Ingeniería Eléctrica · 2020
Desarrollo de un modelo basado en confiabilidad para el análisis del desempeño de activos eléctricos, aplicado a los motores eléctricos de la industria del oíl & gas
La gestión de activos necesita de datos que por lo general requieren de herramientas y procesos para recopilar, reunir, analizar, administrar y usar. La creación y el uso de herramientas pueden estimular y mejorar el conocimiento organizacional y la toma de decisiones. El tratamiento de datos en los diferentes tipos de monitorización para diagnosticar la condición y el desempeño de los activos eléctricos resulta fundamental para evitar fallas recurrentes y detectar malos actores. Además, evitar efectos que puedan ser una amenaza para la confiabilidad y la disponibilidad de los equipos, por ejemplo, la parada de los procesos realizados en la planta industrial. Inicialmente, se hizo la documentación de las fallas que podrían presentar los motores eléctricos en las principales localizaciones de estas máquinas con el fin de demostrar la importancia de las técnicas de medición implementadas o identificar aquellas que deberían hacer parte de la estrategia de mantenimiento basada en confiabilidad y disponibilidad. Además, se diseña e implementa algunas herramientas para facilitar la detección de los modos de falla identificados por las técnicas de medición, las cuales brindan información de la condición en que se encuentran los motores eléctricos. Se manejan estándares como la ISO 14224 con el fin de incrementar la veracidad de la información y evitar sesgos debidos a la interpretación de las personas. Finalmente, se evalúa el desempeño que los motores eléctricos mediante indicadores claves de desempeño como la confiabilidad y la disponibilidad comparados a los obtenidos por otra compañía petrolera.
Texto completo 125 páginas con texto
Leer la tesis completa Ficha en el repositorio
Contenido
- Introducciónp. 15
- 1. Objetivosp. 18
- 1.1 Objetivo Generalp. 18
- 1.2 Objetivos Específicosp. 18
- 2. Motores Eléctricosp. 19
- 2.1 Identificación de la población de motores eléctricosp. 19
- 2.2 Clasificación de las fallas de motores eléctricosp. 21
- 2.2.1 Fallas en rodamientosp. 22
- 2.2.2 Fallas en el estatorp. 31
- 2.2.3 Fallas en el rotorp. 34
- 3. Estructuración de los datos de mantenimiento de motores eléctricosp. 34
- 3.1 Estandarización del equipop. 37
- 3.2 Estandarización de las fallas de motores eléctricosp. 38
- 4. Procedimientos de diagnóstico y equipos de medición utilizadosp. 41
- 4.1 Análisis del circuito eléctrico del motor “Motor Circuit Analysis (MCA)”p. 43
- 4.2 Monitorización de la temperatura del motor eléctricop. 49
- 4.2.1 Termómetro infrarrojop. 49
- 4.2.2 Termografíap. 51
- 4.2.3 Sensor de temperaturap. 53
- 4.3 Aislamiento Eléctricop. 45
- 4.3.1 Corrección de la resistencia de aislamiento por temperaturap. 57
- 4.4 Técnica de medición con ultrasonidop. 58
- 4.5 Modos de falla y técnicas de diagnóstico asociadasp. 62
- 5. Modelo para el análisis de la condición del activop. 64
- 5.1 Aislamientop. 30
- 5.2 MCA (Motor Circuit Analisys)p. 70
- 5.3 Temperaturap. 24
- 5.4 Ultrasonidop. 63
- 5.5 Análisis de la condición de los motores eléctricos de la planta industrialp. 85
- 6. Indicadores básicos de clase mundialp. 88
- 6.1 Disponibilidadp. 89
- 6.2 Confiabilidadp. 93
- 6.3 Mantenibilidadp. 94
- 6.4 Resultado de los indicadores básicosp. 96
- 6.5 Evaluación de los indicadores mediante “Benchmarking”p. 99
- 7. Conclusionesp. 105
- 8. Recomendacionesp. 22
- Referencias Bibliográficasp. 109
- Apéndicesp. 112
- Figura 1. Población de los motores eléctricos según su clasificación inicialp. 20
- Figura 2. Distribución de fallas. Adaptado de (Bazurto, Quispe, & Mendoza, 2017)p. 22
- Figura 3. Modos de falla en el estator. Obtenido de (EASA, 2004)p. 31
- Figura 4. Fallas en el rotor de los motores eléctricos. Adaptado de (EASA, 2004)p. 34
- Figura 5. Taxonomía de clasificación de equipo. Obtenido de (EASA, 2004)p. 36
- Obtenido de (BSI, 2016)p. 37
- Figura 7. Modos de falla definidos en SAP para motores eléctricosp. 40
- Figura 8. Curva P-F. Tomado de (Moubray, 2004)p. 42
- Figura 9. Instrumento ALL-Test Pro 5™. Obtenido de (ALL-TEST PRO 5TM, 2019)p. 43
- Infrarrojo | Fluke,” n.d.)p. 51
- Figura 11. Campo visual correcto. Obtenido de (Imager, 2006)p. 52
- Figura 12. Compensación de la temperatura reflejada. Obtenido de (Imager, 2006)p. 52
- Figura 13. Termogramas en sistemas eléctricos. Obtenido de (CASTRO BARRERA, 2005)p. 53
- Figura 14. Indicación de los puntos de medición en las rondas de temperaturap. 55
- Ecopetrol S.A. Instructivo para medición de aislamiento a equipos de media tensión,p. 56
- termoestable. Adaptado de (Society, 2013)p. 58
- (Primera & Galván, n.d.)p. 61
- Figura 19. Contenido de la herramienta realizada para aislamiento eléctricop. 67
- Figura 20. Información general de la herramienta realizada para aislamiento eléctricop. 68
- Figura 21. Base de datos de la herramienta realizada para aislamiento eléctricop. 69
- Figura 23. Visualización por motor de la herramienta realizada para aislamiento eléctricop. 70
- Figura 24. Contenido de la herramienta realizada para MCAp. 72
- anteriorp. 73
- Figura 26. Base de datos de la herramienta realizada para MCA con función semáforop. 74
- Figura 27. Base de datos según el área de ubicación para la herramienta de MCAp. 75
- Figura 28. Visualización por motor de la herramienta realizada para MCAp. 75
- Figura 29. Contenido de la herramienta realizada para temperaturap. 77
- Figura 30. Información de la herramienta realizada para temperaturap. 78
- Figura 31. Base de datos de la herramienta realizada para temperaturap. 78
- Figura 32. Base de datos según el área de ubicación para la herramienta de temperaturap. 79
- Figura 33. Visualización por motor de la herramienta realizada para temperaturap. 80
- Figura 34. Contenido de la herramienta realizada para ultrasonidop. 82
- Figura 35. Base de datos de la herramienta realizada para ultrasonidop. 82
- Figura 36. Base de datos según el área de ubicación para la herramienta de ultrasonidop. 83
- Figura 37. Visualización por motor de la herramienta de ultrasonidop. 84
- Figura 38. Análisis de condición de los motores eléctricosp. 87
- Figura 39. Proceso para usar KPI y comparar el desempeño del activo (ISO 14224, 2016)p. 88
- Figura 40. Estados de disponibilidad e indisponibilidad (Lemaire, 1986)p. 92
- Tabla 1. Fatigas los elementos rodantes de los motores eléctricosp. 22
- Tabla 2. Fatigas de motores eléctricos en los cojinetes de fricciónp. 25
- Tabla 3. Patrones de fallas en el estator de los motores eléctricosp. 31
- Tabla 4. Clasificación de los motores eléctricos en la compañíap. 38
- Tabla 5. Estandarización de los modos de falla de motores eléctricosp. 39
- Tabla 6. Modos de falla gestionados por confiabilidad en la planta industrialp. 40
- Tabla 7. Pautas para la prueba de la resistencia de aislamientop. 45
- separado del estatorp. 47
- Tabla 10. Tolerancia de parámetros para motores ensambladosp. 47
- Tabla 11. Análisis de tendencias de motores trifásicos de CA y bobinados individualesp. 48
- Tabla 12. Temperatura de RTD vs. Resistenciap. 54
- Tabla 13. Voltaje de Inyección de la prueba implementada por la compañíap. 56
- termoplástico y termoestablep. 58
- Tabla 15. Foco de la gestión de motores eléctricos mediante las herramientas diseñadasp. 63
- Tabla 17. Guía de control y ventana operacional para la herramienta de MCAp. 71
- Tabla 18. Indicadores matemáticos de confiabilidad, mediante distribución exponencialp. 94
- Tabla 19. Indicadores básicos según los datos documentados en el año 2019 en la GRBp. 97
- Tabla 20. MTBF para los modos típicos de falla según Shellp. 99
- Tabla 21. Porcentaje por año de falla brindado por Shellp. 100
- Tabla 22. Indicadores básicos según la información brindada por Shellp. 101