Aplicando instrumentos de prueba y medida portátiles al mantenimiento preventivo

Transcripción

1 NOTA DE APLICACIÓN Aplicando instrumentos de prueba y medida portátiles al mantenimiento preventivo Los tiempos de inactividad inesperados provocados por las averías de los equipos representan unas pérdidas millonarias cada año para los fabricantes En algunos sectores, solo los costes laborales relacionados con el tiempo de inactividad se calculan al segundo. En una era de gran competitividad, nadie puede permitirse dejar escapar esa cantidad de dinero. El mantenimiento preventivo, es decir, medir los principales indicadores en equipos críticos para descubrir averías inminentes y planificar su posterior mantenimiento antes de que se produzcan averías en los equipos y tiempos de inactividad, es mucho más económica y eficiente que esperar a realizar el mantenimiento tras producirse la avería. Para poner en marcha un programa de mantenimiento preventivo es importante saber no solo qué equipo es necesario reparar, sino también las causas de las averías inminentes. El uso de instrumentos de prueba para medir periódicamente los principales indicadores permite a los técnicos descubrir las causas originales de las averías. El mantenimiento preventivo con tiempos de inactividad planificados permite a los responsables de mantenimiento: Minimizar el tiempo de interrupción de las instalaciones. Optimizar la jornada laboral del personal. Disponer de las piezas de repuesto necesarias para las reparaciones. Esta nota de aplicación describe el uso de los siguientes instrumentos de prueba para realizar las medidas, controlar el estado de los equipos a lo largo del tiempo y diagnosticar el estado de las averías: Multímetros digitales (DMM) Pinzas amperimétricas Termómetros por infrarrojos Comprobadores de resistencia de aislamiento Cámaras termográficas Medidores de vibraciones Ahorro de costes del mantenimiento preventivo Según la guía de mejores prácticas de operación y mantenimiento del programa federal de gestión de la energía de EE.UU. (energy.gov/eere/femp/downloads/ operations-and-maintenance-best-practices-guide), los programas de mantenimiento preventivo ofrecen por término medio los ahorros indicados a continuación: Ahorro medio de los programas de mantenimiento preventivo Rendimiento de la inversión Hasta 1000 % Reducción de los costes de mantenimiento % Eliminación de averías % Reducción de tiempos de inactividad % Aumento de la producción % Integración de instrumentos y programas Los programas de mantenimiento preventivo van desde los más sofisticados (con controles continuos en línea y alertas automáticas de elevado coste) a los más tradicionales (que se basan en rutas de inspección y medidas manuales). Del mismo modo, los instrumentos de prueba también varían en cuanto a complejidad: termómetros digitales por infrarrojos y cámaras termográficas; medidores de vibraciones y analizadores de calidad eléctrica; o sensores fijos y conectados en red. Los instrumentos de investigación van desde multímetros digitales portátiles, pinzas amperimétricas y comprobadores de resistencia de aislamiento, hasta comprobadores especiales para circuitos de motores. Muchas instalaciones combinan unos y otros, dependiendo de sus equipos y de la escala de sus operaciones. Pero lo que cambia es que los técnicos utilizan instrumentos diseñados para solucionar problemas en programas de medida de mantenimiento preventivo.

2 Directrices de medida Las medidas para mantenimiento preventivo no son tan distintas a las pruebas para solucionar problemas. Se buscan indicios de posibles averías, por lo que se realizan medidas relacionadas con los modos de avería. 1. Para cada tipo de equipo, identifique las averías potenciales y sus indicadores clave relacionados. 2. Determine las medidas que pueden reducir el riesgo de problemas. 3. Determine la frecuencia con la que deben realizarse las medidas en los equipos. 4. Recoja y controle los resultados; busque tendencias y realice las reparaciones necesarias. Medidas con instrumentos portátiles de prueba 5. Integre todas las tecnologías de mantenimiento en un software de seguimiento y análisis de datos como Fluke Connect para que técnicos y encargados compartan las mismas listas de equipos, historiales, informes y órdenes de trabajo. Si se utilizan los datos correlacionados de todas las tecnologías es posible analizar las condiciones de funcionamiento de todos los equipos y generar informes en un formato integrado. Equipo Principales indicadores Medida Instrumento de prueba SAI/sistema de alimentación IR, DMM, TI distribuida Transformador Cuadros/conmutadores Controles (desconexiones de variadores de velocidad) Sistemas de alumbrado Motores y otros equipos (cajas de cambios, bombas, ventiladores, refrigeradores, equipos de aire acondicionado, generadores) Interrupciones de procesos Calor Zumbidos Disyuntores calientes Anomalías de procesos Cambios en el rendimiento del sistema Parpadeo de luces Zumbidos Calor Ruido Vibración visible o medida Tensión de verdadero valor eficaz, corriente de verdadero valor eficaz, frecuencia (Hz), resistencia de conexión, lecturas de registros de datos de averías a lo largo del tiempo Temperatura, impedancia con toma de tierra neutra, equilibrio de tensión, equilibrio de corriente, conexiones sueltas Equilibrio de tensión, equilibrio de corriente, lecturas de registros de datos de averías a lo largo del tiempo, conexiones sueltas, temperatura Equilibrio de tensión, equilibrio de corriente, corriente de arranque, caídas de tensión, resistencia de las conexiones, lecturas de registros de datos de anomalías a lo largo del tiempo Equilibrio de tensión, equilibrio de corriente, corriente de arranque, caídas de tensión, resistencia de las conexiones, lecturas de registros de datos de anomalías a lo largo del tiempo. Corriente de arranque, resistencia de aislamiento a masa, temperatura, valor nominal en la placa de identificación, sobrecarga, equilibrio de tensión, equilibrio de corriente, resistencia, conexiones del condensador del motor de arranque, desalineamiento mecánico, desequilibrio, holguras mecánicas, mal estado de los rodamientos IR, IRT, DMM, CM, IRT, TI, VIB Leyenda: Termómetro por infrarrojos (IR), multímetro digital (DMM), comprobador de aislamiento (IRT), pinza amperimétrica (CM), cámara termográfica (TI), vibraciones (VIB). Nota: Estas recomendaciones no se pueden considerar un conjunto de medidas de mantenimiento preventivo. Resistencia de aislamiento a masa Precaución: Antes de comprobar cables y motores, desconecte todos los controles electrónicos. El uso de una tensión incorrecta en el equipo en pruebas puede ocasionar graves daños. Realizar las siguientes pruebas de resistencia de aislamiento en cargas y conexiones puede ayudar a detectar averías inminentes en los equipos. La comprobación de la masa de las líneas y circuitos de carga de arranque permite identificar la resistencia a masa del sistema de arranque, de los circuitos de línea de desconexión, y de los circuitos de carga del motor y de los devanados del sistema de arranque. Umbrales generales: los dispositivos de CA funcionan de manera segura con un mínimo de dos megaohmios a masa, y los dispositivos de CC funcionan de manera segura con un mínimo de un megaohmio a masa. Al medir la resistencia de un motor trifásico entre las líneas de carga del sistema de arranque debe obtener valores elevados de resistencia y medidas aproximadamente equivalentes entre las fases. Nota: Para realizar pruebas de aislamiento de resistencia a masa es necesario desconectar los componentes o el cableado del sistema de alimentación. Recuerde añadir este requisito a los tiempos de inactividad planificados. Temperatura Los termómetros por infrarrojos son una solución de bajo coste para realizar medidas frecuentes de componentes concretos con el equipo en funcionamiento. Aplique sus conocimientos acerca del equipo para identificar puntos calientes fundamentales que se deben controlar, compare esas lecturas de temperatura con los límites operativos y observe las tendencias ascendentes. Por ejemplo, observe las cubiertas de los rodamientos de motores, los interruptores de cuadros de disyuntores y las conexiones del cableado de todos los equipos. Para obtener las mejores medidas, acérquese lo máximo posible de manera segura al objetivo, asegurándose de no realizar la medición en una superficie reflectante, y compense la emisividad. Cámaras termográficas Las cámaras termográficas desempeñan un papel fundamental como herramientas de supervisión en programas de mantenimiento preventivo. Puede utilizarlas para medir y comparar rápidamente el calor en cada pieza del equipo durante la ruta de inspección, sin interrumpir el funcionamiento. Con una cámara termográfica puede supervisar rápidamente una superficie mucho mayor que con un termómetro por infrarrojos y observar la relación entre las temperaturas de diferentes zonas. 2 Fluke Corporation Aplicando instrumentos portátiles de prueba al mantenimiento proactivo

3 Si la temperatura o el patrón térmico es muy distinto de lecturas anteriores, puede emplear otras tecnologías de mantenimiento (análisis de vibraciones, análisis de circuitos de motor, ultrasonidos por vía aérea y análisis de lubricantes) para evaluar la gravedad del problema y el tiempo necesario para repararlo. Aplicaciones de la termografía Supervisión y medida de temperaturas, y estado de los rodamientos en motores grandes u otros equipos rotativos. Identificación de puntos calientes o fríos en equipos electrónicos. Identificación de fugas y determinación de los niveles de fluidos en depósitos y recipientes sellados. Búsqueda de aislamientos defectuosos en tuberías u otros procesos aislados. Búsqueda de conexiones defectuosas en circuitos eléctricos de alta energía. Localización de sobrecargas en los cables eléctricos de cuadros eléctricos. Identificación de fusibles en el límite de su capacidad nominal de corriente o próxima a la misma, o mal instalados. Identificación de problemas en el cuadro de distribución. Captura de lecturas de temperatura en procesos. Solución de problemas y diagnósticos específicos en otros equipos. Pruebas de vibración Los equipos industriales en su mayoría están diseñados para funcionar con mínimas vibraciones. Cuando se detectan vibraciones suelen indicar problemas o deterioro del estado del equipo. A medida que varía el estado de la maquinaria, el nivel de vibraciones también varía. Si no se corrigen las causas de una vibración excesiva, las vibraciones no deseadas pueden por sí solas provocar más daños. Los datos de las vibraciones suelen recogerse mediante un dispositivo electrónico y un acelerómetro. Las medidas se realizan colocando el acelerómetro cerca de cada rodamiento del sistema de transmisión con el método de conexión más adecuado (por ejemplo, un montaje de imán o una base de montaje). Debe asegurarse de que los sensores están correctamente ubicados para garantizar que los datos recogidos son correctos. Consejos rápidos Coloque el sensor lo más cerca posible del rodamiento o de una estructura sólida conectada con el rodamiento. La posición del sensor debe ser paralela o perpendicular al suelo cuando sea posible. Evite colocar el sensor sobre superficies delgadas, como cubiertas de ventiladores y aletas de refrigeración. Fije al sensor a una superficie metálica limpia, plana y sin recubrimientos en la medida de lo posible. Las capas gruesas de pintura, grasa, aceite u otras sustancias reducen tanto la fuerza de sujeción del imán como la respuesta de alta frecuencia del sensor. Si es posible, tome las medidas en ambos extremos del motor. Para obtener datos coherentes a lo largo del tiempo, es importante colocar el acelerómetro en la misma ubicación de la máquina siempre que se vaya a tomar una medida. No tome medidas de rodamientos desde una bancada o base fabricada. En las bombas, no confunda los sellados con las posiciones de medida de los rodamientos. La vibración de un sistema de transmisión puede variar dependiendo de la carga y de la temperatura del motor. La única excepción de esta regla son las máquinas con ejes de transmisión mal alineados. Es recomendable que realice las medidas de las vibraciones con la máquina funcionando en modo continuo y con una temperatura normal de funcionamiento. Si comprueba las máquinas a baja temperatura puede obtener datos de vibración muy diferentes a los que obtendría con una temperatura de funcionamiento normal, ya que la temperatura afecta a la alineación de los ejes y a los márgenes operativos por el efecto de la dilatación térmica. En el caso de bombas, la cavitación, la entrada de aire o la descarga de presión afectarán a las lecturas de vibraciones. Tampoco es recomendable comprobar las bombas con las válvulas de descarga cerradas, sino que deben comprobarse en recirculación; la válvula debe estar parcialmente cerrada para lograr una presión de descarga normal. 3 Fluke Corporation Aplicando instrumentos portátiles de prueba al mantenimiento proactivo

4 Una vez recogidos los datos, se deben analizar para determinar el origen, ubicación y gravedad de las averías. Es recomendable consultar a un profesional o plantearse el uso del analizador de vibraciones Fluke 810 para obtener los indicadores más significativos del estado de la máquina. Si se utilizan periódicamente dentro de un programa de mantenimiento preventivo, los equipos de análisis de vibraciones pueden identificar potenciales problemas mecánicos con semanas e incluso meses de antelación, antes de que se conviertan en avería de dimensiones catastróficas. Resistencia Precaución: Las medidas de resistencia se deben realizar con los circuitos desconectados de la alimentación. De lo contrario, el medidor o el circuito pueden resultar dañados. Un multímetro digital puede comprobar la resistencia en la mayoría de las conexiones. Las lecturas de alta resistencia pueden identificar conexiones en mal estado que causan una reducción en la tensión de alimentación, disparos por interferencias y averías potenciales en los equipos. Los multímetros digitales de alta resolución también pueden medir la resistencia entre los contactos de relés y disyuntores. La resistencia aumenta a medida que se degradan los contactos. Los termómetros por infrarrojos también pueden identificar conexiones con resistencias altas, que se muestran como puntos calientes si se comparan con una conexión en buen estado. Notas sobre multímetros digitales: Los multímetros digitales pueden medir en su mayoría a partir de 0,1 Ω y hasta un máximo de 300 megaohmios. Para medidas precisas de bajas resistencias, utilice la función del multímetro digital REL para eliminar la resistencia del cable de prueba. Corriente de CC y de CA Precaución: Después de medir la corriente con un multímetro digital, no olvide volver a enchufar los cables de prueba a sus conexiones antes de realizar una medida de tensión. Las cargas pueden absorber una corriente ligeramente superior con el paso del tiempo. Las medidas periódicas de corriente pueden ayudarle a hacer un seguimiento de la fiabilidad de sus equipos. Utilice una pinza amperimétrica o multímetro digital junto con una sonda de corriente para medir la corriente. Equilibrio de tensión Un desequilibrio de tensión superior al dos por ciento puede reducir el rendimiento del equipo y causar averías prematuras. Utilice su multímetro digital para comprobar la tensión entre fases e identificar caídas de tensión en protecciones y conmutadores que alimentan la instalación y los principales equipos. El desequilibro de tensión se puede calcular con las siguientes fórmulas: valor promedio en voltios = (voltios ph1 + voltios ph2 + voltios ph3)/3 Porcentaje de desequilibrio de tensión en ph1= [(valor promedio de tensión ph1)/ valor promedio en voltios] x 100 Nota: Las caídas de tensión en fusibles e interruptores pueden indicar desequilibrios en el motor y un calentamiento excesivo en el punto que origina el problema. Antes de dar por hecho que se ha detectado la causa, vuelva a comprobarlo con un termómetro. Equilibrio de corriente Otra causa del sobrecalentamiento de los equipos es el desequilibrio de corriente. Utilice una pinza amperimétrica o una pinza de corriente CA con su multímetro digital para comprobar la pérdida de corriente en cada una de las tres líneas. Para determinar el promedio de corriente, sume la corriente de las tres fases y divida el resultado entre tres. A continuación calcule el porcentaje de desequilibrio restando el valor real de una línea del valor promedio en amperios, dividida enpor el valor promedio de amperios y multiplique por 100. Un desequilibrio de corriente superior al 10 por ciento puede ser un problema. valor promedio en amperios = (amperios ph1 + amperios ph2 + amperios ph3)/3 Porcentaje de desequilibrio en ph1 = [(valor promedio en amperios ph1)/valor promedio en amperios] x 100 Corriente de arranque Si un motor no funciona correctamente o si el circuito se dispara de forma inesperada, compruebe la corriente de arranque con una pinza amperimétrica o un multímetro digital diseñado para detectar la corriente de arranque. La corriente de arranque puede alcanzar un valor que multiplique por doce la corriente normal de funcionamiento (mucho mayor que el valor nominal del disyuntor) sin disparar el disyuntor, mientras el circuito no esté sobrecargado. Para evaluar la corriente de arranque se comparan las medidas de arranque de ese motor a lo largo del tiempo. 4 Fluke Corporation Aplicando instrumentos portátiles de prueba al mantenimiento proactivo

5 Requisitos de seguridad y valor nominal de los instrumentos de prueba Antes de utilizar su multímetro digital u otros instrumentos de prueba para mantenimiento preventivo, asegúrese de conocer las limitaciones sus herramientas y sus precauciones de seguridad correspondientes. Elija un multímetro digital con un valor nominal de 1000 V CAT III/600 V CAT IV y una pinza amperimétrica con un valor nominal de 600 V CAT III. En el caso de los multímetros digitales, busque el verdadero valor eficaz, resistencia de 0,1 ohmios o menos, prueba de capacidad hasta 9999 microfaradios y frecuencia. Si registra datos a lo largo del tiempo, elija un multímetro digital con capacidad de registro de datos/eventos y registro rápido de valores mínimos/máximos, memoria suficiente, batería de larga autonomía, puerto de conexión óptica y software para descargar los resultados de las medidas en su ordenador. En el caso de motores industriales y comerciales, seleccione un comprobador de aislamiento con una salida mínima de 500 V y medidas de resistencia de varios gigaohmios. Determine la distancia mínima a la que puede permanecer de manera segura junto a los equipos al medir la temperatura. Emplee este valor para determinar el factor distancia/objetivo que pueda resistir su termómetro por infrarrojos. Un factor 50:1 permite tomar medidas precisas a una distancia de unos 2,4 metros (8 pies), dependiendo de la emisividad del objeto. Plantéese la adquisición de instrumentos inalámbricos de prueba que le permitan realizar las mediciones a una distancia segura y controlarlas desde un smartphone. Asegúrese de que la tensión nominal de sus instrumentos de prueba se corresponde con las del entorno de pruebas. Las comprobaciones de resistencia de aislamiento suelen requerir sondas de alta tensión, al igual que algunas pruebas con multímetro digital. Si tiene que tomar medidas en tiempo real en un entorno trifásico, lleve el equipo de protección personal adecuado, utilice el método de prueba de los tres puntos y, en la medida de lo posible, mantenga una mano en el bolsillo para evitar la transferencia de corriente. Método de prueba de los tres puntos: 1. Compruebe un circuito con tensión conocido. 2. Compruebe el circuito deseado. 3. Compruebe de nuevo el circuito con tensión. De esta forma puede confirmar que el instrumento de medida funciona correctamente antes y después de realizar la medida. También le permite saber si un circuito tiene tensión. Otra opción para verificar el funcionamiento del instrumento de prueba es utilizar una unidad de prueba como la Fluke PRV240. Gestión de datos La recogida de datos eléctricos, temperatura y vibración durante el funcionamiento normal y solución de problemas normales representan un aspecto importante del mantenimiento preventivo. El método tradicional implica anotar todas las medidas en un cuaderno y transferir posteriormente los datos a hojas de cálculo o a un sistema de gestión de mantenimiento (CMMS). Posteriormente, las medidas se comparan para evaluar el estado del equipo. Los instrumentos de prueba con conexión inalámbrica, como las que forman parte de la plataforma Fluke Connect, pueden recoger datos de referencia y para solución de problemas, y utilizar un smartphone para transferir los datos a la nube. La transmisión inalámbrica evita errores de transcripción y ahorra tiempo. Al almacenarse de forma segura en la nube, es posible comparar, establecer tendencias y analizar los datos desde cualquier parte. Estos análisis ayudan a conocer la degradación de los equipos que puede indicar posibles averías. con antelación El mantenimiento se puede planificar antes de que las operaciones se vean afectadas. Si desea obtener más información acerca de flujos de trabajo conectados, visite flukeconnect.com Fluke. Manteniendo su mundo en marcha. Fluke Ibérica, S.L. Pol. Ind. Valportillo C/ Valgrande, 8 Ed. Thanworth II Nave B1A Alcobendas Madrid Tel: Fax: info.es@fluke.com Acceso a Internet: Fluke Corporation. Reservados todos los derechos. Información sujeta a modificación sin previo aviso. 12/ d-es No se permite ninguna modificación de este documento sin permiso escrito de Fluke Corporation. 5 Fluke Corporation Aplicando instrumentos portátiles de prueba al mantenimiento proactivo