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Capítulo 1

Técnicas de diagnóstico de averías en el mantenimiento de los sistemas de automatización industrial

1. Introducción

Hoy en día los sistemas de automatización se encuentran en todos los procesos industriales. Se pueden encontrar diversos grados de automatización dependiendo del proceso, así se pueden encontrar procesos muy poco automatizados y otros con un alto grado de automatización en los que la labor de los operarios se limita prácticamente a la comprobación de parámetros, y a labores de mantenimiento de los equipos e instalaciones.

Un sistema de automatización industrial está compuesto por una amplia variedad de equipos tales como sensores, actuadores, robots, equipos de protección así como el hardware y software necesarios para la realización de las tareas automáticas.

Los sistemas de automatización industrial hacen posible la transferencia del trabajo humano a las máquinas. Estos sistemas reducen los costos de producción y garantizan la seguridad de las personas y de los equipos si se diseñan, utilizan y mantienen de forma adecuada.

En este capítulo se van a abordar de forma general la tipología de las averías que pueden surgir en un sistema de automatización industrial, las técnicas de diagnóstico y análisis, así como las herramientas y equipos necesarios para la realización de las labores de mantenimiento de estos sistemas.

2. Tipología de averías

Cuando un sistema o equipo automático deja de realizar de forma correcta la función para la que fue diseñado está sufriendo un fallo o avería.

Definición

Fallo

Es el cese de aptitud que sufre un sistema o equipo y que le impide realizar la función para la que fue creado. Una vez que se produce el fallo en un elemento se dice que este se encuentra en estado de avería.

Siempre que se produce una avería, existe una causa, por lo que es de vital importancia averiguar cuál fue el motivo que la causó.

Las causas del fallo pueden estar asociadas a:

1 Al diseño.

2 Al mal uso.

3 A la mala manutención.

4 Al inadecuado mantenimiento.

Un elemento, equipo o instalación automática, puede tener varios tipos de funciones:

1 Principales: son aquellas para las que se diseñó.

2 Secundarias: son aquellas que sirven de apoyo a las principales.

3 Terciarias: tienen que ver con la estética del elemento.

La pérdida de función que puede sufrir un elemento, equipo o sistema cuando se avería puede ser total o parcial:

1 Es total cuando el elemento o sistema no puede realizar ninguna de las funciones para la que se diseñó.

2 Es parcial cuando la avería afecta solo a algunas de sus funciones, por lo que puede seguir funcionando pero con deficiencias.

Dependiendo de la función afectada por un fallo las averías se dividen en:

1 Averías críticas o mayores: son las que afectan a las funciones principales del instrumento y pueden afectar a la seguridad de las personas y/o al medio ambiente o generar un grave perjuicio a la empresa.

2 Averías parciales: son las que afectan a algunas de sus funciones.

3 Averías reducidas: afectan al elemento sin que pierda sus funciones principal y secundaria.

Además de lo expuesto anteriormente los problemas de los equipos se clasifican en:

1 Avería crónica: afecta al elemento de forma sistemática y puede ser crítica, parcial o reducida.

2 Avería esporádica: afecta al elemento o equipo de forma aleatoria y puede ser crítica o parcial.

3 Avería transitoria: solo afecta al elemento durante un tiempo limitado para luego desaparecer sin necesidad de realizar ninguna acción de mantenimiento.

Una estrategia para la solución de averías es considerar un orden de prioridades a la hora de repararlas en función de su tipología.

Actividades

1. Suponga que debido a la falta de engrase se avería el eje de una máquina. ¿A qué causa puede estar asociada esa avería?

2. En una instalación que se ha sobrecargado de receptores se dispara el magnetotérmico. ¿A qué causa estaría debida la avería?

2.1. Asignación de prioridades: averías críticas, averías urgentes y averías no críticas

Uno de los problemas que se plantean a la hora de gestionar adecuadamente las órdenes de trabajo correctivo es asignar prioridades.

Cuando se produce una avería el personal está trabajando en otros lugares resolviendo otros problemas, por lo que se hace necesario crear un sistema que identifique qué averías son más urgentes y deben ser atendidas de forma inmediata y prioritaria por lo que las averías se clasifican en averías críticas, averías urgentes y averías no críticas.

Averías críticas

Una avería es crítica cuando ha de resolverse inmediatamente, ya que su no resolución inmediata puede acarrear daños importantes que afecten a la seguridad de las personas y/o al medio ambiente.

Averías urgentes

A diferencia de las averías críticas, estas averías pueden causar la parada de equipos críticos causando graves perjuicios a la producción y por tanto a la empresa, pero no a las personas o al medio ambiente, por lo que han de solucionarse de forma inmediata siempre que no haya una avería crítica pendiente de resolución.

Averías no críticas

Estas a su vez se clasifican en:

1 Averías importantes: son aquellas averías que aunque causan un trastorno al normal funcionamiento de la instalación pueden esperar a que las averías críticas y urgentes se resuelvan, ya que aunque afectan a equipos de producción pueden seguir funcionando. Su reparación puede ser pospuesta.

2 Averías cuya solución puede programarse: son aquellas que producen un trastorno pequeño a la instalación y a la producción, por lo que su reparación se puede posponer a una parada de equipo por otra razón que puede ser o no programada.

Teniendo en cuenta las consideraciones anteriores, se establecen los siguientes niveles de prioridad a la hora de realizar una reparación:

1 Nivel 1: averías críticas y urgentes. Requieren reparación inmediata y prioritaria frente a otra avería.

2 Nivel 2: averías importantes. Deben repararse cuanto antes pero no de forma inmediata.

3 Nivel 3: averías a programar con fecha determinada.

4 Nivel 4: averías a programar con fecha no determinada. Deben esperar a que se produzca una parada de equipo.

Aplicación práctica

Manuel trabaja en el mantenimiento de una cámara frigorífica de una carnicería, en este momento está ocupado cambiando un indicador que no funciona. Mientras está realizando esa tarea, el sistema de enfriamiento deja de funcionar. ¿Qué debería hacer Manuel?

SOLUCIÓN

Si la cámara deja de enfriar, la carne que se conserva en su interior se estropearía lo que supondría un coste económico grande para la carnicería.

Sería totalmente desaconsejable que Manuel no reparase el problema de enfriamiento hasta que terminara de cambiar el indicador, por lo que debería dejar el cambio del indicador para más adelante y solucionar de manera inmediata el problema de enfriamiento.

Actividades

3. Indique dos tipos de averías que sean del nivel 2. Justifique su respuesta.

4. Si un sistema de calentamiento, como por ejemplo un intercambiador de calor, dejara de calentar, indique en qué nivel se situaría esa avería y por qué.

3. Herramientas y equipos

Todas las estrategias de mantenimiento de cualquier instalación incluyen una serie de tareas que hay que llevar siempre a cabo que son:

1 Lubricación

2 Ajuste

3 Inspecciones sensoriales

4 Calibración

5 Tareas de mantenimiento por requerimiento legal

No se puede abordar el mantenimiento de una instalación automática industrial sin poseer los medios técnicos para su realización como son las herramientas básicas y la instrumentación que incluye todos los instrumentos de medida, sensores, actuadores, e instrumentos de protección.

3.1. Herramientas básicas

Herramientas básicas son las herramientas de mano o las motorizadas portátiles, así como ciertos instrumentos.

Los criterios de selección de las herramientas deben incluir una serie de aspectos:

1 Costo: siempre es importante.

2 Calidad: se recuerda por más tiempo que el costo.

3 Diseño: aspecto físico, facilidad de uso, funcionalidad.

4 Tamaño: no se debe sobrecargar ninguna herramienta ni instrumento.

5 Confiabilidad y durabilidad: es capaz de trabajar sin problemas soportando un uso severo.

6 Reputación del fabricante: es importante.

7 Instalaciones para recuperación: la proximidad de suministradores y talleres de reparación.

Aparte de las herramientas básicas, la complejidad de algunas herramientas o máquinas puede hacer aconsejable encargar el servicio a algún taller especializado externo.

Selección, uso y cuidado de las herramientas básicas

Es imposible efectuar un trabajo de mantenimiento sin tener un buen número de herramientas de mano y varios extractores o llaves especiales.

Cuando las personas y las empresas dependen de las herramientas, hay que elegir las de mejor calidad. La mejor fuente para su adquisición es un proveedor industrial.

Destornilladores

Son necesarios para conectar circuitos y elementos, además de las operaciones de montaje y desmontaje de elementos. Los hay de varios tipos adaptados a cada necesidad.

1 Planos: tienen la hoja recta y se clasifican por la anchura de la misma.

2 Cruz o Phillips: tienen la cabeza en cruz que se ahúsa desde la punta.

3 Reed Prince: es una variante de los destornilladores de cruz con menos conicidad desde la punta y poca o ninguna conicidad vertical

4 Para cabeza hundida: son destornilladores cuya punta tiene una forma determinada que coincide con la forma del orificio de la cabeza del tornillo. Se utilizan para tornillería con cabezas especiales.

5 Matraca (trinquete): permiten girarlos de modo semicontinuo sin soltar el mango.

6 Magnéticos: toda su hoja es de imán permanente.

7 De precisión o relojero: en este caso el destornillador de tipo plano es el más común. Se utiliza para tornillos diminutos como los de los instrumentos y relojes.

Los destornilladores de calidad tienen hojas o puntas de acero forjado.

Se debe utilizar la medida que ajuste con el mínimo de juego en la ranura. Si el destornillador tiende a oscilar en la ranura, se desgastaría la hoja o se redondearían las esquinas. Nunca se debe utilizar un destornillador como palanca, punzón o cuña porque podría romperse la punta y hacerlo inservible.

Llaves de tuerca

Se utilizan para sujetar, asir y girar tuercas, tornillos de cabeza, tubos, ejes y otros componentes. Siempre se debe escoger la llave con la capacidad de sujeción y brazo de palanca suficiente para poder realizar esas operaciones sin forzar la herramienta.

Nunca se debe poner una extensión a una llave para aumentar su capacidad, porque si se rompe la mordaza o la boca podría provocar un accidente cuando se trata de ejercer tracción o empuje excesivo en la herramienta.

Siempre se deben observar las recomendaciones del fabricante en cuanto a capacidad y límites seguros de torsión. La sobrecarga puede deformar e inutilizar la herramienta, así como ocasionar daños al componente que se trata de aflojar o apretar además del riesgo de accidente tal y como se ha mencionado anteriormente.

Existen varios tipos de llaves de tuerca adaptadas a diferentes necesidades. Estos tipos son:

1 De boca fija: tienen diferentes tamaños y formas que permiten adaptarse a la cabeza de la tuerca o tornillo a aflojar.

2 De boca ajustable: pueden variar la abertura de sus quijadas en función del tamaño de la tuerca a apretar o a aflojar, un ejemplo es la llave inglesa.

3 De caja (estrías): este tipo de llave posee una boca cerrada y estriada llamada caja.

4 Combinación (boca y caja): este tipo de llave tiene en uno de sus extremos una boca fija y en el otro una caja estriada.

5 De tipo Allen: es una herramienta usada para atornillar/desatornillar tornillos que tienen cabeza hexagonal interior.

6 De carraca: esta llave facilita la labor de apretar o aflojar un tornillo o una tuerca, ya que cuando se acopla al elemento que hay que girar para su apriete o aflojamiento, solamente ejerce fuerza en el sentido que se haya seleccionado, dejando de hacerlo cuando se gira en sentido contrario, produciendo en este caso un sonido de carraca, de ahí su nombre.

7 Stillson con mordazas estriadas para tubos: también se conoce como llave de grifa.

Llaves de boca fija y combinada

Llaves tipo Allen

Actividades

5. ¿Qué puede ocurrir si se usa un destornillador de hoja plana para hacer palanca?

6. ¿Cómo colocaría una extensión a una llave para aumentar su capacidad?

Martillos

Un martillo es una herramienta creada para golpear un elemento produciéndose en este un desplazamiento o deformación. Existen diversos diseños adaptados a la función que han de realizar.

Los tipos básicos son:

1 De uñas curvas (carpintero)

2 De bola De marro o mandarria

Martillo

Alicates

El alicate es una herramienta manual que sirve tanto para sujetar piezas como para cortar o modelar ciertos materiales.

Los hay de muchos tipos entre los que se pueden citar:

1 Universal plano

2 De corte diagonal

3 De boca plana

Alicates

Extractores de rodamientos

Un extractor de rodamientos, como su nombre indica, es una herramienta manual que sirve para la extracción de los engranajes y rodamientos de los ejes.

Extractor de rodamientos

Limas

La lima es una herramienta manual que se utiliza para el desbaste y afinado de elementos realizados en diversos materiales. Gracias a esta herramienta, se consiguen terminaciones más lisas y pulidas en las superficies y cantos de los elementos evitando así asperezas y rebabas en sus bordes.

Lima

Brocas

La broca es el elemento de corte que necesita ser acoplado a un taladro para poder realizar orificios de diversos diámetros sobre distintos materiales.

Brocas

Herramientas eléctricas de mano

Son herramientas necesarias para trabajar con elementos que tienen que ir conectados a la red eléctrica, como las siguientes:

1 Destornilladores eléctricos

2 Alicates para terminales aislados

3 Destornilladores aislados para electricistas

4 Alargaderas eléctricas

Equipo de protección individual y elementos de seguridad

Son los equipos necesarios para la protección ante posibles riesgos en la realización del trabajo de mantenimiento.

Algunos ejemplos de estos equipos se describen a continuación:

1 Extintor 5 kg: también denominado matafuego, y como su nombre indica es un sistema de extinción de fuego que consiste en un recipiente metálico que contiene un agente extintor de fuego a presión.

2 Manta ignífuga: también se denomina manta antiincendios, y como su nombre indica, es un equipo de seguridad consistente en una lámina hecha de material ignífugo que se coloca sobre el fuego, cuando este es pequeño o incipiente, para apagarlo al impedir que reciba oxígeno.

3 Candados de bloqueo: son candados especiales que impiden su manipulación a manos de personas no autorizadas.

4 Gafas de seguridad: son gafas diseñadas para proteger los ojos de la entrada de objetos, agua o productos químicos.

5 Pantallas faciales: son pantallas diseñadas para proteger la cara del impacto de objetos, y la entrada de agua o productos químicos.

6 Guantes dieléctricos: son guantes que tienen capacidad aislante de la electricidad y sirven para proteger al operario en trabajos con electricidad.

7 Guantes químicos: son guantes destinados a la protección de operarios que tienen que trabajar con productos químicos.

8 Guantes de soldador: son guantes destinados a proteger las manos de los operarios encargados de realizar tareas de soldadura.

9 Caretas de soldador: es una pantalla facial destinada a proteger la cara y la vista mientras se realizan labores de soldadura.

Definición

Equipos de Protección Individual (EPI)

Son los equipos que han de ser llevados y/o puestos por el trabajador para su protección de potenciales riesgos para su seguridad o su salud en el trabajo.

Importante

La incorrecta utilización de los sistemas de protección individual puede igualmente no proteger ante un riesgo, por ejemplo, llevar puesto de forma incorrecta el casco de protección (sin abrochar).

Actividades

7. Se tiene que comprobar que a un motor le llega corriente eléctrica. ¿Qué elementos EPI utilizaría? Razone su respuesta.

Otros

Otros elementos necesarios para la realización de las labores de mantenimiento son:

1 Tornillería

2 Cinta aislante

3 Hojas de lija

4 Teflón

5 Etc.

Aplicación práctica

María es la encargada del mantenimiento de una línea automática de embotellamiento. Uno de los motores de esa línea ha dejado de girar y María se dispone a averiguar qué ha pasado, para lo que se va a realizar las comprobaciones con la instrumentación necesaria. ¿Debería ir protegida con algún sistema EPI? Justifique su respuesta.

SOLUCIÓN

Es de obligado cumplimiento la utilización de los equipos EPI por parte del personal de la planta.

En este caso, María debería llevar como mínimo un casco, unas botas reforzadas, unas gafas de protección y unos guantes dieléctricos.