Diseño de un sistema automatizado de gestión de mantenimiento para los anillos rozantes

EL PROBLEMA Actualmente, el Departamento de Mantenimiento
Eléctrico no cuenta con un sistema automatizado de
gestión de mantenimiento de anillos rozantes, ni de un
sistema específico de indicadores que permitan determinar
el comportamiento de dicho sistema y tomar una decisión
oportuna, lo que finalmente incidirá en la disponibilidad
y confiabilidad de la Planta en general. 70% 50% 2.005 Se
normalizaron los procesos de gestión de mantenimiento de
anillos rozantes, creando instrucciones de trabajo y formularios
para el historial de registros.

OBJETIVO GENERAL Diseñar un sistema de gestión
automatizado de mantenimiento para los anillos rozantes de las
unidades generadoras hidroeléctricas impares de Casa de
Máquinas II de la División Planta Guri de CVG
EDELCA. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Revisar la teoría de
los factores que influyen en las paradas por mantenimiento de
anillos rozantes. Diagnosticar la situación actual de la
gestión de mantenimiento de anillos rozantes de las
unidades de la División Planta Gurí de CVG EDELCA.
Revisión y mejora de instrucciones de trabajo y
formularios normalizados para el mantenimiento de anillos
rozantes. Establecer los indicadores de gestión
específicos requeridos. Diseñar del sistema
automatizado en Excel para la gestión de mantenimiento:
historial de registro, cálculo de indicadores y toma de
decisiones.

SISTEMA DE EXCITACIÓN, ANILLOS ROZANTES Y PORTAESCOBILLAS.
El sistema de excitación es el encargado de suministrar
corriente continua al devanado del rotor para crear el campo
magnético giratorio necesario e inducir en el estator los
voltajes y corrientes de funcionamiento. Sistema de anillos
rozantes, portaescobillas y escobillas: se encarga de transmitir
la corriente continua, proveniente del cubículo de
excitación, al devanado del rotor, que esta en movimiento.
Video

SISTEMA DE EXCITACIÓN, ANILLOS ROZANTES Y PORTAESCOBILLAS.
Porta-escobillas Anillos Rozantes Devanado del rotor Voltaje AC
Reducido (Gp:) Transfor-mador reductor AC (Gp:) Puente de
Tiristores (Gp:) EXCITATRIZ ESTÁTICA Voltaje DC Barras de
excitación Devanado del estator Inducción
Eléctrico- magnética (Gp:) Salida del Generador AC
(Gp:) Carbones ó escobillas (Gp:) Barras de
excitación

BARRA POSITIVA BARRA NEGATIVA ANILLO PORTAESCOBILLA SUPERIOR
POSITIVO ANILLO PORTAESCOBILLA INFERIOR NEGATIVO ANILLO ROZANTE
INFERIOR NEGATIVO ANILLO ROZANTE SUPERIOR POSITIVO

ESCOBILLAS Y PORTAESCOBILLAS INDIVIDUALES

BARRAS POSITIVA Y NEGATIVA DE EXCITACIÓN HACIA EL
ROTOR

ANILLO ROZANTE PORTA-ESCOBILLAS RESORTE ESCOBILLA O CARBÓN
CABLE

PORTAESCOBILLA RESORTE ESCOBILLA CABLE

SITUACIÓN ACTUAL El hecho de tomar como objeto de estudio
las unidades impares de la División Planta Guri fue
determinado por el análisis de diversos diagramas de
pareto:

Resumen de características de las unidades de Guri.

(Gp:) PARADA POR MANTTO DE ANILLOS ROZANTES DEBIDO A BAJA DE
AISLAMIENTO (Gp:) MATERIALES (Gp:) MÁQUINA (Gp:) Agentes
químicos (Gp:) Contaminación por carbón
residual (Gp:) Polvo de zapatas de freno (Gp:) Aceite de
cojinetes (Gp:) Filtros obstruidos (Gp:) Mezcla de grados de
escobilla (Gp:) Anillos rozantes irregulares (Gp:) Mala calidad
de la escobilla (Gp:) Resorte con poca presión (Gp:)
Resorte con mucha presión (Gp:) Poca pátina (Gp:)
Desgaste mecánico (Gp:) Desgaste eléctrico (Gp:)
Baja densidad de corriente (Gp:) Baja humedad relativa del
sistema (Gp:) Desgaste de la escobilla (Gp:) Arranques y paradas
sucesivas (Gp:) Funcionamiento de la unidad con alta carga
inductiva (Gp:) Horas de servicio (Gp:) MÉTODO (Gp:) MANO
DE OBRA (Gp:) Instrucciones de trabajo deficientes (Gp:)
Análisis deficiente de datos de los registros (Gp:)
Ausencia de sistema de gestión automatizado e indicadores
(Gp:) Personal poco capacitado (Gp:) Falta de supervisión
(Gp:) Ejecución defectuosa del mantenimiento (Gp:)
Contaminación del ambiente (Gp:) Filtros de mala calidad
(Gp:) Funcionamiento de la unidad con baja carga inductiva (Gp:)
Sistema de aislamiento inadecuado (Gp:) Obsolescencia (Gp:) Grado
inadecuado de la escobilla (Gp:) Alta humedad relativa del
sistema (Gp:) Excesiva pátina (Gp:) DIAGRAMA ISHIKAWA
(Gp:) Alta densidad de corriente

GESTIÓN ACTUAL DE MANTENIMIENTO AL SISTEMA DE ANILLOS
ROZANTES. (Gp:) PLANIFICAR (Gp:) EJECUTAR (Gp:) CONTROLAR (Gp:)
EVALUAR (Gp:) PROCESO MANTENIMIENTO DE ANILLOS ROZANTES
SUB-PROCESO PLANIFICAR. Programa de paradas de unidades del
año en el Sistema SAP. Reunión mensual de
programación de la División Planta Guri.
Liberación de órdenes de mantenimiento; procura de
los recursos y materiales requeridos para el futuro
mantenimiento.

SUB-PROCESO EJECUTAR. Según la instrucción de
trabajo normalizada bajo el sistema de Gestión de la
Calidad ISO 9001-2000. SUB-PROCESO CONTROLAR. Se efectúan
los registros vaciando los datos de mantenimiento en formularios
normalizados bajo el sistema de Gestión de la Calidad ISO
9001:2000 FOR-631-109 y FOR-631-097 (valores de meggado inicial y
final del sistema, medida de cada escobilla, número de
permiso de trabajo, fecha, responsable, cantidad de escobillas
cambiadas en cada anillos, entre otros). SUB-PROCESO EVALUAR.
Este sub-proceso esta poco desarrollado. No se tienen indicadores
específicos de la gestión, ni se realiza un buen
análisis de los datos obtenidos en el sub-proceso
controlar. La evaluación se remite a observar una
desviación muy grande de los valores de resistencia de
aislamiento del sistema para tomar algunas decisiones en cuanto a
futuros mantenimientos.

Planificar: Este sub-proceso es uno de los más fuertes,
pues con la implantación del sistema SAP y las reuniones
de programación, se logra una programación y
cumplimiento de planes cercana al 100%. Ejecutar: Se tienen
debilidades en este sub-proceso. Algunas de las causas
raíces en el Diagrama Ishikawa están ligadas a
oportunidades de mejora como son: ejecución defectuosa del
mantenimiento (en Mano de Obra); instrucciones de trabajo
deficientes (en Método). Con respecto a la baja o alta
presión de los resortes (en Máquina), igualmente se
tratará en las mejoras a las instrucciones de trabajo.
ANALISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL Controlar: Actualmente se
lleva control manual de los registros de mantenimiento. Es
posible una mejora en cuanto a llevar registro digital de todos
los datos, lo que se hará con la propuesta del sistema de
gestión automatizada. También se crea un formulario
nuevo.

Evaluar: la evaluación que se realiza actualmente es
débil, debido a que se obtienen en cada mantenimiento una
gran cantidad de datos que no son analizados adecuadamente, y
sólo se toman decisiones cuando se observa una
desviación muy grande y evidente en el aislamiento del
sistema. La propuesta de mejora de un sistema automatizado de
gestión fortalecerá este sub-proceso, además
de dar respuesta a las causas raíces del Diagrama Ishikawa
de análisis deficiente de datos de registros, ausencia de
sistema de gestión automatizado e indicadores (en
Método). Adicionalmente un punto muy importante que no se
evalúa actualmente es el factor de densidad de corriente;
el sistema automatizado dará respuesta a este punto
(contenido como causa raíz en la parte de Máquinas
del Diagrama Ishikawa).

PROPUESTA DE MEJORA A. NUEVOS ASPECTOS A CONSIDERAR EN EL SISTEMA
DE ANILLOS ROZANTES. Grado de la escobilla. Limpieza de la
pátina. Chequeo de presión de los resortes.
Densidad de corriente. B. REVISIÓN Y MEJORA FORMULARIOS E
INSTRUCCIONES DE TRABAJO. Se mejoró la INS-631-059:
Medición de presión de resorte de portaescobilla.
Hacer énfasis en la no limpieza de la pátina de los
anillos rozantes. Verificar que todas las escobillas sean del
mismo grado.

No se observan deficiencias en cuanto a los formularios actuales,
mas sin embargo se crea el formulario FOR-631-110, para el
registro de datos de presión de resortes de los
portaescobillas. C. SISTEMA AUTOMATIZADO.

D. INDICADORES Objetivo: Medir el desgaste promedio en mm de las
escobillas entre mantenimientos tanto del anillo superior como
del inferior cada 1000 horas de servicio de la unidad.
Expresión matemática: DPE1000 = DPEM x 1000 / HS
DPE1000 = Indicador Desgaste promedio de escobilla x 1000 horas
de servicio . DPEM = desgaste promedio de escobillas entre
mantenimientos. HS = horas de servicio entre mantenimientos.
Periodicidad de medición: En cada mantenimiento (en el
caso de las unidades impares es cada 2 meses). Valor esperado:
Entre 01 mm y 02 mm x 1000 horas de servicio. Desgaste escobillas
del anillo inferior es mayor al desgaste de las escobillas del
anillo superior. Valores por debajo de 01 mm indican desgaste
mecánico del anillo y no de la escobilla (se debe revisar
minuciosamente el anillo en cada inspección). Valores
superiores a 2 mm indican desgaste muy alto de la escobilla (se
debe verificar adecuado grado de escobilla, densidad de
corriente).

D. INDICADORES Objetivo: Medir la variación en % del valor
de resistencia de aislamiento entre mantenimientos.
Expresión matemática: VRA% = ((VFMA – VIMA) /
VFMA ) x 100 VRA% = indicador de variación porcentual
valor resistencia de aislamiento entre mantenimientos. VFMA =
Valor de resistencia de aislamiento final medida en el
mantenimiento anterior. VIMA = valor inicial de resistencia de
aislamiento medido en el mantenimiento actual. Periodicidad de
medición: En cada mantenimiento (en el caso de las
unidades impares es cada 2 meses) Valor esperado: No debe superar
el 50 %. Este indicador es útil para verificar el
comportamiento de la resistencia de aislamiento entre
mantenimientos, con el fin de tomar decisiones si hay poca o
mucha variación del %.

D. INDICADORES Objetivo: Medir la variación del valor de
resistencia de aislamiento entre mantenimientos cada 1000 horas
de servicio de la unidad. Expresión matemática:
VRA1000 = ((VFMA – VIMA) x 1000 / HS VRA1000 = indicador de
variación del valor resistencia de aislamiento entre
mantenimientos x 1000 horas de servicio. VFMA = Valor de
resistencia de aislamiento final medida en el mantenimiento
anterior. VIMA = valor inicial de resistencia de aislamiento
medido en el mantenimiento actual. HS: Horas de servicio entre
mantenimientos. Valor esperado: No debe ser mayor a 10 M?. Estos
tres indicadores permiten diagnosticar cómo se comporta el
sistema en cuanto a desgaste de escobillas y aislamiento, y en
conjunto permiten tomar decisiones en cuanto a tiempos entre
mantenimientos adecuados a los equipos.

CONCLUSIONES La propuesta de mejora implica: Nuevos aspectos a
considerar en el sistema de anillos rozantes (ejecutar).
Revisión y mejora de los formularios e instrucciones de
trabajo actuales (ejecutar y controlar). Diseño del
sistema de gestión automatizado e indicadores (controlar y
evaluar). Esta propuesta mejorará considerablemente la
gestión de mantenimiento, fortaleciendo los sub-procesos
débiles, y permitiendo a los mantenedores una toma de
decisiones adecuada para aumentar los tiempos entre
mantenimientos.

Entre las ventajas que tiene el sistema automatizado se
mencionan: El sistema muestra disponibilidad de la unidad, costos
asociados a esta indisponibilidad, y también calcula la
nueva disponibilidad, ahorros, etc., en caso de aumentar el
tiempo entre mantenimientos. Esto es con el fin de que el usuario
pueda observar el impacto económico y de prestación
de servicio al mejorar los tiempos entre mantenimientos. Es
posible llevar un control digital de los registros de
mantenimiento. Cálculo de la Densidad de Corriente por
escobillas, y la determinación de que el valor arrojado
esté dentro de los parámetros o no, así como
el cálculo automático de escobillas a sustraer o
adicionar en caso de que el valor de densidad esté fuera
de los parámetros. Se calcula el promedio de escobillas
cambiadas por mantenimiento y al año. Esto es beneficioso,
pues permite determinar al usuario si su cantidad de escobillas
en stock es la adecuada, además de mejorar su inventario
en almacén y tiempos de reposición.
CONCLUSIONES

El sistema de indicadores analiza el comportamiento del sistema
en cuanto a desgaste de escobillas y aislamiento, y en conjunto
los tres indicadores permiten tomar decisiones en cuanto a
tiempos adecuados entre mantenimientos a los equipos.
CONCLUSIONES

Implementar el sistema en las unidades generadoras de las
distintas plantas de EDELCA, como Caruachi y Macagua, así
cómo los otros grupos de unidades de Guri. Solo deben
agregarse o quitarse escobillas en la hoja de cálculo.
Realizar una comparación del comportamiento de los
distintos sistemas en cuanto a desgate de escobillas y
aislamiento, con el fin de determinar cuáles son los
sistemas más y menos eficientes, y tomar acciones de
mejora. Realizar una corrida en el programa del los datos que se
tienen desde hace 10 años, además de empezar con
datos nuevos, con el fin de realizar comparaciones a futuro.
RECOMENDACIONES