Diagnosis de averías y mantenimiento correctivo de sistemas de automatización industrial. ELEM0311

5. Técnicas de diagnóstico

Los sistemas de automatización industrial requieren unas técnicas de análisis de fallos para la detección y solución de averías, por lo que se necesita un sistema lógico de intervención, diagnóstico y reparación.

Para poder llevar a cabo estas tareas, es fundamental la formación continua del personal de mantenimiento para poder realizar de forma segura y satisfactoria sus actividades de trabajo que dentro del área de mantenimiento son:

1 Prevenir posibles fallos mediante servicios y ajustes menores que no requieren paros en el sistema, evitándose así retrasos.

2 Localizar los fallos cuando suceda una avería del sistema o equipo para así minimizar los retrasos. En esta tarea es fundamental la comunicación entre los operarios y el personal de mantenimiento.

3 Cambiar los elementos de las máquinas tan rápido como sea posible. Esta tarea requiere la máxima comunicación y cooperación entre los miembros de un grupo de trabajo o entre varios grupos.

4 Proporcionar ayuda efectiva a los compañeros de trabajo y al personal de servicios especializados durante los periodos programados de mantenimiento.

Definición

Diagnóstico

Al análisis que se realiza para determinar cualquier situación y sus causas se denomina diagnóstico. Esta determinación se realiza sobre la base de datos y hechos recogidos y ordenados sistemáticamente, que permiten juzgar mejor qué es lo que está pasando.

5.1. Tipos de mantenimiento

El mantenimiento se puede clasificar en los siguientes tres tipos:

1 Mantenimiento correctivo: basado en reparar o sustituir todo lo que se estropea en los equipos. Como ejemplo de este tipo de mantenimiento se puede citar un cambio de un fusible.

2 Mantenimiento preventivo: consiste en prever las averías y evitarlas.

Además, el mantenimiento preventivo se puede dividir en estos tres tipos:

1 Mantenimiento sistemático: se basa en la realización de forma sistemática de una serie de tareas, cada ciertas horas de funcionamiento o tiempo transcurrido desde la última revisión, independientemente de la existencia o no de fallo. Un ejemplo sería cambiar la batería de un autómata cuando lleva un número de horas de funcionamiento preestablecido.

2 Mantenimiento condicional: consiste en estudiar el comportamiento de una instalación aplicándole diferentes técnicas predictivas y de diagnóstico para localizar cualquier síntoma de fallo de algún elemento de la instalación e intervenir en el caso de que así sea. Por ejemplo, el cambio del tope de un cilindro cuando el desgaste adquiere un valor.

3 Mantenimiento predictivo: consiste en informar en todo momento del estado y la operatividad de un equipo, observando y previendo su evolución en un futuro próximo. Es el más tecnológico y se basa en la medición, seguimiento y monitorización de los parámetros de la instalación o equipo.

Consejo

Nunca hay que retrasar el cambio de un elemento que ha superado sus horas de funcionamiento preestablecidas, ya que su avería podría producir daños a otros elementos y retrasos importantes en la producción.

5.2. Técnicas para la localización de averías: procedimientos, pruebas, medidas

Las técnicas para la localización de averías se resumen en cuatro fases que conducen al aislamiento y reparación del componente defectuoso.

Estas fases son:

1 Recogida de datos: en este proceso se reúne toda la información que sea posible del equipo que se quiere reparar. La primera información que hay que recoger antes de la reparación es la documentación del componente que consiste en:Manuales de funcionamiento y servicioDiagramas y esquemas eléctricosTécnicas operacionalesOtrosCuanto más se conozca el funcionamiento del elemento que hay que reparar, más rápido se efectuará su reparación.

1 Localización del problema: consiste en aislarlo. Esta es la parte más difícil y la que más tiempo y dedicación requiere, dependiendo de la complejidad del sistema que se esté reparando, así como de la naturaleza de la avería. Hay dos factores muy positivos a la hora de la localización de la avería que son la información de que se disponga y la experiencia del operario de mantenimiento.

2 Realización de la reparación.

3 Comprobación de que el componente funciona correctamente.

Consejo

La observación con todos los sentidos de lo que le ocurre al equipo que se ha averiado es de suma importancia. Los sentidos pueden aportar numerosos datos como por ejemplo: con el olfato se pueden detectar olores anómalos (olor a quemado), con la vista se pueden detectar fugas, etc.

Procedimientos

A la hora de diagnosticar un fallo se deben seguir unos procedimientos con el fin de facilitarlo. Los procedimientos a seguir son:

1 Observación. Aquí se ponen a prueba todos los sentidos; hay que tocar, mirar, oler y escuchar. El uso de los sentidos ayuda a aislar un problema.

2 Aislamiento del problema. El procedimiento a seguir para el aislamiento de la avería es:Probar el equipo.Comprobar en primer lugar las cosas más simples y evidentes.Ejecutar las pruebas de diagnóstico si las hay.Utilizar los sentidos corporales, (vista, tacto, oído, olfato).Comprobar la alimentación del equipo.Utilizar métodos de seguimiento de las señales.Comprobar la frecuencia de reloj.Probar con sustituciones de elementos.Realizar pruebas estáticas y dinámicas.

3 Comprobar la alimentación eléctrica. Para la realización de esta tarea se utilizará un multímetro para comprobar las tensiones. Muchas veces una avería es debida a un fusible fundido que es fácil de reemplazar.

4 Sustitución de componentes defectuosos.

5 Realizar pruebas y medidas sobre el equipo. Con este último paso se comprueba que el equipo vuelve a funcionar de forma correcta.

Pruebas

Tal y como se ha explicado anteriormente es necesario realizar una serie de pruebas y medidas para poder averiguar cuál es el origen de la avería y así poder reparar el equipo averiado.

Las pruebas que hay que realizar en un equipo averiado son:

1 Realizar pruebas de equipo: hay que realizar una serie de pruebas en el equipo para determinar dónde falla.

2 Realizar pruebas de diagnóstico: existen programas específicos de diagnóstico para ser ejecutados en el ordenador. Con estos programas se analizan todos los aspectos que ayudan a la localización de problemas específicos, para lo que el equipo y el ordenador tienen que estar conectados mediante una interfaz.

3 Prueba final: hay que probar el equipo bajo las condiciones reales de uso.

Medidas

Todas estas pruebas tienen que ir acompañadas de una serie de medidas para comprobar qué parámetros son anómalos. Este punto es de vital importancia por la información que puede dar acerca del motivo de la avería; un valor anómalo en una de las variables indica que hay un problema. La inspección sensorial es importantísima, ya que la información de todas las variables del proceso se obtiene a través de los sensores, por lo que el seguimiento y monitorización de los parámetros de la instalación o equipo es fundamental.

Importante

La recogida de datos tanto por medio de los sentidos como por medio de los parámetros obtenidos a través de los sistemas de control o a través de los manuales técnicos del equipo averiado, es esencial a la hora de poder aislar el problema y averiguar cuál fue su causa.

6. Técnicas de análisis de fallos

En general, el análisis de fallos o averías se puede definir como el conjunto de actividades de investigación que trata de identificar las causas que han dado lugar a la aparición de una avería o fallo en un equipo o sistema, así como establecer un plan que permita su eliminación. Dicho esto hay que aclarar que no se trata de devolver a los equipos que han fallado su estado de buen funcionamiento, sino que se trata de identificar la causa que ocasionó el fallo para erradicarlo y de esa forma evitar que se produzca otra vez, y si no fuera posible erradicarlo, disminuir la frecuencia con la que dicho fallo aparece de manera que se pueda mantener la avería controlada.

Otros de los fines que tienen las técnicas de análisis de fallos es mejorar la fiabilidad de los equipos, aumentar su disponibilidad y reducir los costos de mantenimiento.

Definición

Fiabilidad

Es la probabilidad de que un elemento o equipo funcione adecuadamente durante un periodo de tiempo determinado bajo unas condiciones operativas concretas. La fiabilidad depende entre otras cosas de la robustez del diseño del equipo o elemento a prueba de fallos, que minimice las actuaciones de mantenimiento.

Disponibilidad

Es la posibilidad que tiene un equipo de estar en funcionamiento o listo para funcionar en el momento requerido.

Mantenibilidad

Es la capacidad que tiene un elemento o equipo de ser recuperado después de realizarle una tarea de mantenimiento. Esta característica es inherente al equipo o elemento.

Los fallos se pueden clasificar en general en fallos funcionales y fallos técnicos.

6.1. Fallos funcionales

Son los que impiden al sistema en su conjunto cumplir con su función principal.

Ejemplo

Si un sistema de refrigeración deja de enfriar, es obvio que ha dejado de realizar la función principal para la que fue creado, por lo que su fallo es funcional.

6.2. Fallos técnicos

Son aquellos fallos que no impiden al sistema realizar la función para la que fue creado aunque su funcionamiento sea anormal. Estos fallos tienen menos importancia que los fallos funcionales.

Ejemplo

Si un sistema de refrigeración en vez de dejar de refrigerar lo sigue haciendo, pero produciendo un ruido anómalo, en este caso, el sistema continúa desempeñando la función para la que fue diseñado aunque con un ruido anómalo.

Cuando un equipo o instalación falla puede ser por alguno de estos motivos:

1 Por un fallo en el material

2 Por un error humano del personal de operación

3 Por un error humano del personal de mantenimiento

4 Por condiciones externas anómalas

En ocasiones confluyen más de una de estas causas lo que complica el análisis de la avería.

6.3. Fallos en el material

Un material puede fallar de múltiples formas:

1 Por desgaste

2 Por rotura

3 Por fatiga

Los errores de diseño están normalmente detrás de un fallo en el material.

6.4. Factor humano

Otra causa de avería puede ser debida a un error del personal tanto de producción como de mantenimiento.

Error del personal de producción

Un error del personal de producción que puede tener su origen en:

1 Un error de interpretación de un indicador, haciendo que el operador tome una decisión equivocada.

2 Una actuación incorrecta ante un fallo.

3 Factores físicos del operador como sueño, cansancio o enfermedad leve.

4 Factores psicológicos como desmotivación o problemas personales.

5 Falta de instrucciones claras como procedimientos a seguir, instrumentos técnicos insuficientes o no adecuados.

6 Falta de formación.

Error del personal de mantenimiento

Cuando la causa de la avería es debida al personal de mantenimiento, los fallos más habituales que este personal puede cometer son:

1 Una observación errónea de los parámetros inspeccionados.

2 Realización de montajes y desmontajes con malas prácticas.

3 No respetar o comprobar tolerancias de ajuste.

4 No respetar o comprobar partes de apriete.

5 Reutilización de materiales.

6 Uso de respuestas no adecuadas.

7 Uso de herramientas no adecuadas.

Aplicación práctica

Rafael tiene que hacer una pequeña tarea de calibración de un sensor. La herramienta que necesita es un destornillador tipo Philips (estrella) pero Rafael no tiene ese tipo de destornillador en su equipo y decide utilizar un destornillador plano y más grande que las ranuras de la cabeza del dispositivo, que hay que girar para poder calibrar el sensor.

Más tarde llega Josefa y comprueba que el indicador del sensor que había calibrado Rafael no indica lecturas correctas, por lo que procede a calibrarlo otra vez pero no puede hacerlo, ¿por qué motivo?

SOLUCIÓN

Cuando Rafael intentó calibrar el sensor con un destornillador que no era el apropiado, seguramente estropeó la ranura de la cabeza del tornillito que hay que girar para calibrar, por lo que además de no haber hecho la tarea de forma correcta lo ha estropeado.

Al llegar Josefa no ha podido realizar la calibración de ese sensor a pesar de utilizar las herramientas adecuadas.

6.5. Condiciones externas anómalas

Cuando las condiciones externas a las que está sometido el equipo o sistema son diferentes a las condiciones para las que se diseñó, pueden sobrevenir fallos en este. Estas condiciones anómalas se pueden dar por dos motivos:

1 Motivo meteorológico adverso e imprevisible como por ejemplo una inundación.

2 Una incorrecta ubicación del equipo como por ejemplo someter un elemento a un ambiente húmedo cuando no está preparado para trabajar en esas condiciones.

Actividades

17. Suponga que como resultado de una lectura anómala de un indicador de temperatura, un equipo se ha averiado. ¿Qué clase de error ha sido el responsable de la avería de ese equipo?

18. Un motor vibra de forma anómala al girar. ¿Cómo clasificaría esa anomalía?

Aplicación práctica

La nave que alberga una cooperativa de envasado de agua se ha inundado por efecto de la rotura del tejado. A pesar de que la maquinaria e instrumentación aparentemente esté en buenas condiciones, no se consigue arrancar los motores porque el interruptor diferencial lo impide. ¿Cuál será el problema?

SOLUCIÓN

El problema seguramente será el exceso de humedad que es responsable de que el interruptor diferencial evite el arranque de la maquinaria por motivos de seguridad, tanto para la propia maquinaria como para las personas.

Las fuentes de información y técnicas de análisis existentes para la determinación de los fallos son muy diversas aunque hay dos aspectos fundamentales en los que todas coinciden:

1 El recorrido del proceso centrándose primero en el problema, después en la causa y por último en la solución.

2 La metodología a seguir, que debe estar bien estructurada y completa, por lo que es necesario:Concretar el problema identificándolo y cuantificándolo.Determinar las causas enumerándolas, cuantificándolas y jerarquizándolas.Solución del problema.

Para la realización de todo lo anterior se dispone de las siguientes fuentes de información:

1 Histórico de averías: es un documento en el que se registran de forma sistemática las averías o incidencias que puede haber sufrido una instalación, equipo o sistema, y es una fuente de información valiosísima para la identificación de averías.Existen aplicaciones informáticas que permiten gestionar bases de datos con toda la información sobre las incidencias ocurridas que han requerido la intervención del personal de mantenimiento.Los datos que se pueden obtener de estas bases de datos son:Código de la máquina averiada.Semana y año del suceso, día de la semana, turno de mañana, tarde o noche.Especialidad de la avería:EléctricaElectrónicaNeumáticaHidráulicaMecánicaDescripción resumida del problema.Tiempo de intervención.Número de operarios necesarios.Tiempo de paro del sistema.Retraso en la producción ocasionado por el fallo.Mando y oficial de mantenimiento encargados de resolver la avería.Inicio de la reparación.Operador de la máquina averiada.

Histórico de averías de una máquina

1 Conversaciones con el personal de producción y mantenimiento: conversar con cada uno de los miembros del personal que componen las plantillas de producción y mantenimiento que han estado en contacto con el equipo averiado, es importantísimo para recabar información acerca de las incidencias más habituales que ha sufrido el equipo averiado y de qué manera poder evitarlas.

2 Diagramas lógicos y funcionales: suelen contener información fundamental a la hora de determinar las causas que pueden hacer que en un equipo se disparen sus alarmas. Los equipos suelen estar protegidos contra algunos fallos impidiendo que se pongan en marcha si no se cumplen determinadas condiciones, o bien mostrando una alarma que indica que algo no funciona correctamente. El estudio del sistema de control y la lógica implementados en un equipo averiado, puede dar información acerca del problema.

3 Análisis de niveles, temperaturas, flujos, presiones, etc.: estos análisis se deben realizar diariamente y son fundamentales para comprobar que todas las variables medidas del proceso son correctas. Un valor anómalo en una de las variables indica que hay un problema.

4 Inspección sensorial: es importantísima, ya que la información de todas las variables del proceso se obtienen a través de los sensores, y un mal funcionamiento de un sensor daría datos anómalos.

5 Registros de los sistemas de control: todos los datos aportados por los sistemas de control de una instalación o equipo quedan registrados en diversas bases de datos que permitirán hacer un seguimiento de su funcionamiento.

6 Analizar documentación: el análisis de planos, informes técnicos y manuales aporta información muy valiosa acerca de las características del elemento averiado y de su instalación.

Actividades

19. Indique al menos dos tipos de análisis que se deban realizar a diario en una instalación de embotellado de aceite. Justifique su respuesta.

Aplicación práctica

El interruptor diferencial de la línea que alimenta un motor lo desconecta cada vez que se pretende arrancarlo. Manuel es el encargado de averiguar qué ha pasado, por lo que comienza a preguntar al personal que ha estado trabajando con ese motor antes de que sufriera la avería, posteriormente intenta aislar el problema desconectando los elementos auxiliares de ese motor como lámparas de aviso, pulsadores, etc. ¿Ha sido correcta su actuación?

SOLUCIÓN

Por supuesto que sí. Cuando se avería un equipo es aconsejable hablar en primer lugar con el personal que habitualmente trabaja con él a fin de recabar información que va a ser muy útil a la hora de averiguar qué es lo que ha pasado. En segundo lugar, Manuel ha tratado de aislar el problema averiguando si al desconectar los elementos auxiliares del motor, al intentar ponerlo en marcha de nuevo, el interruptor diferencial sigue saltando, porque quizás el problema no esté en el propio motor sino en uno de estos elementos.

7. Gamas de mantenimiento

Una gama de mantenimiento es una lista con las tareas que se tienen que realizar en un equipo o instalación y que tienen que incluir la siguiente información:

1 Equipo o sistema en el que se van a realizar las tareas de mantenimiento.

2 Qué tipo de tarea se va a realizar.

3 Cuál ha sido el resultado después de la realización de la tarea de mantenimiento.

4 En el caso de que la tarea consista en la lectura y comprobación de parámetros, comprobar cuáles son los valores consignados para dichos parámetros.

Definición

Plan de mantenimiento programado

Es el conjunto de gamas de mantenimiento elaboradas para prevenir los principales fallos que puede tener una instalación, es decir, un plan de mantenimiento es un conjunto de tareas agrupadas en gamas en función de determinadas características comunes que integran a todas las tareas de cada gama.

Existen gamas de tareas agrupadas por frecuencia, o por especialidad.