¿Qué son los armónicos en una instalación eléctrica?

     Aunque muchos no lo admitan, la mayoría de los jefes de mantenimiento tenemos pesadillas con los armónicos de nuestras instalaciones. Es algo que tenemos muy presente, pero que en muchos casos no es díficil de solucionar por completo, teniendo en cuenta de que, si tu instalación es antigua, las actuaciones a realizar suelen ser complejas además de que no son baratas… Se trata de un tema en muchos casos complicado de explicar a tu jefe, a tu cliente o a cualquiera que no haya sufrido antes las consecuencias.

     Si intentamos definir qué son los armónicos podríamos decir que se trata de una distorsión o malformación de la corriente eléctrica generada por ciertos equipos electrónicos porque no nos están consumiendo según una onda senoidal “normal” sino que dicha onda está desviada. ¿Cuánto? Pues dependerá de los equipos que tengamos en la línea, si son variadore de motores, fuentes de alimentación, SAIs, convertidores de potencia…

     Más técnicamente, podríamos decir que cuando una carga eléctrica se alimenta de una fuente alterna, absorbe corriente. Si la corriente absorbida es también sinusoidal, la carga es lineal, pudiendo estar en fase con la tensión (carga resistiva), adelantada (carga capacitiva) o retrasada (carga inductiva).

     Hay también otros tipos de carga en los que la corriente absorbida puede no ser sinusoidal, por lo que tendrá un cierto contenido de distorsión en armónicos. Hablamos de cargas no lineales. Un ejemplo muy común, son los rectificadores, en los que se usan diodos y tiristores para convertir la corriente alterna en continua. Estos los encontramos en la parte de potencia de los variadores de velocidad.

     Lo que sí debemos tener claro es cómo los armónicos pueden afectar a nuestra instalación generando disparos intempestivos de interruptores y diferenciales, sobrecalentamiento en los aislamientos de conductores, disminución del factor de potencia y deterioro de las baterías de condensadores (debido a la resonancia/ amplificación). Ni que decir tiene que esos mismos equipos electrónicos que generan los armónicos también sufren sus consecuencias, así que no te sorprendas si un variador muere súbitamente un día sin una razón aparente. Otro punto importantísimo es la comunicación de datos. Puede sucederte que una avería que das por cerrada cuando sustituyes un cable de red, que a priori hayas visto algo dudoso, pueda volver a sorprenderte al poco tiempo porque lo que realmente hay detrás son armónicos.

     ¿Y qué hacemos para librarnos de estos problemas?

     En el mercado hay multitud de soluciones, no obstante, algunas posibles soluciones “generales” son las enumeradas a continuación.

  • Sobredimensionamiento de conductores. Uso de un neutro para cada fase.
  • Utilización de transformadores de aislamiento de estrella-triángulo, con secundario en zig-zag o con doble secundario.
  • Filtros pasivos como las impedancias antiarmónicas o los shunt resonantes, formados por elementos pasivos como inductancias y condensadores. Filtros activos y convertidores “limpios”.
  • Separación de los elementos no lineales de las cargas “limpias” en una instalación eléctrica. Si no lo podemos hacer, al menos distribuyendo los armónicos. No deben conectarse todos los equipos perturbadores sobre una misma salida de la distribución. Interrelacionando cargas lineales y no lineales, la distorsión de la tensión puede ser reducida.
  • Utilización de diferenciales superinmunizados.
  • Incorporando inductancias de choque a los rectificadores. Si equipamos los rectificadores con filtros de choque, la corriente de entrada será una onda semi-cuadrada. Algunos variadores de velocidad importados no incorporan filtros de choque de forma estándar, por lo que la producción de armónicos es muy elevada. Si no instalamos una inductancia de choque en el bus de continua, se deben añadir en la parte de alterna

     Si se quiere ampliar información, Fluke dispone en su web de un artículo breve pero muy interesante sobre este tema: Fluke – Troubleshooting power harmonics

     En la página de Voltimun, también hay referencias al respecto: ¿Qué son los armónicos en las redes eléctricas y como nos afectan?

     Otra fuente de información: Schneider – Detección y Filtrado de Armónicos

 

Bearings: Causes of failure (1/2)

Today, bearings are used in almost every imaginable application and in a factory I think they are one of the most essential element to focus and ensure the reability of your machines.

operario de mantenimiento

The most important reasons why they fall are, briefly:

  • LUBRICATION FAILURE

More than 90% of bearing failures are caused by improper lubrication (insufficient lubrication, use of improper lubricants or excessive temperatures that degrade the lubricant)

It’s very important to look for discolored rolling elements (diferents tones of brown) and rolling-element tracks as well as overheating or excessive wear in the bearing.

And PLEASE, use the appropriate type and correct amount of lubricant, avoid grease loss, and follow appropriate relubrication intervals. Take care also with the contamination of the lubricants and the corrosion.

  • IMPROPER MOUNTING

In most instances, bearings should be mounted with an especific press fit on the rotating ring.

A number of conditions can cause cracked rings, denting, wear, high operating temperatures, early fatigue of bearings. These include mounting bearings on shafts by applying pressure or blows to the outer race, mounting bearings into a housing by pressing on the inner ring, loose shaft fits, loose housing fits, excessively tight fits, out-of-round housings and a poor finish on the bearing seat.

The way to solve this is follow proper mounting instructions and provide training to ensure all employees understand the difference between a properly and improperly installed mounting.

I usually follow this checklist from SKF supplier:

1º Work only with clean tools, clean hands and clean surroundings to avoid damage to the bearing.
2º Shaft seat and housing bore should be clean, smooth, with the correct dimensions.
3º Leave bearings in the package until ready for assembly. Do not wash off the lubricant covering them.
4º Lubricate the race being press-fit, and shaft or housing seat on which it will sit.
5º Start the bearing on the shaft with the rounded corner of the race going on first.
6º Apply even, driving pressure directly only to the race being press-fit. Be sure that pressure is straight and square.
7º Never hammer directly on races or rollers. Do not use a wooden or soft metal mallet, as chips or splinters may enter the bearing.
8º Use smart, quick taps rather than heavy ones.
9º Be sure all driving accessories and fixtures have straight, square ends.
10º Drive races solidly up against the shoulder of the shaft and housing.
11º Pre-lube bearing prior to installation.

In next posts, we continue talking about the reason why bearings fail.

Nevertheless, if you want to know more about bearings, perhaps you would like to read these guides. For me, they’s been very useful.

Link1: Bearing faulures from schaeffler
Link2: Bearing investigation from SKF
Link3: Bearing Guide from SKF

 

Mantenimiento Industrial. Costes (1)

¿Alguna vez se ha preguntado cuánto realmente gasta su fábrica en mantenimiento?

Muchas empresas aún no lo saben y eso supone una desventaja competitiva respecto a su competencia.

La realidad es que la actividad de mantenimiento ha sido desde siempre ignorada.  Por tanto, muchas fábricas ni miden, ni analizan y por tanto no pueden reducir e intentar eliminar las posibles pérdidas que puedan tener en esa actividad.

El coste del mantenimiento de nuestros equipos puede ser mucho mayor de lo que pensamos. Mantener los equipos consume tiempo, mano de obra, materiales, herramientas, instalaciones… pero realmente los mayores costes de mantenimiento se producen cuando la producción se para por un problema de mantenimiento y al no estar previsto, se necesitan más recursos y materiales para corregir el problema.

Todos sabemos que planificar con antelación es la mejor estrategia para la prevención de mantenimiento correctivo. Pero muchas veces esta planificación es complicada. Existen empresas que, a pesar de los riesgos, prefieren el mantenimiento correctivo. Prefieren esperar hasta que algo se rompe antes de repararlo. Puede ser una estrategia aceptable en algún caso concreto, pero casi siempre cuesta mucho más que otro tipo de mantenimiento.

Volviendo al desglose de los costes asociados al mantenimiento, algunos de los más importantes son:

  • Mano de Obra: Incluye fuerza propia y contratada.
  • Materiales: Consumibles y Componentes de Reposición.
  • Equipos: Equipos empleados en forma directa en la ejecución de la actividad de mantenimiento.
  • Costes Indirectos: Artículos del personal soporte (supervisorio, gerencial y administrativo) y equipos suplementarios para garantizar la logística de ejecución (transporte, comunicación, facilidades).
  • Tiempo de Indisponibilidad Operacional: Cualquier ingreso perdido por ausencia de producción o penalizaciones por riesgo mientras se realiza el trabajo de mantenimiento.

En las siguientes gráficas se puede observar los costos en función del tipo de mantenimiento :

Hay un buen artículo que leer de “Mantenimiento & Mentoring Industrial” titulado “El Mantenimiento Predictivo no tiene por qué ser tan caro”

Seguridad en Máquinas: Puesta en Marcha Intempestiva (2)

Repito una entrada anterior a petición de algunos lectores. En breve nueva entrada con actualización al respecto.

ToothedMantener una máquina parada mientras haya personas en zonas peligrosas es uno de los aspectos más importantes a considerar en el diseño de una máquina.

La elevada automatización de las máquinas que actualmente se comercializan ha hecho que los prevencionistas (y diseñadores) deban prestar más atención a la potencialidad de la puesta en marcha intempestiva de una máquina ya sea por error técnico y en muchos casos, por error humano. Por eso es uno de los riesgos que deben considerarse en la evaluación de riesgos correspondiente.

Pero, comencemos por el principio:

¿Qué es una puesta en marcha intempestiva?

Es cualquier puesta en marcha debida a :

  • una orden de puesta en marcha como resultado de una fallo interno de un sistema de mando o de una influencia externa sobre dicho sistema
  • una orden de puesta en marcha generada por una acción humana inoportuna sobre un órgano de accionamiento de puesta en marcha o sobre otros elementos de la máquina como por ejemplo, un detector o un elemento de mando del circuito de potencia.
  • el restablecimiento de la alimentación de energía después de una interrupción.
  • influencias externas / internas (gravedad, viento, autoencendido en los motores de combuestión interna…) sobre elementos de la máquina.

¿Cómo debemos proteger al trabajador en estos casos? ¿Qué modificaciones técnicas tengo que aplicar a la máquina para evitar estos arranques? 

Una de las soluciones más usada en la industria es la consignación de equipos o LO-TO (Lock Out – Tag Out). Se trata de una medida en la que el trabajador utiliza unos dispositivos especialmente diseñados para bloquear los elementos de accionamiento de los equipos. El bloqueo se materializa cuando el trabajador canda el dispositivo con un candado cuyo control será único y exclusivo de él. Ningún otro trabajador podrá desbloquear el equipo.

Además de esta medida, hay otras medidas, distintas de la consignación, que también habría considerar, como son los enclavamientos asociados al sistema de mando.

En diferentes niveles de la máquina se introducen, separadamente o combinadas, órdenes de parada mantenidas. Estas órdenes de parada pueden ser generadas por dispositivos que ordenan la parada o por dispositivos de protección. Además de las órdenes de parada mantenidas, o en lugar de ellas, se puede utilizar una separación mecánica o la inmovilización de las partes móviles.

Si nos fijamos en el esquema siguiente, una orden accidental de puesta en marcha no sucederá si es generada por un componente de la máquina situado por encima del nivel A, B o C en el que se ha introducido la orden de parada mantenida, o si se ha aplicado una separación mecánica de nivel D o una inmovilización de las partes móviles de nivel E.

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Para mayor información, consultar la norma UNE-EN 1037:1995 +A1:2008 Seguridad en Máquinas: “Prevención de una Puesta en Marcha Intempestiva”

¿A qué llamamos “Calidad” en mantenimiento? (1)

antreda.averiaLa gestión del mantenimiento en una industria es una de las tareas más complejas que podemos tener. Independientemente de si se trata de mantenimiento correctivo o preventivo (o incluso predictivo) juegas con muchas variables: la presión de la producción, los costes, el tiempo, el personal de mantenimiento, los proveedores…

Después de leer varios libros de mantenimiento, la mayoría llega a la misma conclusión:

Calidad  = Máxima disponibilidad al mínimo coste

Pero realmente,¿qué significa esto?

Significa muchas cosas. Podemos traducirlo en muchas cosas, como por ejemplo:

  • Que dispongamos de mano de obra en la  cantidad suficiente y con el nivel de organización necesario.
  • Que la mano de obra esté suficientemente cualificada para acometer las tareas que sea necesario llevar a cabo
  • Que el rendimiento de dicha mano de obra sea lo más alto posible.
  • Que dispongamos de los útiles y herramientas más adecuadas para los equipos que hay que atender.
  • Que los materiales que se empleen en mantenimiento cumplan los requisitos necesarios.
  • Que el dinero gastado en materiales y repuestos sea el más bajo posible.
  • Que se disponga de los métodos de trabajo más adecuados para acometer las tareas de mantenimiento.
  • Que las reparaciones que se efectúen sean  fiables, es decir, no vuelvan a producirse en un largo periodo de tiempo.
  • Que las paradas que se produzcan en los equipos como consecuencia de averías o intervenciones programadas no afecten al Plan de Producción, y por tanto, no afecten a nuestros clientes (externos o internos)
  • Que dispongamos de información útil y fiable sobre la evolución del mantenimiento que nos permita tomar decisiones

6º CONGRESO ESPAÑOL DE MANTENIMIENTO – AEM.ES

    Tarragona será el escenario del 6° Congreso Español de Mantenimiento a finales de este mes de marzo. Será un espacio de networking para compartir experiencias con diferentes responsables de mantenimiento de empresas del sector (Skf, Atlas Copco, Preditec, Tecnalia…)
Dentro del programa de ponencias destaca especialmente  la mesa debate sobre “Costes y Gestión de Activos en Mantenimiento“. Además de este tema, habitual en este tipo de encuentros, resaltan otras mesas de debate en las que discutirá acerca de la Industria 4.0. y el Lean Maintenance.

http://congreso2017.aem.es/

Comercialización de Máquinas

El Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo  publicó hace ya tiempo dentro del grupo de fichas de divulgación normativa, una referente a la “Comercialización de Maquinaria” que es de especial utilidad sobre todo a aquellos que trabajamos a diario con máquinas de cualquier tipo, porque cuando la Directiva de Máquinas que actualmente está vigente, cuando hablamos de máquinas no sólo hablamos de máquinas independientes sino también de conjuntos de máquinas, de equipos intercambiables, de componentes de seguridad, de accesorios de elevación, de cadenas, cables y cinchas o de dispositivos amovibles de transmisión mecánica.

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El objetivo principal de la Directiva de Máquinas es la eliminación de las barreras a la libre circulación de máquinas en la Unión Europea, mediante la armonización de los requisitos esenciales de seguridad y saludaplicables a su diseño y construcción. En virtud del artículo 95 del Tratado constitutivo de la Comunidad Europea, dichos requisitos garantizan un nivel elevado de seguridad para las personas, en particular, para los trabajadores, ante los riesgos derivados de la utilización de máquinas.

Uno de los aspectos a destacar es que el fabricante debe ser capaz de probar que ha adoptado las medidas adecuadas para garantizar la seguridad de su máquina. De hecho, en muchos casos la Directiva incide más en la manera de trabajar del fabricante (diseño, desarrollo, construcción, documentación, relación con proveedores, etc.) que en el resultado final (el producto). Si el fabricante, sistemáticamente y de manera adecuada, tiene en cuenta la seguridad en todos los aspectos de la creación de su máquina, el resultado final debería ser una máquina segura. En el caso de que se produzca un accidente, la autoridad competente comprobará si el fabricante ha cumplido efectivamente los requisitos de la Directiva en el diseño y construcción de la máquina. El expediente técnico, que debe estar disponible antes de la puesta en el mercado, es el elemento de prueba más importante para demostrarlo.

Además es esencial que durante el diseño se realice la evaluación de los riesgos de la máquina. El proceso de evaluación debe estar documentado, junto con las decisiones adoptadas para reducir los riesgos. El fabricante debe ser capaz de demostrar que se han aplicado los principios de integración de la seguridad contenidos en el requisito esencial 1.1.2b del Anexo I de la Directiva de Máquinas y que la máquina cumple con todos los requisitos esenciales aplicables.

Recomiendo la lectura de esta ficha divulgativa porque aclara muchos aspectos que quizás no queden tan claros cuando se lee la Directiva de Máquinas. La podéis leer en este enlace:

Ficha divulgativa INSHT: Comercialización de Maquinaria

 

Mantenimiento Práctico. Rodamientos.

     La ventaja más importante de los rodamientos radica en que el rozamiento inicial de arranque no es mucho mayor que en funcionamiento y además en que el coeficiente de rozamiento, salvo para valores extremos, varía poco con la carga y con la velocidad. Esta propiedad hace a los rodamientos especialmente indicados para máquinas que arrancan y paran con frecuencia y que están sometidas a carga.
     No obstante, el mantenimiento de ciertas máquinas puede llegar a ser un quebradero de cabeza si no prevés la frecuencia de fallo y la vida útil de los rodamientos. Está claro que esta vida útil depende de ciertos factores :  la carga, la velocidad de trabajo, la lubricación, el montaje, la temperatura, las fuerzas exteriores causadas por desalineaciones, desequilibrios, etc., de ahí que sea prácticamente imposible determinar su duración por métodos analíticos.
     La importancia y criticidad de estos elementos hace necesaria la utilización de técnicas modernas de mantenimiento predictivo (basadas en el análisis de vibraciones) que contribuyan a un mejor reconocimiento de su estado y, por lo tanto, de la disponibilidad de las máquinas rotativas en las que están instalados.
     Si queréis saber sobre este tema, Sinais Ingeniería de Manteniento ha elaborado un “Curso de Vibraciones”, en el que incluye un capítulo dedicado a los Rodamientos.
     Por si alguno quiere saber cómo se fabrican los rodamientos, os enlazo un vídeo del programa televisión “How it’s made” que lo explica claramente.

¿A qué llamamos “componente de seguridad”?

El otro día, tomándome un café con un amigo, me comentaba que para el prevencionista que trabaja en su fábrica todo son componentes de seguridad, que sólo habla de eso, pero que nunca especifica concretamente a qué se refiere. Creo que la pregunta es clara:

¿Qué es realmente un componente de seguridad?

dispositivo de seguridad

El Real Decreto 56/1995, de 20 de enero, por el que se modifica el Real Decreto 1435/1992, relativo a las disposiciones de aplicación de la Directiva del Consejo 89/392/CEE, sobre máquinas define componente de seguridad tal que así:
A efectos del presente Real Decreto, se entenderá por componente de seguridad el componente que no constituya un equipo intercambiable, y que el fabricante, o su representante legalmente establecido en la Comunidad Europea, comercialice con el fin de garantizar, mediante su utilización, una función de seguridad y cuyo fallo o mal funcionamiento pone en peligro la seguridad o la salud de las personas expuestas.

Los “componentes de seguridad” para que sean considerados como tal deben cumplir lo siguiente:

  • Que sirva para desempeñar una función de seguridad.
  • Que se comercializa por separado.
  • Que un fallo y/o funcionamiento defectuoso del mismo no ponga en peligro la seguridad de las personas.
  • Que no sea necesario para el funcionamiento de la máquina o que, para el funcionamiento de la máquina, pueda ser reemplazado por componentes normales.

Una aspecto importante a destacar es que “los componentes de seguridad deben ir acompañados obligatoriamente de una marcado CE en el idioma del país donde se comercialice, ya que estos componentes se equiparan jurídicamente a una máquina”

Y como un ejemplo vale mucho más que la teoría, a continuación os incluyo un listado de lo que se considera “componente de seguridad” (la mayoría están recogidos en el Anexo 5 de la Directiva de Máquinas)
  • Dispositivos de protección diseñados para detectar la presencia de personas.
  • Resguardos para dispositivos amovibles de transmisión mecánica.
  • Resguardos móviles motorizados con dispositivo de enclavamiento diseñados para utilizarse como medida de protección en las máquinas consideradas.
  • Bloques lógicos para desempeñar funciones de seguridad en máquinas.
  • Válvulas con medios adicionales para la detección de fallos y utilizadas para el control de los movimientos peligrosos de las máquinas.
  • Resguardos y dispositivos de protección destinados a proteger a las personas contra elementos móviles implicados en el proceso en la máquina.
  • Dispositivos de parada de emergencia.
  • Sistemas de descarga para impedir la generación de cargas electrostáticas potencialmente peligrosas.
  • Limitadores de energía y dispositivos de descarga.
  • Sistemas y dispositivos para reducir la emisión de ruido y de vibraciones.
  • Dispositivos de mando a dos manos.

TPM: Las 5s

Se inició en Toyota en los años 1960 con el objetivo de lograr lugares de trabajo mejor organizados, más ordenados y más limpios de forma permanente para lograr una mayor productividad y un mejor entorno laboral.
La integración de las 5S satisface múltiples objetivos. Cada ‘S’ tiene un objetivo particular, tal y como se ve en la imagen:

piramide5s

Las 5s se han convertido en un programa muy popular, pero realmente son algo más que colocar pósters en las paredes. Muchas campañas fallan por este efecto escaparate, porque están diseñadas meramente para impresionar y no para hacer mejoras reales en los lugares de trabajo.

De forma muy resumida, para conseguir una buena aplicación de las 5s debemos:

  • Asegurar que la alta dirección asume como propios los objetivos del 5s.
  • Crear un sistema que estimule la repetitividad y la revisión. Como el entrenamiento y la disciplina se supone que hacen automáticos los buenos hábitos, se necesita de un sistema que estimule la persistencia de las actividades, así como su efectividad.
  • Diseñar una estrategia motivadora que mantenga a cada uno consciente de los resultados de sus esfuerzos. Se debe cumplir el principio de obtener buenos resultados por hacer buenas acciones.

Fuente: Ken’ichi Sekine & Keisuki Arai “TPM para una fábrica eficiente” Ed. TGP Hoshin