Mantenimiento Industrial – Apuntes Unidad 1 y 2 correspondiente al primer parcial de Ingeniería Industrial UNIDAD I: EL MANTENIMIENTO INDUSTRIAL

1.1. Concepto Del Mantenimiento Industrial

Definimos habitualmente mantenimiento como el conjunto de técnicas destinado a conservar equipos

e instalaciones en servicio durante el mayor tiempo posible, buscando la más alta disponibilidad y

con el máximo rendimiento. El mantenimiento industrial engloba las técnicas y sistemas que permiten

prever las averías, efectuar revisiones, engrases y reparaciones eficaces, dando a la vez normas de

buen funcionamiento a los operadores de las máquinas, a sus usuarios, y contribuyendo a los

beneficios de la empresa. Es un órgano de estudio que busca lo más conveniente para las

máquinas, tratando de alargar su vida útil de forma rentable para el usuario.

1.2.1 Importancia Del Mantenimiento Industrial

Dentro de una empresa surgen varias preguntas al momento de plantearse la situación de los

equipos: se debe realizar un mantenimiento oportuno de los equipos o esperar a que las máquinas

cumplan su proceso de envejecimiento; para ahondar un poco más en el tema debemos tener en

cuenta que el mantenimiento no es sólo una formalidad es una responsabilidad en la cual influyen

varios factores como por ejemplo la producción y la seguridad de los trabajadores.

Un Proceso Largo Y Complejo Pero Necesario: El mantenimiento industrial busca reunir bajo una

sola actividad distintas tareas como inspecciones, detec1ciones, reparaciones y calibraciones,

mejoramientos mediante planificación de recursos humanos y el implemento de herramientas para

mantener las condiciones adecuadas para el desenvolvimiento óptimo de las maquinarias para la

empresa, cabe destacar que toda maquinaria tiene una vida útil definida pero esta vida útil sólo

puede alcanzar en su máxima expresión mediante oportunas revisiones que garanticen el

funcionamiento al cien por ciento del equipo.

El mantenimiento industrial se basa en dos grandes conceptos la prevención y la corrección, la

prevención porque de esta manera se evitan daños humanos, se sortean altos de la producción en

caso de que la maquinaria se dañe, previene una producción defectuosa en caso de que

la maquinaria tengo un daño mínimo; correctiva porque permite por medio de la inspección y

supervisión corregir cualquier posible desperfecto o error en la planificación y realización de las

tareas de producción. El departamento de mantenimiento industrial también debe encargarse de

educar a los trabajadores y en cuanto a los equipos que maneja detallar cuál el desenvolvimiento

normal de la máquina y qué hacer o cómo actuar en caso de algún desperfecto.

1.3 Principios De Organización

La organización es una manera útil de actuar y no un fin en sí misma. No hay una organización de

mantenimiento básica que pueda ser utilizada en todos los casos. La organización, en general, es

una combinación voluntaria de personas y recursos, diseñada para satisfacer situaciones específicas

técnicas, geográficas y de personal, dirigida a la conservación de objetivos y fines y caracterizada

por un sistema de interrelaciones que se producen entre los elementos que la componen.

Mantenimiento Industrial – Apuntes Unidad 1 y 2 correspondiente al primer parcial de Ingeniería Industrial A pesar de esto, la tendencia de la mayoría es la de considerar que se debe cumplir con algunos

principios generales que permitan asegurar el buen funcionamiento de la organizaciones de

mantenimiento. Se debe considera que estos principios pueden agruparse en unidad de mando,

amplitud de control, homogeneidad de las tareas y delegación de autoridad y responsabilidad.

1.4 Papel Del Mantenimiento Industrial

Actualmente en el mundo globalizado, las empresas requieren ser más competitivas y rápidas en sus

decisiones para evitar perder a los clientes, por ende el papel del mantenimiento es crucial en

cualquier empresa y, en estos tiempos de crisis, se ha vuelto vital, sin un buen mantenimiento en los

equipos y maquinaria productiva no se podrá ser competitivo frente a los embates de la competencia.

Asegurar un número determinado de horas de funcionamiento de la planta, instalación, maquina o

equipo en las condiciones de servicio adecuadas, con las máximas exigencias de seguridad para el

personal que los utiliza, como u mínimo consumo energético al mínimo costo y causando un mínimo

impacto ambiental, por lo tanto, el papel asignado al mantenimiento en el proceso industrial fue el de

prestar a los responsables de producción servicios encaminados a conseguir que las instalaciones

estuvieran en disposición de producir.

1.5 Falta De Maquinaria, Equipo E Instalaciones

El mantenimiento de equipos, infraestructuras, herramientas, maquinaria, etc. representa una

inversión que a mediano y largo plazo acarreará ganancias no sólo para el empresario quien a quien

esta inversión se le revertirá en mejoras en su producción, sino también el ahorro que representa

tener un trabajadores sanos e índices de accidentalidad bajos.

El mantenimiento representa un arma importante en seguridad laboral, ya que un gran porcentaje de

accidentes son causados por desperfectos en los equipos que pueden ser prevenidos. También el

mantener las áreas y ambientes de trabajo con adecuado orden, limpieza, iluminación, etc. es parte

del mantenimiento preventivo de los sitios de trabajo.

El mantenimiento no solo debe ser realizado por el departamento encargado de esto. El trabajador

debe ser concientizado a mantener en buenas condiciones los equipos, herramienta, maquinarias,

esto permitirá mayor responsabilidad del trabajador y prevención de accidentes.

UNIDAD II: MONITOREO EN MAQUINARIA

2.1 Las Vibraciones

Las mediciones de vibraciones son herramientas del mantenimiento orientado al estado de máquinas

e instalaciones. Los estados de aceptación se pueden documentar, comparar con el estado de la

técnica y, en caso de modificaciones en el comportamiento de vibración, identificar con antelación las

causas y los causantes.

Mantenimiento Industrial – Apuntes Unidad 1 y 2 correspondiente al primer parcial de Ingeniería Industrial En las siguientes líneas trataremos el tema de las vibraciones y su importancia. Para comenzar,

debemos decir que se denomina vibración a la propagación de ondas elásticas produciendo

deformaciones y tensiones sobre un medio continuo.

Un movimiento vibratorio es definido como “la variación de la configuración de un sistema, con

respecto al tiempo, alrededor de una posición de equilibrio estable, que se repite periódicamente en

intervalos iguales de tiempo llamado periodo” (Santamarina, Vibraciones Mecánicas en Ingeniería,

2007:15)

También debemos afirmar que los tipos de vibraciones mecánicas son:

o Vibración libre: causada cuando un sistema vibra debido a una alteración instantánea.

o Vibración forzada: causada cuando un sistema vibra debida a una alteración constante y de

este tipo son las vibraciones mecánicas.

El análisis de vibraciones ha tomado cada vez mayor fuerza en el monitoreo de las maquinarias en

una industria ya que la medición de vibración y su análisis son las bases del Mantenimiento

Predictivo y Preventivo; con el fin de levantar las alertas correspondientes en cuanto a este rubro se

refiere.

Pero ¿por qué analizar las vibraciones? Pues bien, se ha demostrado a lo largo de estudios que la

forma de vibración de una máquina en operación da mucha más información acerca del

funcionamiento interno de la máquina que cualquier otra clase de prueba no destructiva. El análisis

de vibraciones, cuando está aplicado correctamente, permite a los especialistas detectar defectos

mecánicos nacientes mucho antes que representen una amenaza a la maquinaria y a la producción;

estos análisis no solo detectan grandes posibles fallas, sino inclusive pequeñas que por mucha

experiencia no se detectan fácilmente y en un futuro se pueden hacer mayores. Con este análisis se

obtiene el tiempo suficiente para programar el mantenimiento, o para realizarlo al momento,

dependiendo de los problemas presentados o las necesidades de la gerencia de planta.

El interés principal en esta deberá ser la identificación de las vibraciones detectadas en la o las

máquinas a estudiar, la determinación de las causas de la vibración y la corrección del problema, ya

que las consecuencias de estas vibraciones son aumento de los esfuerzos y tensiones, pérdidas de

energía, desgaste de los herramentales y de la materia con la que esté laborando, e inclusive

pueden ser matriz de ruidos molestos que impiden un buen desarrollo laboral.

2.2 Diagnóstico De Fallas

Los ingenieros y los técnicos deben de estar capacitados para diagnosticar y, de ser posible, también

estar capacitados para reparar fallas que se lleguen a presentar en la maquinaria.

El Diagnóstico Inteligente de Fallas es aplicable a diverso segmentos donde la disponibilidad de los

equipos y/o sistemas es crítica y la complejidad de la manutención es alta, entre ellos: industria

aeronáutica, transporte metro-ferroviario, industria naval, industria de petróleo, siderurgias,

hidroeléctricas, distribución de energía, automatización industrial en diversas áreas como

automovilística, petroquímica, bienes de consumo, etc.

Mantenimiento Industrial – Apuntes Unidad 1 y 2 correspondiente al primer parcial de Ingeniería Industrial

Existen básicamente dos categorías de equipos defectuosos:

1) Equipos que fueron recién construidos y/o adquiridos y no parecen funcionar de acuerdo a lo

esperado.

2) Equipos que han estado operando de forma normal durante algún tiempo y actualmente presentan

fallas durante su funcionamiento.

La solución del diagnóstico de fallas, tiene como objetivo principal, detectar de forma rápida y precisa

el origen de algún defecto, ahorrar dinero, disminuir los costos por roturas imprevistas y mejorar la

confiabilidad de plantas industriales.

En muchos ambientes operativos, la pérdida de pieza crítica de equipo puede significar la

interrupción de un proceso productivo costoso, por lo cual la velocidad es un parámetro esencial en

la reparación del equipo.

Las operaciones de diagnóstico y de reparación de fallas requieren que la persona lleve a cabo

posea los conocimientos y experiencia necesarios. Lo anterior incluye conocer los modos usuales de

fallas de los equipos de prueba que pueden resultar de utilidad en una situación particular, además

de los procedimientos normales para efectuar las reparaciones necesarias.

2.3 Balanceo De Rotores

Se presenta un método para la corrección del desbalance de rotores rígidos montados en soportes

flexibles. El método se basa en la suposición de que las frecuencias naturales, los factores de

amortiguamiento y las formas modales del sistema rotor-soportes pueden obtenerse de la respuesta

del rotor a las fuerzas de desbalance que se pretende corregir, medida durante un arranque o un

paro. La novedad del método estriba en que, a diferencia de los métodos tradicionales, no se

requiere usar modelos numéricos del sistema ni medir su respuesta con fuerzas de desbalance

conocidas para determinar la magnitud y posición de las masas que corrijan el desbalance.

El método que se presenta aquí se basa en la relación que existe entre los parámetros modales y

espaciales del sistema rotor-soportes. En este trabajo se deducen las ecuaciones que expresan

estas relaciones y se describe cómo se utilizan para calcular las masas de corrección del

desbalance. La aplicación del método se ilustra mediante un ejemplo numérico.

Este trabajo hace posible balancear rotores rígidos sin la necesidad de ejecutar rodados de prueba, y

es considerablemente más simple que otros métodos con el mismo propósito, ya que no se requiere

un conocimiento detallado de la geometría o la construcción del rotor.

A pesar de que los rotores normalmente experimentan flexión durante su funcionamiento,

comúnmente se balancean en bancos con soportes suaves, en los cuales el rotor puede girar

mientras permanece prácticamente rígido. En estas condiciones, la vibración del rotor se debe a la

Mantenimiento Industrial – Apuntes Unidad 1 y 2 correspondiente al primer parcial de Ingeniería Industrial deformación de los soportes de la bancada, causada por las fuerzas de desbalance que se

transmiten hacia ellos a través del cuerpo del rotor.

Las técnicas de balanceo de rotores rígidos tienen algunas ventajas sobre las de rotores flexibles: i)

la respuesta sólo contiene contribuciones de dos modos de vibración, ii) la respuesta en cualquier

punto del rotor puede determinarse a partir de aquella medida en dos puntos cualesquiera, iii) las

resonancias ocurren a bajas velocidades, lo cual facilita la obtención de datos de vibración

resonante, a diferencia del proceso para rotores flexibles, cuyas resonancias ocurren a altas

velocidades. El balanceo de rotores rígidos generalmente se realiza como un paso previo al

balanceo fino de un rotor en sus chumaceras con el fin de reducir el desbalance grueso del rotor

antes de ponerlo en operación. Como la respuesta de un rotor rígido sólo presenta componentes de

dos modos de vibración, su balanceo únicamente requiere dos planos para la colocación de masas

de corrección.

2.4 Instrumentos Y Equipos Utilizados

Los instrumentos y equipos utilizados para el análisis de vibraciones son esenciales para el mantenimiento predictivo. Permiten detectar fallas incipientes, ahorrar dinero, disminuir los costos por roturas imprevistas y mejorar la confiabilidad de plantas industriales.

Es importante mencionar que las vibraciones se definen como el movimiento oscilante que hace una partícula alrededor de un cuerpo fijo se miden por lo general en centímetros por segundo (Cm/Seg) mediante un acelerómetro; un dispositivo que genera una tensión eléctrica proporcional al gradiente de vibración. Usualmente el acelerómetro responde a la vibración proveniente de un determinado eje. Si necesitamos analizar las vibraciones en más de un eje debemos emplear un montaje con acelerómetros individuales para cada eje.

Este acelerómetro va incluido dentro de un instrumento que indique en unidades relativas el nivel de la vibración para ver si los ajustes nos llevan por buen camino. Para instalar los instrumentos y equipos, se debe elegir una ubicación solidaria a la máquina, motor o pieza a analizar.

Los instrumentos ideales deben proteger la máquina de la forma más efectiva y confiable, con

protecciones flexibles y con mediciones de calidad, en virtud de la tecnología digital empleada.

Dentro de instrumentos mencionaremos los siguientes:

Es un instrumento útil para proteger máquinas críticas y diagnosticar fallas a distancia. Se instala en proximidad de la máquina que protege. Así se minimiza el cableado desde los sensores y se transmiten todas las señales por un único cable de red Ethernet o de manera inalámbrica por WiFi. Se aplica en bombas, ventiladores, compresores, reductores, motores y todo tipo de máquina rotativa. Los niveles de alarma se ajustan desde el teclado para adaptarlo a las condiciones particulares de cada máquina.

VibraSPEC

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Es una protección mecánica para ventiladores, bombas centrífugas, motores eléctricos y otras máquinas rotativas. También algunas máquinas de detección de fallas como esta; permiten detectar problemas de lubricación, desbalanceo, desalineación o solturas mecánicas, para lograr detener la máquina a tiempo y evitando una rotura mayor.

Los niveles de alarma pueden ser ajustados desde el teclado para adaptarlo a las condiciones particulares de cada máquina.

Está diseñado para ser instalado en proximidad de la máquina que protege. Así se minimiza el cableado desde los sensores y se transmiten todas las señales por un único cable de red RS485 con protocolo Modbus.

TV420 Es un transmisor que permite vibraciones desde un PLC utilizando acelerómetros. Este trasmisor posee DOS salidas 4-20 mA proporcionales a la aceleración y a la velocidad medida, detectando fallas que generan altas o bajas frecuencias.

Es especialmente útil para el monitoreo desde PLC de máquinas que tengan rodamientos como por ejemplo, motores, ventiladores y bombas.

Con un solo acelerómetro por apoyo, la máquina queda protegida contra fallas de rodamientos, deficiencias en la lubricación, desbalanceos, desalineaciones y solturas mecánicas. La salida BNC permite conectar un analizador de vibraciones mecánicas portátil.

VibraSTOP

TV420