser considerada una máquina hidráulica. En la actualidad, en el diseño se tiene en cuenta la compresibilidad para incrementos de presión mucho menores, hasta 0,3 m.c.a., por lo que los ventiladores, hasta dicho incremento de presión, se pueden diseñar y considerar como una turbomáquina hidráulica. En energía, los ventiladores se usan principalmente para producir flujo de gases de un punto a otro; es posible que la conducción del propio gas sea lo esencial, pero también en muchos casos, el gas actúa sólo como medio de transporte de calor, humedad, etc.; o de material sólido, como cenizas, polvos, etc. Entre los ventiladores y compresores existen diferencias. El objeto fundamental de los primeros es mover un flujo de gas, a menudo en grandes cantidades, pero a bajas presiones; mientras que los segundos están diseñados principalmente para producir grandes presiones y flujos de gas relativamente pequeños. En el caso de los ventiladores, el aumento de presión es generalmente tan insignificante comparado con la presión absoluta del gas, que la densidad de éste puede considerarse inalterada durante el proceso de la operación; de este modo, el gas se considera incompresible como si fuera un líquido. Por consiguiente en principio no hay diferencia entre la forma de operación de un ventilador y de una bomba de construcción similar, lo que significa que matemáticamente se pueden tratar en forma análoga. 128

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Por lo común la denominación de ventilador se utiliza cuando la presión se eleva hasta unas 2 psig; entre esta presión y unas 10 psig, la máquina recibe del nombre de soplador. Para presiones de descarga más altas, el término que se usa es el de compresor. También de forma secundaria, se utiliza el ventilador para asistir a intercambiadores de calor como un disipador o a un radiador con la finalidad de aumentar la transferencia de calor entre un sólido y el aire o entre los fluidos que interactúan. Una clara aplicación de esto se ve reflejada en evaporadores y condensadores en sistemas de refrigeración en que el ventilador ayuda a transferir el calor latente entre el refrigerante y el aire, y viceversa. Asimismo, equipos de acondicionamiento de aire como la Unidad manejadora de aire (UMA), ocupan un ventilador centrífugo de baja presión estática para circular el aire por una red de ductos al interior de una edificación o instalación industrial. Suele haber circulación de aire o ventilación a través de los huecos en las paredes de un edificio, en especial a través de puertas y ventanas. Pero esta ventilación natural, quizá aceptable en viviendas, no es suficiente en edificios públicos, como oficinas, teatros o fábricas. Los dispositivos de ventilación más sencillos utilizados en lugares donde se necesita mucha ventilación son ventiladores instalados para extraer el aire viciado del edificio y favorecer la entrada de aire fresco. Los sistemas de ventilación pueden combinarse con calentadores, filtros, controladores de humedad y dispositivos de refrigeración. En definitiva, el ventilador es una bomba rotodinámica de gas que sirve para transportar gases, absorbiendo energía mecánica en el eje y devolviéndola al gas; se distingue del turbocompresor en que las variaciones de presión en el interior del ventilador son tan pequeñas, que el gas se puede considerar prácticamente incompresible. Los ventiladores que se emplean comúnmente se pueden dividir en tres tipos generales, de hélice, axiales y centrífugos. Los ventiladores se pueden disponer con variedad de posiciones de descarga y con rotación del impulsor, ya sea en el sentido de las agujas del reloj o viceversa. Salvo raras excepciones, se pueden proporcionar para acoplamiento directo o para bandas V.

6.3.4. Compresores Los compresores son máquinas que tienen por finalidad aportar una energía a los fluidos compresibles (gases y vapores) sobre los que operan, para hacerlos fluir aumentando al mismo tiempo su presión.

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En esta última característica precisamente, se distinguen de las soplantes y ventiladores que manejan grandes cantidades de fluidos compresibles (aire por ejemplo) sin modificar sensiblemente su presión, con funciones similares a las bombas de fluidos incompresibles. Un compresor admite gas o vapor a una presión p1 dada, descargándolo a una presión p2 superior. La energía necesaria para efectuar este trabajo la proporciona un motor eléctrico o una turbina de vapor. Los compresores se emplean para aumentar la presión de una gran variedad de gases y vapores para un gran número de aplicaciones. Un caso común es el compresor de aire, que suministra aire a elevada presión para transporte, pintura a pistola, inflamiento de neumáticos, limpieza, herramientas neumáticas y perforadoras. Otro es el compresor de refrigeración, empleado para comprimir el gas del vaporizador. Otras aplicaciones abarcan procesos químicos, conducción de gases, turbinas de gas y construcción. Los elementos principales de esta estructura son: motor, cuerpo, tapas, enfriador y árboles. El cuerpo y las tapas del compresor se enfrían por el agua. Los elementos constructivos tienen ciertas particularidades. Para disminuir las pérdidas de energía de la fricción mecánica de los extremos de las placas contra el cuerpo en este se colocan dos anillos de descarga que giran libremente en el cuerpo. A la superficie exterior de estos se envía lubricación. Al girar el motor los extremos de las placas se apoyan en el anillo de descarga y se deslizan parcialmente por la superficie interior de estos; los anillos de descarga giran simultáneamente en el cuerpo. Al fin de disminuir las fuerzas de fricción en las ranuras las placas se colocan no radicalmente sino desviándolas hacia adelante en dirección de la rotación. El ángulo de desviación constituye 7 a 10 grados. En este caso la dirección de la fuerza que actúa sobre las placas por lado del cuerpo y los anillos de descarga se aproxima a la dirección de desplazamiento de la placa en la ranura y la fuerza de fricción disminuye. Para disminuir las fugas de gas a través de los huelgos axiales, en el buje del motor se colocan anillos de empacaduras apretados con resortes contra las superficies de las tapas. Por el lado de salida del árbol a través de la tapa, se ha colocado una junta de prensaestopas con dispositivos tensor de resortes. Según las exigencias referentes a la presión de trabajo y al caudal de suministro, se pueden emplear diversos tipos de construcción. Al clasificarse según el indicio constructivo los compresores volumétricos se subdividen en los de émbolo y de motor y los de paletas en centrífugos y axiales. Es posible la división de los compresores en grupos de acuerdo con el género de gas que se 130

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desplaza, del tipo de transmisión y de la destinación del compresor. Estos al igual que las bombas mencionadas anteriormente pueden clasificarse en dos grupos:

1. Compresores de desplazamiento positivo 2. Compresores de desplazamiento no positivo El primero trabaja según el principio de desplazamiento. La compresión se obtiene por la admisión del aire en un recinto hermético, donde se reduce luego el volumen. Se utiliza en el compresor de émbolo (oscilante o rotativo). El otro trabaja según el principio de la dinámica de los fluidos. El aire es aspirado por un lado y comprimido como consecuencia de la aceleración de la masa (turbina).

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6.3.5. Turbinas Turbina es el nombre genérico que se da a la mayoría de las turbomáquinas motoras. Éstas son máquinas de fluido, a través de las cuales pasa un fluido en forma continua y este le entrega su energía a través de un rodete con paletas o álabes. Es un motor rotativo que convierte en energía mecánica la energía de una corriente de agua, vapor de agua o gas. El elemento básico de la turbina es la rueda o rotor, que cuenta con palas, hélices, cuchillas o cubos colocados alrededor de su circunferencia, de tal forma que el fluido en movimiento produce una fuerza tangencial que impulsa la rueda y la hace girar. Esta energía mecánica se transfiere a través de un eje para proporcionar el movimiento de una máquina, un compresor, un generador eléctrico o una hélice. Las turbinas constan de una o dos ruedas con paletas, denominadas rotor y estator, siendo la primera la que, impulsada por el fluido, arrastra el eje en el que se obtiene el movimiento de rotación. El término turbina suele aplicarse también, por ser el componente principal, al conjunto de varias turbinas conectadas a un generador para la obtención de energía eléctrica. Las turbinas se clasifican en turbinas hidráulicas o de agua, turbinas de vapor y turbinas de combustión. Hoy la mayor parte de la energía eléctrica mundial se produce utilizando generadores movidos por turbinas. Los molinos de viento que producen energía eléctrica se llaman turbinas de viento. Tipos de Turbinas: · Turbinas Hidráulicas. · Turbinas de Vapor. · Turbinas Eólicas. · Turbinas de Combustión.

6.3.6. Válvulas Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos. Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los 132

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más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o más de diámetro. Pueden trabajar con presiones que van desde el vació hasta más de 20000 lb/in² (140 Mpa) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1500 °F (815 °C). Las válvulas de baja presión suelen ser de latón, hierro fundido o plástico, mientras que las válvulas de alta presión son de acero fundido o forjado. En el caso de que el fluido sea corrosivo puede ser necesario emplear aleaciones, como acero inoxidable. Las válvulas pueden accionarse de forma manual, a través de un servomecanismo o mediante el flujo del propio fluido controlado. En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia. Es difícil imaginarse una planta de productos químicos, refinería de petróleo, planta de procesamiento de alimentos, unidad de fabricación de fármacos, planta lechera, etc., sin válvulas, Una válvula se utiliza para controlar el flujo de un fluido en un tubo o en un dueto. El requisito de control puede ser de paso y corte, estrangulación (modulación del flujo), reducción de la presión del fluido, etc. Conforme avanza la tecnología y aumenta la capacidad de las plantas, han aumentado el tamaño y el costo de las válvulas y cada vez es más importante el máximo cuidado en su selección. El tipo de válvula dependerá de la función que debe efectuar, sea de cierre (bloqueo), estrangulación o para impedir el flujo inverso. Estas funciones se deben determinar después de un estudio cuidadoso de las necesidades de la unidad y del sistema para los cuales se destina la válvula. Hay incontables tipos de válvulas y cada una tiene una aplicación particular. Las válvulas se diseñan para funciones particulares y si se emplean en la forma correcta darán buen servicio durante largo tiempo. Sin embargo, en la práctica, se utilizan mal y varían las consecuencias. Alrededor del 50 % de las válvulas industriales se utiliza para servicio de paso y cierre, 40 % para estrangulación y 10 % son de retención. Hay muchas formas en las cuales controlan el flujo, con grados variables de exactitud. Dado que hay diversos tipos de válvulas disponibles para cada función, también es necesario determinar las condiciones del servicio en que se emplearán las válvulas. Es de importancia primordial conocer las características químicas y físicas de los fluidos que se manejan. Las características principales y los usos más comunes de los diversos tipos de válvulas para servicio de bloqueo o cierre son: Válvulas de compuerta: Resistencia mínima al fluido de la tubería. Se utiliza totalmente abierta o cerrada. Accionamiento poco frecuente. 133

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Válvulas de macho: Cierre hermético. Deben estar abiertas o cerradas del todo. Válvulas de bola: No hay obstrucción al flujo. Se utilizan para líquidos viscosos y pastas aguadas. Cierre positivo. Se utiliza totalmente abierta o cerrada. Válvulas de mariposa: Su uso principal es para cierre y estrangulación de grandes volúmenes de gases y líquidos a baja presión. Su diseño de disco abierto, rectilíneo, evita cualquier acumulación de sólidos; la caída de presión es muy pequeña. Las características principales y los usos más comunes para diversos tipos de válvulas para servicio de estrangulación son: Válvulas de globo: Son para uso poco frecuente. Cierre positivo. El asiento suele estar paralelo con el sentido del flujo; produce resistencia y caída de presión considerables. Válvulas de aguja: Estas válvulas son, básicamente, válvulas de globo que tienen un macho cónico similar a una aguja, que ajusta con precisión en su asiento. Se puede tener estrangulación exacta de volúmenes pequeños porque el orificio formado entre el macho cónico y el asiento cónico se puede variar a intervalos pequeños y precisos. Válvulas en Y: Las válvulas en Y son válvulas de globo que permiten el paso rectilíneo y sin obstrucción igual que las válvulas de compuerta. La ventaja es una menor caída de presión en esta válvula que en la de globo convencional. Válvulas de ángulo: Son, en esencia, iguales que las válvulas de globo. La diferencia principal es que el flujo del fluido en la válvula de ángulo hace un giro de 90º. Válvulas de mariposa: Su uso principal es para cierre y estrangulación de grandes volúmenes de gases y líquidos a baja presión (desde 150 psig hasta el vacío). Su diseño de disco abierto, rectilíneo evita acumulación de sólidos no adherentes y produce poca caída de presión. Las válvulas que no permiten el flujo inverso (de retención) actúan en forma automática ante los cambios de presión para evitar que se invierta el flujo. Hay disponible una selección especial de tipos de válvulas para manejar pastas aguadas gruesas o finas. Los tipos más comunes son en ángulo, fondo plano, macho, bola y diafragma y válvulas de opresión o compresión. Están diseñadas para mínima resistencia al flujo y, con frecuencia están revestidas con aleaciones especiales para darles resistencia a la corrosión o a la erosión.

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Debido a las diferentes variables, no puede haber una válvula universal; por tanto, para satisfacer los cambiantes requisitos de la industria se han creado innumerables diseños y variantes con el paso de los años, conforme se han desarrollado nuevos materiales. Todos los tipos de válvulas recaen en nueve categorías: válvulas de compuerta, válvulas de globo, válvulas de bola, válvulas de mariposa, válvulas de apriete, válvulas de diafragma, válvulas de macho, válvulas de retención y válvulas de desahogo (alivio). Cualquiera que sea el tipo de válvula que se seleccione, todas tienen características comunes como: 1. Superficies correlativas que actúan como sellos para cortar el paso en la válvula. Esto suele requerir un sello fijo y uno movible. 2. Un componente que sobresale del cuerpo y que mueve el asiento movible, que suele ser el vástago. 3. Una empaquetadura o sello para el vástago para evitar pérdidas de fluido cuando el vástago sale del cuerpo de la válvula. 4. Un volante o aparato similar para ayudar en el movimiento del vástago. 5. Un conducto para paso del fluido por la válvula. La configuración del conducto define el tipo de control que se puede esperar.

6.3.7. Motores eléctricos Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas. Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores. Los motores eléctricos de tracción usados en locomotoras realizan a menudo ambas tareas, si se los equipa con frenos regenerativos. Son ampliamente utilizados en instalaciones industriales, comerciales y particulares. Pueden funcionar conectados a una red de suministro eléctrico o a baterías. Así, en automóviles se están empezando a utilizar en vehículos híbridos para aprovechar las ventajas de ambos. Los motores, son las máquinas auxiliares de una máquina principal. La máquina principal produce un trabajo con el auxilio de uno o varios motores. Los motores eléctricos, se paran o se ponen en funcionamiento, obedeciendo a un mando manual o un programa preestablecido. Se detienen cuando se alcanza un nivel, o se ponen en marcha en el momento que un mecanismo está en una determinada posición. 135

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La puesta en marcha, o parada, de estos motores auxiliares, está controlados por los sensores o elementos de detección.

Principio de funcionamiento El principio de la inducción de Faraday, científico británico, establece que el movimiento de un conductor integrante de un circuito cerrado en un campo magnético produce corriente en dicho circuito, y en ello se basa el funcionamiento del generador eléctrico. Pero, recíprocamente, una corriente eléctrica que pasa por un conductor situado en un campo magnético crea una fuerza que tiende a desplazar al conductor con respecto al campo, y esta es la base del motor eléctrico. De modo que, en esencia, una misma máquina puede emplearse como generador o como motor; si se le aplica energía mecánica, generará electricidad, y si se le aplica electricidad, producirá energía mecánica. Los motores de corriente alterna y los motores de corriente continua se basan en el mismo principio de funcionamiento, el cual establece que si un conductor por el que circula una corriente eléctrica se encuentra dentro de la acción de un campo magnético, éste tiende a desplazarse perpendicularmente a las líneas de acción del campo magnético. El conductor tiende a funcionar como un electroimán debido a la corriente eléctrica que circula por el mismo adquiriendo de esta manera propiedades magnéticas, que provocan, debido a la interacción con los polos ubicados en el estator, el movimiento circular que se observa en el rotor del motor. Partiendo del hecho de que cuando pasa corriente por un conductor produce un campo magnético, además si lo ponemos dentro de la acción de un campo magnético potente, el producto de la interacción de ambos campos magnéticos hace que el conductor tienda a desplazarse produciendo así la energía mecánica. Dicha energía es comunicada al exterior mediante un dispositivo llamado flecha. En un motor eléctrico: - La potencia nominal es la potencia de salida, esto es, la potencia mecánica en el eje del motor; la potencia nominal PN es expresado generalmente en Kw, cv o eventualmente en H.P. La potencia (eléctrica) de entrada dada generalmente en Kw, es igual a la potencia nominal (en Kw) dividida por el rendimiento del motor (h). - La corriente nominal de los motores de corriente alterna está dada por las siguientes relaciones:

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• Monofásicos:

• Trifásicos:

Siendo: VN = Tensión nominal de línea del motor en (V), cosφN = Factor de potencia nominal. - La corriente nominal de los motores de corriente continua está dada por la siguiente relación

La corriente consumida por un motor varía bastante con las circunstancias. En la mayoría de los motores, la corriente en el instante de la partida, corriente de arranque, Ia es muy elevada (se puede tener Ia/IN con valores superiores a 8), cayendo gradualmente (en algunos segundos) con el aumento de la velocidad hasta los valores nominales.

Ventajas En diversas circunstancias presenta muchas ventajas respecto a los motores de combustión: • A igual potencia, su tamaño y peso son más reducidos. • Se pueden construir de cualquier tamaño. • Tiene un par de giro elevado y, según el tipo de motor, prácticamente constante. • Su rendimiento es muy elevado (típicamente en torno al 75%, aumentando el mismo a medida que se incrementa la potencia de la máquina). • Este tipo de motores no emite contaminantes, aunque en la generación de energía eléctrica de la mayoría de las redes de suministro se emiten contaminantes.

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Tipos de motores eléctricos Dependiendo del tipo de corriente a utilizar y de las características de construcción los motores se clasifican como se resume en la tabla siguiente:

Los tipos más usuales de motores eléctricos son: a) Motores de corriente continua.- Son motores de costo elevado y necesitan una fuente de corriente continua y rectificada; pueden funcionar con velocidades ajustables entre limites amplios y se prestan a controles de gran flexibilidad y precisión; su uso está restringido a aplicaciones en que esas propiedades son exigidas como es el caso de tracción eléctrica, procesos automáticos de producción, etc. b) Motores de corriente alterna.- Son los más usados, toda vez que la distribución de energía eléctrica es normalmente hecha en corriente alterna, los motores pueden ser:

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- Síncronos: Funcionan con velocidad fija, utilizados para grandes potencias (debido a su alto costo en tamaños menores) o cuando se necesita de velocidad constante; gracias a su factor de potencia elevada y variable es también usado en la corrección de factor de potencia, necesita de una fuente de corriente continua o rectificada para su excitación además de exigir un equipamiento de control complejo. - De inducción: Que funcionan con velocidad prácticamente constante, variado ligeramente con la carga mecánica aplicada a su eje debido a su gran simplicidad robusta y bajo costo, es el motor utilizado (principalmente la jaula de ardilla), siendo adecuada para casi todos los tipos de maquinas. c) Motores universales.- También llamamos diasíncronos, funcionan con corriente continua o alterna y tienen su aplicación típica en los aparatos electrodomésticos.

6.3.8. Instrumentación y control Introducción La práctica totalidad de los procesos que tienen lugar en una planta industrial exigen un control de los mismos. Esto se debe a la necesidad de controlar los distintos parámetros de cada proceso, a fin de garantizar un buen funcionamiento de los mismos, el óptimo aprovechamiento de los recursos implicados en la operación y unos niveles de calidad en el producto final. Además, en muchas ocasiones el control del proceso garantiza una operación segura de la planta. En los inicios de la era industrial, el operario llevaba a cabo un control manual de estas variables utilizando sólo instrumentos simples, manómetros, termómetros, válvulas manuales, etc., control que era suficiente por la relativa simplicidad de los procesos. Sin embargo, la gradual complejidad con que éstos se han ido desarrollando ha exigido su automatización progresiva por medio de los instrumentos de medición y control. Estos instrumentos han ido liberando al operario de su función de actuación física directa en la planta y al mismo tiempo, le han permitido una labor única de supervisión y de vigilancia del proceso desde centros de control situados en el propio proceso o bien en salas aisladas separadas; asimismo, gracias a los instrumentos ha sido posible fabricar productos complejos en condiciones estables de calidad y de características, condiciones que al operario le serían imposibles o muy difíciles de conseguir, realizando exclusivamente un control manual. La utilización de un adecuado sistema de control nos permitirá operar en las mejores condiciones posibles a cada requerimiento. De este modo se optimizará el rendimiento general del proceso, con un mejor aprovechamiento de los recursos 139

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implicados en el mismo. Todo ello repercutirá en una notable mejora económica de los resultados. La adopción de un sistema de control requerirá una importante inversión inicial, pero resultará en unos menores costes de operación de la planta. El balance económico final será positivo, dado que el ahorro conseguido en operación será superior a los costes de instalación del sistema de control. Por este motivo será importante en todo momento controlar el grado de utilización que se está haciendo del sistema, ya que de este dependerá la economía de la operación. Los procesos industriales a controlar pueden dividirse ampliamente en dos categorías: procesos continuos y procesos discontinuos. En ambos tipos, deben mantenerse en general las variables (presión, caudal, nivel, temperatura, etc.), bien en un valor deseado fijo, bien en un valor variable con el tiempo de acuerdo con una relación predeterminada, o bien guardando una relación determinada con otra variable. El sistema de control que permite este mantenimiento de las variables puede definirse como aquel que compara el valor de la variable o condición a controlar con un valor deseado y toma una acción de corrección de acuerdo con la desviación existente sin que el operario intervenga en absoluto. El sistema de control exige pues, para que esta comparación y subsiguiente corrección sean posibles, que se incluya una unidad de medida, una unidad de control, un elemento final de control y el propio proceso. En la parte de medida existe un sensor y una parte de acondicionamiento de la señal proveniente de dicho sensor. Esa señal medida se transmite a través de un medio de transmisión a la parte de control, o la cual actúa sobre la variable o proceso a medir, con lo que se establece de este modo un bucle o lazo que recibe el nombre de bucle de control. Los sistemas de control se clasifican en sistemas de lazo abierto o de lazo cerrado. La distinción la determina la acción de control, que es la que activa al sistema para producir la salida. Un sistema de control de lazo abierto es aquel en el cual la acción de control es independiente de la salida. Un sistema de control de lazo cerrado es aquel en el que la acción de control es en cierto modo dependiente de la salida. Los sistemas de control a lazo abierto tienen dos rasgos sobresalientes: a) La habilidad que éstos tienen para ejecutar una acción con exactitud está determinada por su calibración. Calibrar significa establecer o restablecer una relación entre la entrada y la salida con el fin de obtener del sistema la exactitud deseada.

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b) Estos sistemas no tienen el problema de la inestabilidad, que presentan los de lazo cerrado. Los sistemas de control de lazo cerrado se llaman comúnmente sistemas de control por realimentación (o retroacción). Un tostador automático es un sistema de control de lazo abierto, que está controlado por un regulador de tiempo. El tiempo requerido para hacer tostadas, debe ser anticipado por el usuario, quien no forma parte del sistema. El control sobre la calidad de la tostada (salida) es interrumpido una vez que se ha determinado el tiempo, el que constituye tanto la entrada como la acción de control. Un mecanismo de piloto automático y el avión que controla, forman un sistema de control de lazo cerrado (por realimentación). Su objetivo es mantener una dirección específica del avión, a pesar de los cambios atmosféricos. El sistema ejecutará su tarea midiendo continuamente la dirección instantánea del avión y ajustando automáticamente las superficies de dirección del mismo (timón, aletas, etc.) de modo que la dirección instantánea coincida con la especificada. El piloto u operador, quien fija con anterioridad el piloto automático, no forma parte del sistema de control. En ambos casos se observa que existen elementos definidos como el elemento de medida, el transmisor, el controlador, el indicador, el registrador y el elemento final. Estos elementos y otros adicionales se estudiarán en el resto del apartado, considerando las características propias del instrumento y las clases de instrumentos que se emplean en los procesos industriales.

Definición de Instrumentación Industrial Instrumentación: es el grupo de elementos que sirven para medir, controlar o registrar variables de un proceso con el fin de optimizar los recursos utilizados en éste. Un ejemplo de un instrumento cotidiano es el reloj, el cual nos sirve para controlar el uso eficaz de nuestro tiempo. En otras palabras, la instrumentación es la ventana a la realidad de lo que está sucediendo en determinado proceso, lo que servirá para determinar si el mismo va encaminado hacia donde deseamos. En caso contrario, podremos usar la instrumentación para actuar sobre algunos parámetros del sistema y proceder de forma correctiva. La instrumentación es lo que ha permitido el gran avance tecnológico de la ciencia actual en casos tales como: los viajes espaciales, la automatización de los procesos industriales y muchos otros de los aspectos de nuestro mundo moderno; ya que la automatización es solo posible a través de elementos que puedan sensar lo que sucede 141

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en el ambiente, para luego tomar una acción de control pre-programada que actué sobre el sistema y obtener el resultado previsto.

Clases de instrumentos Los instrumentos de medición y de control son relativamente complejos y su función puede comprenderse bien si están incluidos dentro de una clasificación adecuada. Como es lógico, pueden existir varias formas para c1asificar los instrumentos, cada una de ellas con sus propias ventajas y limitaciones. Se considerarán dos clasificaciones básicas: la primera relacionada con la función del instrumento y la segunda con la variable del proceso. Este modo de clasificarlos no es necesariamente el único, pero se considera bastante completo.

1.- En función del instrumento De acuerdo con la función del instrumento, obtenemos las formas siguientes: Instrumentos ciegos: Estos son aquellos que no tienen indicación visible de la variable. Hay que hacer notar que son ciegos los instrumentos de alarma, tales como presostatos y termostatos (interruptores de presión y temperatura respectivamente) que poseen una escala exterior con un índice de selección de la variable, ya que sólo ajustan el punto de disparo del interruptor o conmutador al cruzar la variable el valor seleccionado. Son también instrumentos ciegos, los transmisores de caudal, presión, nivel y temperatura sin indicación. Instrumentos indicadores: Estos disponen de un índice y de una escala graduada en la que puede leerse el valor de la variable. Según la amplitud de la escala se dividen en indicadores concéntricos y excéntricos. Existen también indicadores digitales que muestran la variable en forma numérica con dígitos. Instrumentos registradores: Estos registran con trazo continuo o a puntos la variable, y pueden ser circulares o de gráfico rectangular o alargado según sea la forma del gráfico. Los registradores de gráfico circular suelen tener el gráfico de 1 revolución en 24 horas mientras que en los de gráfico rectangular la velocidad normal del gráfico es de unos 20 mm/hora. Elementos primarios: Ellos están en contacto con la variable y utilizan o absorben energía del medio controlado para dar al sistema de medición una indicación en respuesta a la variación de la variable controlada. El efecto producido por el elemento primario puede ser un cambio de presión, fuerza, posición, medida eléctrica, etc. Por ejemplo: en los elementos primarios de temperatura de bulbo y capilar, el efecto 142

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es la variación de presión del fluido que los llena y en los de termopar se presenta una variación de fuerza electromotriz. Transmisores: Estos captan la variable de proceso a través del elemento primario y la transmiten a distancia en forma de señal neumática de margen 3 a 15 psi (libras por pulgada cuadrada) o electrónica de 4 a 20 mA de corriente continua. La señal neumática de 3 a 15 psi equivale a 0,206 - 1,033 bar (0,21 - 1,05 Kg/cm2) por lo cual, también se emplea la señal en unidades métricas 0,2 a 1 bar (0,2 a 1 Kg/cm2). Asimismo, se emplean señales electrónicas de 1 a 5 mA c.c., de 10 a 50 mA c.c. y de O a 20 mA c.c., la señal normalizada es de 4-20 mA c.c. La señal digital utilizada en algunos transmisores inteligentes es apta directamente para ordenador. El elemento primario puede formar o no parte integral del transmisor; el primer caso lo constituye un transmisor de temperatura de bulbo y capilar y el segundo un transmisor de caudal con la placa orificio como elemento primario. Transductores: Estos reciben una señal de entrada función de una o más cantidades físicas y la convierten modificada o no a una señal de salida. Son transductores, un relé, un elemento primario, un transmisor, un convertidor PP/I (presión de proceso a intensidad), un convertidor PP/P (presión de proceso a señal neumática), etc. Convertidores: Estos son aparatos que reciben una señal de entrada neumática (3-15 psi) o electrónica (4-20 mA c.c.) procedente de un instrumento y después de modificarla envían la resultante en forma de señal de salida estándar. Ejemplo: un convertidor P/I (señal de entrada neumática a señal de salida electrónica, un convertidor I/P (señal de entrada eléctrica a señal de salida neumática). Este último término es general y no debe aplicarse a un aparato que convierta una señal de instrumentos. Receptores: Estos reciben las señales procedentes de los transmisores y las indican o registran. Los receptores controladores envían otra señal de salida normalizada a los valores ya indicados 3-15 psi en señal neumática, o 4-20 mA c.c. en señal electrónica, que actúan sobre el elemento final de control. Controladores: Estos comparan la variable controlada (presión, nivel, temperatura) con un valor deseado y ejercen una acción correctiva de acuerdo con la desviación. La variable controlada la pueden recibir directamente, como controladores locales o bien indirectamente en forma de señal neumática, electrónica o digital procedente de un transmisor. Elemento final de control: Este recibe la señal del controlador y modifica el caudal del fluido o agente de control. En el control neumático, el elemento suele ser una válvula neumática o un servomotor neumático que efectúan su carrera completa de 3 a 15 psi (0,2-1 bar). En el control electrónico la válvula o el servomotor anteriores son accionados a través de un convertidor de intensidad a presión (I/P) o señal digital a 143

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presión que convierte la señal electrónica de 4 a 20 mA c.c. o digital a neumática 3-15 psi. En el control eléctrico el elemento suele ser una válvula motorizada que efectúa su carrera completa accionada por un servomotor eléctrico. Las señales neumáticas (3-15 psi o 0,2-1 bar o 0,2-1 Kg/cm2) y electrónica (4-20 mA c.c.) permiten el intercambio entre instrumentos de la planta. No ocurre así en los instrumentos de señal de salida digital (transmisores, controladores) donde las señales son propias de cada suministrador.

2.- En función de la variable de proceso De acuerdo con la variable del proceso, los instrumentos se clasifican en: Instrumentos de caudal, nivel, presión, temperatura, densidad y peso específico, humedad y punto de rocío, viscosidad, posición, velocidad, pH, conductividad, frecuencia, fuerza, turbidez, etc. Esta clasificación corresponde específicamente al tipo de las señales medidas siendo independiente del sistema empleado en la conversión de la señal de proceso. De este modo, un transmisor neumático de temperatura del tipo de bulbo y capilar, es un instrumento de temperatura a pesar de que la medida se efectúa convirtiendo las variaciones de presión del fluido que llena el bulbo y el capilar; el aparato receptor de la señal neumática del transmisor anterior es un instrumento de temperatura, si bien, al ser receptor neumático lo podríamos considerar instrumento de presión, caudal, nivel o cualquier otra variable, según fuera la señal medida por el transmisor correspondiente; un registrador potenciométrico puede ser un instrumento de temperatura, de conductividad o de velocidad, según sean las señales medidas por los elementos primarios de termopar, electrodos o dínamo. Asimismo, esta clasificación es independiente del número y tipo de transductores existentes entre el elemento primario y el instrumento final. Así ocurre en el caso de un transmisor electrónico de nivel de 4 a 20 mA c.c., un receptor controlador con salida de 4-20 mA c.c., un convertidor intensidad-presión (I/P) que transforma la señal de 4-20 mA c.c. a neumática de 3-15 psi y la válvula neumática de control; todos estos instrumentos se consideran de nivel. En la designación del instrumento se utiliza en el lenguaje común las dos clasificaciones expuestas anteriormente. Y de este modo, se consideran instrumentos tales como transmisores ciegos de presión, controladores registradores de temperatura, receptores indicadores de nivel, receptores controladores registradores de caudal, etc.

3.- Funcionamiento analógico y digital Es posible, además, clasificar la forma en que pueden ejecutarse las funciones básicas enfocando la atención a la naturaleza continua o discreta de las señales que representa la información. Las señales que varían en forma continua y que pueden tomar una infinidad de valores en cualquier intervalo dado, se llaman señales analógicas; los 144

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dispositivos que producen esas señales se llaman dispositivos analógicos. (Esto es rigurosamente cierto en un sentido macroscópico, ya que todos los efectos físicos se convierten en discretos en consideraciones atomísticas.) En contraste, las señales que varían en pasos discretos y pueden así tomar solamente un número finito de valores diferentes, se describen como señales digitales; los aparatos que producen estas señales se llaman aparatos digitales. La mayoría de los aparatos de medida actuales son del tipo analógico. Está aumentando la importancia de los instrumentos digitales, quizá principalmente debido al uso creciente de las computadoras digitales, tanto en los sistemas de reducción de datos como en los automáticos de control. Como la calculadora digital trabaja solo con señales digitales, cualquier información que se le suministre debe ser en la forma digital. La salida de la computadora tiene también forma digital. Así, cualquier comunicación con la computadora en el extremo de la entrada o de la salida deberán darse en señales digitales. Como la mayor parte de las medidas actuales y aparatos de control son de naturaleza analógica, es necesario tener tanto convertidores analógicos a digitales (a la entrada de la computadora) como convertidores digitales a analógicos (a la salida de la computadora). Estos dispositivos sirven de "traductores" que permiten al calculista comunicarse con el mundo exterior, que es en su mayor parte de naturaleza analógica.

MEDICIONES 1.- Presión La medición de presión, junto a la de temperatura y nivel, son las variables de proceso más utilizadas en los procesos industriales. La presión se define como fuerza ejercida sobre una superficie por unidad de área. En ingeniería, el término presión se restringe generalmente a la fuerza ejercida por un fluido por unidad de área de la superficie que lo encierra. De esta manera, la presión (P) de una fuerza (F) distribuida sobre un área (A), se define como: 𝑃=

𝐹 𝐴

Existen muchas razones por las cuales en un determinado proceso se debe medir presión. Entre estas se tienen: • Calidad del producto, la cual frecuentemente depende de ciertas presiones que se deben mantener en un proceso. • Por seguridad, como por ejemplo, en recipientes presurizados donde la presión no debe exceder un valor máximo dado por las especificaciones del diseño. • En aplicaciones de medición de nivel. • En aplicaciones de medición de flujo. 145

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La presión puede medirse de dos maneras, la primera en términos absolutos, y la segunda en términos relativos. La presión absoluta se mide con relación al cero absoluto o vacío total. La presión relativa se mide con respecto a la presión atmosférica, es decir, su valor cero corresponderá al valor de la presión absoluta atmosférica. La presión atmosférica es la que ejerce la masa de aire de la atmósfera terrestre sobre su superficie, medida mediante un barómetro. A nivel del mar, la presión atmosférica es de aproximadamente 760 mm de Hg absolutos, que es equivalente a 14,7 psi. Otro tipo de medida de esta variable, frecuentemente usada es la presión diferencial, que consistirá en la medida de la misma entre dos puntos de un proceso. La presión de vacío es aquella que se mide como la diferencia entre una presión atmosférica y la presión absoluta (cero absoluto). Presión manométrica. Es la presión medida con referencia a la presión atmosférica la diferencia entre la presión medida y la presión atmosférica real. Como ésta es variable, la comparación de valores medidos en diferentes intervalos de tiempo, resulta incierta. Presión hidrostática. Es la presión existente bajo la superficie de un líquido, ejercida por el mismo. Presión de línea. Es la fuerza ejercida por el fluido, por unidad de superficie, sobre las paredes de una conducción por la que circula. Presión diferencial. Es la diferencia entre un determinado valor de presión y otro utilizado como referencia. En cierto sentido, la presión absoluta podría considerarse como una presión diferencial que toma como referencia el vacío absoluto, y la presión manométrica como otra presión diferencial que toma como referencia la presión atmosférica. En el sistema Internacional de Unidades, la unidad de medida de presión es el Pascal (Pa), que se define como la fuerza ejercida por un Newton (N) sobre un área de un metro cuadrado (m2). O sea, Pa = N/m2. Esta es una unidad de presión muy pequeña, pero el kilo pascal (KPa), 1.000 Pa, permite expresar fácilmente los rangos de presión comúnmente más usados en la industria. Otras de las unidades utilizadas son el Kilogramo por centímetro cuadrado (Kg/cm2); libras por pulgada cuadrada (Psi); bar, y otros.

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Instrumentos para medición de la presión a. Instrumentos mecánicos Los instrumentos mecánicos utilizados para medir presión cuyas características se resumen en la tabla 64, pueden clasificarse en: � Columnas de Líquido: • Manómetro de Presión Absoluta. • Manómetro de Tubo en U. • Manómetro de Pozo. • Manómetro de Tubo Inclinado. • Manómetro Tipo Campana. � Instrumentos Elásticos: • Tubos Bourdon. • Fuelles. • Diafragmas.

b. Instrumentos electromecánicos y electrónicos Los instrumentos electromecánicos y electrónicos utilizados para medir presión pueden clasificarse en: • Transmisores electrónicos de equilibrio de fuerzas. • Medidores de Esfuerzo (Strain Gages) • Transductores de Presión Resistivos • Transductores de Presión Capacitivos • Transductores de Presión Magnéticos • Transductores de Presión Piezoeléctricos

c. Elementos Electrónicos de vacío Los elementos electrónicos de vacío se emplean para la medición de alto vacío, son altamente sensibles y se clasifican: • Mecánicos • Medidor de McLeod • Térmicos • De Ionización

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2.- Medición de flujos La medición de flujo es uno de los aspectos más importantes en el control de procesos; de hecho, bien puede ser la variable más comúnmente medida. Existen muchos métodos confiables y precisos para medir flujo. Algunos son aplicables solamente a líquidos, otros solamente a gases y vapores; y otros a ambos. El fluido puede ser limpio o “sucio”, seco o húmedo, erosivo o corrosivo. Las condiciones del proceso tales como presión, temperatura, densidad, viscosidad, etc., pueden variar. Todos estos factores afectan la medición y deben ser tomados en cuenta en el momento de seleccionar un medidor de flujo. Es necesario por lo tanto, conocer el principio de operación y características de funcionamiento de los diferentes medidores de flujo disponibles. Sin tal conocimiento, es difícil seleccionar el medidor más apropiado para una determinada aplicación. Las aplicaciones más habituales de este tipo de equipos en la industria consisten en: • Medir las cantidades de gases o líquidos utilizados en un proceso dado. • Controlar las cantidades adicionales de determinadas substancias aportadas en ciertas fases del proceso. • Mantener una proposición dada entre dos fluidos. • Medir el reparto de vapor en una planta, etc.

Como hemos dicho, en numerosos procesos industriales, los equipos para la medida de caudal constituyen la parte más importante de la instrumentación. El valor de un caudal se determina generalmente midiendo la velocidad del fluido que por una conducción de una sección determinada. Mediante éste procedimiento indirecto. , lo que se mide es el caudal volumétrico Qv, que en su forma más simple, sería:

Qv = A x V

donde A es la sección transversal del tubo y V la velocidad lineal del fluido. Una medición fiable del caudal dependerá pues de la medición correcta de los valores A y V. Si, por ejemplo, aparecen burbujas en el fluido, el término A de la ecuación seria artificialmente alto. De igual forma, si se mide la velocidad como el desplazamiento de un punto situado en el centro del tubo y se introduce en la ecuación anterior, el caudal Qv calculado seria mayor que el real, debido a que V debe reflejar la velocidad media de todo el frente del fluido al paso de una sección transversal del tubo.

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Instrumentos para medición del caudal Existen diversas formas de evaluar la cantidad de volumen o masa de un determinado fluido, que pasa por una tubería por unidad de tiempo. De lo anterior podemos deducir que existen dos tipos principales de medición de caudal, éstas son: - Caudales Volumétricos. - Caudales de masa o Másicos. Los volumétricos a su vez se subdividen en: -. Caudal por Presión Diferencial. -. Turbinas. -. Medidores de Desplazamiento Positivo. -. Rotámetros. Dentro de la medición por presión diferencial encontramos los elementos siguientes: -. Placa de Orificio -. Toberas -. Tubo de Venturi -. Uniwedge (Taylor) -. Tubo de Pitot -. Tubo Annubar Los cuatro primeros, se basan en el principio que puede demostrarse mediante la ecuación de Benoulli, para una restricción en el paso de fluido en una tubería, que cumplirá con la siguiente ecuación general: 𝐐 = 𝐊 ∗ 𝐏𝟏 − 𝐏𝟐

𝟏 𝟐

Donde: Q : Caudal de fluido. K : Constante de proporcionalidad. P1: Presión aguas arriba de la restricción. P2: Presión aguas abajo de la restricción. Los instrumentos de medición de caudales de masa, son de gran importancia en la industria, en razón del gran número de aplicaciones requeridas por este tipo de

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medición entre las cuales figuran: los balances de masa efectuados en un proceso complejo. Existen dos grandes grupos de mediciones de caudal de masa, que son: • Por Compensación de la Medida Volumétrica. • Por Medición Directa. La Compensación de la Medida Volumétrica, consiste en la adición de un transmisor de densidad al medidor de caudal volumétrico existente en un proceso, y luego, aplicando la siguiente ecuación obtendremos el caudal de masa: D = m/V

m = V.D

La implementación de este método se puede llevar a cabo mediante un transductor multiplicador, que permita la operación expuesta en la relación. La Medición Directa, se podrá realizar mediante una serie de elementos entre los cuales figuran: • Medidores Térmicos. • Medidores de Momento Angular. • Medidores por Frecuencia Natural de Oscilación. Medidores Térmicos. Se basan en el principio que establece que un cuerpo se calienta al pasar cerca de otro cuerpo a mayor temperatura. El sistema consiste en un manta de calentamiento aplicada en la parte exterior de la tubería que proporciona calor constante, y dos termocúplas conectadas aguas arriba y aguas abajo de dicha manta; cuando el caudal sea bajo, la transferencia de calor será más efectiva. Medidores de Momento Angular. Se basan en el principio de conservación del momento de los fluidos; éstos constan generalmente de una turbina que se encuentra acoplada a un medidor del momento angular. En términos comunes se puede decir, que el momento así medido será directamente proporcional al caudal de masa del fluido. Medidores por Frecuencia Natural de Oscilación. Medidor de caudal de masa directo que trabaja mediante el efecto que tienen las oscilaciones de frecuencia natural de vibración con respecto al caudal de masa que pasa 150

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por tramo de tubería que está construido con materiales de buena elasticidad y de una forma geométrica muy particular. La medición directa de la masa de flujo evita la necesidad de utilizar cálculos complejos y como estándar fundamental de medición, la masa no deriva sus unidades de otra fuente ni se ve afectada por variaciones de temperatura o presión; tal constancia hace a la masa, la propiedad ideal para medir. El primer Medidor de Flujo Másico (MFM) fue desarrollado por la compañía Micro Motion y funciona según el principio Coriolis. El medidor de Coriolis se basa en el teorema de Coriolis, matemático francés (1795-1843) que observó que un objeto de masa m que se desplaza con una velocidad lineal V a través de una superficie giratoria que gira con velocidad angular constante w, experimenta una velocidad tangencial (velocidad angular x radio de giro) tanto mayor cuanto mayor es su alejamiento del centro. Si el móvil se desplaza del centro hacia la periferia experimentará un aumento gradual de su velocidad tangencial, lo cual indica que se le está aplicando una aceleración, que es precisamente la aceleración de Coriolis. Este fenómeno es el causante de que el remolino que se forma en el fondo de un depósito al vaciarlo, gira a derechas en el hemisferio Norte y a izquierdas en el hemisferio Sur. Asimismo todos los vientos de la circulación general que soplan desde el Norte al Sur en el hemisferio Norte son desviados, debido a la rotación de la Tierra de Oeste a Este, constituyendo los vientos predominantes de oeste. Por otro lado, el célebre péndulo de Foucault demuestra también el fenómeno. Otro tipo de medidor de caudal másico es el “másico térmico”, que están basados en los principios de elevación de la temperatura del fluido en su paso por un cuerpo caliente y en la pérdida de calor experimentada por un cuerpo caliente inmerso en el fluido. Se reservan los medidores volumétricos para la medida general de caudal y se destinan los medidores de caudal másico a aquellas aplicaciones en que la exactitud de la medida es importante. Por otra parte, de acuerdo al principio de operación, los medidores de flujo pueden ser agrupados de la siguiente manera: • Medidores diferenciales (Head Meters). • Medidores de desplazamiento positivo. • Medidores de área variable. • Medidores volumétricos. • Medidores de flujo másico. 151

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3.- Medición de nivel La medición del nivel puede definirse como la determinación de la posición de una interfase que existe entre dos medios separados por la gravedad, con respecto a una línea de referencia. Tal interfase puede existir entre un líquido y un gas, entre dos líquidos, entre un sólido granulado o sólido fluidizado y un gas, o entre un líquido y su vapor. Existen muchas situaciones en la industria petrolera donde estas interfases deben ser establecidas dentro de límites específicos, por razones de control del proceso o de la calidad del producto. Hay una gran variedad de técnicas por medio de las cuales se puede medir el nivel de líquidos o sólidos en equipos de procesos. La selección de la instrumentación adecuada depende de la naturaleza del proceso; del grado de exactitud y control requeridos y del aspecto económico. Es muy importante que el usuario conozca los diferentes medidores disponibles, para que así pueda hacer una selección apropiada. A continuación se describen los principales métodos e instrumentos utilizados en la medición de nivel.

Tipos de instrumentos para medir nivel Al igual que otras variables de proceso, el nivel puede ser medido por métodos directos o métodos indirectos. Los métodos e instrumentos utilizados para medición de nivel pueden clasificarse de la siguiente manera: • Métodos visuales. • Instrumentos actuados por flotadores. • Desplazadores. • Instrumentos de nivel de tipo hidrostáticos. • Métodos electrónicos. • Métodos térmicos. • Métodos sónicos. • Instrumentos fotoeléctricos. • Instrumentos radioactivos.

La referencia [Creus, Antonio. INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL] plantea que los instrumentos de medición directa se dividen en: • Sonda • Cinta y plomada • Nivel de cristal • Instrumentos de flotador

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Mientras que los instrumentos que miden el nivel aprovechando la presión hidrostática se dividen en: • Medidor manométrico • Medidor de tipo burbujeo • Medidor de membrana • Medidor de presión diferencial de diafragma

La citada referencia clasifica también a los instrumentos de medición de nivel según las características eléctricas del fluido en: • Medidor resistivo • Medidor capacitivo • Medidor de radiación • Medidor conductivo • Medidor ultrasónico • Medidor de láser

4.- Medición de temperatura La medida de temperatura constituye una de las mediciones más comunes y más importantes que se efectúan en los procesos industriales. Las limitaciones del sistema de medida quedan definidas en cada tipo de aplicación por la precisión, por la velocidad de captación de la temperatura, por la distancia entre el elemento de medida y el aparato receptor y por el tipo de instrumento indicador, registrador o controlador necesarios; es importante señalar que es esencial una comprensión clara de los distintos métodos de medida con sus ventajas y desventajas propias para lograr una selección óptima del sistema más adecuado. La Temperatura es difícil de definir, ya que no es una variable tan tangible como lo es la presión, dado que en su caso, no podemos referirla a otras variables. La temperatura es un estado relativo del ambiente, de un fluido o de un material referido a un valor patrón definido por el hombre, un valor comparativo de uno de los estados de la materia. Por otra parte, si, positivamente, podremos definir los efectos que los cambios de temperatura producen sobre la materia, tales como los aumentos o disminución de la velocidad de las moléculas de ella, con consecuencia palpable, tales como el aumento o disminución del volumen de esa porción de materia o posibles cambios de estado. Existen dos escalas de temperatura o dos formas de expresar el estado relativo de la materia, estas son: 153

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- Temperaturas absolutas - Temperaturas relativas Las escalas absolutas expresan la temperatura de tal forma que su valor cero, es equivalente al estado ideal de las moléculas de esa porción de materia en estado estático o con energía cinética nula. Las escalas relativas, son aquellas que se refieren a valores preestablecidos o patrones en base los cuales fue establecida una escala de uso común. En Sistema Métrico Decimal, las escalas relativas y absolutas son: - la Escala Celsius o de grados Centígrados (relativa) - la Escala Kelvin (absoluta) La equivalencia entre las dos escalas es: Grados Kelvin = Grados Centígrados + 273 En el Sistema de Medidas Inglesas, su equivalente será: - La Escala Fahrenheit (Relativa) - La Escala Rankine (Absoluta) la equivalencia entre estas dos escalas es: Grados Rankine = Grados Fahrenheit + 460 Por otra parte, las escalas Celsius y la Fahrenheit están referidas al mismo patrón, pero sus escalas son diferentes. El patrón de referencia usado para su definición fueron los cambios de estado del agua. Estos puntos son:

CAMBIO DE ESTADO SOLIDO - LÍQUIDO LIQUIDO - GAS

ºCELSIUS 0 100

ºFARENHEIT 32 212

Como se puede deducir de la tabla anterior, por cada grado Celsius de cambio térmico tendremos 1,8 grados Fahrenheit de cambio equivalente. De todo esto, la equivalencia entre estas dos escalas será: Grados Fahrenheit = Grados Celsius * 1,8 + 32

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Tipos de instrumentos para medir temperaturas El crédito de la invención del termómetro se atribuye a Galileo en el año 1592. Mejoras al diseño del termómetro de Galileo fueron introducidas por otros investigadores utilizando diversas escalas termométricas, todas ellas basadas en dos o más puntos fijos. No fue sino hasta el año 1700, cuando Gabriel Fahrenheit produjo termómetros repetitivos y exactos. Fahrenheit utilizó una mezcla de agua y sal. Esta fue la temperatura más baja que pudo reproducir, y la llamó “cero grados”. Para la temperatura más alta de su escala, utilizó la temperatura del cuerpo humano y la llamó 96 grados. Esta escala de Fahrenheit ganó popularidad principalmente por la calidad y repetibilidad de los termómetros construidos por él. Cerca de 1742 Anders Celsius propuso que el punto de fusión del hielo y el punto de ebullición del agua fuesen utilizados como puntos iniciales y finales de la escala de temperatura, de esta manera el cero grado fue seleccionado como punto de fusión del hielo y 100 grados como punto de ebullición del agua. Esta escala denominada Celsius, se le dio oficialmente el nombre en el año 1948. Otras escalas de temperatura llamadas Kelvin y Rankine, introducen el concepto del cero absoluto y se utilizan como estándares en la termometría. Existen diferentes sensores que se utilizan en la industria de procesos para medir la temperatura, entre los que se pueden mencionar: - Termómetro de bulbo (líquido, gas y vapor). - Termómetros bimetálicos. - Termopares. - Termómetros de resistencia. - Termistores. - Pirómetros de radiación. La selección y especificación apropiada de un instrumento de temperatura, depende mucho del conocimiento de los diferentes tipos de sensores disponibles, de sus limitaciones y de consideraciones prácticas.

5.- Medidas de Análisis En los apartados anteriores se ha estudiado la medición y transmisión de las variables de proceso más comunes que se encuentran en la industria: la presión, el caudal, el nivel y la temperatura. Existen otras muchas variables que son también de interés industrial y que pueden clasificarse como físicas y químicas. Las variables físicas son aquellas relacionadas con las causas físicas que actúan sobre un cuerpo, con su movimiento o bien con las propiedades físicas de las sustancias. Entre ellas tenemos: el peso, la velocidad, la densidad y el peso específico, la humedad 155

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y el punto de rocío, la viscosidad y la consistencia, la llama, el oxígeno disuelto, la turbidez y la radiación solar. Las variables químicas están relacionadas con las propiedades químicas de los cuerpos o con su composición. Entre ellas se encuentran la conductividad, el pH, redox, y la composición de los gases en una mezcla. Una variante muy específica de las variables de proceso son las medidas de análisis (variables físicas y químicas). En el mundo de las plantas industriales existen infinidad de variables que se pueden medir, siendo estas tan complejas como uno se pueda imaginar. No es misión de este curso el entrar en detalle sobre todas y cada una de las variables, así como en las posibles tecnologías. Tampoco existe una diferenciación clara de cómo clasificar dichas tecnologías. Un punto muy importante a tener en cuenta es que la mayoría de los analizadores requieren de un sistema de extracción de la muestra, de una línea de transporte de la muestra y de un sistema de acondicionamiento de muestras. En algunos casos es más importante el transporte y acondicionamiento que el propio analizador. Una posible clasificación de las medidas de análisis podría ser: – Analítica de Agua-Vapor. – Analítica de Emisiones. – Analítica de otras propiedades físicas-químicas.

A continuación simplemente enumeramos las medidas de análisis más utilizadas en la industria y plantas de proceso, de acuerdo a la anterior clasificación.

Analítica de Agua-Vapor Los parámetros mas medidos en los ciclos agua-vapor son: – Conductividad. – pH. – Oxigeno Disuelto. – Ozono. – Sólidos en suspensión – Sílice. – Cloro. – Sílice. 156

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– Sodio. – Fosfatos. – Turbidez. – Hidrácida. – Cloro. – TOC (Carbono Orgánico Total) – Hierro/Cobre. La misión principal de este tipo de analizadores, es la de controlar dichos parámetros, para poder proteger sistemas y “avisar” de la necesidad de tratar químicamente los fluidos (dosificar), así como para comprobar la calidad de ciertos fluidos bien de consumo o de sus efluentes.

Analítica de Emisiones y Condiciones Atmosféricas. Los parámetros más medidos para la monitorización de emisiones son: – Contenido de Oxigeno. – COV (Compuestos Orgánicos Volátiles) – CO. – CO2. – SO2. – NOx. – Opacidad (partículas). La misión principal de este tipo de analizadores, es la de controlar las emisiones a la atmósfera de las plantas industriales.

Hoy en día, y sobre todo a partir de los requerimientos del protocolo de Kioto, estas medidas se están requiriendo cada vez más para poder controlar las emisiones.

Dentro de este apartado, aunque no son específicamente emisiones, se podrían incluir las condiciones atmosféricas, como: – Velocidad y Dirección del Viento. – Pluviosidad. – Humedad relativa – Temperatura Ambiente. – Radiación Solar.

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Analítica de otros parámetros Físicos-Químicos Aparte de los parámetros anteriormente indicados, que quizás sean los más empleados en la mayoría de las plantas de proceso, existen otros muchos parámetros más específicos dependiendo del tipo de proceso. Entre otros se podrían enumerar: – Pour Point (Refinación y Petroquímicas). – Presión de Vapor Reid “PVR” (Refinación y Petroquímicas). – Punto de Inflamación (Refinación y Petroquímicas). – Punto de Nube (Refinación y Petroquímicas). – Punto de Congelación (Refinación y Petroquímicas). – Viscosidad (Refinación y Petroquímicas). – Color (Refinación y Petroquímicas). – Poder Calorífico (Refinación y Petroquímicas). – Indice de Wobbe (Refinación y Petroquímicas). – Punto de destilación (Refinación y Petroquímicas). – H2S en Hidrocarburos (Refinación y Petroquímicas). – Azufre Total en Hidrocarburos (Refinación y Petroquímicas). – Hidrocarburos en Agua (Refinación y Petroquímicas). – Cromatografía de gases (composición de gases). – Índice de refracción (Refinación y Petroquímicas). – Monitor de sal en crudo (Refinación y Petroquímicas). – Humedad relativa en gases (Refinación, Petroquímicas, Plantas de prod. Gases, etc.). – Punto de Rocío en gases (Refinación, Petroquímicas, Plantas de prod. Gases, etc.). – Pureza de Oxigeno (Plantas de prod. Gases). – Trazas de N2 en corriente de Argón (Plantas de prod. Gases). – Pureza de O2 (Plantas de prod. Gases). – Trazas de O2 (Plantas de prod. Gases). – Densidad en líquidos – Detección de Interfases. – Consistencia (Papeleras). – Blancura (Papeleras). Por último otra variante de los analizadores son los detectores de gases y fuego. Estos son utilizados en las plantas para detectar fugas de gases peligrosos para el cuerpo humano (H2SO4, HF, Amoniaco, etc.), o por posibles explosiones (gases de hidrocarburos, etc.)

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ELEMENTOS FINALES DE CONTROL En la mayor parte de los procesos industriales aparecen lazos de control formados por tres elementos típicos: transmisor, regulador y válvula. Actuando conjuntamente garantizan una operación controlada y eficiente de la planta junto con otros equipos automáticos Los avances de la electrónica en la instrumentación industrial han ido desplazando a la neumática clásica que fue pionera en la automatización. Más recientemente la incorporación de la electrónica digital permite usar transmisores inteligentes, sistemas de control distribuido y avanzado optimizando, aún más, los procesos de producción. Todas estas novedades, que se desarrollan a alta velocidad, concentran la atención de los ingenieros de control a la hora de definir y diseñar los sistemas, dedicando menos tiempo y atención a las válvulas de control. Una especificación superficial de las válvulas, bien en fase de proyecto ó en fase de compra, dejaría la selección a una arriesgada “ingeniería de precio” donde no se valore adecuadamente la visión global del sistema de control y sus objetivos. A diferencia de otros instrumentos, la válvula de control está siempre modulando energía y es pieza clave que puede minimizar la eficacia de un sistema de control sofisticado y caro. Es por esto la necesidad de elevar el nivel de exigencia en los criterios de selección de las válvulas de control para lo que se requiere una mayor formación y conocimiento de su tecnología, que también ha evolucionado en los últimos años como consecuencia de un mayor conocimiento de los fenómenos físicos que tienen lugar en plantas donde se trabaja a altas presiones y temperaturas, los nuevos materiales disponibles y la mejora en los sistemas de cálculo. El objetivo de este apartado es el apreciar la importancia que tienen las válvulas de control dentro de los procesos industriales y tener una breve idea de los tipos a emplear en control. En cuanto a constitución mecánica, las válvulas de control tienen las mismas configuraciones que las válvulas manuales, es decir, pueden ser del tipo: – Globo o asiento. – Mariposa. – Bola. – Compuerta. – Macho. – Diafragma. – Etc.

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Dentro de las válvulas de control se podrían distinguir dos tipos en función del tipo de control:

– Válvulas Todo-Nada – Válvulas de Control.

La principal diferencia entre una y otra, es que la primera solamente actúa en dos posiciones, o abierta o cerrada y se suele utilizar en controles on-off. La segunda se utiliza para el control continuo de procesos y está continuamente modulando y buscando la posición de equilibrio requerida por el sistema.

Un factor muy importante en las válvulas de control es su especificación, para ello se deben tener en cuenta una serie de factores importantes. A continuación se dan unas pautas para la especificación y selección de las válvulas.

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SISTEMAS DE CONTROL El objetivo de este punto no es el explicar en detalle lo que es un sistema de control, ni como se debe especificar, sino que se entienda como se integra dentro de todo lo que hemos hablado hasta ahora, es decir cómo se cierra el círculo desde un instrumento que mide la variable de proceso, hasta el elemento final de control, pasando por el sistema de control. Los sistemas de control tienen la misión de recibir las variables de proceso procedentes de los instrumentos, procesarlas, ejecutar órdenes y gestionar las salidas a los elementos finales de control (control o todo-nada). Como información y cultura general, a continuación se dan unas fechas de la evolución que pueden ser interesantes: – Etapa inicial: 1958 a 1964 – Ordenador Centralizado: 1965 a 1970 – Miniordenadores: 1971 a 1975 – Control Distribuido: desde 1975 A grandes rasgos existen dos posibilidades a la hora de seleccionar el tipo de sistema de control a utilizar, por una parte están los Controladores Lógicos Programables (PLC´s) unidos a un SCADA (Supervisory Control and Data Adquisition), y por otra están los SCD´s (Sistemas de Control Distribuido). Existe un gran debate abierto sobre la conveniencia de utilizar uno u otro, especialmente generado por los grandes suministradores de sistemas, pero lo cierto es que cada vez más se parecen unos a otros. Los primeros se utilizan cuando el control es principalmente “discreto” (todo-nada) o el volumen de señales es relativamente pequeño. El SCD se utiliza para grandes proyectos y control mayoritariamente analógico. Otro punto a tener en cuenta son las comunicaciones e interfases, con otros sistemas. La mayoría de suministradores ya aceptan casi todos los protocolos de comunicaciones, todo tipo de señales de entrada/salida etc. Centrándonos un poco más en los SCD, estos se basan en tres principales subsistemas: – Interfase con el proceso (tarjetas de entrada/salida, controladores, etc.). – Interfase con el operador (pantallas de visualización y software). – Vías de datos o buses de interconexión (redes Ethernet, profibus, etc.). 165

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Digamos que la interfase con el proceso, y más en concreto los controladores, son el corazón de la instalación, y por el pasa toda la información. En el sistema de control se ejecuta todas las acciones de control como pueden ser: – Control analógico. – Control todo-nada. – Gestión de alarmas. – Generación de informes. – Registro de señales. – Funciones de cálculo. – Secuencias de arranque. – Gestión de las comunicaciones.

6.4. Tareas de mantenimiento 6.4.1. Introducción Se puede afirmar que el mantenimiento engloba las operaciones y cuidados necesarios para que los edificios, instalaciones y equipos funcionen adecuadamente, desempeñando correctamente el servicio para el que fueron diseñados. Hay que subrayar que el mantenimiento busca, ante todo, conservar el servicio que suministra cada uno de los equipos, instalaciones y otros elementos; no la conservación física de los mismos; en otras palabras, es más importante el servicio que presta cada elemento que el elemento mismo. Las anteriores aseveraciones, no son conceptos extraños cuando se hace referencia al mantenimiento de las instalaciones productivas. El objetivo del mantenimiento es prolongar la vida útil, de manera económica favorable, de todos los recursos incluso el medio ambiente en el que se desarrollan las actividades de la empresa; por medio de actividades y procedimientos que buscan evitar el desgaste y destrucción de los bienes puestos al servicio del proceso productivo, hasta la restitución del servicio de algún elemento cuando se presente una anomalía que lo interrumpa. Las tareas en mantenimiento son los trabajos que podemos realizar para cumplir el objetivo de evitar el fallo o minimizar sus efectos. Estas operaciones se atendrán a lo dispuesto en las reglamentaciones industriales específicas en cuanto a su periodicidad, contenidos de las mismas y requisitos que deben cumplir quienes efectúen estos trabajos.

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Los principales aspectos a considerar en relación a las tareas se referirán a: - Elementos, mecanismos y secciones para clasificar y el tipo de actividades específicas que se les va a proporcionar a cada máquina o equipo. - Establecer el tipo y la frecuencia para la realización de las actividades del mantenimiento preventivo.

Si bien, inicialmente solo contamos con las instrucciones y/o recomendaciones del fabricante (manuales de operación y mantenimiento), la acumulación de datos históricos de reparaciones de maquinaria y equipos, la cual se efectúa por medio de tarjetas de registro de fallas y sus correspondientes reparaciones realizadas, permite conocer los problemas, analizar las condiciones y dificultades ocurridas, y nos indicarán las acciones que debemos implantar.

Las actividades generales que son proporcionadas, son:

Inspección: Se realiza con el fin de detectar: • • •

Fallas en potencia; Condiciones generales de funcionamiento; Confiabilidad de la operación.

Servicio: Se realiza con el fin de conservar en óptimas condiciones de funcionamiento por medio de: • • • •

Lubricación; Limpieza; Ajuste; Pintura.

Cambio: Se realiza en base a los registros, experiencia del personal y recomendaciones del fabricante y los distribuidores, respecto a ciertas partes o elementos de maquinaria y/o equipo para conservar la eficiencia de estos dentro de los parámetros de funcionamiento.

A partir del conocimiento exhaustivo de las características de los elementos y equipos, componentes de cada instalación concreta, y una vez catalogados por familias o grupos y cumplimentadas sus correspondientes fichas, se podrán establecer las gamas 167

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o protocolos de revisiones específicas, de mantenimiento preventivo, que se deberán aplicar inicialmente a cada equipo o conjunto. Para la identificación de estos protocolos específicos debemos preparar un conjunto de tareas genéricas que les serían de aplicación a cada uno de los tipos de equipos. Así, podemos preparar tareas genéricas de mantenimiento para transformadores, motores, bombas, válvulas, etc. Como complemento de los protocolos de revisiones de mantenimiento preventivo propuestos se deberán planificar las actuaciones de mantenimiento Técnico Legal que correspondan a cada elemento de cada instalación específica. Recuerde que cada planta es diferente, y en ocasiones las áreas de una planta no son similares, depende del trabajo que se realiza en cada una de ellas, el tipo de maquinaria, el recurso humano disponible, ambiente de utilización, ambiente laboral, etc. Sin embargo se realizará un plan general y se ajustará según las necesidades.

6.4.2. Rutinas de mantenimiento preventivo planificado (MPP) Debido a la importancia del MPP en la prolongación de la vida útil de los equipos, y en el mantenimiento de su funcionamiento adecuado, se han determinado diez pasos generales que debe poseer una rutina de mantenimiento. Estos pasos generales son los que constituyen la base de las rutinas para cada equipo; su aplicabilidad es determinada por las características específicas de cada equipo. Estos pasos son:

1. Inspección de condiciones ambientales 2. Limpieza integral externa 3. Inspección externa del equipo * 4. Limpieza integral interna 5. Inspección interna * 6. Lubricación y engrase * 7. Reemplazo de ciertas partes 8. Ajuste y calibración * 9. Revisión de seguridad eléctrica * 10. Pruebas funcionales completas *

* Acciones que involucran posible verificación funcional.

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1. Inspección de las condiciones ambientales en las que se encuentra el equipo: Observar las condiciones del ambiente en las que se encuentra el equipo, ya sea en funcionamiento o en almacenamiento. Los aspectos que se recomienda evaluar son: humedad (sólo para equipos electrónicos), exposición a vibraciones mecánicas (sólo para equipos electrónicos), presencia de polvo, seguridad de la instalación y temperatura (para equipos eléctricos, mecánicos y electrónicos). Cualquier anormalidad o no cumplimiento de estas condiciones con lo establecido, debe ser notificado como observación en la rutina, o inmediatamente dependiendo de la situación, y siguiendo el procedimiento especificado por el Jefe del Departamento de Mantenimiento. � Humedad: La humedad del ambiente en el que trabaja el equipo, no debe ser mayor a la que especifica el fabricante. Si no se cuenta con esta información, o con los medios adecuados de medición, se puede evaluar por sus efectos, por ejemplo oxidación de la carcasa, levantamiento de pintura de paredes o del equipo, etc. NOTA: Este aspecto está relacionado con la inspección visual del equipo. � Vibraciones mecánicas: Las vibraciones mecánicas pueden ser causa de falta de calibración mecánica o electrónica de algunos equipos, sobre todo los que necesitan determinada precisión en los procedimientos que realizan. � Polvo: Tanto los equipos electrónicos, como los eléctricos y mecánicos, se ven afectados en su funcionamiento y en la duración de su vida útil, por la presencia de polvo en su sistema. Revise que no haya una presencia excesiva de polvo en el ambiente, visualizando los alrededores del equipo, en el equipo mismo, o la existencia de zonas cercanas donde se produzca el mismo. � Seguridad de la instalación: Una instalación de un equipo insegura, ofrece un peligro potencial tanto al equipo mismo, como a las personas. Revise que la instalación del equipo ofrezca seguridad, ya sea que esté montado sobre una superficie, instalado en la pared, o sobre una superficie móvil. Si utiliza fijadores de succión (ventosas) verifique que estos estén en buenas condiciones, si el equipo posee puertas con apertura horizontal, revise la nivelación del mismo. Además verifique que la instalación eléctrica a la que éste está conectado, se encuentre polarizada, protegida con medios de desconexión apropiados, y de instalación mecánica segura que no permita la producción de cortocircuitos o falsos contactos por movimientos mecánicos normales. Esto implicará el tomacorriente, y subtablero de protección y distribución más cercano. � Temperatura: La luz solar directa o la temperatura excesiva pueden dañar el equipo, o alterar su funcionamiento. Verifique cual es la temperatura permitida por el fabricante, si este dato no está disponible, corrobore que el equipo no esté en exposición directa al sol (a menos que se trate de un equipo de uso de intemperie), y que la temperatura no sea mayor a la del ambiente. En los equipos de refrigeración es 169

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importante que las instalaciones permitan disipar el calor proveniente del condensador, esto requiere circulación libre de aire por el mismo, y que no existan otros equipos o condiciones que eleven la temperatura ambiental en la que se encuentran estos equipos.

NOTA: Para cada equipo deberán evaluarse la aplicabilidad de las condiciones.

2. Limpieza integral externa: Eliminar cualquier vestigio de suciedad, desechos, polvo, moho, hongos, etc., en las partes externas que componen al equipo, mediante los métodos adecuados según corresponda. Esto podría incluir: • Limpieza de superficie externa utilizando limpiador de superficies líquido, lija, limpiador de superficies en pasta (robbin), etc. • Limpieza de residuos potencialmente infecciosos utilizando sustancias desinfectantes como bactericidas y virucidas no residuales ni corrosivas en equipos como centrífugas, microcentrífugas, bombas de infusión, etc.

NOTAS: Para esta tarea el técnico deberá utilizar los medios de protección necesarios (Por ejemplo: guantes, mascarilla, gavacha, etc.) De preferencia aquellos equipos que presenten en el mantenimiento del operador esterilización, deben ser recibidos por el personal de mantenimiento sólo cuando ya se haya realizado este procedimiento.

3. Inspección externa del equipo: Examinar o reconocer atentamente el equipo, partes o accesorios que se encuentran a la vista, sin necesidad de quitar partes, tapas, etc., tales como mangueras, chasis, rodos, cordón eléctrico, conector de alimentación, para detectar signos de corrosión, impactos físicos, desgastes, vibración, sobrecalentamiento, fatiga, roturas, fugas, partes faltantes, o cualquier signo que obligue a sustituir las partes afectadas o a tomar alguna acción pertinente al mantenimiento preventivo o correctivo.

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Esta actividad podría conllevar de ser necesario, la puesta en funcionamiento de un equipo o de una parte de éste, para comprobar los signos mencionados en el párrafo anterior. Actividades involucradas: a) Revisión del aspecto físico general del equipo y sus componentes, para detectar posibles impactos físicos, maltratos, corrosión en la carcasa o levantamiento de pintura, cualquier otro daño físico. Esto incluye viñetas y señalizaciones, falta de componentes o accesorios, etc. b) Revisión de componentes mecánicos, para determinar falta de lubricación, desgaste de piezas, sobrecalentamiento, roturas, etc. Esto incluye los sistemas neumáticos e hidráulicos, en los cuales también es necesario detectar fugas en el sistema. c) Revisión de componentes eléctricos. Esto incluye: Cordón de alimentación: revisar que este se encuentre íntegro, sin dobleces ni roturas, o cualquier signo de deterioro de aislamiento, el toma deberá ser adecuado al tipo y potencia demandada por el equipo y debe hacer buen contacto con el toma de pared. Hacer mediciones con un multímetro si es necesario acerca de la conductividad del mismo, estado del portafusibles, etc. Cables de tomas: revisar que se encuentren íntegros, sin dobleces ni roturas, y que hace un buen contacto con el conector respectivo. Hacer mediciones de conductividad con un multímetro y con un simulador de instrumentación verificando la buena transmisión de la señal.

4. Limpieza integral interna: Eliminar cualquier vestigio de suciedad, desechos, polvo, moho, hongos, etc., en las partes internas que componen al equipo, mediante los métodos adecuados según corresponda. Esto podría incluir: • Limpieza de superficie interna utilizando limpiador de superficies líquido, lija, limpiador de superficies en pasta (robbin), etc. • Limpieza de residuos potencialmente infecciosos utilizando sustancias desinfectantes como bactericidas y virucidas no residuales ni corrosivas en equipos; como centrífugas, microcentrífugas, bombas de infusión, etc. • Limpieza de tabletas electrónicas, contactos eléctricos, conectores, utilizando limpiador de contactos eléctricos, aspirador, brocha, etc.

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5. Inspección interna: Examinar o reconocer atentamente las partes internas del equipo y sus componentes, para detectar signos de corrosión, impactos físicos, desgastes, vibración, sobrecalentamiento, fatiga, roturas, fugas, partes faltantes, o cualquier signo que obligue a sustituir las partes afectadas o a tomar alguna acción pertinente al mantenimiento preventivo o correctivo. Esta actividad podría conllevar de ser necesario, la puesta en funcionamiento de un equipo o de una parte de éste, para comprobar los signos mencionados en el párrafo anterior. Actividades involucradas: Revisión general del aspecto físico de la parte interna del equipo y sus componentes, para detectar posibles impactos físicos, maltratos, corrosión en la carcasa o levantamiento de pintura, cualquier otro daño físico. Revisión de componentes mecánicos, para determinar falta de lubricación, desgaste de piezas, sobrecalentamiento, roturas, etc. Esto incluye los sistemas neumáticos e hidráulicos, en los cuales también es necesario detectar fugas en el sistema. Revisión de componentes eléctricos, para determinar falta o deterioro del aislamiento, de los cables internos, conectores etc., que no hayan sido verificados en la revisión externa del equipo, revisando cuando sea necesario, el adecuado funcionamiento de estos con un multímetro. Revisión de componentes electrónicos, tanto tarjetas como circuitos integrados, inspeccionando de manera visual y táctil si es necesario, el posible sobrecalentamiento de estos. Cuando se trata de dispositivos de medición (amperímetros, voltímetros, etc.) se debe visualizar su estado físico y comprobar su funcionamiento con otro sistema de medición que permita verificarlo con adecuada exactitud.

6. Lubricación y engrase: Lubricar y/o engrasar ya sea en forma directa o a través de un depósito, motores, bisagras, baleros, y cualquier otro mecanismo que lo necesite. Puede ser realizado en el momento de la inspección, y deben utilizarse los lubricantes recomendados por el fabricante o sus equivalentes.

7. Reemplazo de ciertas partes: La mayoría de los equipos tienen partes diseñadas para gastarse durante el funcionamiento del equipo, de modo que prevengan el desgaste en otras partes o sistemas del mismo. Ejemplo de estos son los empaques, los dispositivos protectores, los carbones, etc. El reemplazo de estas partes es un paso 172

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esencial del mantenimiento preventivo, y puede ser realizado en el momento de la inspección.

8. Ajuste y calibración: En el mantenimiento preventivo es necesario ajustar y calibrar los equipos, ya sea ésta una calibración o ajuste mecánico, eléctrico, o electrónico. Para esto deberá tomarse en cuenta lo observado anteriormente en la inspección externa e interna del equipo, y de ser necesario poner en funcionamiento el equipo y realizar mediciones de los parámetros más importantes de éste, de modo que éste sea acorde a normas técnicas establecidas, especificaciones del fabricante, o cualquier otra referencia para detectar cualquier falta de ajuste y calibración. Luego de esto debe realizarse la calibración o ajuste que se estime necesaria, poner en funcionamiento el equipo y realizar la medición de los parámetros correspondientes, estas dos actividades serán necesarias hasta lograr que el equipo no presente signos de desajuste o falta de calibración.

9. Pruebas funcionales completas: Además de las pruebas de funcionamiento realizadas en otras partes de la rutina, es importante poner en funcionamiento el equipo en conjunto con el operador, en todos los modos de funcionamiento que éste posea, lo cual además de detectar posibles fallas en el equipo, promueve una mejor comunicación entre el técnico y el operador, con la consecuente determinación de fallas en el proceso de operación por parte del operador o del mismo técnico.

10. Revisión de seguridad eléctrica: La realización de esta prueba se realizará de acuerdo a la normativa aplicable. El cuidado para llenar el formulario de cada rutina es muy importante, pues así no se descuidan detalles que hacen al MPP más efectivo. Cada parte del formato debe ser completado por el personal encargado de ejecutar la rutina.

6.4.3. Tareas en las operaciones de automantenimiento A continuación describimos una serie de tareas especialmente apropiadas para elaborar gamas y estándares de automantenimiento. 1. Mecánica - verificar estado superficial de guías de deslizamiento, - detectar ruidos y holguras, colaborando en su corrección, 173

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- observar posibles holguras de bridas-mecanismos de transferización, etc. aprovechando los cambios de útiles y herramientas, - observar estado y cambiar, si procede, pequeño utillaje de desgaste como casquillos-guía, garras, bridas, etc. - verificar acoplamientos, juegos de rodamientos y todo tipo de fijaciones y ejes de transmisión, - asegurarse que todas las fijaciones con tornillos están correctamente ensambladas y no hay tornillos flojos o rotos.

2. Herramientas y útiles de control - efectuar reglajes y preparaciones de útiles y herramientas, - efectuar cambios de herramientas y utillaje a los frecuenciales establecidos, - conservar en buen estado los porta-herramientas, - revisar estado de palpadores y calibres, efectuando etalonados cuando proceda.

3. Circuitos hidráulicos - verificar diariamente el nivel de aceite y rellenar si procede comprobando las causas y controlando consumos, - comprobar presiones de todo el sistema hidráulico, - observar ruidos o calentamientos excesivos en la bomba del grupo hidráulico, - localizar fugas en todo el circuito (cilindros, válvulas, distribuidores, tuberías, etc.) y corregir si es posible o bien comunicar deficiencia a los profesionales de mantenimiento, - verificar existencia de posibles vibraciones en la red o golpes de ariete, avisando a los profesionales de mantenimiento si procede, - reapretar racores de unión y comprobar buena fijación de soportes de tuberías.

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4. Circuitos de engrase - verificar niveles de aceite de engrase y rellenar si es necesario, así como presiones de engrase sobre vasos lubricadores, mecafluid, atomizadores, reductoras, etc. - localizar fugas y corregir si es posible, - asegurarse de la llegada de lubricante a todos los puntos de destino, - en general, observar fugas por uniones de tuberías comprobando fijaciones y corrigiendo si es posible.

5. Circuitos eléctricos - mantener puertas cerradas de los armarios, - quitar tensión al finalizar la jornada utilizando seccionador general situado sobre armario eléctrico, - comprobar lámparas de señalización cambiando si es necesario (test de lámparas), - observar estado y posicionamiento correcto de detectores y finales de carrera, limpiando y reglando si es necesario, - observar estado de juntas de estanqueidad de dispositivos eléctricos, cambiando si están deteriorados, - avisar a los servicios de mantenimiento tras observar cualquier anomalía en el ciclo de trabajo no subsanada de inmediato, - verificar estado general de canalizaciones eléctricas de todo el circuito y estado de bandejas porta-cables, - limpieza exterior de motores eléctricos y revisión de estado de ventiladores, comprobando consumo, ruidos extraños, calentamientos, etc., - mantener limpio y en buen estado las protecciones visuales de autómatas, lámparas de señalización, etc.

6. Circuitos neumáticos - verificar estado general de redes del circuito, cilindros y distribuidores, corrigiendo fugas si existen y reapretar racores, 175

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- a final de jornada de trabajo cerrar la llave de paso general de aire comprimido, - realizar la purga de filtros semiautomáticos y manuales de los equipos de acondicionamiento, - verificar diariamente nivel de aceite en vaso del equipo acondicionador de aire, - limpiar silenciosos de escape, - observar presiones en manómetros, reglando si es necesario, - comprobar el estado de componentes del circuito neumático.

7. Equipos de manutención y de alimentación - verificar estado general de rodillos transportadores, comprobando holguras y ruidos extraños, - verificar estado general de protecciones, - revisar y corregir, si procede, holguras y desgastes en cadenas y cintas transportadoras, - observar ruidos y calentamiento en motor-reductores, comprobando: - nivel de aceite, - tensión de cadena, - ruidos y calentamientos anormales, - verificar y realizar, si procede, lubricación de piñones y cadenas de transmisión, - comprobar funcionamiento uniforme de mecanismos dosificadores.

8. Limpieza en general - realizar limpieza detallada de útiles de control, posicionamiento de piezas, bridajes, pasos de transferización, etc., - mantener el entorno de los puestos de trabajo y de las máquinas en perfectas condiciones de orden y limpieza, evitando todo tipo de salpicaduras de refrigerantes y virutas,

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- conservar en buen estado las protecciones fijas-móviles de tipo fuelle, etc., cambiando o reparando si procede.

6.4.4. Mantenimiento legal Dentro de las tareas de mantenimiento, hay un grupo muy especial de éstas que no decide ni el propietario, ni el Jefe de Planta ni los fabricantes de los equipos: son las tareas marcadas por disposiciones legales, que por supuesto, son de obligado cumplimiento. Habitualmente se conoce a este grupo de tareas „mantenimiento legal‟‟. El mantenimiento legal es una actividad sujeta a normas en el desarrollo de sus obligaciones que aplican las disposiciones de los reglamentos de seguridad y sus Instrucciones Técnicas Complementarias en los Planes de Mantenimiento. El control lo ejerce la Administración, con el siguiente objetivo: El factor de riesgo derivado de las instalaciones consideradas obliga a elevar la diligencia y las precauciones para evitar la producción del daño a las personas, a las cosas y al medio ambiente. Este tipo de obligaciones varían con el tipo de instalación y su tamaño; evolucionan con el tiempo; varían de unos países a otros; e incluso, dentro del mismo país, pueden variar de unas regiones a otras. Establecer pautas fijas y válidas para todas las instalaciones en todos los países, regiones y en todo momento es algo imposible.

Entre los equipos e instalaciones sujeto a mantenimiento legal, figuran entre otras las siguientes: Instalaciones industriales y edificios • Centrales eléctricas (Térmicas y nucleares) • Hospitales • Hoteles • Centros comerciales • Complejos administrativos de oficinas • Instalaciones depuradoras de agua potable • Complejos petroquímicos • Instalaciones de gas y G.L.P.

Material móvil • Automóviles • Trenes • Aviones 177

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• Barcos • Ascensores

Equipamiento de prevención y emergencia • Grupos electrógenos • Extintores • Instalaciones de detención y extinción de incendios • Prevención y control de la legionelosis

Equipos en una planta industrial Los equipos que en una planta de industrial están sometidos a mantenimiento legal son habitualmente los siguientes: • Calderas • Tuberías a presión • Aparatos a presión (además de caldera y tuberías a presión) • Aire Acondicionado • Puentes grúa y otros equipos de elevación. • Carretillas elevadoras • Vehículos • Estación de Regulación y Medida de Gas • Planta de GNL • Sistema contra incendios • Red de aire comprimido • Almacenamiento de productos químicos • Contadores de gas • Contadores eléctricos • Torres de refrigeración • Sistemas eléctricos de alta tensión (>1000 voltios) • Sistemas eléctricos de baja tensión (