Manual Completo de Mantenimiento Industrial y Sistemas Eléctricos

Mantenimiento Industrial

El mantenimiento se define como un conjunto de normas y técnicas establecidas para la conservación de la maquinaria e instalaciones de una planta industrial, para que proporcione mejor rendimiento en el mayor tiempo posible.

Mantenimiento

Mantenimiento son todas las actividades necesarias para mantener el equipo e instalaciones en condiciones adecuadas para la función que fueron creadas; además de mejorar la producción buscando la máxima disponibilidad y confiabilidad de los equipos e instalaciones.

Finalidad del Mantenimiento

La finalidad del mantenimiento es mantener operable el equipo e instalación y restablecer el equipo a las condiciones de funcionamiento predeterminado; con eficiencia y eficacia para obtener la máxima productividad.

El mantenimiento incide, por lo tanto, en la calidad y cantidad de la producción.

Objetivos del Mantenimiento

1. Garantizar la disponibilidad y la confiabilidad de los equipos e instalaciones.
2. Satisfacer los requisitos del sistema de calidad de la empresa.
3. Cumplir todas las normas de seguridad y medio ambiente.
4. Maximizar la productividad y eficiencia.

Tipos de Mantenimiento

Correctivo: Comprende el mantenimiento que se lleva con el fin de corregir los defectos que se han presentado en el equipo. Se clasifica en:

• No planificado: Es el mantenimiento de emergencia. Debe efectuarse con urgencia ya sea por una avería imprevista a reparar lo más pronto posible o por una condición imperativa que hay que satisfacer (problemas de seguridad, de contaminación, de aplicación de normas legales, etc.).
• Planificado: Se sabe con antelación qué es lo que debe hacerse, de modo que cuando se pare el equipo para efectuar la reparación, se disponga del personal, repuesto y documentos técnicos necesarios para realizarla correctamente.

Predictivo: Este mantenimiento está basado en la inspección para determinar el estado y operatividad de los equipos, mediante el conocimiento de valores de variables que ayudan a descubrir el estado de operatividad.

Para este mantenimiento es necesario identificar las variables físicas (temperatura, presión, vibración, etc.) cuyas variaciones están apareciendo y pueden causar daño al equipo. Es el mantenimiento más técnico y avanzado que requiere de conocimientos analíticos y técnicos y necesita de equipos sofisticados.

Preventivo: Es el mantenimiento que se realiza con el fin de prevenir la ocurrencia de fallas, y mantener en un nivel determinado a los equipos, se conoce como mantenimiento preventivo directo o periódico, por cuanto sus actividades están controladas por el tiempo; se basa en la confiabilidad de los equipos.

Modelos de Mantenimiento

• Modelo correctivo: Es un modelo en donde se realiza la reparación de averías y además se incluye una inspección visual y lubricación.
• Modelo condicional: Modelo de mantenimiento en donde además de las actividades anteriores incluye una serie de pruebas y ensayos que condicionan la actuación a futuro del equipo. Es aplicado a equipos cuya probabilidad de falla es baja.
• Modelo sistemático: En este modelo se realizan una serie de tareas sin importar las condiciones del equipo, realizamos una serie de pruebas y ensayos para planificar tareas de mayor importancia, se aplica este modelo a equipos que deben tener tareas constantes de mantenimiento que pueden ser planificadas en el tiempo; sin importar el tiempo que lleve funcionando el equipo.
• Modelo de alta disponibilidad: Este modelo de mantenimiento incluye el modelo condicional y sistemático, e incluye paradas en periodos largos de tiempo, puede ser anual y en esta parada realizar todas las correcciones, modificaciones, reparaciones que pudieron presentarse a lo largo del periodo operativo.

Planeación del Mantenimiento

La planeación del mantenimiento nos permite programar los proyectos a mediano y largo plazo de las acciones de mantenimiento que dan la dirección a la industria.

Muchos son los beneficios alcanzados al llevar un programa establecido de modelos de mantenimiento, programación y control del área de mantenimiento, cito algunos:

• Menor consumo de horas hombre
• Disminución de inventarios
• Menor tiempo de parada de equipos
• Mejora el clima laboral en el personal de mantenimiento
• Mejora la productividad (Eficiencia x Eficacia)
• Ahorro en costos

Principios de la Planeación

• La planeación del mantenimiento está centrada en la producción: El trabajo es para limitar, evitar y corregir fallas.
• La planeación centrada en los procesos: Todo mantenimiento debe seguir un proceso preestablecido y planificado según el manual de mantenimiento de la empresa.
• El mejoramiento continuo: La planificación ayuda a evaluar y mejorar la ejecución del mantenimiento y la producción en la industria.

¿Qué es Planear?

Es trazar un proyecto que contenga los puntos siguientes:

• El Qué: Alcance del trabajo o proyecto. En este punto se plantea una lista de órdenes de trabajo a efectuarse, incluyendo solo las necesarias.
• El Cómo: Procedimientos, normas, procesos. Forma a efectuar el trabajo, incluye documentación técnica, procedimientos y maniobras.
• Los Recursos: Humanos, horas hombre necesarias según especialidades, equipos, herramientas, materiales, etc.
• La Duración: Tiempo del proyecto o trabajo.

Cronograma

Es una programación específica de las actividades de mantenimiento en el tiempo. Se puede trazar cronogramas a mediano y largo plazo, proyectando una visión para el desarrollo de la industria en forma efectiva.

Análisis de Fallas

Causas

Son diferentes las causas dentro de una industria para que se produzca una falla en los equipos, estas están vinculadas con el desempeño del equipo. Tenemos fallas físicas y fallas funcionales:

• Fallas físicas: Están relacionadas con las magnitudes físicas como temperatura, presión, etc.
• Falla funcional: Están relacionadas con la función que desempeñan dentro de la industria.

Las fallas se pueden corregir, pero no todas, dependerán del uso y de las inspecciones básicas que se les realice, el operador debe estar atento al desempeño del equipo.

Criticidad

Es la herramienta de orientación efectiva para la toma de decisiones a qué equipo o parte de la industria priorizo actividad de mantenimiento.

La criticidad consiste en determinar o clasificar los equipos existentes según la importancia que tienen para cumplir los objetivos de la industria.

Los criterios para analizar la criticidad pueden ser los siguientes:

• Seguridad
• Medio ambiente
• Producción
• Costos
• Tiempo medio para reparar
• Frecuencia de falla
• Calidad
• Toma de decisiones

Importancia del Mantenimiento

El mantenimiento dentro de la industria es el motor de la producción, sin mantenimiento no hay producción.

Todo equipo está sujeto a normas constantes de mantenimiento, dando así alta confiabilidad a la industria; durante el transcurso del curso descubrimos que el mantenimiento es un proceso en el que interactúan máquina y hombre para generar ganancias, las inspecciones periódicas ayudan a tomar decisiones basadas en parámetros técnicos.

Ventajas y Desventajas

Muchas son las ventajas al aplicar el mantenimiento eficiente y correctamente, en forma general es garantizar la producción, y mantener los equipos operables aumentando la vida útil.

Como desventaja mencionaría que en el caso de que falle el equipo, un interventor del equipo pone en riesgo todo el sistema de mantenimiento.

Costos de Mantenimiento

Son los gastos causados por las acciones ejecutadas para conservar los equipos o máquinas en buen estado y funcionamiento, o restaurarlos a un estado específico de funcionalidad.

Teniendo presente que, para la administración, una de sus principales tareas es minimizar los costos, se hace importante conocer sus componentes.

Costos Financieros

Son gastos ocasionados por el valor de los repuestos y por las amortizaciones de los equipos. Los costos por recambios para realizar reparaciones, son un desembolso que limita la liquidez de la empresa.

Costos de Tiempos Perdidos

Son aquellos que no están relacionados con mantenimiento, pero se originan de alguna forma por el mismo. Cuando una máquina queda fuera de servicio, se incurre en costos debido a las horas de trabajo de dicha máquina.

La Importancia del Mantenimiento Preventivo en la Industria

Para la industria, un adecuado mantenimiento de la maquinaria, mecanismos y sistemas eléctricos, así como de los dispositivos de control resulta fundamental para su óptimo rendimiento.

¿Qué es el Mantenimiento Preventivo?

El mantenimiento preventivo se encarga de la conservación de los equipos en condiciones óptimas mediante revisiones regulares de la maquinaria y tareas de mantenimiento. Estos servicios pueden ser programados de acuerdo a un calendario o basados en el tiempo de funcionamiento del equipo.

Tipos de Mantenimiento Preventivo

• Mantenimiento preventivo basado en el tiempo: Un ejemplo típico de un detonante de mantenimiento preventivo basado en el tiempo es una inspección periódica de una pieza crítica del equipo que afectaría gravemente a la producción en caso de avería.
• Mantenimiento preventivo basado en el uso: El uso prolongado de una pieza durante cierta cantidad de kilómetros, horas o ciclos de producción. Un ejemplo de este desencadenante es un vehículo de motor que podría ser programado para entrar en servicio cada 10.000 km.

¿Cómo se debe realizar el Mantenimiento Preventivo?

El mantenimiento preventivo tiene un enfoque proactivo hacia el mantenimiento e implica cuatro elementos de acción clave que se deben tener en cuenta para realizar un plan: inspección, detección, corrección y prevención.

• Inspección: Primero, las inspecciones de las instalaciones y los equipos aseguran que el equipo es seguro de usar. Segundo, las inspecciones regulares protegen la maquinaria. En definitiva, las inspecciones aseguran que el equipo funcione como el fabricante lo ha previsto.
• Detección: Operar con un enfoque de funcionamiento hasta que se produzca la falla puede terminar costando a la empresa un dinero significativo, por lo que muchos departamentos de mantenimiento industrial eligen utilizar un enfoque preventivo para el mantenimiento.
• Corrección: El mantenimiento preventivo estimula a los técnicos de mantenimiento a adoptar un enfoque proactivo respecto al cuidado del equipo y a corregir los problemas antes de que se produzcan.

¿Cuáles son los Beneficios del Mantenimiento Preventivo?

El mantenimiento preventivo ofrece a las empresas una serie de beneficios importantes, entre los que se incluyen:

• Prolongación de la vida útil de los equipos de la empresa
• Disminución de paradas imprevistas causadas por fallos del equipo
• Menos mantenimiento e inspecciones innecesarias
• Reducción significativa de errores en las operaciones diarias
• Mejora de la confiabilidad del equipo
• Descenso notable de reparaciones costosas causadas por fallas inesperadas del equipo que deben ser arregladas rápidamente
• Reducción del riesgo de accidentes

Sistema Eléctrico de Distribución

Un sistema de distribución de energía eléctrica es un conjunto de equipos que permiten energizar en forma segura y confiable un número determinado de cargas, en distintos niveles de tensión, ubicados generalmente en diferentes lugares.

Clasificación de los Sistemas de Distribución

• Industriales
• Comerciales
• Urbana
• Rural

Herramientas y Equipos a Utilizarse en el Mantenimiento de Sistemas de Distribución

• Pértiga telescópica. Características y especificaciones:
  • Las secciones o tramos deben ser de fibra de vidrio con recubrimiento epóxico y poseer una capacidad dieléctrica de 100 kV por cada pie.
  • Diseñada para operar equipos con o sin tensión. El diseño de la pértiga podrá ser triangular o circular y todos sus componentes deben ser reemplazables.
  • Puede tener escala para medición en metros (según requerimiento).
  • Debe incluir su dispositivo desconectador.
• Pértiga universal y accesorios:
  • Diseñada para que los operarios puedan ejecutar cualquier maniobra en las instalaciones eléctricas con o sin tensión, sin hacer contacto directo con éstas.
  • En la sección superior posee un terminal con tornillo de mariposa que admite los accesorios universales para llevar a cabo diferentes trabajos.
  • Elaboradas con fibras de epoxiglass o fibra de vidrio.
  • Con capacidad dieléctrica de 75 a 100 kV por cada pie.
• Probador de aislamiento de pértiga. Características y especificaciones:
  • Diseñado para la verificación de propiedades dieléctricas de pértigas de maniobra en campo. El equipo debe indicar mediante una escala analógica o digital si el aislamiento de la pértiga es aceptado o rechazado.
  • Portátil y liviano para facilitar la operación.
  • Debe poseer botón de encendido y apagado.
  • Debe poseer ajuste mediante prueba patrón.
  • Debe poseer maleta protectora para resguardo y fácil traslado del equipo. Este equipo se lo debe utilizar si es posible cada vez que utilicemos la pértiga con el fin de precautelar la vida del trabajador.
• Rompecarga. Características y especificaciones:
  • Se utiliza con seccionadores, cortacircuitos, fusibles de potencia y equipos tipo Pad-Mounted equipados con los ganchos necesarios; puede realizar labores de seccionamiento en líneas vivas de sistemas de distribución aéreos para operar en forma monopolar hasta 25 kV.
  • Debe poseer un contador no reseteable de operación que permita tomar decisiones con respecto a la inspección y el mantenimiento.
  • Con estuche protector para alto impacto e impermeable. Resistente hasta 600 Amp, debe poseer empaque resistente a la humedad y a fuertes golpes en el traslado.

Motores Eléctricos Industriales

¿Qué es un Motor Eléctrico de Uso Industrial?

Un motor eléctrico industrial es un dispositivo electromagnético que convierte la energía eléctrica en energía mecánica mediante la interacción de campos magnéticos, lo que genera movimiento rotativo en un eje central.

¿Cuáles son las Partes de un Motor Eléctrico de Uso Industrial?

• Estator: Es la parte fija y externa del motor que contiene las bobinas de alambre enrolladas alrededor de un núcleo de hierro laminado. Estas bobinas, llamadas devanados del estator, generan un campo magnético cuando se les aplica corriente eléctrica.
• Rotor: Es la parte móvil y central del motor que se encuentra en el interior del estator. El rotor, también compuesto por un núcleo de hierro laminado, contiene sus propios devanados o barras conductoras. La interacción entre el campo magnético del estator y el rotor genera el movimiento rotativo.
• Bobinado: El bobinado de un motor eléctrico es un conjunto de conductores aislados eléctricamente, por lo general fabricados de cobre o aluminio, que están enrollados en forma de bobinas alrededor del núcleo de hierro del estator o del rotor. Estas bobinas, cuando se energizan, generan campos magnéticos que interactúan entre sí y producen el movimiento rotativo del motor.
• Eje: Es un componente cilíndrico de metal que se conecta al rotor y transmite la energía mecánica generada a la carga que se desea mover. El eje de un motor eléctrico está soportado por rodamientos en ambos extremos para permitir una rotación suave y con baja fricción.
• Rodamientos: Los rodamientos más comunes en motores eléctricos industriales son de bolas o de rodillos, y requieren mantenimiento periódico, como la lubricación y la inspección de desgaste.
• Ventilación y carcasa: La carcasa protege las partes internas del motor de factores externos, como el polvo, la humedad y los impactos mecánicos. Por otro lado, los sistemas de ventilación, como las aletas de enfriamiento y los ventiladores, ayudan a disipar el calor generado durante la operación del motor para evitar el sobrecalentamiento.
• Escobillas y colectores (en motores de corriente continua): Las escobillas son piezas de carbón o grafito que hacen contacto con el colector, que es una serie de segmentos conductores en el rotor. Las escobillas transmiten la corriente eléctrica al rotor y, debido a su desgaste constante, deben ser revisadas y reemplazadas periódicamente.
• Terminales y conexiones eléctricas: Los terminales y conexiones eléctricas permiten la conexión del motor a la fuente de alimentación y a los dispositivos de control y protección, como contactores y relés térmicos.
• Sensores y dispositivos de protección: En determinadas ocasiones, los motores eléctricos industriales pueden incluir sensores para medir parámetros como la temperatura, la vibración y la corriente. Estos sensores, junto con dispositivos de protección como relés térmicos y disyuntores, ayudan a prevenir fallas y daños en el motor y en otros equipos conectados.

¿Qué Partes del Motor Eléctrico Requieren Mantenimiento?

• Bobinado de motores eléctricos: Las bobinas del estator y el rotor deben ser inspeccionadas periódicamente en busca de signos de desgaste, como aislamiento dañado o conexiones sueltas.
• Rodamientos: Los rodamientos son fundamentales para el correcto funcionamiento del motor y requieren la lubricación indicada por el fabricante de forma periódica, así como la inspección del desgaste.
• Escobillas y colectores: En los motores de corriente continua, las escobillas y los colectores deben ser inspeccionados y reemplazados si muestran signos de desgaste excesivo.
• Ventilación y limpieza: Es importante mantener limpios los conductos de ventilación y el interior del motor para evitar el sobrecalentamiento y garantizar una eficiencia óptima.

¿Cuáles son las Fallas Más Comunes de un Motor Eléctrico?

• Sobrecalentamiento: Puede ser causado por una mala ventilación, sobrecarga o falta de lubricación en los rodamientos.
• Desgaste de los rodamientos: Puede provocar vibraciones excesivas y ruido, afectando la eficiencia y la vida útil del motor.
• Fallos en el bobinado: Causados porque el aislamiento está dañado, por conexiones sueltas o por cortocircuitos.
• Daños en las escobillas y colectores: Estos problemas son comunes en motores de corriente continua y pueden provocar chispas, ruido y pérdida de potencia.

Transformadores de Corriente y de Tensión

Mantenimiento y Pruebas a Transformadores de Corriente (TC)

Los transformadores de corriente (TC) juegan un papel crucial en los sistemas eléctricos industriales al medir corrientes de alta intensidad y transformarlas en valores seguros y manejables para equipos de protección, medición y control. Sin embargo, al igual que cualquier equipo eléctrico, los TC están expuestos a desgastes, envejecimiento y fallos que pueden comprometer la seguridad y fiabilidad del sistema.

Tipos de Mantenimiento de Transformadores de Corriente

• Mantenimiento correctivo: Se realiza después de que un TC presenta fallos o mal funcionamiento. Aunque es necesario en ciertos casos, el mantenimiento correctivo puede implicar costosas reparaciones y tiempos de inactividad.
• Mantenimiento preventivo: Este enfoque se basa en inspecciones y pruebas regulares para detectar problemas potenciales antes de que se conviertan en fallos. Es el método más eficiente para garantizar la confiabilidad y precisión de los TC.
• Mantenimiento predictivo: Utiliza herramientas de monitoreo en tiempo real para predecir fallos en los transformadores de corriente. Esta estrategia permite una intervención proactiva antes de que ocurran problemas mayores, optimizando la operación de los equipos.

Transformadores de Tensión (T.T.)

Los transformadores de tensión tienen por objeto alimentar los aparatos de medida, contaje y protección a unas tensiones suficientemente pequeñas para poder ser aplicadas a dichos aparatos y con un potencial a masa o entre fases de valor no peligroso para el aislamiento de los aparatos y para las personas.

¿Cuál es la Diferencia entre TC y TP?

La principal diferencia entre los transformadores de corriente (TC) y los transformadores de potencial (TP) radica en su función: los TC miden y reducen los niveles de corriente altos, mientras que los TP miden y reducen los niveles de voltaje alto para un monitoreo seguro y preciso.

TC vs TP: Diferencias Claves

• Función primaria: Los TC miden la corriente reduciendo los niveles altos de corriente, mientras que los TP miden el voltaje reduciendo el alto voltaje a un nivel más seguro.
• Diseño y construcción: Los transformadores de corriente están diseñados para soportar corrientes elevadas y suelen tener un diseño toroidal. Los transformadores de potencial, por el contrario, están diseñados para un escalado de voltaje preciso y cuentan con un aislamiento adecuado para aplicaciones de alto voltaje.
• Precisión y manejo de carga: Los TC están optimizados para lograr precisión de corriente en condiciones de carga variables. Los TP priorizan la precisión de voltaje para garantizar una medición precisa y el funcionamiento del relé.
• Aplicaciones: Los TC son ideales para sistemas industriales que requieren monitoreo de corriente, mientras que los TP son esenciales para sistemas de transmisión y distribución que requieren control de voltaje.

Preguntas Frecuentes sobre Transformadores

• ¿Qué es un transformador de corriente (TC)? Un transformador de corriente (TC) está diseñado para medir la corriente alta en un circuito y reducirla a un nivel más seguro y medible para medidores y dispositivos de protección.
• Propósito del transformador de corriente: Los TC son esenciales para monitorear circuitos de alta corriente sin necesidad de contacto directo. Protegen los dispositivos al reducir los riesgos asociados al alto voltaje y sobretensiones eléctricas.
• ¿Cuál es la diferencia entre TC y TP en términos eléctricos? Los TC miden la corriente, mientras que los TP miden el voltaje. Ambos reducen sus respectivos parámetros para lograr un monitoreo seguro y preciso.
• ¿Por qué son importantes los TC y TP en los sistemas de energía? Garantizan una medición precisa, la protección del sistema y el funcionamiento seguro del equipo.
• ¿Cuáles son los tipos de TC y TP? Los TC incluyen tipos bobinados, de barra y toroidales. Los TP pueden ser electromagnéticos o capacitivos.
• ¿Cómo garantizan los TC y TP la seguridad del sistema? Al aislar altos voltajes y corrientes, protegen los dispositivos de medición y protección sensibles de la exposición directa.
• ¿Qué factores deben tenerse en cuenta al seleccionar TC y TP? Los factores clave incluyen los valores nominales de voltaje y corriente, la clase de precisión y la aplicación prevista.

Mantenimiento de las Subestaciones

• Pruebas de campo a transformadores
• Pruebas de campo a interruptores
• Pruebas de campo a los pararrayos
• Pruebas de alto potencial a barras
• Pruebas a cables de potencia
• Pruebas a capacitores de potencia
• Prueba de la resistencia a la red de tierra

Aceite Aislante de Transformadores

Descripción del aceite aislante y realización de pruebas de campo al aceite aislante.