Supervisin de Estado de Mquinas

II Jornadas de Ingeniera de MantenimientoASBOMAN Cochabamba

Ing. Dennis Espinoza J.

Supervisin de estado de mquinasCul es la palabra ms cara en Mantenimiento?En Mantenimiento, inesperada significa emergencia.El mantenimiento de emergencia es absolutamente la forma de mantenimiento ms cara posible

Porqu?Mantenimiento de emergencia significa parada inmediata.Llamadas telefnicas a media nocheAnlisis de fallas con personal disponibleGasto en repuestos no presupuestadosTrabajar bajo la presin del reloj hasta que la reparacin se haya realizado

Supervisin de estado de mquinasCul es la segunda palabra ms cara en Mantenimiento?Cuando el Operador es el primero en notificar problemas en un equipo, usualmente ya es muy tarde

Porqu?El Mantenimiento no debe ser iniciado por un eventoEl objetivo del mantenimiento es crear no-eventos

Supervisin de estado de mquinasQu es supervisin de estado de mquinas?La Supervisin de Estado de Mquinas, conocida tambin como Monitoreo de Estado de MquinasMonitoreo de Condicin de Mquinas Condition MonitoringEs el arte de controlar peridica y sistemticamente las seales que dan las mquinas de modo que se pueda conocer su salud, con el objetivo de responder anticipadamente a los cambios que puedan ocurrir

Supervisin de estado de mquinasFallo Potencial vs. Fallo FuncionalEstado del equipoptimoRotoTiempoEl equipo falla aquLa fallaempieza aquSealTemprana 1SealTemprana 2Generacin de ruidoSuperficiescalientesCurva P-FFallo PotencialFallo FuncionalDurante la supervisin se detecta el problemaIntervalo P-FEl departamento de mantenimiento tiene este tiempo para programar y ejecutar la correccin

Supervisin de estado de mquinasTecnologas de supervisin de estado de mquinas

Supervisin de estado de mquinasDel Mantenimiento Preventivo al Basado en la condicin

Supervisin de estado de mquinasCausas de daos ms comunes en mquinas rotativas

Supervisin de estado de mquinasPotencial de ahorros en mantenimiento

Supervisin de estado de mquinasVibraciones en mquinas

Niveles de vibracin altosNiveles de vibracin bajosAumento del desgasteMenos desgaste mecnicoReduccin del tiempo de funcionamientoMenos cargas en elementos rotativos, por lo tanto, intervalos de servicio ms largosIncremento del esfuerzo de reparacinTiempos de reparacin menores menos componentes fatigadosMala calidad del productoCalidad de producto ptimaIncremento del consumo de energaConsumo de energa nominal o menor

Supervisin de estado de mquinasUnos datos interesantesCompaas que invierten en instrumentos de supervisin de estado, gastan 25% menos en el mantenimiento de sus plantas, comparadas con compaas que no invierten en este tipo de equipos.Fuente: DTI Boardroom report on maintenance in Brithish Industry, 1988

Una planta que invierte $us 400,000 al ao en mantenimiento, ahorra unos $us 95,000 teniendo un sistema de monitoreo - adems de lograr ahorros adicionales en produccin, energa y equipos auxiliaresFuente: An Engineers Guide. PRFTECHNIK Ltd 2002

Supervisin de estado de mquinasPor qu es necesaria la supervisin de estado?Los costos globales de mantenimiento se reducen hasta en un 50%Se reducen las fallas imprevistas hasta en un 55%Reduccin de tiempo de reparacin y overhaul hasta en 60%Reduccin de uso de repuestos hasta en 30%Incremento del tiempo medio entre fallas hasta en 30%Incremento del tiempo de operacin libre de fallas hasta un 30%.

Supervisin de estado de mquinasPor qu no se implementa en todas las empresas?

Falta de comprensin e informacin, para entender qu es lo que realmente se necesita para el monitoreo inteligente de estado en una planta

Temor a que los costos de implementacin sean mayores a la amortizacin de los equipos necesarios para un sistema de monitoreo.

Temor a no poder manejar un sistema de monitoreo y a no poder interpretar los datos de mediciones correctamente. Personal de mantenimiento tiene que ser capacitado para poder sacarle el jugo al sistema.

Pasos para implementar un programa de supervisin y mantenimiento inteligente

Versin 2009-09

Ing. Dennis Espinoza J.

Supervisin de estado de mquinasPaso 1: Definir recursos necesarios

Recursos humanosHerramientasInfraestructuraPersonal capacitadoAnalista de vibracionesPersonal para recoleccin de datosColectores de datos de vibracinAnalizadores de estado de mquinasSistemas online para mquinas crticasSistemas de proteccin para apagado de mquinasInstrumentos de correccin de causa raz (desbalance, desalineamiento, etc.)Anlisis modalServicio tercerizadoServicio de telediagnstico para casos difcilesComputadorasSoftwareServidorInternet

Supervisin de estado de mquinasPaso 2: Definir qu es lo que se necesita supervisarPersonal y capacitacinTipo de mquinasPreguntas:Tengo que supervisar cada mquina en mi(s) planta(s)?

Supervisin de estado de mquinasPaso 3: Definir cmo se va a supervisarCostos prdida de produccin(*tiempo hasta la avera / frecuencia de muestreo)$$$$$$Degradacin gradualAvera repentinaSupervisin en lnea(online)

Supervisin de estado de mquinasPaso 3: Definir cmo se va a supervisar depende tambin de cmo evoluciona la fallatiempoGrado de deterioroAveras de mquinastandardrpidasMuy rpidasLmite de advertenciaLmite de alarmaTendencia: tiempo mximo entre toma de medicionesFalla de mquinaOnline / CM multiplexadoOnline / real time (proteccin)

Supervisin de estado de mquinasPaso 4: Definir qu parmetros de supervisarnQu buscamos?

Tipos de fallas: Rodamientos Desbalance Desalineacin Problemas elctricos Problemas en engranajes Paso de palas Etc.

Supervisin de estado de mquinasPaso 4: Definir qu parmetros de supervisarnQu es Nivel 1 y Nivel 2?Mediciones de Nivel 1Para deteccin de cambios en la condicin de las mquinasNivel globalesTendenciasMediciones de Nivel 2Anlisis de fallasEspectros FFT, espectros envolventes, etc.Permite diagnosticar e identificar la causa raz de problemas y erradicarlo

Supervisin de estado de mquinasPaso 5: Definir qu tipos de fallas se desean supervisar

Supervisin de estado de mquinasPaso 6: Definir cul es la herramienta correcta OFFLINENivel 2:

Anlisis de vibraciones al llegar a niveles de advertencia y/o alarma -solo ciertas mquinas:con valores incrementados de vibracin-en cierto momento:en caso de eventos-por especialistas:especialista en vibraciones, empresa de serviciosNivel 1: Tendencias de valores globales caractersticos durante el ciclo de vida -gran nmero de mquinas: parques de mquinas-periodos de grandes:todo el ciclo de vida de la mquina-personal capacitado: tcnico, inspector, personal de produccinDiagnstico de averas de mquina Desbalanceo, desalineacin, defectos en reductores, defectos en campos elctricos, diagnstico de rodamientos, etc.

Anlisis de seales Espectros de amplitud Espectros envolventes Seales de tiempo (onda de tiempo) Anlisis de mltiples / diagrama Bode Anlisis de Cepstrum Anlisis de probabilidadesMonitoreo de condicin de mquina Vibracin de mquina Condicin de rodamientos

Evaluacin con valores globales vrmsVibracin segn ISO 10816-3 smaxDesplazamiento segn ISO 7919 arms, a0/pAceleracin dBm, dBcImpulso de choque para rodamientos TTemperatura nRPM dBcavCavitacin

Supervisin de estado de mquinasPaso 6: Definir cul es la herramienta correcta ONLINEArquitectura bsicaEl sensor (ejemplo: un acelermetro) mide seales de vibracin en la mquinaLa seal se enva a un PLC (controlador) y al sistema de controlEsta seal permite visualizar valores globalesLos valores globales (por ejemplo: velocidad vibracional = 5.4 mm/s) se pueden representar en un HMI (Human Machine Interface) o pasar a un sistema SCADALos valores globales pueden ser guardados en tendenciasLas tendencias pueden indicar un empeoramiento de la condicin de mquinaEstas denominadas mediciones de Nivel 1 permiten DETECTAR un empeoramiento en la condicin de la mquina.No permiten analizar y diagnosticar la causa raz de una falla.Este tipo de arquitectura es usado frecuentemente como simple proteccin de mquina, usando sensores con salida de 4-20mA; el PLC apaga la mquina si se sobrepasan lmites de vibraciones ajustados previamente Esta arquitectura no representa una herramienta viable para el mantenimiento pro-activo SensorPC Panel de Control (PLC) con HMISCADADETECCIN (NIVEL 1)

Supervisin de estado de mquinasPaso 6: Definir cul es la herramienta correcta ONLINEArquitectura con Sistema de Supervisin de EstadoLos sensores miden varias tareas de medicin: valores globales (en distintas unidades), espectros FFT, etc.Estas mediciones y seales son procesadas por el CMSEl CMS posee la inteligencia y poder procesador de seales que permiten usar un sensor y realizar distintas tareas de medicin: valores globales (Nivel 1) y por ejemplo espectros FFT (Nivel 2)El CMS enva los datos a uno o varios PC con software de mantenimiento pro-activoLas mediciones son de Nivel 1 (= deteccin) y de Nivel 2 (anlisis y diagnstico)Al detectar un empeoramiento de la condicin de la mquina (Nivel 1) se analiza el punto de medicin en ms detalle (Nivel 2)El Nivel 2 permite efectuar mediciones que posibilita identificar la causa raz del problemaLas medidas a tomar luego, son simples medidas de correccin logran erradicar la causa raz del problema (balanceo en campo, alineacin de ejes, etc.)El software posee configuraciones exactas para detectar y analizar problemas especficos en cada punto y mquinaEl software de mantenimiento pro-activo (por ejemplo OMNITREND) conecta con otros sistemas e intercambia datos con CMMS** (SAP, Maximo, etc.), SCADA, etc. va Ethernet (y OPC), Modbus, Profibus, etc.DETECCIN (NIVEL 1) y ANLISIS (NIVEL 2)

Supervisin de estado de mquinasNivel 1 + Nivel 2: La clave para un mantenimiento inteligenteDefinir y realizar mediciones de Nivel 1 y 2, segn el tipo de mquina y la falla que esperamos detectar (evolucin rpida / mediciones online, offline / etc.)Deteccin: observar las tendencias de los valores globales medidos (Nivel 1)Anlisis: en caso de cambios relevantes de las tendencias, observar las mediciones de Nivel 2 (espectros FFT, espectros envolventes, cepstrum, )Diagnstico: basado en las interpretaciones de mediciones de Nivel 2, formular un diagnsticoCorreccin: seleccionar el mtodo para corregir la falla y erradicar la causa raz del problema*DEFINICINDETECCINANLISISDIAGNSTICOCORRECCINEjemplo reductor: RPM, tipos de rodamientos, nmero de dientes. Nmero de etapas, etc.Valor de tendencia elevado en motor lado acople. Analizar los picos elevados en su frecuencia caracterstica: 1x, 2x, acoplamiento de engranaje = RPM x nmero de dientes, etc.Diagnosticar la falla segn interpretacin de mediciones de Nivel 2 y localizar la raz causa del problemaDesalineacin alinear con alineador lser; Desbalance balanceo dinmico en campo

Supervisin de estado de mquinasResultados de la supervisin de estado y correccin proactiva

Supervisin de estado de mquinasOtros beneficios de la supervisin planificadaAltaEfectividadBajaTrabajos de mantenimiento sin Supervisin de EstadoLa labor diaria con un mantenimiento correctivo impide un trabajo inteligente y con proyeccin hacia el futuroSobra muy poco tiempoEstrategias e innovaciones se reduce a un mnimoLa efectividad y el rendimiento de planificacin sufre bajo la escasez de tiempo para implementar nuevas rutinas de mantenimientoSupervisin yMantenimientoInnovacio-nesTrabajo soportado por un Sistema de Supervisin de EstadoApoyndose en un sistema de supervisin es posible tener tiempo para actividades de planificacinTiempo disponible para innovaciones y estrategiasUna productividad mejorada ao tras ao

Supervisin de estado de mquinas

Mantenimiento sin Supervisin de estadoMantenimiento con Supervisin de estadoDeteccin tarda por operadoresDeteccin temprana por tcnicos de mantenimiento capacitados, usando tecnologas de supervisin avanzadasEsperando a que las cosas pasenPensando en las cosas antes de que pasen. Identificando problemas que son an pequeos y fciles de corregirPara inmediata y tiempo de parada indefinidaParadas planificadas programadas para mantener el tiempo sin produccin al mnimoGasto en repuestos fuera de presupuestoPlanificando y ordenando partes por adelantadoTrabajando en horas extraordinarias, 24/7 hasta que las reparaciones se hayan hechoSe tiene el grupo de trabajo listo para hacer las correcciones efectivamenteAltos costosBajos costosTrabajo bajo presinBaja presinAlto riesgo a la seguridadBajo riesgo a la seguridadVergenza, sealamientos, frustracin, pesimismo, cansancioConfianza, orgullo, seguridad en el trabajo, trabajo en equipo, optimismo, recompensas.

Supervisin de estado de mquinasSi de salud se trataTenemos el de calidad y el barato.Cul desea?

**En esencia, el mantenimiento de emergencia es igual al caos puroSuena esto como una forma efectiva en costo para hacer mantenimiento?Esto es lo que pasa cuando el mantenimiento no se hace de forma correcta*En la actualidad, la funcin del mantenimiento no es mantener los activos, es la de mantener las funciones de los activos.Si el personal de mantenimietno de su empresa, est esperando la llamada de los operadoresests patinando sobre hielo muy delgado. Esto es lo que pasa en la matyora de las planta en el mundo

*********Ayuda a prevenir daos en la planta.Una rutina de supervisin de mquinas permite negociar plizas de seguro ms bajas.Mquinas de procesos pueden ser usadas a un nivel de capacidad de produccin ms elevado si fuera necesario.*****************