Diseño sistema gestión mantenimiento anillos rozantes

Resumen

El presente Trabajo de Grado se realizó en el Departamento de Mantenimiento Eléctrico de la División Planta Guri de la empresa C.V.G. EDELCA, y tuvo como propósito principal 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. Los objetivos a lograr son los siguientes: mejorar el control de los registros de mantenimiento, además de poseer un sistema de indicadores específicos que permitirán la toma de decisiones estratégicas por parte de la gerencia. CVG EDELCA es la empresa líder en la producción de energía eléctrica en el país, con un aporte de aproximadamente el 70% de la energía requerida por Venezuela, y dentro de la organización, la División Planta Guri, perteneciente a la Dirección de Producción, genera el 50 % de la energía consumida en el país. La División Planta Guri implantó en el año 2005 un sistema de gestión de calidad basado en la Norma ISO 9001:2000, normalizando los procesos y apuntando hacia la mejora continua. En dicha implantación se normalizaron los procesos de gestión de mantenimiento de anillos rozantes, creando instrucciones de trabajo y formularios para el historial de registros. Sin embargo, en la actualidad no se cuenta con un sistema automatizado de gestión de mantenimiento de anillos rozantes, ni con un sistema específico de indicadores que permitan determinar el comportamiento de dicho sistema. Apuntando hacia la mejora continua, requisito de un sistema de gestión de calidad, se realizó el siguiente estudio en una fase de tipo no experimental aplicado, pues se diseñó el sistema de gestión automatizado de mantenimiento con sus respectivos indicadores.

Palabras Claves: Sistema, Gestión, Anillos, Mejora, Automatización, Indicadores.

Introducción

CVG EDELCA es la empresa líder en la producción de energía eléctrica en el país, con un aporte de aproximadamente el 70% de la energía requerida por Venezuela, y dentro de la organización, la División Planta Guri, perteneciente a la Dirección de Producción, genera el 50 % de la energía consumida en el país.

La Dirección de Producción, específicamente la División Planta Guri, implantó en el año 2005 un sistema de gestión de calidad basado en la Norma ISO 9001:2000, normalizando los procesos y apuntando hacia la mejora continua. La División de Planta Guri cuenta con 20 unidades generadoras para una potencia instalada total de 10.000 MW. Todas las unidades poseen un sistema de anillos rozantes, a los cuales periódicamente se les debe realizar mantenimiento preventivo, incidiendo en los índices de disponibilidad y confiabilidad general de la Planta.

Con la implantación del sistema de gestión de la calidad basado en la Norma ISO 9001:2000 en el año 2005, se normalizaron los procesos de gestión de mantenimiento de anillos rozantes, creando instrucciones de trabajo y formularios para el historial de registros. Sin embargo, no se 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.

El presente trabajo tuvo como propósito el diseño de un sistema de gestión de mantenimiento automatizado del sistema de anillos rozantes de las unidades impares de Casa de Máquinas II de la División Planta Guri, el cual permitirá mejorar el control de los registros de mantenimiento, además de poseer un sistema de indicadores específicos que permitirán la toma de decisiones estratégicas por parte de la gerencia.

La importancia de esta investigación radicó en el diseño de un sistema automatizado de gestión de mantenimiento, el cual, una vez implantado, permitirá mejorar el control de los registros de mantenimiento, además de poseer un sistema de indicadores específicos que permitirán la toma de decisiones estratégicas por parte de la gerencia y que apuntará hacía la mejora continua del sistema de gestión de calidad ya implantado.

El estudio fue desarrollado en una fase ya que se encontró enmarcado en una investigación no experimental del tipo aplicativa el cual permitió el diseño de 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.

Este proyecto consta de los siguientes capítulos: Capítulo 1: Aquí se expone el problema que fue objeto de la investigación. Capítulo 2: Se presenta el marco teórico, donde se hizo una revisión de la literatura del tema, se detallaron las bases teóricas, preguntas de investigación y se definieron los sistemas de variables en el estudio. Capítulo 3: Se explicó el diseño metodológico a seguir para la realización del estudio. Capitulo 4: Se mostró la situación actual de la gestión de mantenimiento. Capítulo 5: Se expone la propuesta de gestión automatizada de mantenimiento e indicadores.

CAPÍTULO I

El problema

CVG EDELCA, empresa líder en la producción de energía eléctrica en el país, con un aporte de aproximadamente el 70% de la energía requerida por Venezuela, tiene por esto un gran compromiso con el país, además de tener planteada como visión convertirse en una empresa de clase mundial, siendo uno de sus objetivos estratégicos, llevar su desempeño a estándares internacionales. La misión establecida en el PLAN ESTRATÉGICO DE EDELCA (2003-2008) es "producir, transportar y comercializar energía eléctrica en forma confiable, en condiciones de sustentabilidad, eficiencia y rentabilidad".(1)

La Dirección de Producción, específicamente la División Planta Guri, implantó en el año 2005 un sistema de gestión de calidad basado en la Norma ISO 9001:2000, normalizando los procesos y apuntando hacia la mejora continua. La División de Planta Guri genera aproximadamente el 50% de la energía eléctrica consumida en el país. Cuenta con 20 unidades generadoras para una potencia instalada total de 10.000 MW. Todas las unidades poseen un sistema de anillos rozantes y portaescobillas, a los cuales periódicamente se les debe realizar mantenimiento preventivo, incidiendo en los índices de disponibilidad y confiabilidad general de la Planta.

El Departamento de Mantenimiento Eléctrico Guri, perteneciente a la División Planta Guri, tiene como misión el mantener los equipos eléctricos de la Planta Guri en condiciones óptimas de funcionamiento y disponibilidad, y es su responsabilidad el manteniendo preventivo y correctivo del sistema de anillos rozantes.

Con la implantación del sistema de gestión de la calidad, se normalizaron los procesos de gestión de mantenimiento de anillos rozantes, creando instrucciones de trabajo y formularios para el historial de registros. Sin embargo, 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.

Los indicadores de gestión son herramientas importantes dentro de una organización para la medición de su gestión puesto que estos permiten medir y controlar de manera permanente el desempeño de la organización en la ejecución de sus actividades, realización de productos o prestación de servicios. También le permiten a la alta gerencia verificar el comportamiento de cada unidad funcional de la empresa para tomar acciones de mejora continua en busca de alcanzar los objetivos estratégicos de la organización.

El presente trabajo de investigación permitió dar respuesta al siguiente planteamiento problemático: Las debilidades en la gestión del mantenimiento del sistema de anillos rozantes de las unidades impares de Casa de Máquinas II de la División Planta Guri, debido a la carencia de un sistema de gestión de mantenimiento automatizado y con indicadores específicos, influye directamente en la toma de decisiones estratégicas de parte de la gerencia en función de los objetivos de la organización. Por lo cual se hace necesario realizar este estudio del diseño de un sistema de gestión de mantenimiento automatizado, el cual mejorará el control de los registros de mantenimiento, además de poseer un sistema de indicadores específicos que permitirán la toma de decisiones estratégicas por parte de la gerencia.

La importancia de esta investigación radicó en el diseño de un sistema automatizado de gestión de mantenimiento, el cual, una vez implantado, permitirá mejorar el control de los registros de mantenimiento, además de poseer un sistema de indicadores específicos que permitirán la toma de decisiones estratégicas por parte de la gerencia y que repercutirá en el aumento de los disponibilidad de la unidades generadoras impares de Casa de Máquinas II de la División Planta Guri, generadora del 50 % de la energía eléctrica consumida en el país, permitiendo a EDELCA mantenerse como la empresa líder a nivel nacional, contribuyendo con el desarrollo económico y social del país.

En consecuencia el estudio fue desarrollado en una fase ya que se encontró enmarcado en una investigación no experimental del tipo aplicativa el cual permitió el diseño de un sistema de gestión automatizado de mantenimiento para los anillos rozantes de las unidades generadoras hidroeléctricas de la División Planta Guri de CVG EDELCA.

El alcance de esta investigación será el diseño de 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, el cual permitirá el control del historial de registro, cálculo de indicadores y toma de decisiones, mejorando la toma de decisiones estratégicas por parte de la gerencia.

El diseño de este sistema de gestión apunta hacia la mejora continua de los procesos del Departamento, requisito indispensable en nuestro sistema de gestión de calidad basado en la Norma ISO 9001:2000 y el cual fue implantado en el año 2005.

1. OBJETIVOS.

Con la realización del presente estudio se lograron los siguientes objetivos:

1.1 OBJETIVO GENERAL.

1.1.1 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.

1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.

1.2.1 Revisar la teoría de los factores que influyen en las paradas por mantenimiento de anillos rozantes.

1.2.2 Diagnosticar la situación actual de la gestión de mantenimiento de anillos rozantes de las unidades de la División Planta Gurí de CVG EDELCA.

1.2.3 Revisión y mejora de instrucciones de trabajo y formularios normalizados para el mantenimiento de anillos rozantes.

1.2.4 Establecer los indicadores de gestión específicos requeridos.

1.2.5 Diseñar del sistema automatizado en Excel para la gestión de mantenimiento: historial de registro, cálculo de indicadores y toma de decisiones.

CAPÍTULO 2

Marco teórico

En el presente capítulo se expone la revisión de la literatura, las bases teóricas, el sistema de variables y las preguntas de investigación que permitieron realizar el estudio con el propósito de diseñar un sistema de gestión automatizado de mantenimiento para los anillos rozantes de las unidades generadoras hidroeléctricas de la División Planta Guri de CVG EDELCA.

1 MARCO INSTITUCIONAL DE LA EMPRESA

La empresa objeto de estudio será CVG EDELCA, específicamente el Departamento de Mantenimiento Eléctrico perteneciente a la División Planta Guri, que a su vez pertenece a la Dirección de Producción. Antes de continuar, se analizarán algunos aspectos importantes de la empresa.

El objetivo general de la empresa CVG EDELCA se define de la siguiente manera: Aprovechar el potencial hidroeléctrico del río Caroní, promoviendo el uso del agua como fuente alterna de energía no contaminante, disminuyendo el empleo de combustibles fósiles en la generación de electricidad.

Los objetivos específicos de la empresa CVG EDELCA son los siguientes: A) Garantizar la confiabilidad del sistema Eléctrico. B) Brindar un servicio de calidad, eficiente y rentable. C) Ampliar la cobertura de servicios a un creciente número de clientes y sectores de la economía nacional e internacional. D) Velar por la protección y conservación de las cuencas y áreas de interés para la empresa. E) Lograr un recurso humano idóneo y motivado, que satisfaga las necesidades de la empresa.

1.1 MISIÓN.

La misión que cumple la empresa CVG EDELCA es: Generar, transmitir y distribuir energía eléctrica, de manera confiable, segura y en armonía con el ambiente; a través del esfuerzo de mujeres y hombres motivados, capacitados, comprometidos y con el más alto nivel ético y humano; enmarcado todo en los planes estratégicos  de la Nación, para contribuir con el desarrollo social, económico, endógeno y sustentable del País.

1.2 VISIÓN.

La visión que se tiene la empresa CVG EDELCA se resume de la siguiente manera: Empresa estratégica del Estado, líder del sector eléctrico, pilar del desarrollo y bienestar social, modelo de ética y referencia en estándares de calidad, excelencia, desarrollo tecnológico y uso de nuevas fuentes de generación, promoviendo la integración Latinoamericana y del Caribe.

1.3 POLÍTICA DE CALIDAD.

La política de calidad de la División Planta Guri, definida en su sistema de gestión de calidad ISO:9001 certificado, reza: nuestro compromiso es producir energía eléctrica, operando y manteniendo la Central Hidroeléctrica Guri en forma confiable, con seguridad, mejorando continuamente nuestros procesos, con un capital humano capacitado y en un adecuado ambiente de trabajo, para la satisfacción de nuestros clientes.

• ESTRUCTURA ORGANIZATIVA

La empresa esta dividida en tres niveles, ubicados en diferentes zonas del país y con funciones especificas para cada uno de ellos. Estos son:

• Nivel Central: Se encuentra ubicado en Caracas, y posee los más altos poderes administrativos, de planificación general y de comercialización de contratos de energía eléctrica.

• Nivel Regional: Se encuentra ubicado en Puerto Ordaz, y sus funciones son las de administrar y supervisar las operaciones de las centrales Macagua y Guri, tiene a su cargo la Dirección del Despacho de Carga, la cual controla el suministro de energía eléctrica a todo el territorio nacional.

• Nivel Local: Se encuentra ubicado en Macagua y Guri, y tiene como función principal, la correcta operación de las centrales de Macagua y Guri.

A nivel principal se encuentra la Presidencia de la empresa, para luego dar paso a diferentes Direcciones y Gerencias que le reportan a ésta (ver Figura 1).

FIGURA 1. Organigrama de la empresa CVG EDELCA.
Fuente: www.edelca.com.ve

La Dirección de Producción esta conformada por las distintas Divisiones que representan a cada represa: División Planta Guri, División Planta Macagua y División Planta Caruachi. En la Figura 2, se muestra los diferentes Departamentos que conforman la División Planta Guri.

FIGURA 2. Organigrama de la División Planta
Guri de CVG EDELCA.

Fuente: Manual de organización de CVG EDELCA.

1.4.1 Departamento de Mantenimiento Eléctrico Guri.

En este departamento se coordinan, programan y ejecutan las acciones necesarias con la finalidad de garantizar el apropiado funcionamiento de los sistemas, equipos y partes eléctricas adscritos al mismo.

Específicamente tienen que ver con todas las directrices de mantenimiento para los equipos bajo su responsabilidad, que garanticen las condiciones óptimas de operatividad, así como también, ejecutar la supervisión técnica y laboral de las secciones adscritas al Departamento. El Departamento de divide en tres secciones, las cuales son: Sección de Equipos Eléctricos Principales, Sección de Equipos Eléctricos Auxiliares y Sección de Sub-estaciones.

Deben mantener informada a la gerencia sobre los avances y dificultades en los programas establecidos, y recibir las instrucciones y directrices pautadas por la gerencia de División.

2 REVISIÓN DE LA LITERATURA.

La literatura que se tiene sobre gestión de mantenimiento de anillos rozantes es la que generalmente muestran los fabricantes, tanto de equipos como de materiales. La mejora en sí de estos sistemas de gestión se da gracias a la experiencia e investigación de los responsables de la ejecución de dicho mantenimiento. Los antecedentes de trabajos de esta área son los siguientes:

A. VÁSQUEZ Y OTROS (2.005)(2) presentaron en las VI Jornadas Profesionales de CVG EDELCA en Mayo del 2005 el trabajo titulado "Mejoras en la Gestión de Mantenimiento de Anillos Rozantes de las unidades generadoras canadienses de la central hidroeléctrica Guri". En aquel entonces se concluyó que era posible aumentar el tiempo entre estos mantenimientos de cuatro meses a seis meses, sin consecuencias negativas para las unidades, lo que repercutiría en el aumento de disponibilidad de las unidades Canadienses de Guri, y el aumento general de la disponibilidad de toda la Planta Guri. Basado en esa investigación, se aumentó el tiempo entre mantenimientos de cuatro a cinco meses, quedando pendiente el monitoreo de las unidades para en un futuro aumentar nuevamente el tiempo un mes más (de cinco a seis meses).

Más adelante, CABAREDA (2.006) (3) en el informe Técnico del Departamento de Mantenimiento Eléctrico Guri No. 01-2006, mostró los análisis que complementan la investigación iniciada en Mayo del 2005 sobre la implantación de la nueva frecuencia de mantenimiento a cinco meses, y concluyó que era posible aumentar el tiempo entre mantenimientos de anillos colectores de las unidades canadienses de Guri a seis meses. Basándose en esta información, se procedió a aumentar esta frecuencia a seis meses, lo que se mantiene en la actualidad.

Luego CABAREDA Y OTROS (2.007) (4), presentan en el I Congreso Venezolano de Redes y Energía Eléctrica CIGRE, en Noviembre del año 2.007, el trabajo titulado Mejoras en la Gestión de Mantenimiento de Anillos rozantes de las unidades generadoras canadienses de la Central Hidroeléctrica Simón Bolívar, el cual se muestra en el Anexo A, y donde se explican todas las acciones tomadas con anterioridad en la mejora de la gestión de mantenimiento de anillos rozantes desde el año 2.005, resaltando el impacto económico de dicha mejora.

Estos antecedentes fueron para mejoras de la gestión de mantenimiento de las unidades Canadienses de Guri (7, 8, 9 y 10 de Casa de Máquinas i y pares de Casa de Máquinas II 12, 14, 16, 18 y 20). La investigación actual se basa en las unidades impares de Casa de Máquinas II de Guri, que permitirá complementar las mejoras a la gestión de los otros grupos de unidades.

3 BASES TEÓRICAS.

3.1 SISTEMA DE EXCITACIÓN DE UN GENERADOR.

El sistema de excitación de una unidad generadora es el encargado de suministrar corriente continua al devanado del rotor para crear el campo magnético giratorio necesario para inducir en el estator los voltajes y corrientes de funcionamiento.

El proceso de excitación del rotor se muestra en la Figura 3, y se describe a continuación: la excitatriz recibe el voltaje de salida alterno trifásico del estator, lo reduce mediante un transformador AC, lo rectifica mediante un puente de tiristores, y este voltaje rectificado DC se lleva a través de las barras de excitación hasta el portaescobillas. El portaescobillas, mediante las escobillas o carbones, transmite la corriente DC a los anillos rozantes (que están girando), y luego las barras de excitación llevan esta corriente desde los anillos rozantes hasta el devanado del rotor, que produce un campo magnético giratorio, el cual induce un voltaje en el estator, que es transmitido nuevamente a la excitatriz. Esto quiere decir que se cumple un proceso cerrado de retroalimentación entre el rotor y el estator, y el generador se excita el mismo, o se "auto-excita".

FIGURA 3. Diagrama de bloques del proceso de auto-excitación.

Fuente: Elaboración propia.

Sin embargo, es necesario crear el "estímulo" o campo inicial en el rotor para que se pueda empezar a generar voltaje en el estator. Esto se logra mediante la inyección de una corriente inicial continua proveniente de una fuente externa al generador (llamada excitación inicial). Al inyectar esta corriente al rotor, se genera un voltaje de salida reducido en el estator, y al llegar a cierto valor predeterminado, se hace un cambio de la excitación inicial a la excitatriz propia del generador, quedando funcionando normalmente.

Uno de los inconvenientes del suministro de corriente continua al devanado del rotor es que éste esta girando a la velocidad nominal del generador, por lo que se requiere de un sistema que solvente esta situación. La solución a esto es el sistema de anillos rozantes y portaescobillas, el cual se describe a continuación.

3.2 SISTEMA DE ANILLOS ROZANTES Y PORTAESCOBILLAS.

El sistema de anillos rozantes y portaescobillas (Figura 4) funciona de la siguiente manera: la corriente continua, proveniente del cubículo de excitación, llega a través de dos barras (positiva y negativa) a dos anillos circulares fijos (cada barra a su respectivo anillo fijo), llamados anillos portaescobillas (uno positivo y uno negativo).

Cada anillo portaescobillas tiene un determinado número de portaescobillas individuales con sus respectivas escobillas o carbones (Figura 5). El número de escobillas en cada máquina esta determinado por la corriente de excitación de la unidad y la corriente que pueda transmitir cada una de las escobillas.

Cada portaescobillas (Figura 6) esta formado por una base metálica y un resorte, cuya función es presionar la escobilla contra el anillo rozante. La composición de cada escobilla es un material altamente conductor (generalmente grafito), que conduce la corriente a través de ella. La parte frontal de todas las escobillas descansan en los anillos rozantes, que son dos anillos circulares que están acoplados a la parte giratoria de la máquina (Figura 7), y luego, mediante barras, se conectan al devanado del rotor.

Cuando el rotor gira, las escobillas, que siempre estarán en contacto con los anillos rozantes, transmitirán la corriente a éstos, y por consiguiente, al devanado del rotor, logrando la excitación del generador.

La gran ventaja del sistema de anillos rozantes y escobillas es que se
puede alimentar con corriente un sistema que esta en movimiento. Sin embargo,
la desventaja de este sistema es que debido al desgaste de las escobillas, desecho
es un polvo de gran conductividad, que contamina el área donde se encuentran
los anillos rozantes y los portaescobillas, y bajan el aislamiento del sistema
con respecto a tierra, lo que puede ocasionar una falla. Debido a esto, es necesario
realizar regularmente mantenimiento al sistema de anillos rozantes y portaescobillas
de las unidades generadoras, revisando el desgate de las escobillas, y verificando
el buen estado del aislamiento del sistema con respecto a tierra. Algunos de
los factores que influyen en la parada por mantenimiento preventivo de los anillos
rozantes se analizarán a continuación.

3.2.1 Factores que influyen en la parada por mantenimiento de anillos rozantes.

La parada de una unidad generadora para realizar el mantenimiento al sistema de anillos rozantes, obedece a dos razones fundamentales:

3.2.1.1 Verificar que el tamaño de las escobillas sea apropiado.

Debido al roce con los anillos rozantes, a la corriente circulante y a los materiales que la componen, la escobilla se desgatará (desgate que es normal). Si la escobilla se desgasta en exceso sin ser cambiada, se pueden dar tres situaciones:

• La presión del resorte del portaescobilla no será adecuada.

• El cono de corriente en la escobilla se reducirá.

• Rotura del cable que conecta a la escobilla con el anillo de los portaescobillas.

Cada una de estas causas se analizará a continuación:

3.2.1.1.1 Efecto de la presión del resorte.

La presión que es conveniente aplicar sobre una escobilla resulta de consideraciones de orden mecánico y eléctrico. Según INTERNET (2.005):

Las pérdidas totales tienen un valor mínimo para una presión de 2 lbs/pulg2, y permanecen prácticamente constantes entre 1,5 a 2,5 lbs/pulg2. A presiones menores de 1,5 lbs/pulg2 las pérdidas aumentan pronunciadamente debido al rápido aumento de las pérdidas eléctricas a bajas presiones; a presiones mayores de 2,5 lbs/pulg2 las pérdidas aumentan, aunque menos pronunciadamente, debido ahora al aumento de las pérdidas mecánicas por fricción. (5)

Según lo anterior, si la presión es demasiado baja se producirá sobrecalentamiento (debido a pérdidas eléctricas por resistencia de contacto) y desgaste excesivo por quemadura. Si es demasiado elevada se producirá sobrecalentamiento (debido a las pérdidas por fricción) y desgaste excesivo por abrasión. Afortunadamente, existe un campo de presión de escobilla en el cual las pérdidas y el desgaste no varían. Esto permite las tolerancias de trabajo y cierta generalización en las recomendaciones con respecto a la presión de la escobilla.

3.2.1.1.2 Efecto del cono de corriente.

El cono de corriente (ver Figura 8) se forma en el interior de la escobilla, teniendo su vértice en el extremo del cable empotrado dentro de la escobilla (sucede igual para los remaches y pasadores), y su base es parte de la superficie de contacto de la escobilla con el colector.

FIGURA 08. Cono de corriente.

Fuente: http://coxtreme.com.

Este cono es de una geometría casi invariable (depende de la densidad de corriente y el material de la escobilla), de tal forma que un cono que abarca en su base la casi totalidad de la superficie de contacto de la escobilla con el anillo que toca en determinado instante. Según INTERNET 2.008:

Cuando la escobilla está nueva, el cono sólo abarcará un 50% o menos de dicha superficie cuando la escobilla se desgaste en un 20 0 30%, de tal manera que la corriente sólo circulará por la parte central del cuerpo de la escobilla, dejando el resto sin corriente o casi sin corriente, produciendo de esta forma fricción excesiva e inestabilidad de la escobilla hacia los bordes de la misma.(6)

Con lo planteado anteriormente se explica el por qué nunca debe dejarse desgastar una escobilla mas allá de un 35 ó 40 % de la longitud total de la misma.

3.2.1.1.3 Efecto de la rotura del cable flexible.

Si llega a romperse el cable de conexión de la escobilla y el anillo portaescobilla, no circularía corriente por dicha escobilla, y obligaría a que por las otras escobillas circule un corriente mayor, ya que deben transmitir la corriente que no puede pasar por la escobilla dañada, y podría ocurrir un recalentamiento de los cables de las otras escobillas, lo que ocasionaría una falla.

3.2.1.2 Verificar que el aislamiento del sistema con respecto a tierra sea el adecuado.

El desgaste de las escobillas produce carbón de desecho altamente conductivo. Este carbón es muy fino, y circula en el aire, introduciéndose en todas las partes del sistema, incluso en las partes dieléctricas (no conductoras), las cuales deben garantizar que el sistema este bien aislado. Este carbón baja el aislamiento del sistema con respecto a tierra, y si existe una gran contaminación, se puede producir una falla con respecto a tierra. El valor mínimo de aislamiento del sistema con respecto a tierra debe ser de 0,5 MO, sin embargo, es recomendable tener valores de aislamiento de decenas de MO.

3.2.2 Otros factores que influyen en el sistema de anillos rozantes.

Existen otras causas influyen en el funcionamiento del sistema de anillos rozantes, y que se describen más adelante.

3.2.2.1 Densidad de corriente por la escobilla.

Es la densidad de corriente, medida en amperios por centímetro cuadrado (A/cm2), de la sección del material que una escobilla puede soportar sin mayor calentamiento. Se define también como la cantidad de corriente que circula a través de la sección transversal de la escobilla.

El valor obtenido representa la capacidad de carga que una escobilla puede soportar sin daños, sobre condiciones normales de operación en una máquina de diseño común. En una escobilla, el área de conducción es la cara de la escobilla que está en contacto con el anillo rozante, y se puede ver en la Figura 9.

FIGURA 9. Área de conducción de la escobilla.

Fuente: Elaboración propia.

Una escobilla que funciona correctamente no tiene un contacto mecánico con el anillo, al límite se apoya sobre un colchón de moléculas de agua. La corriente circula a través de una serie de puntos que se mueven rápidamente sobre toda la superficie de contacto de la escobilla, y el desplazamiento de los contactos depende de la atmósfera en que se encuentran.

También se requiere que se supere un valor mínimo de densidad de corriente en las escobillas (la densidad de corriente es sinónimo de temperatura). Esta situación se puede explicar teniendo en cuenta que la temperatura en la zona vecina a la superficie de contacto produce humedad al vaporizarse el aire y a este fenómeno se lo denomina comúnmente lubricación eléctrica. Esta lubricación es necesaria para que se forme una película sobre la superficie del anillo, conocida con el nombre de pátina, y que esta formada a partir de la escobilla por partículas libres, una película de grafito y una película de óxido de cobre. Según INTERNET 2.008, "los expertos indican que una densidad de corriente baja es tan nefasta para la unidad como una densidad excesiva" (7).

Según lo anteriormente citado, se debe tener mucho cuidado de verificar que la densidad de corriente esté en el rango adecuado. El Gráfico 1 muestra la variación del coeficiente de rozamiento en función de la temperatura y se incluye además la escala que indica la densidad de corriente

GRÁFICO 1. Variación del coeficiente de rozamiento en función de la temperatura y la Densidad de corriente.

Fuente: www.carbonelorraine.com.

Se puede observar que para una temperatura de 100 °C (10 A/cm2) el coeficiente de rozamiento resulta 0.1 y para 50 °C (5 A/cm2) el mismo resulta tres veces mayor. Esta situación indica que el rozamiento, y por lo tanto el desgaste de la escobilla y del anillo, puede resultar excesivo cuando la humedad y/o la densidad de corriente son demasiado bajos. El límite crítico de densidad de corriente se encuentra entre 5.6 A/cm2.

Se puede resumir que cuando existe una baja densidad de corriente, esta implica una baja temperatura de contacto y en consecuencia no se vaporiza el agua necesaria para producir la lubricación eléctrica y formar la pátina, lo que aumenta el coeficiente de fricción y por consiguiente el desgaste de la escobilla, es decir, un desgaste mecánico. La alta densidad de corriente implica desgaste eléctrico, tanto de la escobilla como del anillo.

3.2.2.2. La Pátina.

La pátina (Figura 10) se compone de 3 elementos básicos que no deben faltar en el ambiente o en el entorno de la máquina. Estos elementos son: El agua, el óxido de cobre y el grafito. Ninguno de los tres debe faltar porque eso ocasionaría una mala formación de pátina. El agua es la humedad natural del ambiente. Hay ambientes demasiado secos, que originan pátinas muy delgadas y hay ambientes demasiado húmedos que originan pátinas demasiado gruesas.

FIGURA 10. La pátina.

Fuente: http://coxtreme.com.

Las pátinas gruesas son buenas porque bajan la fricción.
El conmutador está mejor protegido con una pátina gruesa, pero
está tiene el inconveniente de tender a calentarse con facilidad y puede
ser susceptible a favorecer el chisporroteo. Por el contrario una pátina
delgada, es una pátina que favorece la conmutación y que no se
calienta demasiado.

3.2.2.3 Humedad ambiental.

La humedad del ambiente es un factor importante en el funcionamiento del sistema, ya que dicha humedad aporta el agua requerida para la formación de la pátina. Según INTERNET 2.008, "un ambiente con humedad muy baja implica una pátina pobre, y mayor desgaste mecánico de la escobilla. Humedades altas implican una pátina muy gruesa y pérdidas eléctricas" (8).

Según lo anterior, se debe tener muy en cuenta la humedad ambiental a la cual está sometido nuestro sistema.

3.2.2.4 Material de fabricación de la escobilla.

De acuerdo a su proceso de fabricación, las escobillas se dividen en varios grupos. A los fines de esta investigación, se describirán únicamente los dos grupos que están en las unidades de Planta Guri.

3.2.2.4.1 Escobillas Electrografíticas.

Todas las formas del carbón se transforman en grafito al ser sometidas a temperaturas del orden de 2.500°C en períodos prolongados. Estas temperaturas se obtienen generalmente por medio de un horno eléctrico. El desarrollo de la estructura cristalina no es tan completo como en el mineral natural y el producto retiene parte de la robustez del carbón y adquiere algo de la propiedad lubricante del grafito. El grafito obtenido en esta forma se conoce generalmente como electrografito. El electrografito posee las conductividades térmica y eléctrica características del grafito, siendo además muy resistente al quemado. Por lo tanto, las escobillas electrografíticas son capaces de resistir grandes sobrecargas. Las escobillas de carbón electrografitado son muy usadas hoy en día por sus buenas propiedades mecánicas y de conmutación. Su densidad de corriente varía entre 8 y 12 A/cm2. En Guri, este grado es el EG 389P.

3.2.2.4.2 Escobillas Carbografíticas.

Se fabrican a partir de mezclas de polvo de carbono, de grafito natural y de grafito artificial triturados, tamizados y aglomerados con un aglomerante. Los polvos, "mojados" y secados de esta manera, son comprimidos en la prensa y las placas que se

obtienen se cuecen para coquizar el aglomerante. Son escobillas con un buen poder de conmutación, generalmente pulidoras, con caída media de tensión al contacto, resistentes tanto a las altas temperaturas como a las cargas variables. Su densidad de corriente varía entre 8 y 16 A/cm2. En Guri este grado es el M44A, utilizado por los grupos de unidades 7 a 10 de CMI y pares de CMII.

Una observación importante es que no es recomendable la mezcla de grados de escobillas en una unidad. Cada fabricante tiene su propia "receta" de fabricación de escobillas, y a pesar de existir tablas de equivalencia, estas no son del todo "compatibles". Es pues conveniente utilizar escobillas de un mismo fabricante y grado en cada unidad. Si se van a cambiar escobillas de otros grados, es recomendable cambiarlas todas.

3.3 SISTEMAS DE GESTIÓN DE MANTENIMIENTO.

El mantenimiento es la actividad realizada por el hombre con el auxilio de herramientas, orientado a lograr el funcionamiento adecuado de una instalación o medio, del cual el hombre depende en alguna medida. Según INTERNET (2.001), hoy en día se define al mantenimiento como "La función empresarial que por medio de sus actividades de control, reparación y revisión, permite garantizar el funcionamiento regular y el buen estado de conservación de las instalaciones"(9).

Según lo anteriormente planteado se puede decir que el mantenimiento hoy en día es asegurar que todo activo  físico, continúe desempeñando las funciones deseadas. El objetivo de mantenimiento, según INTERNET (2.001), es "Asegurar la competitividad de la empresa por medio de: asegurar la disponibilidad y confiabilidad planeadas de la función deseada, cumpliendo con los requisitos del sistema de calidad de la empresa, cumpliendo con todas las normas de seguridad y medio ambiente, al menor costo ó máximo beneficio global"(10).

Respecto a la actividad de mantenimiento son múltiples los factores a tener en cuenta: objetivos, funciones, forma de ejecución, forma de ejecución, forma de dirigirlo, métodos a seguir, así como el sistema a aplicar. En la actualidad se procura el perfeccionamiento de estos factores y entre ellos, en particular, el relacionado con el sistema de mantenimiento a aplicar, el cual debe garantizar una alta confiabilidad operacional de los equipos con el mínimo costo.

Un sistema de gestión de mantenimiento implica la adopción de medidas y realización de acciones para el buen funcionamiento. Parte de un sistema eficaz de gestión de mantenimiento puede ser la aplicación de herramientas computacionales ó sistemas de información, indicadores y herramientas de calidad, lo cual será tratado a continuación.

3.3.1 Sistemas de Información en la Gestión de Mantenimiento.

El objeto fundamental del sistema de información consiste en que sirva de base para la adopción de decisiones óptimas que aseguren el cumplimiento de las tareas planteadas a la organización.

Cuando se aplican las tecnologías de la información puede obtenerse un grupo de resultados entre los cuales se puede mencionar el aumento de la eficiencia y la eficacia en las esferas productivas y de servicio, optimización de los recursos de todo tipo, aumento en la calidad de vida, y de los servicios y por tanto un aumento de la productividad.

Si bien la implementación de un sistema de información no es un requisito indispensable para lograr una buena gestión, su implementación lo facilita y simplifica en grado tal que se considera muy recomendable estudiar la incorporación al Área de Mantenimiento de un sistema asistido por computadora.

3.3.2 Indicadores de Gestión.

Un indicador de gestión es una expresión matemática que busca expresar el desarrollo de los elementos de un proceso con el fin de producir un bien o servicio particular. Según INTERNET 2.004 "Los indicadores de gestión se entienden como la expresión cuantitativa del comportamiento o el desempeño de toda una organización o una de sus partes, cuya magnitud al ser comparada con algún nivel de referencia, puede estar señalando una desviación sobre la cual se tomaran acciones correctivas o preventivas según el caso"(11).

Según lo planteado anteriormente, los indicadores de gestión son herramientas importantes dentro de la organización para la medición de su gestión puesto que permiten medir y controlar de manera permanente el desempeño de la organización en la ejecución de sus actividades, realización de productos o prestación de servicios. También le permiten a la alta gerencia verificar el comportamiento de cada unidad funcional de la empresa para tomar acciones de mejora continua en busca de alcanzar los objetivos estratégicos de la organización.

Para trabajar con los indicadores debe establecerse todo un sistema que vaya desde la correcta comprensión del hecho o de las características hasta la de toma de decisiones acertadas para mantener, mejorar e innovar el proceso del cual dan cuenta.

Uno de los tipos de indicadores de gestión más utilizados son los relacionados a la efectividad. La efectividad se encuentra referida al grado en que se cumplen los objetivos planificados por una unidad u organización a través del tiempo. Con respecto a esto FIM PRODUCTIVIDAD (1992) presenta: "Es la relación entre los resultados logrados y los resultados que nos habíamos propuestos, y da cuenta del grado de cumplimiento de los objetivos que hemos planificado: cantidades a producir, clientes a tener, órdenes de compra a colocar, etc." (12).

Cuando se considera la cantidad como único criterio se cae en estilos efectivistas, aquellos donde lo importante es el resultado, no importa a qué costo. La efectividad se vincula con la productividad a través de impactar en el logro de mayores y mejores productos (según el objetivo); sin embargo, adolece de la noción del uso de recursos.

Este indicador nos sirve para medir determinados parámetros de calidad que toda organización debe preestablecer y también para poder controlar los desperdicios del proceso y aumentar el valor agregado.

3.3.3 Herramientas de Calidad.