Tipos de Mantenimiento. Objetivos y Cometidos del Servicio de Mantenimiento.

Tipos de Mantenimiento.

En el mantenimiento industrial, a la hora de realizar los trabajos, se pueden realizar de diferentes maneras, desde reparar o intervenir tan pronto como se inicie el desgaste pero antes de llegar a un peligro de parada o defecto de fabricación, es decir una intervención antes de tiempo, o hasta que el desgaste o anormalidad provoque la parada final del equipo o máquina, y repercuta en el proceso de fabricación. Ambos extremos son económicamente inviables, por lo tanto en cada caso deben establecerse limites o tolerancias de desgaste o sustitución que nos determine de forma económicamente rentable, como y cuando se debe intervenir.

Existen tres tipo de mantenimiento, atendiendo a la forma de realizar las intervenciones, estos son: 

• Mantenimiento correctivo. 
• Mantenimiento preventivo. 
• Mantenimiento predictivo.

Generalmente estos tres tipos de mantenimiento se aplican simultáneamente en toda la planta industrial, teniendo alguno de ellos un grado mayor de aplicación o implantación por razones puramente económicas o técnicas.

Mantenimiento Correctivo.

En el mantenimiento correctivo el servicio de mantenimiento interviene o repara la avería cuando esta se produce, arreglando o sustituyendo los elementos averiados inmediatamente, o bien posteriormente en un paro programado.

Esta modalidad de mantenimiento, utiliza la herramienta de la Orden de Trabajo (OT), a través de esta herramienta se trata de coordinar el mantenimiento correctivo, especificando lugar, equipo, zona de la maquina, ubicación, fecha, horas de intervención, tipo de avería, herramientas utilizadas, piezas de sustitución empleada, observaciones, etc. A continuación se expone un ejemplo de una orden de trabajo:

Ejemplo Orden de Trabajo. 

La implantación de este tipo de mantenimiento solo se justifica en los siguientes casos:

• Cuando los costes indirectos de la avería son mínimos y los requisitos de seguridad lo permiten.
• Cuando los paros de la producción en la planta industrial no son críticos y no se ven afectados por una avería eventual.
• Cuando la planta industrial esta en constante renovación, debido a la política empresarial adoptada.

Hay que tener en cuenta que las averías producidas pueden suponer la detención del proceso productivo, con las graves consecuencias económicas que ello ocasiona. Las reparaciones tienen como base la emergencia y la intervención rápida, por lo tanto la improvisación y la presión acompaña a la mayoría de las intervenciones de reparación. Ademas presenta otras desventajas, como los tiempos de paro imprevistos, ausencia de programación, cambio de prioridad en el servicio de mantenimiento, etc.

Materiales Férreos. Aleaciones.

El Hierro.

El hierro es un elemento químico de número atómico 26 situado en el grupo 8, periodo 4 de la tabla periódica de los elementos. Se denomina mediante el símbolo “Fe” y tiene una masa atómica de 55,845 u.

Tiene la característica de ser un metal maleable, dúctil y tenaz, es extremadamente denso, de color gris plateado y presenta propiedades magnéticas (ferromagnetismo) a temperatura ambiente y presión atmosférica.

Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos:

• Magnetita: Fe₃O₄
• Hematita: Fe₂O₃
• Limonita: FeO(OH)·nH₂O
• Siderita: FeCO₂
• Pirita: FeS₂
• Ilmenita: FeTiO₃

Minerales empleados para la obtención del Hierro. 

Para  obtener hierro en estado elemental, los óxidos se reducen con carbono y luego son sometidos a un proceso de refinado para eliminar las impurezas presentes.

El hierro es el metal duro más usado, con el 95% en peso de la producción mundial de metal. El hierro puro no tiene demasiadas aplicaciones, salvo excepciones para utilizar su potencial magnético. El hierro tiene gran aplicación para formar productos siderúrgicos, utilizando éste como elemento matriz para alojar otros elementos para formar aleaciones, tanto metálicas como no metálicas, que proporcionan distintas propiedades al material. Dependiendo del contenido en carbono una aleación de hierro puede ser una aleación de fundición o de acero.

Fundición.

La fundición es una aleación de hierro y carbono principalmente, que puede contener otros elementos, en la cual el contenido de carbono es superior al punto de saturación, o sea 1,76%.

Dependiendo del contenido en carbono que tenga la aleación, se pueden obtener diferentes tipos de fundiciones. Estos materiales tienen una elevada colabilidad, tanto por su fluidez, como por baja absorción de gases en estado líquido. Durante la solidificación no tiene una excesiva contracción y se consiguen resistencias bastantes elevadas, aunque por otra parte en determinados tipos de aleaciones son bastante frágiles, con baja resistencia al impacto. Sin embargo, presentan una fácil maquinabilidad, elevada absorción de vibraciones, bajos coeficientes de rozamiento, bajo coste de fabricación y facilidad de conformación, lo que las hace ampliamente  aplicables en usos industriales.

Dentro de las fundiciones se pueden encontrar:

Fundición Gris.- (UNE-EN 1561:2012): material elaborado principalmente de hierro y carbono, en el que el carbono libre se presenta principalmente en forma de escamas de grafito (laminar). A su vez estas fundiciones pueden ser grises ordinarias, ferríticas y perlíticas dependiendo del contenido de carbono total en la aleación. Son aleaciones tenaces, aunque no las más duras.

Fundición Blanca: es aquella en la que todo en carbono está combinado bajo la formación de cementita (constituyente de los aceros y otras aleaciones. “Fe₃C”. Tiene un 6,67% en peso de carbono, y es un compuesto intermetálico de inserción). Se distinguen por que al fracturarse presenta un color blanco brillante. Es un tipo de fundición dura y frágil, menos fluida que la gris, que presenta al solidificarse algo de contracción.

Fundición Atruchada: mezcla de las dos anteriores. Es un tipo de fundición intermedia entre la blanca y la gris, donde parte del carbono se encuentra combinado formando cementita y parte libre en forma de grafito.

Fundición Maleable.-(UNE-EN 1562:2012): material basado principalmente en hierro y carbono, que solidifica en estado bruto de fundición con una estructura libre de grafito (blanca) y alcanza sus propiedades finales después de un tratamiento térmico. La propiedad final alcanzada es la maleabilidad, por lo que se emplea para piezas que han de tener cierta ductilidad y maleabilidad. Dentro de este grupo nos encontramos con varios tipos que son:

Fundición maleable de corazón blanco: material basado principalmente en hierro y carbono, obtenido a partir de fundición blanca sometida a un tratamiento térmico en atmósfera descarburante, con objeto de obtener un material parcial o totalmente descarburado. Cualquier resto de grafito se encuentra en forma de carbono recocido.

Fundición maleable de corazón negro: material basado principalmente en hierro y carbono, obtenido a partir de fundición blanca sometida a un tratamiento térmico no descarburante, para producir un material en el que todo el grafito se encuentra en forma de carbono recocido.

De grafito primario o eutéctico: grafito que precipita en forma laminar durante la solidificación.

Fundición Aleada: son aquella que contienen Ni, Cr, Mo, Cu, etc., en porcentajes suficientes para mejorar las propiedades mecánicas de las fundiciones ordinarias o para proporcionarle alguna otra propiedad especial, como alta resistencia al desgaste, alta resistencia a la corrosión, al calor, etc.

Fundición endurecida o templada: Es aquella que por medio de un enfriamiento rápido (temple) es su proceso de fabricación ha adquirido una dureza mayor.

Acero.

Según la Norma UNE-EN 10020, se define al acero como, material en el que el hierro es el elemento predominante, el contenido en carbono es, generalmente, inferior al 2% y contiene además otros elementos. Para un limitado número de aceros al cromo, el contenido en carbono puede ser superior al 2%, pero este valor es el contenido límite habitual que separa el acero de la fundición.

Los aceros los podemos clasificar atendiendo a su composición química y a la clase de calidad.

Clasificación en función de su composición química.

Aceros no aleados: se considera como acero no aleado aquel en el que el contenido, de cualquiera de sus elementos, es inferior al valor límite dado en la tabla 1.

Aceros inoxidables: los aceros inoxidables son los aceros que contienen un mínimo de 10,5% de cromo y un máximo de 1,2% de carbono.

Otros aceros aleados: se considera como otros aceros aleados aquellos que no cumpliendo con la definición de acero inoxidable, el contenido, de al menos uno de sus elementos, es igual o superior al límite dado en la tabla 1.

Tabla 1.- Delimitación de las clases de acero no aleado y aleados (análisis de colada).

Clasificación de las principales clases de calidad.

Aceros no aleados.

Aceros no aleados de calidad.

Los aceros no aleados de calidad son aquellos a los que se les exige, en general, requisitos de características específicas como por ejemplo, tamaño de grano y/o formalidad.

Los aceros no aleados para aplicaciones eléctricas se definen como: aceros no aleados de calidad con requisitos especificados de valores máximos de pérdida específica total o de valores mínimos de inducción magnética.

Aceros no aleados especiales.

Los aceros no aleados especiales son aquellos que presentan mayor pureza que los aceros de calidad, en especial, en relación con el contenido de inclusiones no metálicas. En la mayoría de los casos, se destinan al tratamiento del temple y revenido o al tratamiento de temple superficial y se caracterizan por una respuesta regular a estos tratamientos. El control preciso de su composición química y sus condiciones particulares de elaboración y control les confieren propiedades mejoradas que permiten responder a requisitos estrictos. Estas propiedades, generalmente combinada y entre limites estrechos, incluyen valores del límite elástico o de la templabilidad elevados y ajustados, algunas veces asociados con adecuada conformidad en frió, soldabilidad o tenacidad.

Aceros inoxidables.

Los aceros inoxidables se subdividen de acuerdo con los criterios siguientes:

Contenido en níquel:

• Níquel inferior a 2,5%
• Níquel igual o superior a 2,5%.

Características particulares:

• Resistencia a la corrosión.
• Resistencia a la oxidación en caliente.
• Resistencia a la fluencia.

Otros acero aleados.

Aceros aleados de calidad.

Los aceros aleados de calidad son aquellos acero para los que existen requisitos como, por ejemplo, de tenacidad, de control de tamaño de grano y/o de formalidad.

En general, los aceros aleados de calidad no se destinan al tratamiento de temple y revenido o al de temple superficial.

Aceros aleados especiales.

Esta clase comprende los aceros, distintos de los acero inoxidables, caracterizados por un control preciso de su composición química y unas condiciones particulares de elaboración y control, para asegurar propiedades mejoradas, frecuentemente especificadas en combinación y entre límites muy estrechos.

Clasificación esquemática de los Materiales Férreos. Aleaciones. 

Clasificación de los Materiales Férreos. Aleaciones. 

Arranque directo del motor trifásico desde dos pulsadores de marcha independientes.

Para realizar el arranque directo del motor trifásico desde dos pulsadores de marcha independientes, se parte como base con el esquema de fuerza y mando del Guardamotor simple (ver Guardamotor simple pincha aqui). Solo se hará una leve variación, se le incluirá un pulsador de marcha “S3” en conexión paralelo al pulsador “S2”.  

Esquema de fuerza. (Se observa que el esquema de fuerza en idéntico al Guardamotor simple).

Este automatismo, consta de:

Esquema de fuerza. Arranque directo del motor trifásico desde dos pulsadores de marcha independientes.

Interruptor seccionador “Q1”: tiene por objeto dejar fuera de servicio la instalación eléctrica del motor en caso de que fuera necesario realizar una reparación por avería o mantenimiento, aislando la instalación eléctrica del resto de la línea.

Fusibles “F1”: Su función en proteger al motor contra sobreintensidades o cortocircuitos eléctricos. El fusible es un dispositivo eléctrico de protección que deja pasar la corriente eléctrica, mediante su filamento, hasta un cierto valor de intensidad, a partir de ese valor el filamento del fusible se rompe, impidiendo el paso de la corriente eléctrica y protegiendo la instalación.    

Contactor Km1: es el mecanismo eléctrico encargado de cerrar el circuito para que el motor funcione. El contactor es accionado mediante el pulsador de marcha “S2”, se excita la bobina “A1-A2” del mecanismo y se cierran los contactos de fuerza del contactor, alimentando al motor eléctrico y poniéndolo en funcionamiento.

Relé térmico “F2”: protege al motor frente a posibles sobrecargas eléctricas débiles y prolongadas (sobrecargas temporales). El réle térmico detecta la sobrecarga eléctrica mediante el calentamiento de la bilámina metálica, que hace disparar al relé térmico si se calienta en exceso.

Motor Trifásico 230/400V: la tensión de línea de 400 V, por ese motivo el motor es conectado en estrella.

Esquema de mando.

Esquema de mando. Arranque directo del motor trifásico desde dos pulsadores de marcha independientes. 

El esquema de mando se conecta a una tensión de 230 V (tensión de fase), entre “L1” y “N”. El esquema de mando consta de:

Fusible “F3”: tiene la función de proteger al circuito de mando.

Contactos auxiliares del Relé Térmico “F2”: ante una falla por sobrecarga el contacto auxiliar “95-96” deja fuera de servicio la instalación, mientras que “97-98” enciende la luz roja de señalización de avería.

Pulsador “S1”: pulsador de paro.

Pulsador “S2”: pulsador de marcha independiente.

Pulsador “S3”: pulsador de marcha independiente.

Contacto auxiliar normalmente abierto “Km1”: realiza la función realimentación en el circuito de mando.

Contacto auxiliar normalmente cerrado “Km1”: tiene como función apagar la luz de señalización verde.

Bobina Km1 “A1-A2”: al excitarse la bobina del contactor, los contactos de fuerza el mecanismo se cierran.

Luz naranja “C3”: motor en funcionamiento. La luz se enciende siempre y cuando la bobina “A1-A2” este excitada, es decir siempre que el motor esté en funcionamiento.

Luz verde “C5”: instalación eléctrica lista para funcionar, no existe ningún problema.

Luz roja “C2”: el relé térmico esta accionado, luz de avería.

Comentamos los esquemas:

Partimos que el motor trifásico está parado, en estado de reposo. Al pulsar “S2” ó “S3” independientemente, es decir, uno u otro, el contactor “Km1” es excitado en su bobinado y se cierra, los contactos auxiliares normalmente abiertos y cerrados del “Km1” se cierran y abren respectivamente. El motor se pone en marcha, arranque directo.

Cuando se quiera parar el motor trifásico, se pulsa del pulsador de paro “S1”. Se efectuaría una para sin frenada, a rotor libre.

En caso de que existiera un cortocircuito, una sobrecarga, se accionará el relé térmico, dejando la instalación en avería, con la luz roja encendida.

Cuando el motor estuviera parado, en estado de reposo la luz verde estaría encendida. Motor listo para funcionar.  

En cambio, cuando del motor está en funcionamiento, se enciende la luz naranja, que significa motor en servicio.   

Punto de luz conmutado.

Punto de luz conmutado.

El punto de luz conmutado puede formar parte del Circuito C-1 (en electrificación básica) y del Circuito C-6 (en electrificación elevada) según ITC-BT-25 del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión R.D. 842/2002.

Consta de la protección eléctrica (fusible o interruptor magnetotérmico), dos interruptores conmutados, y una o varias luminaria, ya que los interruptores conmutados pueden controlar varias luminarias.

Su conexión se realiza mediante un conductor de fase, conductor común, un conductor neutro y un conductor de tierra, los conductores generalmente son de sección de 1,5 mm². La alimentación al circuito se toma de la caja de derivación más cercana, normalmente la que se instala en la propia habitación o recinto donde se va a instalar el punto de luz conmutado.

Se parte de la caja de derivación, el conductor de fase (en este caso, color marrón), se conecta al borne “L” del primer interruptor conmutador. De los dos bornes comunes del primer interruptor conmutador, se llevan los dos conductores comunes a los dos bornes comunes del segundo interruptor conmutador, en este caso representado por color verde (el conductor común puede ser de color negro, gris o marrón, pero en ningún caso color azul. El color azul solo se utiliza exclusivamente para el conductor neutro). Desde el borne “L” del segundo interruptor conmutador se lleva un conductor, en este caso representado de color marrón, al borne “L1” de la luminaria. El conductor neutro (color azul), va desde la caja de derivación hasta el borne de la luminaria “N”. El conductor de protección de puesta a tierra, también se conecta desde la caja de derivación hasta el borne PE de la luminaria.

Esquema eléctrico Punto de luz conmutado.

A continuación se presenta un esquema de conexión del punto de luz conmutado. Se observa en detalle de cómo se realiza la conexión en la caja de derivación o de empalme.

Esquema de conexión Punto de luz conmutado.

Por último, se muestra un posible esquema de montaje del circuito eléctrico de un punto de luz conmutado. A la hora de realizar el montaje de la instalación es aconsejable que se realicen siempre las conducciones de los cables rectas, en sentido horizontal y vertical.

Montaje del circuito eléctrico Punto de luz conmutado.

Generación y almacenamiento de aire comprimido.

Compresores. Clasificación.

Un compresor es una máquina que está diseñada y construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como gases y vapores.

En toda instalación neumática, la generación de aire empieza por la compresión del aire por medio de un compresor. Dependiendo del tipo de compresor, sus características y su ubicación en el sistema neumático, repercute en mayor o menor grado la cantidad de partículas, aceites y aguas incluidas en el sistema.

Los compresores de pueden clasificar de la siguiente forma:

Clasificación de los compresores.

Compresores de émbolo.

Constructivamente los compresores de embolo pueden ser:

• Compresores de émbolo. (una etapa, dos etapas, varias etapas.).
• Compresores de membrana.

Compresores de émbolo.

El émbolo o pistón comprime el aire que entra por la válvula de aspiración y a continuación el aire pasa al acumulador a través de la válvula de escape. Se trata de un mecanismo que transforma un movimiento circular de un cigüeñal, movido generalmente por un motor eléctrico, en un movimiento rectilíneo alternativo mediante un mecanismo biela-pistón.

Los compresores de émbolo pueden ser de una, dos o varias etapas, y los émbolo de simple o doble efecto.

Compresor de una etapa.

Los compresores de una etapa se emplean en aplicaciones cuya presión solicitada sea inferior a 10 bar; ya que el aumento de la temperatura del aire debido a la compresión, resultaría inadmisible.

Compresor de dos etapas.

Entre 9 y 70 bar, se utilizan compresores de émbolos de dos etapas. La temperatura del aire se mantiene dentro de unos límites aceptables ya que se colocan enfriadores intermedios. El rendimiento es superior al de los compresores de una etapa.

Émbolo de doble efecto.

En compresores multietapas pueden conseguirse presiones de hasta 700 bar.  

Compresores de membrana. 

Es una construcción especial de los compresores de embolo. En este tipo de compresores la cámara de compresión está separada del émbolo mediante una membrana, con el fin de no permitir el paso de aceite del compresor al aire.

Es un compresor que suministra presiones inferiores a 8 bar, y es muy empleado en la industria alimentaria, farmacéutica y química.

Compresor de membrana.