tecnicas del mantenimiento predictivo gamarra

8/10/2019 Tecnicas Del Mantenimiento Predictivo Gamarra

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERIA MECNICA-ENERGA

VICERECTORADO DE INVESTIGACION

INFORME FINAL DEL PROYECTO

TEXTODE TCNICAS DE MANTENIMIENTOPREDICTIVO

Elaborado por:

Ing. Arturo Percey Gamarra Chinchay

(01-10-2007 AL 01-10-2009)

RESOLUCIN RECTORAL:N1166-2007-R

Bellavista Febrero del 2010


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I N D I C E

RESUMEN I

INTRODUCCIN II

MARCO TERICO IV

MATERIALES Y METODOS VI

CAPTULO I INTRODUCCIN AL MANTENIMIENTO Pgina

PREDICTIVO

Historia y Evolucin del Mantenimiento 1

Introduccin 3

CAPTULO II TIPOS DE MANTENIMIENTO

Modelos de Mantenimiento 14

Otras Consideraciones 18

Tcnicas de Mantenimiento Predictivo 20

CAPTULO III CONCEPTOS DE MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Definicin del Mantenimiento Predictivo 27

Metodologa de las Inspecciones 28

CAPTULO IV TCNICAS DE MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Ventajas ms Importantes del Mantenimiento Predictivo 32

Tcnicas de Mantenimiento Predictivo 33

CAPTULO V VIBRACIONES MECNICAS

El Origen de las Vibraciones 36

Definicin de Vibracin 40

Tipos de Vibraciones 45

CAPTULO VI ANLISIS DE VIBRACIONES


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Objetivo 57

Anlisis Vibracional 62

Modelos Matemticos Representativos 69

Clasificacin de las Vibraciones Mecnicas 74

CAPTULO VII CLASIFICACIN DE SEVERIDAD VIBRATORIA

Carta de Rathbone 87

Normas ISO 89

CAPTULO VIII MEDICIN DE VIBRACIONES

Tipos de Vibraciones 100

Medicin de Vibraciones 112

CAPTULO IX TIPOS Y DESCRIPCIN DE VIBRACIONES QUE

GENERAN LAS FALLAS MS COMUNESEjemplo de Aplicacin 124

CAPTULO X INTERPRETACIN DE ESPECTROS Y LECTURA DE

TABLAS 126

CAPTULO XI ANLISIS DE INFORMES DE VIBRACIN Y CASOS

REALES

Caractersticas de la Vibracin 131

CAPTULO XII ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

Aplicacin de los Ensayos no Destructivos 141

Inspeccin Visual 143

Lquidos Penetrantes 144

Pruebas Magnticas 150

Ultrasonido 153

Radiografa 154

Pruebas Electromagnticas 156

Pruebas de Fuga 157

Emisin Acstica 161

Rayos Infrarrojos 163

Conclusiones 166


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CAPTULO XIII ULTRASONIDO

Usos 167

Aplicaciones Tpicas de los Ultrasonidos 170

CAPTULO XIV TERMOGRAFA

Utilidades 176

Termografa y Termovisin en Mantenimiento 178

Termografa y sus Aplicaciones 181

Deteccin de defectos de construccin mediante termografa infrarroja 189

DISCUSIN VII

REFERENCIALES VIII

APENDICE X


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RESUMEN

Con la aplicacin del mantenimiento predictivo en todas las industrias se logra reducir

enormemente los costos de mantenimiento mediante diversas tcnicas como la inspeccin

visual, lquidos penetrantes, pruebas magnticas, ultrasonido, radiografa, pruebas

electromagnticas, pruebas de fuga, emisin acstica, rayos infrarrojos, etc.

Las inspecciones visuales consisten en la observacin del equipo, tratando de identificar

posibles problemas detectables a simple vista. Los problemas habituales suelen ser:

ruidos anormales, vibraciones extraas y fugas de aire, agua o aceite, comprobacin del

estado de pintura y observacin de signos de corrosin.

La lectura de indicadores consiste en la anotacin de los diferentes parmetros que se

miden en continuo en los equipos, para compararlos con su rango normal. Fuera de eserango normal, el equipo tiene un fallo.

Estas inspecciones y lecturas, por su sencillez y economa, es conveniente que sean

realizadas a diario, incluso varias veces al da, y que abarquen al mayor nmero de

equipos posible. Suele llevarlas a cabo el personal de operacin, lo que adems les

permite conocer de forma continua el estado de la planta.

Estas inspecciones son adems la base de la implantacin del Mantenimiento Productivo

Total, o TPM.

Adems, el anlisis de vibraciones cumple un rol importante, debido a que ayuda a

diagnosticar problemas en el equipo de trabajo antes de que ocurra algn fallo

catastrfico y ofrece algunas ventajas como gran reduccin en costos de mantenimiento

no planeado, altas reducciones en partes de repuesto, reducciones en el trabajo de

emergencia, reparaciones ms eficientes, incremento en la capacidad de produccin y

mejores condiciones de seguridad.

Un mantenimiento predictivo asegura una produccin continua y estable para cumplir con

los tiempos de entrega, as como es importante detectar los defectos en su primera etapa,pues no se trata de averiguar cuanta vibracin aguanta una mquina, sino de detectarla a

tiempo y evitar las dificultades que un equipo averiado conlleva.

I


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INTRODUCCIN

Sin dudas, el desarrollo de nuevas tecnologas ha marcado sensiblemente la actualidad

industrial mundial. En los ltimos aos, la industria mecnica se ha visto bajo la

influencia determinante de la electrnica, la automtica y las telecomunicaciones,

exigiendo mayor preparacin en el personal, no slo desde el punto de vista de la

operacin de la maquinaria, sino desde el punto de vista del mantenimiento industrial.

La realidad industrial, matizada por la enorme necesidad de explotar eficaz y

eficientemente la maquinaria instalada y elevar a niveles superiores la actividad del

mantenimiento. No remediamos nada con grandes soluciones que presuponen diseos,

innovaciones, y tecnologas de recuperacin, si no mantenemos con una alta

disponibilidad nuestra industria.

Es decir, la Industria tiene que distinguirse por una correcta explotacin y un

mantenimiento eficaz. En otras palabras, la operacin correcta y el mantenimiento

oportuno constituyen vas decisivas para cuidar lo que se tiene.

El mantenimiento dentro de la industria ha sufrido una evolucin importante empujada en

gran parte por el desarrollo tecnolgico de los equipos de control y medida.

Abordar el mantenimiento sin ningn tipo de estrategia ni organizacin, limitndonos a

reparar daos producidos o, en el mejor de los casos, realizando la gama de

mantenimiento preventivo recomendada por el fabricante de los equipos, es la mejor

forma de no hacer mantenimiento. En instalaciones crticas el mantenimiento predictivo

cobra un papel primordial.

II


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Aparece pues la necesidad de abordar el mantenimiento como una herramienta de valor

dentro del proceso productivo, tratando de eliminar costos en la ejecucin del mismo sin

perder su finalidad, que es la explotacin del medio a mantener el mayor tiempo posible y

con el menor costo.

A continuacin una presentacin del mantenimiento predictivo o mantenimiento basado

en la condicin de mquina (CBN), estableciendo unos criterios bsicos para su

implantacin. Posteriormente lo justificaremos tcnica y econmicamente, comparando

ventajas e inconvenientes del mismo frente a los tipos de mantenimiento mselementales. Por ltimo, nos centraremos en enumerar y valorar las diferentes tecnologas

que estn ligadas al mantenimiento predictivo.

El mantenimiento predictivo fue orientado como su nombre lo indica a la prediccin de

fallas antes de que estas ocurran y saber con mayor precisin cuando estas ocurrirn, para

lo cual se har usos de diversos mtodos no destructivos que son ampliamente aplicados

en todas las industrias con el fin de reducir los costos de mantenimiento y tambin reducir

el down time.

Para ciertos tipos de ensayos no destructivos se requiere de personal muy especializado

para dar el diagnstico acertado de que tipo de procedimiento realizar para su

mantenimiento.

III


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MARCO TERICO

La historia de mantenimiento acompaa el desarrollo Tcnico-Industrial de la humanidad.

Al final del siglo XIX, con la mecanizacin de las industrias, surgi la necesidad de las

primeras reparaciones.

Hasta 1914, el mantenimiento tena importancia secundaria y era ejecutado por el mismo

personal de operacin o produccin.

Con el advenimiento de la primera guerra mundial y de la implantacin de la produccin

en serie, fue instituida por la compaa Ford-Motor Company, fabricante de vehculos,

las fabricas pasaron ha establecer programas mnimos de produccin y, en consecuencia,

sentir la necesidad de crear equipos de que pudieran efectuar el mantenimiento de las

maquinas de la lnea de produccin en el menor tiempo posible.

As surgi un rgano subordinado a la operacin, cuyo objetivo bsico era la ejecucin

del mantenimiento, hoy conocida como mantenimiento correctivo. Esa situacin mantuvo

hasta la dcada del ao 30, cuando en funcin de la segunda guerra mundial, y de la

necesidad de aumentar la rapidez de la produccin, la alta administracin industrial se

preocup, no solo en corregir fallas, sino evitar que estos ocurriesen, y el personal tcnico

de mantenimiento, pas a desarrollar el proceso del mantenimiento preventivo, de las

averas que, juntamente con la corrosin, completaban el cuadro general de

mantenimiento como de la operacin o produccin.

Por el ao de 1950, con el desarrollo de la industria para atender a los esfuerzos de la

post-guerra, la evolucin de la aviacin comercial y de la industria electrnica, los

IV


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gerentes de mantenimiento observan que, en muchos casos, el tiempo de para de la

produccin, para diagnosticar las fallas, eran mayor, que la ejecucin de la reparacin; el

da lugar a seleccionar un equipo de especialistas para componer un rgano de

asesoramiento a la produccin que se llam Ingeniera de Mantenimiento y recibi los

cargos de planear y controlar el mantenimiento preventivo y analizar causas y efectos de

las averas.

A partir de 1966 con el fortalecimiento de las asociaciones nacionales de mantenimiento,

R. Keith Mobley en su libro An Introduction To Predictive Maintenance desarrolla

criterios de prediccin o previsin de fallas, visando la optimizacin de la actuacin de

los equipos de ejecucin de mantenimiento.

Esos criterios, conocidos como mantenimiento PREDICTIVO O PREVISIVO, fueron

asociados a mtodos de planeamiento y control de mantenimiento. Como as tambin hay

otros tipos de mantenimiento, de precisin, mantenimiento clase mundial,(pro activo)y

hoy mejora continua.

V


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MATERIALES Y MTODOS

Dado que la presente investigacin no es de TIPO EXPERIMENTAL, sino de carcter

terico en el nivel de la INVESTIGACION BASICA (elaboracin de Texto), no es

posible incluir materiales o mtodos seguidos para su realizacin como por ejemplo el

mtodo estadstico.

Muy por el contrario por el carcter mismo de la presente investigacin como es la

elaboracin del texto de:TEXTO DE TCNICAS DE MANTENIMIENTO

PREDICTIVO se ha tomado en consideracin la revisin de cierta bibliografa en el

campo de las tcnicas de mantenimiento predictivo, con el fin de ser analizada y que

permita presentar un material didctico acorde a nuestra realidad, teniendo como valor

agregado la experiencia del autor que se traduce como lecciones aprendidas

El material bibliogrfico utilizado es muy amplio y variado desde aplicaciones bsicas

hasta aquellas que lo hacen ms exigentes y reales-prcticas, tal como se aplica en las

maquinas que trabajan en los procesos industriales, con conceptos tcnicos de ltima

generacin, acorde al avance tecnolgico. La forma como se presenta ste trabajo de

investigacin constituye un intento por llenar el vaco existente en un solo libro, con un

mtodo pedaggico, deductivo y un anlisis en las respectivas aplicaciones industriales.

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TCNICAS DE MANTENIMIENTO PREDICTIVOCAPTULO I: INTRODUCCIN AL MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Email:[email protected] 1Arturo Gamarra Chinchay

CAPTULO I

INTRODUCCIN AL MANTENIMIENTO PREDICTIVO

HISTORIA Y EVOLUCION DEL MANTENIMIENTO:

Desde el principio de los tiempos, el Hombre siempre ha sentido la necesidad de

mantener su equipo, an las ms rudimentarias herramientas o aparatos. La mayora de

las fallas que se experimentaban eran el resultado del abuso y esto sigue sucediendo en la

actualidad. Al principio solo se haca mantenimiento cuando ya era imposible seguir

usando el equipo. A eso se le llamaba "Mantenimiento de Ruptura o Reactivo"

Fue hasta 1950 que un grupo de ingenieros japoneses iniciaron un nuevo concepto en

mantenimiento que simplemente segua las recomendaciones de los fabricantes de equipo

acerca de los cuidados que se deban tener en la operacin y mantenimiento de mquinas

y sus dispositivos.

Esta nueva tendencia se llam "Mantenimiento Preventivo". Como resultado, los

gerentes de planta se interesaron en hacer que sus supervisores, mecnicos, electricistas y

otros tcnicos, desarrollaran programas para lubricar y hacer observaciones clave para

prevenir daos al equipo.

An cuando ayud a reducir prdidas de tiempo, el Mantenimiento Preventivo era una

alternativa costosa. La razn: Muchas partes se reemplazaban basndose en el tiempo de

operacin, mientras podan haber durado ms tiempo. Tambin se aplicaban demasiadas

horas de labor innecesariamente.


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Los tiempos y necesidades cambiaron, en 1960 nuevos conceptos se establecieron,

"Mantenimiento Productivo" fue la nueva tendencia que determinaba una perspectiva

ms profesional. Se asignaron ms altas responsabilidades a la gente relacionada con el

mantenimiento y se hacan consideraciones acerca de la confiabilidad y el diseo del

equipo y de la planta. Fue un cambio profundo y se gener el trmino de "Ingeniera de la

Planta" en vez de "Mantenimiento", las tareas a realizar incluan un ms alto nivel de

conocimiento de la confiabilidad de cada elemento de las mquinas y las instalaciones en

general.

Diez aos despus, tom lugar la globalizacin del mercado creando nuevas y ms

fuertes necesidades de excelencia en todas las actividades. Los estndares de "Clase

Mundial" en trminos de mantenimiento del equipo se comprendieron y un sistema ms

dinmico tom lugar. TPMes un concepto de mejoramiento contino que ha probado ser

efectivo. Primero en Japn y luego de vuelta a Amrica (donde el concepto fue

inicialmente concebido, segn algunos historiadores). Se trata de participacin e

involucramiento de todos y cada uno de los miembros de la organizacin hacia la

optimizacin de cada mquina.

Esta era una filosofa completamente nueva con un planteamiento diferente y que se

mantendr constantemente al da por su propia esencia. Implica un mejoramiento

continuo en todos los aspectos y se le denomin TPM.

Tal como lo vimos en la definicin, TPM son las siglas en ingls de "Mantenimiento

Productivo Total", tambin se puede considerar como "Mantenimiento de

Participacin Total" o "Mantenimiento Total de la Productividad".


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El propsito es transformar la actitud de todos los miembros de la comunidad industrial.

Toda clase y nivel de trabajadores, operadores, supervisores, ingenieros, administradores,

quedan incluidos en esta gran responsabilidad. La "Implementacin de TPM" es un

objetivo que todos compartimos. Tambin genera beneficios para todos nosotros.

Mediante este esfuerzo, todos nos hacemos responsables de la conservacin del equipo, el

cual se vuelve ms productivo, seguro y fcil de operar, an su aspecto es mucho mejor.

La participacin de gente que no est familiarizada con el equipo enriquece los resultados

pues en muchos casos ellos ven detalles que pasan desapercibidos para quienes vivimos

con el equipo todos los das.

INTRODUCCIN












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El siguiente paso en la tecnologa de mantenimiento fue la llegada del mantenimiento

predictivo, basado en la determinacin del estado de la mquina en operacin: La tcnica

est basada en el hecho que la mayora de las partes de la mquina darn un tipo de aviso

antes de que fallen. Para percibir los sntomas con que la mquina nos est advirtiendo

requiere varias pruebas no destructivas, tal como anlisis de aceite, anlisis de desgaste

de partculas, anlisis de vibraciones y medicin de temperaturas.

El uso de estas tcnicas, para determinar el estado de la mquina dar como resultado un

mantenimiento mucho ms eficiente, en comparacin con los tipos de mantenimiento

anteriores.

El mantenimiento predictivo permite que la gerencia de la planta tenga el control de las

mquinas y de los programas de mantenimiento y no al revs. En una planta donde se usa

el mantenimiento predictivo el estado general de las mquinas esta conocido en cualquier

momento y una planificacin ms precisa ser posible.

El mantenimiento predictivo usa varias disciplinas. La ms importante de estas es el

anlisis peridico de vibraciones. Se ha demostrado varias veces que de todas las pruebas

no destructivas, que se pueden llevar a cabo en una mquina, la firma de vibraciones

proporciona la cantidad de informacin ms importante acerca de su funcionamiento

interno.

En algunas mquinas que podran afectar de manera adversa las operaciones de la planta

si llegaran a fallar, se puede instalar un monitor de vibracin continuo. En este monitor,


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una alarma se prender cuando el nivel de vibraciones rebasa un valor predeterminado.

De esta manera se evitan fallas que progresan rpidamente, y causan un paro catastrfico.

La mayora del equipo moderno, accionado por turbinas se vigila de esta manera.

El anlisis de aceite y el anlisis de partculas de desgaste son partes importantes de los

programas predictivos modernos, especialmente en equipo crtico o muy caro.

La termografa es la medicin de temperaturas de superficie por deteccin infrarroja. Es

muy til en la deteccin de problemas en interruptores y reas de acceso difcil.

Anlisis de la firma de motor es otra tcnica muy til que permite detectar barras de rotor

agrietadas o rotas, con el motor en operacin.

La prueba de sobretensin de los estatores de motor se usa para detectar una falla

incipiente en el aislamiento elctrico.

El mantenimiento predictivo frente a otros tipos de mantenimiento.

En todas las instalaciones y plantas industriales donde existe maquinaria de produccin

con elementos dotados de movimiento rotativo o alternativo, se hace necesario efectuar

un mantenimiento de estas mquinas para conservarlas en correcto estado de servicio y

garantizar la seguridad y fiabilidad de la planta. Este mantenimiento puede ser ms o

menos sofisticado, dependiendo de la naturaleza e importancia de las mquinas que se

consideren, agrupadas en varios estados que van desde el ms simple, hasta el ms

complejo. Para formarse un mejor criterio de lo que significa y aporta el mantenimiento

predictivo ser comparado con su antecesor: el mantenimiento preventivo.


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POR QU ENTONCES PREDICTIVO ANTES QUE PREVENTIVO?

En primer lugar, suele ser difcil determinar la vida til de componentes. Para fijar una

estrategia PREVENTIVA, es un requisito ineludible del Mantenimiento centrado en

Confiabilidad, determinar que a) existe una vida til y b) la conocemos. La historia nos

ayuda poco, ya que cunto ms importantes sean las consecuencias de los fallos, menos

informacin estadstica vlida tendremos sobre su ocurrencia, ya que ALGO estaremos

haciendo histricamente para prevenirlo, con lo cual la estadstica NO ser de grandes

nmeros NI ser representativa de la REALIDAD (Realidad = cul es la vida til si lo

dejamos fallar?).

Admitiendo los casos en que s encontramos una vida til conocida y dems requisitos

que hacen que sea tcnicamente factible y merezca la pena como nos impone la

utilizacin correcta de RCM, ocurre que en la prctica restauraremos o reemplazaremos

componentes que eventualmente sobreviviran un tiempo ms. Este tiempo puede

fluctuar entre un 10% y hasta un 30%: es decir que por DECISIN limitamos la vida til

de los componentes sujetos a mantenimiento preventivo. Es necesariamente as, puesto

que de lo contrario nos encontraramos con que a pesar del programa de mantenimiento

preventivo ocurren fallos ms o menos frecuentes por haber llegado tarde a la

restauracin o reemplazo por haber llegado a, o sobrepasado el lmite probable de vida

til, es decir sobre-estimado la vida til del componente. Estamos entre la espada y la

pared. Ntese que del 10 al 30% de sobre-mantenimiento, (digamos 20%), implica un

costo intil de 20% en repuestos y otro tanto en mano de obra y dems costos necesarios

para instalarlos.


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De encontrarse una accin PREDICTIVA, en cambio, slo se proceder a la

intervencin a condicin de que es necesaria, ahorrando el exceso de repuestos y mano

de obra para su instalacin y al mismo tiempo asegurando que no llegaremos tarde para

la intervencin.

Ms an, la experiencia en la aplicacin del RCM demuestra que los chequeos de fallas

potenciales para la realizacin de mantenimiento predictivo generalmente es MUY

ECONMICA. En efecto, muchos de ellos pueden ser realizados por los mismos

operarios que estn cerca de la mquina de todos modos. Muchas veces utilizando los

sentidos humanos: odo, vista, olfato, tacto. Encontramos casos frecuentes en que elmantenimiento predictivo ES tcnicamente viable, sin embargo NO merece la pena

realizarlo. Es decir que el costo de efectuar la prediccin, ser mayor que el costo de

dejar que la falla ocurra. Entonces NO debe ser realizado SALVO que traiga consigo

otros fallos secundarios cuyas consecuencias sean inadmisibles (por seguridad, medio

ambiente costos operativos).

Exactamente lo mismo puede ocurrir con un mantenimiento preventivo.

En toda industria moderna cada vez tiene ms importancia el mantenimiento predictivo

que junto con el clsico mantenimiento preventivo se aplican para predecir o adelantarse

a la avera y evitar la catstrofe. La gran ventaja del mantenimiento predictivo es que

considera que ambos aspectos, vida de la mquina y salud de las personas, van unidas y

solucionando uno de ellos tambin se soluciona, al menos, en parte, el otro.

Las mquinas, que ya se disean pensando tambin en la seguridad de las personas que

tienen relacin con ellas, con el tiempo se van deteriorando, lo que aumenta la capacidad


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de riesgo para la salud de las personas que trabajan con ellas.

La misin del mantenimiento preventivo es la de reducir la velocidad del deterioro de la

mquina, retardando la llegada de los niveles de alarma y de peligro que han de

entenderse referidos tanto al aspecto tcnico como humano. Sin embargo, el

mantenimiento predictivo tiene como misin el detectar los estados de alarma y peligro e

incluso determinar la velocidad con que avanza la mquina hacia dichos estados.

El mantenimiento predictivo se fundamenta en el anlisis de las vibraciones, ya que toda

mquina en correcto estado tiene un cierto nivel de vibraciones y ruidos, que se considera

como nivel base caracterstico de esa mquina. Cualquier defecto en una mquinaincluso en fase incipiente, lleva asociado un incremento en el nivel de vibracin

perfectamente detectable mediante la moderna tecnologa de medicin.

Salvo raras excepciones, los problemas mecnicos son causantes de vibracin en las

mquinas; siendo los ms comunes: Desequilibrios; desalineamiento en acoplamientos y

cojinetes; ejes combados; engranajes desgastados, excntricos o daados; cadenas o

correas de transmisin en malas condiciones; rodamiento en mal estado; holguras;

rozamientos; variaciones del par; fuerzas electromagnticas; fuerzas hidrulicas y

resonancias.

El mantenimiento predictivo puede evitar o controlar principalmente los siguientes

riesgos: Vibraciones, ruidos, proyecciones de partes de piezas giratorias, roturas de

piezas.

Estos cinco riesgos configuran el 90 por ciento de los riesgos potenciales contra la

seguridad e higiene de los trabajadores en las mquinas rotativas y el mantenimiento

predictivo tiene como una de sus misiones fundamentales el detectarlos en su fase inicial,


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vigilar la evolucin de los mismos, determinar el momento en que es necesario intervenir

sobre las mquinas para eliminarlos .

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Ventajas:

Determinacin ptima del tiempo para realizar el mantenimiento

preventivo.

Ejecucin sin interrumpir el funcionamiento normal de equipos e

instalaciones.

Mejora el conocimiento y el control del estado de los equipos.

Desventajas:

Requiere personal mejor formado e instrumentacin de anlisis

costosa.

No es viable una monitorizacin de todos los parmetros funcionales

significativos, por lo que pueden presentarse averas no detectadas por

el programa de vigilancia.

Se pueden presentar averas en el intervalo de tiempo comprendido

entre dos medidas consecutivas.

Aplicaciones

Maquinaria rotativa

Motores elctricos

Equipos estticos

Aparamenta elctrica

Instrumentacin


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Definicin del mantenimiento predictivo:

El mantenimiento predictivo es una tcnica para pronosticar el punto futuro de falla de un

componente de una maquina, de tal forma que dicho componente pueda reemplazarse,

con base en un plan, justo antes de que falle. As, el tiempo muerto del equipo se

minimiza y el tiempo de vida del componente se maximiza.

CONCLUSIN

Es importante considerar que la productividad de una industria aumentar en la medida

que las fallas en las mquinas disminuyan de una forma sustentable en el tiempo. Para

lograr lo anterior, resulta indispensable contar con la estrategia de mantenimiento ms

apropiada y con personal capacitado tanto en el uso de las tcnicas de anlisis y

diagnstico de fallas implementadas como tambin con conocimiento suficiente sobre las

caractersticas de diseo y funcionamiento de las mquinas. En el presente trabajo se

mencionaron varias de las tcnicas de anlisis utilizadas hoy en da, entre las que se

destaca el anlisis de vibraciones mecnicas, ilustrando con un grafico su alcance as

como la necesidad de usar diferentes indicadores con el fin de llegar a un diagnstico

acertado. Diagnosticado y solucionado los problemas, la vida de las mquinas y su

produccin aumentar y por tanto, los costos de mantenimiento disminuirn.


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TCNICAS DE MANTENIMIENTO PREDICTIVOCAPTULO II: TIPOS DE MANTENIMIENTO


CAPTULO II

TIPOS DE MANTENIMIENTOTradicionalmente, se han distinguido 5 tipos de mantenimiento, que se diferencian entre

s por el carcter de las tareas que incluyen:

Mantenimiento Correctivo: Es el conjunto de tareas destinadas a corregir los defectos

que se van presentando en los distintos equipos y que son comunicados al departamento

de mantenimiento por los usuarios de los mismos.

Mantenimiento Preventivo: Es el

mantenimiento que tiene por misin mantener

un nivel de servicio determinado en los equipos,

programando las intervenciones de sus puntos

vulnerables en el momento ms oportuno. Suele

tener un carcter sistemtico, es decir, se

interviene aunque el equipo no haya dado

ningn sntoma de tener un problema

Mantenimiento Predictivo: Es el que persigue conocer e

informar permanentemente del estado y operatividad de las

instalaciones mediante el conocimiento de los valores de

determinadas variables, representativas de tal estado y

operatividad. Para aplicar este mantenimiento, es necesario


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identificar variables fsicas (temperatura, vibracin, consumo de energa, etc.) cuya

variacin sea indicativa de

problemas que puedan estar apareciendo en el equipo. Es el tipo de mantenimiento mstecnolgico, pues requiere de medios tcnicos avanzados, y en ocasiones, de fuertes

conocimientos matemticos, fsicos y/o tcnicos.

Mantenimiento Cero Horas (Overhaul): Es el conjunto de tareas cuyo objetivo es

revisar los equipos a intervalos programados bien antes de que aparezca ningn fallo,

bien cuando la fiabilidad del equipo ha disminuido apreciablemente de manera que

resulta arriesgado hacer previsiones sobre su capacidad productiva. Dicha revisin

consiste en dejar el equipo a Cero horas de funcionamiento, es decir, como si el equipo

fuera nuevo. En estas revisiones se sustituyen o se reparan todos los elementos sometidos

a desgaste. Se pretende asegurar, con gran probabilidad un tiempo de buen

funcionamiento fijado de antemano.

Mantenimiento En Uso: es el mantenimiento bsico de un equipo realizado por los

usuarios del mismo. Consiste en una serie de tareas elementales (tomas de datos,

inspecciones visuales, limpieza, lubricacin, reapriete de tornillos) para las que no es

necesario una gran formacin, sino tal solo un entrenamiento breve. Este tipo de

mantenimiento es la base del TPM (Total Productive Maintenance, Mantenimiento

Productivo Total).


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LA DIFICULTAD PARA ENCONTRAR UNA APLICACIN PRCTICA A LOS

TIPOS DE MANTENIMIENTO

Esta divisin de Tipos de Mantenimiento presenta el inconveniente de cada equipo

necesita una mezcla de cada uno de esos tipos, de manera que no podemos pensar en

aplicar uno solo de ellos a un equipo en particular.

As, en un motor determinado nos ocuparemos de su lubricacin (mantenimiento

preventivo peridico), si lo requiere, mediremos sus vibraciones o sus temperaturas

(mantenimiento predictivo), quizs le hagamos una puesta a punto anual (puesta a cero) y

repararemos las averas que vayan surgiendo (mantenimiento correctivo). La mezcla ms

idnea de todos estos tipos de mantenimiento nos la dictarn estrictas razones ligadas al

coste de las prdidas de produccin en una parada de ese equipo, al coste de reparacin,

al impacto ambiental, a la seguridad y a la calidad del producto o servicio, entre otras.

El inconveniente, pues, de la divisin anterior es que no es capaz de dar una respuesta

clara a esta pregunta:

Cul es el mantenimiento que debo aplicar a cada uno de los equipos que componen

una planta concreta?

Para dar respuesta a esta pregunta, es conveniente definir el concepto de Modelo de

Mantenimiento. Un Modelo de Mantenimiento es una mezcla de los anteriores tipos de

mantenimiento en unas proporciones determinadas, y que responde adecuadamente a las

necesidades de un equipo concreto. Podemos pensar que cada equipo necesitar una

mezcla distinta de los diferentes tipos de mantenimiento, una mezcla determinada de

tareas, de manera que los modelos de mantenimiento posibles sern tantos como equipos


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puedan existir. Pero esto no es del todo correcto. Pueden identificarse claramente 4 de

estas mezclas, complementadas con otros dos tipos de tareas adicionales, segn veremos

ms adelante.

MODELOS DE MANTENIMIENTO

Cada uno de los modelos que se exponen a continuacin incluye varios de los tipos

anteriores de mantenimiento, en la proporcin que se indica. Adems, todos ellos

incluyen dos actividades: inspecciones visuales y lubricacin. Esto es as porque est

demostrado que la realizacin de estas dos tareas en cualquier equipo es rentable. Incluso

en el modelo ms sencillo (Modelo Correctivo), en el que prcticamente abandonamos el

equipo a su suerte y no nos ocupamos de l hasta que nos se produce una avera, es

conveniente observarlo al menos una vez al mes, y lubricarlo con productos adecuados a

sus caractersticas. Las inspecciones visuales prcticamente no cuestan dinero (estas

inspecciones estarn incluidas en unas gamas en las que tendremos que observar otros

equipos cercanos, por lo que no significar

que tengamos que destinar recursos

expresamente para esa funcin). Esta

inspeccin nos permitir detectar averas

de manera precoz, y su resolucin

generalmente ser ms barata cuanto antes

detectemos el problema. La lubricacin siempre es rentable. Aunque s representa un

coste (lubricante y la mano de obra de aplicarlo), en general es tan bajo que est

sobradamente justificado, ya que una avera por una falta de lubricacin implicar

siempre un gasto mayor que la aplicacin del lubricante correspondiente.


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Hecha esta puntualizacin, podemos definir ya los diversos modelos de mantenimiento

posibles.

A. MODELO CORRECTIVO

Este modelo es el ms bsico, e incluye, adems de las inspecciones visuales y la

lubricacin mencionadas anteriormente, la reparacin de averas que surjan. Es aplicable,

como veremos, a equipos con el ms bajo nivel de criticidad, cuyas averas no suponen

ningn problema, ni econmico ni tcnico. En este tipo de equipos no es rentable dedicar

mayores recursos ni esfuerzos

B. MODELO CONDICIONAL

Incluye las actividades del modelo anterior, y adems, la realizacin de una serie de

pruebas o ensayos, que condicionarn una actuacin posterior. Si tras las pruebas

descubrimos una anomala, programaremos una intervencin; si por el contrario, todo es

correcto, no actuaremos sobre el equipo.

Este modelo de mantenimiento es vlido en aquellos equipos de poco uso, o equipos que

a pesar de ser importantes en el sistema productivo su probabilidad de fallo es baja.

C. MODELO SISTEMTICO

Este modelo incluye un conjunto de tareas que realizaremos sin importarnos cual es la

condicin del equipo; realizaremos, adems, algunas mediciones y pruebas para decidir si

realizamos otras tareas de mayor envergadura; y por ultimo, resolveremos las averas que

surjan. Es un modelo de gran aplicacin en equipos de disponibilidad media, de cierta


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importancia en el sistema productivo y cuyas averas causan algunos trastornos. Es

importante sealar que un equipo sujeto a un modelo de mantenimiento sistemtico no

tiene por qu tener todas sus tareas con una periodicidad fija. Simplemente, un equipo

con este modelo de mantenimiento puede tener tareas sistemticas, que se realicen sin

importar el tiempo que lleva funcionando o el estado de los elementos sobre los que se

trabaja. Es la principal diferencia con los dos modelos anteriores, en los que para realizar

una tarea debe presentarse algn sntoma de fallo.

Un ejemplo de equipo sujeto a este modelo de mantenimiento es un reactor discontinuo,

en el que las materias que deben reaccionar se introducen de una sola vez, tiene lugar la

reaccin, y posteriormente se extrae el producto de la reaccin, antes de realizar una

nueva carga. Independientemente de que este reactor est duplicado o no, cuando est en

operacin debe ser fiable, por lo que se justifica realizar una serie de tareas con

independencia de que hayan presentado algn sntoma de fallo.

Otros ejemplos:

- El tren de aterrizaje de un avin

- El motor de un avin

D. MODELO DE MANTENIMIENTO DE ALTA DISPONIBILIDAD

Es el modelo ms exigente y exhaustivo de todos. Se aplica en aquellos equipos que bajo

ningn concepto pueden sufrir una avera o un mal funcionamiento. Son equipos a los

que se exige, adems, unos niveles de disponibilidad altsimos, por encima del 90%. La

razn de un nivel tan alto de disponibilidad es en general el alto coste en produccin que

tiene una avera. Con una exigencia tan alta, no hay tiempo para el mantenimiento que


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requiera parada del equipo (correctivo, preventivo sistemtico). Para mantener estos

equipos es necesario emplear tcnicas de mantenimiento predictivo, que nos permitan

conocer el estado del equipo con l en marcha, y a paradas programadas, que supondrn

una revisin general completa, con una frecuencia generalmente anual o superior. En esta

revisin se sustituyen, en general, todas aquellas piezas sometidas a desgaste o con

probabilidad de fallo a lo largo del ao (piezas con una vida inferior a dos aos). Estas

revisiones se preparan con gran antelacin, y no tiene porqu ser exactamente iguales ao

tras ao. Como quiera que en este modelo no se incluye el mantenimiento correctivo, es

decir, el objetivo que se busca en este equipo es CERO AVERAS, en general no haytiempo para subsanar convenientemente las incidencias que ocurren, siendo conveniente

en muchos casos realizar reparaciones rpidas provisionales que permitan mantener el

equipo en marcha hasta la prxima revisin general. Por tanto, la Puesta a Cero anual

debe incluir la resolucin de todas aquellas reparaciones provisionales que hayan tenido

que efectuarse a lo largo del ao.

Algunos ejemplos de este modelo de mantenimiento pueden ser los siguientes:

- Turbinas de produccin de energa elctrica

- Hornos de elevada temperatura, en los que una intervencin supone enfriar y volver a

calentar el horno, con el consiguiente gasto energtico y con las prdidas de produccin

que trae asociado

- Equipos rotativos que trabajan de forma continua

- Depsitos reactores o tanques de reaccin no duplicados, que sean la base de la

produccin y que deban mantenerse en funcionamiento el mximo nmero de horas

posible.


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4. OTRAS CONSIDERACIONES

En el diseo del Plan de Mantenimiento, deben tenerse en cuenta dos consideraciones

muy importantes que afectan a algunos equipos en particular. En primer lugar, algunos

equipos estn sometidos a normativas legales que regulan su mantenimiento, obligando a

que se realicen en ellos determinadas actividades con una periodicidad establecida.

En segundo lugar, algunas de las actividades de mantenimiento no podemos realizarlas

con el equipo habitual de mantenimiento (sea propio o contratado) pues se requiere de

conocimientos y/o medios especficos que solo estn en manos del fabricante,

distribuidor o de un especialista en el equipo.Estos dos aspectos deben ser valorados cuando tratamos de determinar el modelo de

mantenimiento que debemos aplicar a un equipo.

A. MANTENIMIENTO LEGAL

Algunos equipos estn sometidos a normativas o a regulaciones por parte de la

Administracin. Sobre todo, son equipos que entraan riesgos para las personas o para el

entorno. La Administracin exige la realizacin de una serie de tareas, pruebas e

inspecciones, e incluso algunas de ellas deben ser realizadas por empresas debidamente

autorizadas para llevarlas a cabo. Estas tareas deben necesariamente incorporarse al Plan

de Mantenimiento del equipo, sea cual sea el modelo que se decida aplicarle.

Algunos de los equipos sometidos a este tipo de mantenimiento son los siguientes:

- Equipos y aparatos a presin

- Instalaciones de Alta y Media Tensin

- Torres de Refrigeracin

- Determinados medios de elevacin, de cargas o de personas


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- Vehculos

- Instalaciones contraincendios

- Tanques de almacenamiento de determinados productos qumicos

B. MANTENIMIENTO SUBCONTRATADO A UN ESPECIALISTA

Cuando hablamos de un especialista, nos referimos a un individuo o empresa

especializada en un equipo concreto. El especialista puede ser el fabricante del equipo, el

servicio tcnico del importador, o una empresa que se ha especializado en un tipo

concreto de intervenciones. Como hemos dicho, debemos recurrir al especialista cuando:-No tenemos conocimientos suficientes

-No tenemos los medios necesarios

Si se dan estas circunstancias, algunas o todas las tareas de mantenimiento deberemos

subcontratarlas a empresas especializadas.

El mantenimiento subcontratado a un especialista es en general la alternativa ms cara,

pues la empresa que lo ofrece es consciente de que no compite. Los precios no son

precios de mercado, sino precios de monopolio. Debe tratar de evitarse en la medida de lo

posible, por el encarecimiento y por la dependencia externa que supone. La forma ms

razonable de evitarlo consiste en desarrollar un Plan de Formacin que incluya

entrenamiento especfico en aquellos equipos de los que no se poseen conocimientos

suficientes, adquiriendo adems los medios tcnicos necesarios.


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TCNICAS DE MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Una parte importante de las tareas de mantenimiento de una planta de industrial

corresponden a mantenimiento condicional o predictivo. Es decir, se chequea el equipo ola instalacin, se realizan anlisis, mediciones, tomas de datos e incluso simples

observaciones visuales, y si se encuentra algo anormal, o la evolucin de un parmetro no

es la adecuada, se acta. En ciertas plantas industriales adquieren cierta relevancia por el

alto coste de una parada imprevista, y por la necesidad de algunas de ellas de funcionar el

mximo nmero de horas posible.

1. EL MANTENIMIENTO SISTEMTICO FRENTE A LAS TCNICAS

PREDICTIVAS

Un error fundamental que es necesario poner de manifiesto es que las famosas curvas de

probabilidad de fallo vs tiempo de funcionamiento no se corresponden con las tan

conocidas curvas de baera. En estas curvas se reconocan tres zonas:

- Zona inicial, de baja fiabilidad, por averas infantiles

- Zona de fiabilidad estable, o zona de madurez del equipo

- Zona final, nuevamente de baja fiabilidad, o zona de envejecimiento.

Como se daba por cierta esta curva para cualquier equipo, se supona que transcurrido un

tiempo (la vida til del equipo), ste alcanzara su etapa de envejecimiento, en el que la

fiabilidad disminuira mucho, y por tanto, la probabilidad de fallo aumentara en igual

proporcin. De esta manera, para alargar la vida til 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.


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La estadstica ha demostrado que, tras estudiar el comportamiento de los equipos en una

planta industrial, el ciclo de vida de la mayora de los equipos no se corresponde

nicamente con la curva de baera, sino que se diferencian 6 tipos de curvas:

Curiosamente, la mayor parte de los equipos no se comportan siguiendo la curva A o

curva de baera. Los equipos complejos se comportan siguiendo el modelo E, en el que

la probabilidad de fallo es constante a lo largo de su vida, y el modelo F. Hay que sealar


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que segn estudios realizados en aviacin civil, la probabilidad de fallo del 68% de las

piezas de un avin responde

2. ES EL MANTENIMIENTO PREDICTIVO ALGO REALMENTE UTIL Y

PRCTICO?

Pero es el mantenimiento predictivo es una elucubracin mental o realmente tiene

alguna aplicacin prctica en un entorno industrial real? Probablemente, quien as lo

plantea est pensando nicamente en el anlisis de vibraciones. El precio de los equipos,

la baja preparacin de muchos tcnicos, las dificultades de formacin y lo complicadoque resulta el anlisis de los resultados a la hora de tomar decisiones basadas en stos,

han creado una mala fama a dicha tcnica, que ha lastrado la imagen del mantenimiento

predictivo.

Y no es que el anlisis de vibraciones no sea una tcnica soberbia sobre el papel.

Simplemente, es que es complicada. Son tantas variables las que hay que tener en cuenta

que hay que ser un gran experto para sacar conclusiones vlidas, conclusiones fiables,

que por ejemplo nos hagan tomar la decisin de abrir una mquina cara y cambiar sus

rodamientos, o alinear, o rectificar un eje.

Pero el mantenimiento predictivo es nicamente anlisis de vibraciones? Por supuesto

que no. No es lo mismo cuestionarse el anlisis de vibraciones como tcnica fiable que el

mantenimiento predictivo en general.

Recordemos que el alma del mantenimiento predictivo es, precisamente, la prediccin. Se

basa en tratar de predecir el estado de una mquina relacionndolo con una variable fsica

de fcil medicin. Por tanto, parece que el mantenimiento predictivo no es slo el anlisis


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de vibraciones. Y qu variables fsicas podemos relacionar con el desgaste? Muchas: la

temperatura, la presin, la composicin fisico-quimica de un aceite de lubricacin. Hasta

el aspecto fsico de una mquina puede relacionarse con su estado.

As, tomar lectura de la presin de descarga de una bomba, y ver su evolucin en el

tiempo nos puede dar una idea del estado de sta (posibles obstrucciones en la admisin,

estado del rodete). Tomar la temperatura de los rodamientos de un motor diariamente es

tambin mantenimiento predictivo, por ejemplo.

Pueden establecerse en dos categoras relacionadas con las tareas de mantenimiento

predictivo: las fciles y las menos fciles. Dentro de las fciles estara las inspeccionesvisuales de los equipos, las tomas de datos con instrumentacin instalada de forma

permanente (termmetros, manmetros, caudalmetros, medidas de desplazamiento o

vibracin, etc). Dentro de las menos fciles yo destacara cuatro tcnicas: las boroscopias,

los anlisis de vibraciones, las termografas y los anlisis de aceite.

Es evidente que las primeras son de tan fcil implementacin, de tan bajo coste y tan

evidentemente tiles que responden al ttulo del tema propuesto por Chema de forma

incontestable: desde luego que tienen posibilidades reales de aplicacin.

Las segundas requieren de equipos ms sofisticados y de conocimientos algo ms

avanzados.

Las boroscopias requieren del manejo de un equipo ptico sencillo. Requieren algo ms

de formacin sobre lo que se espera observar. Parece obvio que introducir una pequea

cmara o lente en el interior de un gran motor de combustin para observar el estado de

las camisas es ms til que abrir el motor. Si hablamos de turbinas de gas o de vapor,

todava es mucho ms obvio.


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Sobre los anlisis de aceites, necesitan de un laboratorio bien equipado, y de qumicos

que interpreten sus resultados. Pero este es un servicio que suele prestar de forma gratuita

el suministrador de aceite Desde luego, son juez y parte, y pueden recomendarnos la

sustitucin del aceite sin que haya llegado el momento. Pero con un mnimo de formacin

podemos interpretar los resultados del laboratorio de forma independiente, y usar al

suministrador no para seguir sus recomendaciones, sino para interpretar nosotros mismos

los resultados

Sobre termografas y mediciones termomtricas, los equipos han bajado mucho de precio.

Por menos de 5.000 euros pueden adquirirse ya cmaras termogrficas de excelentesprestaciones. Y la interpretacin de los resultados es francamente sencilla.

Y sobre la tcnica estrella del mantenimiento predictivo, el anlisis de vibraciones, ya

hemos hablado del alto precio de los equipos y de la dificultad de la interpretacin de los

resultados.

Muchos responsables de mantenimiento se plantean estas predictivas como trabajos a

subcontratar, para realizarlas una vez al trimestre, o incluso una vez al ao y que se

eliminan en cuanto se plantea una reduccin de gastos. Quizs se olviden de que tan

importante como el valor absoluto es la evolucin del valor, de la variable fsica medida.

Y que cuanto antes se detecte el problema mejor podremos programar la intervencin o

corregir el problema.

Por tanto, una opinin sensata sobre el mantenimiento predictivo podra ser la siguiente:

Predictivo s, siempre, aplicando las tcnicas ms sencillas posibles, aplicadas por los

tcnicos habituales de la planta de forma constante y analizando constantemente la

evolucin de las variables fsicas medidas. Slo sobre el anlisis de vibraciones hay que


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tener alguna precaucin: s, pero slo si disponemos de buenos equipos, un buen software

y sobre todo un buen tcnico para analizar los resultados. Y claro, no en todas las plantas:

solo aquellas quetengan equipos rotativos grandes y caros (turbinas, motores de

combustin,grandes motores elctricos, etc).


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TCNICAS DE MANTENIMIENTO PREDICTIVOCAPTULO III: CONCEPTOS DE MANTENIMIENTO PREDICTIVO


CAPTULO III

CONCEPTOS DE MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Esta filosofa se basa en el hecho de que cuando un equipo ha empezado a gastarse, sus

condiciones de operacin, tales como vibracin, temperatura, condicin del aceite,

presin, etc. Empezarn a cambiar; razn por el cual este tipo de mantenimiento propone

un monitoreo frecuente de la condicin del tiempo (monitoreo de condicin),

precisamente para detectar el cambio, analizar la causa del cambio y dar la solucin

correcta "justo antes" de que se produzca la falla catastrfica. Este tipo de

mantenimiento nos genera un costo menor que los anteriores, llegando a $ 7-8/hp/ao.

Por ejemplo: monitorear la condicin del rodamiento para detectar si existe un cambio y

dar la solucin adecuada y precisa.












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Definicin del mantenimiento predictivo:

El mantenimiento predictivo es una tcnica para pronosticar el punto futuro de falla de un




Organizacin para el mantenimiento predictivo:

Esta tcnica supone la medicin de diversos parmetros que muestren una relacin

predecible con el ciclo de vida del componente. Algunos ejemplos de dichos parmetros

son los siguientes:

Vibracin de cojinetes

Temperatura de las conexiones elctricas

Resistencia del aislamiento de la bobina de un motor

El uso del mantenimiento predictivo consiste en establecer, en primer lugar, una

perspectiva histrica de la relacin entre la variable seleccionada y la vida del

componente. Esto se logra mediante la toma de lecturas (por ejemplo la vibracin de un

cojinete) en intervalos peridicos hasta que el componente falle


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Curva tpica que resulta de graficar la variable (vibracin) contra el tiempo. Como la

curva lo sugiere, debern reemplazarse los cojinetes subsecuentes cuando la vibracin

alcance 1,25 in/seg (31,75 mm/seg). Los fabricantes de instrumentos y software para el

mantenimiento predictivo pueden recomendar rangos y valores para reemplazar los

componentes de la mayora de los equipos, esto hace que el anlisis histrico sea

innecesario en la mayora de las aplicaciones.

Metodologa de las inspecciones:

Una vez determinada la factibilidad y conveniencia de realizar un mantenimiento

predictivo a una mquina o unidad, el paso siguiente es determinar la o las variables

fsicas a controlar que sean indicativas de la condicin de la mquina. El objetivo de esta

parte es revisar en forma detallada las tcnicas comnmente usadas en el monitoreo segn

condicin, de manera que sirvan de gua para su seleccin general. La finalidad del

monitoreo es obtener una indicacin de la condicin (mecnica) o estado de salud de la

mquina, de manera que pueda ser operada y mantenida con seguridad y economa.


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Por monitoreo, se entendi en sus inicios, como la medicin de una variable fsica que se

considera representativa de la condicin de la mquina y su comparacin con valores que

indican si la mquina est en buen estado o deteriorada. Con la actual automatizacin de

estas tcnicas, se ha extendido la acepcin de la palabra monitoreo tambin a la

adquisicin, procesamiento y almacenamiento de datos. De acuerdo a los objetivos que se

pretende alcanzar con el monitoreo de la condicin de una mquina debe distinguirse

entre vigilancia, proteccin, diagnstico y pronstico.

Vigilancia de mquinas. Su objetivo es indicar cundo existe un problema. Debe

distinguir entre condicin buena y mala, y si es mala indicar cun mala es.

Proteccin de mquinas. Su objetivo es evitar fallas catastrficas. Una mquina

est protegida, si cuando los valores que indican su condicin llegan a valores

considerados peligrosos, la mquina se detiene automticamente.

Diagnstico de fallas. Su objetivo es definir cul es el problema especfico.

Pronstico de vida la esperanza a. Su objetivo es estimar cunto tiempo ms podra

funcionar la mquina sin riesgo de una falla catastrfica.

En el ltimo tiempo se ha dado la tendencia a aplicar mantenimiento predictivo o

sintomtico, sea, esto mediante vibroanlisis, anlisis de aceite usado, control de

desgastes, etc.


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TCNICAS DE MANTENIMIENTO PREDICTIVOCAPTULO IV: TCNICAS DE MANTENIMIENTO PREDICTIVO


CAPTULO IV

TCNICAS DE MANTENIMIENTO PREDICTIVOHay mucha gente que se plantea la siguiente cuestin: El mantenimiento predictivo es

una elucubracin mental o realmente tiene alguna aplicacin prctica en un entorno

industrial real?

Probablemente, los que esto cuestionan estn pensando en aquello que se le viene a

muchos a la cabeza cuando se habla de predictivo: el anlisis de vibraciones. El precio de

los equipos, la baja preparacin de muchos tcnicos, las dificultades de formacin y lo

complicado que resulta el anlisis de los resultados a la hora de tomar decisiones basadas

en stos, han creado una mala fama a dicha tcnica, que ha lastrado la imagen del

mantenimiento predictivo.


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Por ejemplo, no es que el anlisis de vibraciones no sea una tcnica soberbia sobre el

papel. Simplemente, es que es complicada. Son tantas variables las que hay que tener en

cuenta que hay que ser un gran experto para sacar conclusiones vlidas, conclusiones

fiables, que por ejemplo nos hagan tomar la decisin de abrir una mquina cara y cambiar

sus rodamientos, o alinear, o rectificar un eje.

Pero el mantenimiento predictivo es nicamente anlisis de vibraciones? Por supuesto

que no. No es lo mismo cuestionarse el anlisis de vibraciones como tcnica fiable que el

mantenimiento predictivo en general.

Se podra dividir en dos categoras las tareas de mantenimiento predictivo: las fciles ylas menos fciles. Dentro de las fciles estara las inspecciones visuales de los equipos,

las tomas de datos con instrumentacin instalada de forma permanente (termmetros,

manmetros, caudalmetros, medidas de desplazamiento o vibracin, etc.). Dentro de las

menos fciles se destacaran cuatro tcnicas: las boroscopas, los anlisis de vibraciones,

las termografas y los anlisis de aceite.

Pero muchas empresas se plantean estas tcnicas de mantenimiento predictivo como

tcnicas a subcontratar, para realizarlas una vez al trimestre, o incluso una vez al ao.

Quizs se olviden de que tan importante como el valor absoluto es la evolucin del valor,

de la variable fsica medida. Y que cuanto antes se detecte el problema mejor podremos

programar la intervencin o corregir el problema.

Entonces el mantenimiento predictivo consiste en determinar en todo instante la

condicin tcnica (mecnica y elctrica) real de la mquina examinada, mientras esta se

encuentre en pleno funcionamiento. Tiene como objetivo disminuir las paradas por


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mantenimientos preventivos, y de esta manera minimizar los costos por mantenimiento y

por no produccin.

El mantenimiento predictivo nos ayuda a pronosticar el punto futuro de falla de un




La implementacin de este tipo de mtodos requiere de inversin en equipos, en

instrumentos, y en contratacin de personal calificado.

VENTAJAS MS IMPORTANTES DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Las fallas se detectan en sus etapas iniciales por lo que se cuenta con suficiente

tiempo para hacer la planeacin y la programacin de las acciones correctivas

(mantenimiento correctivo) en paros programados y bajo condiciones controladas


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que minimicen los tiempos muertos y el efecto negativo sobre la produccin y que

adems garanticen una mejor calidad de reparaciones.

Optimiza la gestin del personal de mantenimiento.

La verificacin del estado de la maquinaria, tanto realizada de forma peridica

como de forma accidental, permite confeccionar un archivo histrico del

comportamiento mecnico.

Toma de decisiones sobre la parada de una lnea de mquinas en momentos

crticos.

Las tcnicas de deteccin del mantenimiento predictivo son en su mayor parte

tcnicas "on-condition" que significa que las inspecciones se pueden realizar con

la maquinaria en operacin a su velocidad mxima.

Permite el anlisis estadstico del sistema.

Confeccin de formas internas de funcionamiento o compra de nuevos equipos.

TCNICAS DE MANTENIMIENTO PREDICTIVO

El requisito para que se pueda aplicar una tcnica predictiva es que la falla incipiente

genere seales o sntomas de su existencia, tales como: alta temperatura, ruido,

ultrasonido, vibracin, partculas de desgaste, alto amperaje, etc.

Las tcnicas para deteccin de fallas y defectos en maquinaria varan desde la utilizacin

de los sentidos humanos (odo, vista, tacto y olfato), necesitamos entonces cuantificar

estos datos y a partir de estos parmetros podremos supervisar el estado de las mquinas

de una planta industrial.

La utilizacin de estos datos para el control de procesos y de control de calidad, el uso de

herramientas estadsticas se dan en estas tcnicas predictivas.


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Categoras de tcnicas

Monitoreo Dinmico.

Anlisis de Vibraciones

Emisin acstica

Monitoreo de Partculas

Ferrografa

Monitoreo en lnea de aceite.

Detectores magnticos.

Procedimiento espectrogrfico de anlisis de aceite.

Papeles para anlisis de aceite.

Monitoreo Qumico.

Anlisis de lubricantes

Emisiones ambientales.

Cromatografa

Monitoreo Fsico

Tintas. Inspeccin magntica

Inspeccin ultrasnica.

Anlisis de motores

Pruebas de performance.

Monitoreo de Temperatura

Termografa

Monitoreo Elctrico

Motor testing.


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Empezando de lo ms simple encontramos inspecciones visuales y lectura de indicadores.

Las inspecciones visuales consisten en la observacin del equipo, tratando de identificar

posibles problemas detectables a simple vista. Los problemas habituales suelen ser:

ruidos anormales, vibraciones extraas y fugas de aire, agua o aceite, comprobacin del

estado de pintura y observacin de signos de corrosin.

La lectura de indicadores consiste en la anotacin de los diferentes parmetros 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 economa, es conveniente que seanrealizadas a diario, incluso varias veces al da, y que abarquen al mayor nmero de

equipos posible. Suele llevarlas a cabo el personal de operacin, lo que adems les

permite conocer de forma continua el estado de la planta.

Estas inspecciones son adems la base de la implantacin del Mantenimiento Productivo

Total, o TPM.


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TCNICAS DE MANTENIMIENTO PREDICTIVOCAPTULO V: VIBRACIONES MECNICAS


CAPTULO V

VIBRACIONES MECNICASHoy en da, uno de los puntos importantes a considerar en el buen funcionamiento de los

procesos industriales esta basado entre otras cosas en reglas, procedimientos o

metodologas de mantenimiento, en especial uno conocido como mantenimiento

predictivo, ya que permite saber el estado actual y futuro de una maquinaria o de sus

elementos; el anlisis de vibraciones de maquinaria es una de las metodologas

ampliamente usadas en el mantenimiento de maquinaria, de tal manera que el estudio de

las vibraciones mecnicas se ha convertido en algo esencial para el estudiante de

ingeniera mecnica ya que le permite comprender, analizar y proponer soluciones sobre

diversa problemtica relacionada con procesos industriales. En este captulo se presentan

los conceptos introductorios de las vibraciones mecnicas como lo es: su historia,

presente, aplicaciones e importancia entre otras cosas.

Objetivo general.

Presentar los fundamentos tericos necesarios para comprender la importancia y la

aplicacin de las vibraciones mecnicas.

Objetivos especficos:Conocer entre otras cosas: a) la historia e importancia de las

vibraciones mecnicas, b) el presente y futuro de las vibraciones, c) la clasificacin de las

vibraciones, d) el procedimiento para la elaboracin de un modelo matemtico.

El Origen de las Vibraciones

Es difcil establecer el origen de la ciencia de las vibraciones mecnicas, ni siquiera

adjudicar a una sola persona el ttulo del padre de la ciencia de las vibraciones ya que a


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travs de la historia grandes cientficos realizaron importantes aportaciones que hicieron

hoy en da del fenmeno de las vibraciones toda una ciencia.

A continuacin se presenta un breve recorrido de algunos personajes de ciencia que

hicieron aportaciones sobre el fenmeno de las vibraciones.

Remontndose en la historia, un personaje celebre de la antigua

Grecia sorprenda con grandes e importantes aportaciones filosficas y

matemticas, sobre todo en el rea de aritmtica; hoy en da todos

conocemos de el gracias a un famoso teorema dado en su honor conocido como el

teorema de Pitgoras. Pitgoras (570 497 A.C.) desarroll la teora de los nmeros y lateora de la msica y de la armona en donde afirmaba la relacin entre estas dos ciencias.

Cuenta la historia que un da pas por una herrera y se qued sorprendido al darse cuenta

de la rtmica regularidad con la que el herrero haca repicar el martillo sobre el yunque;

tal fue su admiracin que llegado a su casa se puso a experimentar, haciendo vibrar varias

agujas del mismo espesor y misma tensin, pero de distinta longitud. De esta manera

pudo concluir que las notas dependan de la frecuencia de vibracin, esto mismo

Pitgoras lo calcul y concluy que la msica no era ms que una relacin matemtica de

las vibraciones medidas segn intervalos.

Por otro lado un importante filsofo e investigador llamado Aristteles

(374-355 A.C.). Trabajo con las leyes del movimiento, escribi el primer

escrito relacionado con la acstica llamado On Acoustic, introdujo el

principio del trabajo virtual


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En el presente siglo uno de los personajes de ciencia ms inquietados por

este fenmeno es conocido como Galileo Galilei (1564-1642). Galileo

encontr la relacin existente entre la longitud de cuerda de un pndulo y

su frecuencia de oscilacin, adems encontr la relacin entre la tensin, longitud y

frecuencia de vibracin de las cuerdas. Se cuenta que cierta vez, mientras observaba

despreocupadamente las oscilaciones de un candelabro en la catedral de Pisa Galileo

Galilei se interes en medir el tiempo de cada oscilacin comparndolo con el nmero de

latidos de su pulso (en esa poca todava no se inventaba los relojes ni los cronmetros).Pudo comprobar, sorprendido, que aun cuando las oscilaciones fueran cada vez menores,

el tiempo de cada oscilacin era siempre el mismo. Al repetir el experimento en su casa,

comprob lo anterior utilizando un pndulo (una piedra atada al extremo de una cuerda),

encontrando adems que el tiempo de la oscilacin dependa de la longitud de la cuerda.

En la dcada de los 40 del siglo XVII existi uno de los grandes

cientficos de la historia llamado Isaac Newton (1642-1727), matemtico

y fsico britnico, considerado uno de los ms grandes cientficos de la

historia, que hizo importantes aportaciones en muchos campos de la ciencia. Sus

descubrimientos y teoras sirvieron de base a la mayor parte de los avances cientficos

desarrollados desde su poca. Newton fue, junto al matemtico alemn Gottfried Wilhelm

Leibniz, uno de los inventores de la rama de las matemticas denominada clculo.

Tambin resolvi cuestiones relativas a la luz y la ptica, formul las leyes del

movimiento y dedujo a partir de ellas la ley de la gravitacin universal. En el campo de

las vibraciones el uso de las leyes de Newton forma un papel importante en el anlisis de


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sistemas y la determinacin de frecuencias de oscilacin. Public su teora en Principios

matemticos de la filosofa natural (1687), obra que marc un punto de inflexin en la

historia de la ciencia, y con la que perdi el temor a publicar sus teoras.

Con la aparicin de la obra de Newton The principia implic a

Newton en un desagradable episodio con otro gran filsofo y fsico

llamado Robert Hooke (1635-1701). En 1687 Hooke afirm que

Newton le haba robado la idea central del libro: que los cuerpos se

atraen recprocamente con una fuerza que vara inversamente al cuadrado de la distancia

entre ellos. Sin embargo, la mayor parte de los historiadores no aceptan los cargos deplagio de Hooke. Sin embargo, este cientfico es reconocido por sus investigaciones en el

campo de la elasticidad. En 1678, el tambin llamado Leonardo Ingls, publico el libro:

Ut Pondus Sic Tensia (como el peso as es la tensin) que representa un primer

enunciado de su conocida ley de la elasticidad.

Ya en una poca reciente Daniel Bernoulli (1700-1782) estudi la forma

de vibrar de algunos cuerpos usando el principio de superposicin de

armnicos. Daniel Bernoulli hizo una estrecha correspondencia con su

amigo Euler en la que trataron temas de la mecnica de los medios

flexibles y elsticos, en particular los problemas de pequeas oscilaciones de cuerdas y

vigas. Particularmente atractiva es la polmica que se abri sobre el tema de la cuerda

musical, no slo entre Euler y Daniel, sino con la incorporacin de un joven gemetra

Jean le Rond DAlembert, quien pronto fue considerado entre los ms prestigiosos

gemetras de Francia en el siglo de las luces. El debate sobre la ecuacin de la cuerda,

sometida a una vibracin en un mismo plano, es importante desde el punto de vista


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matemtico, no slo porque representa el primer anlisis de la solucin de una ecuacin

diferencial en derivadas parciales, sino adems porque la discusin llev al

cuestionamiento de las nociones establecidas de funcin y de representacin de funciones

mediante series trigonomtricas. En particular en las ideas de Daniel estaba el germen de

la teora de representacin en series de Fourier que se estableci en el siglo XIX con los

trabajos de Fourier, Dirichlet, Riemann y otros.

Pero en el siglo XVIII el matemtico francs Joseph Fourier

(1768-1830) vino a realizar una de las aportaciones ms importantes en

el rea de las vibraciones, en 1807 envi un artculo a la Academia deCiencias en Paris; en l presentaba una descripcin matemtica de

problemas relacionados con la conduccin de calor. Pese a que el artculo fue rechazado,

contena ideas que se convertiran en una importante rea de las matemticas llamada en

su honor, el anlisis

de Fourier. Una de las sorprendentes aportaciones del trabajo de Fourier fue que muchas

de las funciones ms conocidas podan expandirse en series de senos y cosenos; de tal

modo que esta aportacin es una de las ms interesantes e importantes en el campo de las

vibraciones mecnicas ya que en base al algoritmo de la serie de Fourier trabajan los

modernos analizadores de vibracin.

DEFINICION DE VIBRACIN

No existe una definicin bien exacta de VIBRACION; ms sin embargo, se pueden

considerar como vibraciones, las variaciones peridicas temporales de diferentes

magnitudes.


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Especficamente, una vibracin mecnica es el movimiento de una pelcula o de un

cuerpo que oscila alrededor de una posicin de equilibrio.

Al intervalo de tiempo necesario para que el sistema efecte un ciclo completo de

movimiento se le llama PERIODO de la vibracin. El nmero de ciclos por unidad de

tiempo define la FRECUENCIA del movimiento y el desplazamiento mximo del sistema

desde su posicin de equilibrio se llama AMPLITUD de la vibracin.

En la definicin de vibracin mecnica se habla de cuerpo y/o sistema ya que si un

cuerpo no tiene la capacidad de vibrar se puede unir a otro y formar un sistema

vibratorio; por ejemplo, en un sistema masa-resorte la masa posee caractersticasenergticas cinticas, y el resorte, caractersticas restauradoras.

Es importante aclarar que para que un sistema vibre es necesario que posea por lo menos

un elemento inercial (energa cintica) y un restaurador (energa potencial). Aunque en

algunos casos los elementos restauradores se generalizan como elementos elsticos,

existen sistemas en las que no existe un elemento elstico y sin embargo pueden vibrar,

por ejemplo el penduleo que se manifiesta como elemento restaurador.

Ahora bien, cuando un cuerpo vibra resulta importante definir la causa de la vibracin, es

decir, si el cuerpo vibra por su condicin natural debido a una perturbacin instantnea y

ajeno a toda excitacin permanente, o bien si se debe a que existen fuerzas perturbadoras

que hacen vibrar al sistema. De aqu la importancia de considerar los tipos de

perturbaciones que hacen vibrar a un sistema. Estas perturbaciones conocidas como

excitaciones pueden clasificarse como: a) Instantnea y b) Permanente.

Una perturbacin del tipo instantnea es aquella que aparece como una perturbacin y

desaparece inmediatamente. Ejemplos de ello: el golpeteo de una placa, el rasgueo de las


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cuerdas de una guitarra, el impulso y deformacin inicial de un sistema masa - resorte, el

impulso generado por el impacto.

Una excitacin de este tipo adems puede aparecer a manera de impulso o a manera de

desplazamiento inicial; por ejemplo, una persona en un columpio puede iniciar el

movimiento si es impulsado desde su posicin de equilibrio o bien si es desplazado desde

su posicin de equilibrio

Una excitacin del tipo permanente siempre esta presente en el movimiento del cuerpo.

Ejemplos: el caminar de una persona sobre un puente peatonal, un rotor desbalanceadocuyo efecto es vibracin por desbalance, el motor de un automvil, un tramo de

retenedores es una excitacin constante para el sistema vibratorio de un automvil, etc.

La Figura 5-1 muestra un panorama prctico de estos los tipos de excitacin en donde un

carro pasa primero por un borde y vibra en su forma natural producto de esta excitacin

instantnea, posteriormente pasa por un conjunto de bordes que lo obligan a vibrar siendo

una excitacin permanente.

Como vemos no existe una definicin bien exacta de VIBRACION; ms sin embargo, se

pueden considerar como vibraciones, las variaciones peridicas temporales de diferentes

magnitudes.

Especficamente, una vibracin mecnica es el movimiento de una pelcula o de un

cuerpo que oscila alrededor de una posicin de equilibrio.


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Al intervalo de tiempo necesario para que el sistema efecte un ciclo completo de

movimiento se le llama PERIODO de la vibracin. El nmero de ciclos por unidad de

tiempo define la FRECUENCIA del movimiento y el desplazamiento mximo del sistema

desde su posicin de equilibrio se llama AMPLITUD de la vibracin

El estudio de las Vibraciones Mecnicas es una rama de la Mecnica, y por lo tanto de la

Ciencia, que estudia los movimientos oscilatorios de los cuerpos, sistemas y de las

fuerzas asociadas. El inters de de las Vibraciones Mecnicas llega al Mantenimiento

Industrial de la mano del Mantenimiento Preventivo, con el inters de Alerta que

significa un elemento vibrante en una Maquina, y la necesaria prevencin de las fallas

que traen las Vibraciones a medio plazo.

El inters principal para el Mantenimiento deber ser la identificacin de las amplitudes

predominantes de la Vibraciones detectadas en el elemento o mquina, la determinacin

de las causas de la vibracin, y la correccin del problema que ellas representan. Las

consecuencias de las Vibraciones Mecnicas son el aumento de los esfuerzos y las

tensiones, prdidas de energa, desgaste de materiales, y las ms temidas: daos por fatiga

de los materiales, adems de ruidos molestos en el ambiente laboral, etc


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El aumento permanente de las potencias en mquinas, junto con una disminucin

simultnea de gasto de materiales, y la alta exigencia de calidad y productividad

industrial, hacen que el anlisis dinmico de las vibraciones mecnicas en mquinas e

instalaciones industriales sea cada vez ms exacto.

El Ingeniero debe ser capaz de trabajar sobre vibraciones, calcularlas, medirlas, analizar

el origen de ellas y aplicar correctivos

CAUSAS DE LAS VIBRACIONES MECANICAS

Son muchas, pero bsicamente las vibraciones se encuentran estrechamente relacionadascon tolerancias de mecanizacin, desajustes, movimientos relativos

CONSECUENCIAS DE LAS VIBRACIONES.

La mayor parte de vibraciones en mquinas y estructuras son indeseables porque

aumentan los esfuerzos y las tensiones y por las prdidas de energa que las acompaan.

Adems, son fuente de desgaste de materiales, de daos por fatiga y de movimientos y

ruidos molestos.

"Todo sistema mecnico tiene caractersticas elsticas, de amortiguamiento y de

oposicin al movimiento; unas de mayor o menor grado a otras; pero es debido a que los

sistemas tienen esas caractersticas lo que hace que el sistema vibre cuando es sometido a

una perturbacin".

"Toda perturbacin se puede controlar, siempre y cuando anexemos bloques de control

cuya funcin de transferencia sea igual o invertida a la funcin de transferencia del

sistema".


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"Si la perturbacin tiene una frecuencia igual a la frecuencia natural del sistema, la

amplitud de la respuesta puede exceder la capacidad fsica del mismo, ocasionando su

destruccin".

INFLUENCIA DE LAS VIBRACIONES MECANICAS EN LA OPERATIVIDAD

DE LAS MAQUINAS HERRAMIENTAS

Las vibraciones mecnicas representan un factor de gran influencia en la calidad del

trabajo que se realiza con mquinas herramientas.

La rigidez de los rganos de trabajo y de sus apoyos en la mquina herramienta, se

define como la capacidad del sistema para resistir cargas exteriores, asimilando lasdeformaciones elsticas admisibles sin alterar considerablemente la capacidad de trabajo

del sistema.

TIPOS DE VIBRACIONES.

Vibracin libre:causada por un sistemavibra debido a una excitacin instantnea.

Vibracin forzada: causada por un sistema vibra debida a una excitacin constante las

causas de las vibraciones mecnicas

A continuacin detallamos las razones ms habituales por las que una mquina o

elemento de la misma puede llegar a vibrar.

Vibracin debida al Desequilibrado (maquinaria rotativa).

Vibracin debida a la Falta de Alineamiento (maquinaria rotativa)

Vibracin debida a la Excentricidad (maquinaria rotativa).

Vibracin debida a la Falla de Rodamientos y cojinetes.

Vibracin debida aproblemasde engranajes y correas de Transmisin (holguras, falta de

lubricacin, roces, etc.)

8/10/2019 Tecnicas Del Mantenimiento Pre

tecnicas del mantenimiento predictivo gamarra

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