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Plan de mantenimiento para las unidades de generaci�n de la central t�rmica ishpingo tambococha tiputini de la Corporaci�n El�ctrica del Ecuador bajo la metodolog�a de mantenimiento basado en la condici�n
Maintenance plan for the generation units of the ishpingo tambococha tiputini thermal power plant of the Electric Corporation of Ecuador under the condition-based maintenance methodology
Plano de manuten��o das unidades de gera��o da central t�rmica ishpingo tambococha tiputini da Corpora��o El�trica do Equador sob a metodologia de manuten��o baseada em condi��es
Johana Beatriz Samaniego-Palacios I
https://orcid.org/0000-0002-3432-2089
Edisson Fernando Calder�n-Freire II
edisson.calderon@espoch.edu.ec�
https://orcid.org/0000-0002-3955-8162
Cristian David Redroban-Dillon III
cristian.redroban@espoch.edu.ec
https://orcid.org/0000-0003-3543-9390
Correspondencia: joy213@hotmail.es
Ciencias T�cnicas y Aplicadas
Art�culo de investigaci�n
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*Recibido: 29 de diciembre de 2020 *Aceptado: 30 de enero de 2021 * Publicado: 28 de febrero de 2021
I. Tecn�logo en Contabilidad de Costos, Ingenier�a en Mantenimiento, Facultad de Mec�nica, Carrera de Ingenier�a de Mantenimiento, Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.
II. Ingeniero Mec�nico, Master Universitario en Ingenier�a, Procesado y Caracterizacion de Materiales, Grupo de Investigaci�n de Mantenimiento, Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.
III. Ingeniero Automotr�z, Magister en Seguridad Industrial Mencion Prevenci�n de Riesgos y Salud Ocupacional, Grupo de Investigaci�n de Mantenimiento, Escuela Superior Polit�cnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador.
Resumen
Se desarrolla un plan de mantenimiento para las unidades de generaci�n de la central t�rmica Ishpingo Tambococha Tiputini de la corporaci�n el�ctrica del Ecuador bajo la metodolog�a de mantenimiento basado en la condici�n, para lo cual en primera instancia se eval�a el mantenimiento aplicado a las unidades HHI Hyundai 9H21/32 instaladas en el bloque 43 ITT, utilizando indicadores de disponibilidad y confiabilidad obtenidos del software de mantenimiento IFS de CELEC EP, posteriormente se elabora un inventario jer�rquico con codificaci�n mediante la norma ISO 14224, y se aplica el m�todo de flujograma para establecer la criticidad de los activos que posteriormente se sometieron al an�lisis de modos de fallas y efectos (AMFE), y en base al resultado de los an�lisis realizados, con sustento de un estudio de factibilidad y sostenibilidad t�cnica de implementaci�n, se determinan en funci�n de costes, las tareas de mantenimiento correctivas, preventivas y basadas en la condici�n necesarias, las constantes de las ecuaciones matem�ticas utilizadas se obtuvieron tras� aplicar las distribuciones estad�sticas Normal y Weibull. La implementaci�n del plan de mantenimiento planteado y socializado con el personal de mantenimiento de CELEC EP fue viable en cuanto a recursos necesarios y frecuencias de mantenimiento, se recomienda realizar una evaluaci�n anual del plan mediante los indicadores aplicados, plantear metas de confiabilidad y disponibilidad, observar el comportamiento de los indicadores, y tomar las decisiones para mejora, adem�s se sugiere el desarrollo de documentaci�n de mantenimiento que registre informaci�n espec�fica referente a fallos.
Palabras clave: Ciencias y tecnolog�as de la ingenier�a; plan de mantenimiento; mantenimiento centrado en la confiabilidad; an�lisis de modos y efecto de fallas; ifs (software); log�stica de mantenimiento; weibull.
Abstract
A maintenance plan is developed for the generation units of the Ishpingo Tambococha Tiputini thermal power plant of the Electric Corporation of Ecuador under the condition-based maintenance methodology, for which in the first instance the maintenance applied to the HHI Hyundai units is evaluated. 9H21 / 32 installed in ITT block 43, using availability and reliability indicators obtained from CELEC EP's IFS maintenance software, subsequently a hierarchical inventory is drawn up with coding using the ISO 14224 standard, and the flow chart method is applied to establish the Criticality of the assets that were subsequently subjected to the failure modes and effects analysis (FMEA), and based on the result of the analyzes carried out, based on a feasibility study and technical implementation sustainability, are determined based on costs, necessary corrective, preventive and condition-based maintenance tasks, l The constants of the mathematical equations used were obtained after applying the Normal and Weibull statistical distributions. The implementation of the maintenance plan proposed and shared with the CELEC EP maintenance staff was feasible in terms of necessary resources and maintenance frequencies, it is recommended to carry out an annual evaluation of the plan through the applied indicators, set reliability and availability goals, observe the behavior of the indicators, and make decisions for improvement, it is also suggested to develop maintenance documentation that records specific information regarding failures.
Keywords: Engineering Sciences and Technologies; maintenance plan; maintenance focused on reliability; failure modes and effect analysis; ifs (software); maintenance logistics; weibull.
Resumo
� desenvolvido um plano de manuten��o para as unidades geradoras da termel�trica Ishpingo Tambococha Tiputini da Ecuadorian Electric Corporation sob a metodologia de manuten��o baseada em condi��es, para a qual � avaliada em primeira inst�ncia a manuten��o aplicada �s unidades HHI Hyundai. instalado no bloco 43 ITT, utilizando indicadores de disponibilidade e confiabilidade obtidos do software de manuten��o IFS da CELEC EP, posteriormente � elaborado um invent�rio hier�rquico com codifica��o utilizando a norma ISO 14224, e o m�todo do fluxograma � aplicado para estabelecer a Criticidade dos ativos que foram posteriormente submetidas � an�lise de modos e efeitos de falha (FMEA), e com base no resultado das an�lises realizadas, suportadas por um estudo de viabilidade e sustentabilidade da implementa��o t�cnica, s�o determinadas com base em custos, tarefas corretivas, preventivas e de manuten��o condicionadas necess�rias , eu As constantes das equa��es matem�ticas utilizadas foram obtidas ap�s aplica��o das distribui��es estat�sticas Normal e Weibull. A implementa��o do plano de manuten��o proposto e partilhado com o pessoal de manuten��o do CELEC EP foi vi�vel em termos de recursos necess�rios e frequ�ncias de manuten��o, recomenda-se a realiza��o de uma avalia��o anual do plano atrav�s dos indicadores aplicados, definir objetivos de fiabilidade e disponibilidade, observar comportamento dos indicadores, e tomada de decis�es de melhoria, sugere-se tamb�m desenvolver documenta��o de manuten��o que registre informa��es espec�ficas sobre falhas.
Palavras chave: Ci�ncias e tecnologias de engenharia; plano de manuten��o; manuten��o com foco na confiabilidade; modos de falha e an�lise de efeito; ifs (software); log�stica de manuten��o; weibull.
Introducci�n
El Mantenimiento Basado en Condici�n es una estrategia de mantenimiento que fundamenta sus resultados en el diagn�stico previo de los equipos, y obtiene una serie de beneficios tales como optimizar la vida �til, reducir tareas y costes de mantenimiento, y aumentar disponibilidad, fiabilidad y seguridad de los activos y sistemas, raz�n por la cual se decide aplicar esta metodolog�a para desarrollar un plan de mantenimiento para las unidades de generaci�n de la central t�rmica Ishpingo Tambococha Tiputini de la corporaci�n el�ctrica del Ecuador.
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Consideraciones te�ricas
Evaluaci�n de la gesti�n de mantenimiento
Esta evaluaci�n permite observar la efectividad de la gesti�n de mantenimiento con el prop�sito de medir las metas alcanzadas, tambi�n se define como �una revisi�n sistem�tica de una actividad o situaci�n para evaluar el cumplimiento de las reglas o criterios objetivos a aque se someten� (Parra y Crespo 2012).
Evaluar la gesti�n de mantenimiento muestra a la organizaci�n el alcance de los objetivos y metas trazados inicialmente, adem�s indica posibles puntos de mejora y trabajos sin culminar.
Existen m�ltiples metodolog�as que persiguen este fin, la elecci�n de cual utilizar va a estar ligado a la informaci�n existente en la organizaci�n a evaluar.
Mantenimiento basado en la condici�n
La norma UNE EN ISO 13306 Mantenimiento preventivo que incluye una combinaci�n de monitorizaci�n de la condici�n y//o la inspecci�n y/o los ensayos, an�lisis y las consiguientes acciones de mantenimiento.
Sabugal, 2014 manifiesta que este mantenimiento se apoya en la tecnolog�a moderna para diagnosticar el estado de una m�quina o de un proceso, analizar la tendencia de evoluci�n de los par�metros que lo caracterizan y organizar intervenciones correctivas cuando hay riesgo de aver�a o el deterioro da lugar a p�rdidas de eficiencias que justifiquen el coste y la oportunidad de la intervenci�n.
Inventario t�cnico de activos
El paso inicial para una adecuada planificaci�n de mantenimiento es el levantamiento de datos que ayude a tener un control sobre los activos presentes en una empresa u organizaci�n. La norma ISO 14224, explica sobre la taxonom�a que �es una clasificaci�n sistem�tica de �tems en grupos gen�ricos basados en factores posiblemente comunes a varios �tems (ubicaci�n, uso, subdivisi�n de equipos, etc)�
Criticidad de los equipos
La determinaci�n de la criticidad ayuda al personal de mantenimiento a priorizar los recursos destinados para su manutenci�n, por consiguiente, �es una metodolog�a que permite jerarquizar sistemas, instalaciones y equipos, en funci�n de su impacto global, con el fin de facilitar la toma de decisiones� (Mendoza, 2005).
An�lisis de Modo de falla y efecto
El an�lisis de modo de falla y efecto es �una t�cnica anal�tica que tiene la finalidad de identificar y evaluar todos los modos potenciales de falla, sus causas y efectos para prevenir o corregir dichas fallas a trav�s del establecimiento de acciones espec�ficas y mecanismos de control� (Mart�nez, 2004).
Log�stica de mantenimiento
La norma EN 13306, define a la log�stica de mantenimiento como la �Provisi�n de recursos, servicios y gesti�n necesarios para realizar el mantenimiento de forma m�s eficiente�.
Plan de Mantenimiento
La norma ISO 14224, 2006 define el plan de mantenimiento es una �serie de tareas estructuradas y documentadas que incluye las actividades, procedimientos, recursos y la escala de tiempo requerida para llevar a cabo el mantenimiento� Estas actividades tienen como uno de sus objetivos alcanzar la vida �til esperada del activo.
Factibilidad t�cnica
�Todas las tareas programadas deben ser t�cnicamente factibles y deben valer la pena hacerlas� (SAE JA 1012, 2002). En contraste, estas actividades deben buscar la reducci�n de los modos de fallas justificando los costos incurridos en las acciones ejecutadas.
Cuando sucede una falla dentro de cualquier activo dentro de una l�nea productiva, esta afecta a la producci�n, calidad del producto o servicio, medio ambiente y personal. Si este tipo de fallas no tiene un adecuado tratamiento mediante la prevenci�n, el personal y duraci�n de la intervenci�n correctiva impactara negativamente sobre los costos de mantenimiento.
Sostenibilidad t�cnica de las tareas
La sostenibilidad t�cnica est� relacionada con la efectividad del costo de realizar una tarea que est� definida en la norma SAE JA 1012, que expresa �si dos o m�s pol�ticas de manejo de fallas propuestas son t�cnicamente factibles valen la pena hacerlas, se debe seleccionar la pol�tica que sea m�s costo efectivo� (SAE JA 1012, 2002). Hay que mencionar que, la elecci�n de la pol�tica m�s econ�mica debe realizar antes que la que tenga m�s tecnolog�a.
Metodolog�a
Este trabajo se realiza en base a las etapas establecidas que comprendan.
Inventario t�cnico y reconocimiento de equipos.
Las unidades de generaci�n en an�lisis poseen los equipos que se detallan a continuaci�n:
� Motor de combusti�n interna
� Panel de control
� Intercambiadores de calor
� Generador
� Tuber�as y v�lvulas
Codificaci�n�
La codificaci�n sirve para la identificaci�n r�pida de los equipos, a nivel nacional CELEC EP tiene un modelo de codificaci�n basada en la norma ISO 14224, la cual posee diez niveles jer�rquicos y que es adoptada por todas las unidades de negocio.
La codificaci�n utilizada por CELEC EP es muy extensa, por lo cual, no resulta beneficioso para el �rea de mantenimiento, por lo que se propone el uso de una codificaci�n basada en tres niveles de la norma ISO 14224 como se indica en la Tabla 1.
Tabla 1: Codificaci�n de los equipos
Nivel |
C�digo |
Descripci�n |
1 |
CTITT |
Central t�rmica Ishpingo, Timbococha y Tiputini |
2 |
GEN |
Generaci�n |
3 |
MOT01 GEN01 ICA01 ICD01 PAC01 VTC01 |
Motor de combusti�n interna 01 Generador 01 Intercambiador de calor de agua Intercambiador de calor de di�sel Panel de control V�lvulas y tuber�as complementarias |
Fuente: CELEC EP
Definici�n del contexto operacional
El contexto operacional es definido por el usuario, en el cual se detallan aspectos como: el prop�sito del activo, donde va a ser utilizado, qui�n lo va a operar, las medidas de seguridad y ambientales, etc. Definir estos t�rminos ayuda a cumplir objetivos trazados por la empresa.
En la central t�rmica Ishpingo Tambococha Tiputini las unidades de generaci�n trabajan bajo el mismo contexto operacional.
An�lisis de criticidad
El an�lisis de criticidad sirve para determinar con que prioridad se va a atender a los diferentes activos en una empresa. Para este caso se utiliza el modelo del flujograma.
Tabla 2: Criticidad de los equipos.
Equipos |
Factores de la criticidad |
Criticidad |
||||||
E |
S |
Q |
W |
D |
F |
M |
||
Motor de combusti�n interna |
A |
A |
A |
A |
B |
B |
A |
Cr�tico |
Generador |
B |
A |
A |
A |
B |
B |
A |
Cr�tico |
Intercambiador de calor de agua |
B |
A |
A |
A |
B |
B |
A |
Cr�tico |
Intercambiador de calor de di�sel |
B |
A |
A |
A |
B |
B |
B |
Cr�tico |
Panel de control |
B |
A |
A |
A |
B |
B |
B |
Cr�tico |
V�lvulas y tuber�as |
B |
B |
B |
A |
B |
C |
B |
Semi critico |
An�lisis de modo de falla y efectos
El an�lisis de modo de falla y efecto busca la causa ra�z de los diferentes problemas que aquejan a los activos de una empresa.
An�lisis de factibilidad t�cnica
Para determinar si la tarea es t�cnicamente factible mediante el intervalo P-F se analiz� si es posible definir claramente una condici�n de fallo potencial el intervalo se desarrolla y si, no es posible definir una condici�n de fallo potencial el intervalo no se desarrolla. Una tarea es t�cnicamente factible si al aplicarla es f�sicamente posible reducir las consecuencias del modo de fallo asociado a una magnitud tal que sea aceptable para el usuario activo.
Tabla 3: Tareas basadas en la condici�n
Modo de fallo |
Se�al Monitoreada |
Actividad basada en la condici�n |
Agarrotamiento entre los engranajes del arranque autom�tico |
TEMPERATURA, VIBRACI�N |
An�lisis de vibraciones |
Engranajes rotos del motor de arranque neum�tico |
TEMPERATURA, VIBRACI�N |
An�lisis� de vibraciones |
Conductor deteriorado del motor de� DC del� governor |
TEMPERATURA, VOLTAJE |
Termograf�a |
Obstrucci�n del filtro de combustible |
FLUJO DEL COMBUSTIBLE |
Inspecciones auditivas |
Tobera del inyector desgastada |
TEMPERATURA |
Inspecciones visuales |
Cremalleras agarrotadas |
TEMPERATURA |
An�lisis de vibraciones |
Bujes Desgastados |
TEMPERATURA |
Inspecciones visuales |
Aros de la tobera carbonizados |
TEMPERATURA |
An�lisis de presi�n |
Tabla 4: Tareas predeterminadas que desarrolla el intervalo P-F
Modo de fallo |
Actividad predeterminada |
Agarrotamiento entre los engranajes del arranque autom�tico |
Lubricaci�n de engranajes |
Engranajes rotos del motor de arranque neum�tico |
Lubricaci�n de engranajes |
Conductor deteriorado del motor de� DC del� governor |
Resistencia o capacidad del aislamiento de proteger al conductor |
Obstrucci�n del filtro de combustible |
Limpieza y lavado de filtros |
Tobera del inyector desgastada |
Prueba de presi�n en el inyector |
Cremalleras agarrotadas |
Limpieza y lubricaci�n� |
Bujes Desgastados |
Cambio de bujes |
Aros de la tobera carbonizados |
Limpieza y des carbonizado de aros de la tobera |
An�lisis de sostenibilidad
Se realiz� un an�lisis de costos de acuerdo al tipo de tareas de mantenimiento basado en la condici�n, predeterminadas y correctivas.
Las tareas de mantenimiento preventivo y basadas en la condici�n son sostenibles si se reduce la probabilidad de fallo a niveles despreciables, y si en un periodo de tiempo, el costo de ejecutarla es menor que el costo de permitir que ocurra el fallo. Adem�s de la b�squeda de disminuci�n de los costos de mantenimiento correctivo como se observa en el caso aplicativo de la tarea de calibraci�n de inyectores.
Para el c�lculo del valor de la tasa de fallos y del tiempo se utiliza la distribuci�n de Weibull y distribuci�n normal a causa de la falta de muestras.
Resultados
Realizado e implantado el plan en la nueva Central t�rmica ITT se procedi� a comparar los resultados con los que trabajaban las unidades de generaci�n en el periodo de enero a diciembre 2018 y lo que se encuentra operando en el periodo enero a octubre 2019, con los valores de la disponibilidad para cada unidad de generaci�n, se tiene un resultado positivo en la unidad de generaci�n 47 que tuvo un incremento de la disponibilidad del 17%, como se muestra en el gr�fico 1, y el peor resultado obtenido es para la unidad de generaci�n 56 debido al incremento de fallas por la falta de repuestos, como se muestra en el grafico 2, y el grafico 3 muestra la variaci�n de la disponibilidad de todas las unidades estudiadas.
Tabla 5: Comparaci�n mejor y peor resultado de disponibilidad.
UNIDAD |
Disponibilidad 2018 |
Disponibilidad 2019 |
UNIDAD 47 |
81,46% |
95,46% |
UNIDAD 56 |
98,97% |
97,97% |
Fuente: CELEC EP
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Gr�fico 1: Variaci�n de la disponibilidad unidad 47
Fuente: CELEC EP
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Gr�fico 2: Variaci�n disponibilidad unidad 56
Fuente: Autor
Tabla 6: Porcentaje de variaci�n de la disponibilidad
UNIDADES |
Δ D |
UNIDAD 38 |
2% |
UNIDAD 56 |
-1% |
UNIDAD 57 |
1% |
UNIDAD 47 |
17% |
UNIDAD 37 |
3% |
Gr�fico
3:
Variaci�n de la disponibilidad de las unidades
Fuente: CELEC EP
Conclusiones
� La evaluaci�n aplicada al plan de mantenimiento de las unidades HHI-Hyundai 9H21/32 de la central Quevedo durante el periodo enero a diciembre, mediante indicadores de mantenimiento se evidencia �ndices aceptables, por lo cual, surge la necesidad de conservar y mejorar estos valores a trav�s del dise�o del plan de mantenimiento.
� La central t�rmica Quevedo cuenta con una codificaci�n, deficiente en el �rea de mantenimiento, por lo tanto, se dise�a una nueva codificaci�n que contiene tres niveles bajo los lineamientos de la norma ISO 14224.
� El an�lisis de criticidad aplicado mediante el m�todo del flujograma, en el cual se analizan aspectos como: medio ambiente, seguridad, calidad, tiempo de trabajo de un activo, entrega, fiabilidad y mantenibilidad; analizan equipos cr�ticos: los motores de combusti�n interna, generadores, los intercambiadores de calor y equipos semicr�ticos: v�lvulas y tuber�as.
� El an�lisis de modos de falla y efectos es realizado con la ayuda de la informaci�n obtenida del historial de falla, el cual se aplica a los motores de combusti�n interna; obteni�ndose 22 modos de falla. Adem�s, se analiza el desarrollo del intervalo P-F, del cual, 8 modos de fallo cumplen con este criterio y los restantes no desarrollan el intervalo.
� El estudio de factibilidad y sostenibilidad t�cnica se realiza mediante un an�lisis de costos de mantenimiento correctivo, preventivo y basado en la condici�n. Los costos de mantenimiento Preventivo son los m�s altos, los costos de mantenimiento correctivo est�n en segundo lugar y los costos de mantenimiento basado en la condici�n figuran en tercer lugar como los menos importantes de los tres analizados, la implicaci�n del costo y la importancia es directa, por lo tanto, es v�lida la implementaci�n de las tareas de mantenimiento basado en la condici�n recomendadas.
� La implementaci�n del plan de mantenimiento basado en la condici�n es viable de acuerdo al an�lisis de sostenibilidad y factibilidad t�cnica, para lo cual, se define los recursos necesarios y la frecuencia de mantenimiento, en consenso con el personal de mantenimiento de� CELEC EP.
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� 2020 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)
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