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Manual Teórico Práctico del Módulo Autocontenido Específico: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital Profesional Técnico-Bachiller en Mantenimiento de Equipo de Cómputo y Control Digital Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 1 PT-Bachiller Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica INSTALACIÓN DE REDES DE DATOS Capacitado por: e-cbcc Educación-Capacitación Basadas en Competencias Contextualizadas Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 2 COORDINADORES Director General José Efrén Castillo Sarabia Secretario Académico Marco Antonio Norzagaray Gámez Director de Diseño Curricular de la Formación Ocupacional Gustavo Flores Fernández Autores: Revisor técnico: Revisor pedagógico: Alfonso Cruz Serrano Virginia Morales Cruz Tecnologías de la Información Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital D. R. a 2006 CONALEP. Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, incluida la portada, por cualquier medio sin autorización por escrito del CONALEP. Lo contrario representa un acto de piratería intelectual perseguido por la ley Penal. E-CBNC Av. Conalep N° 5, Col. Lázaro Cárdenas, C. P. 52140 Metepec, Estado de México. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 3 ÍNDICE Participantes I. Mensaje al alumno II. Como utilizar este manual IV. Normas de competencia laboral VI. Mapa curricular del módulo autocontenido especifico III. V. Propósito del módulo autocontenido específico Especificaciones de evaluación Capítulo 1: Identificación de los requerimientos para el mantenimiento correctivo en equipos de control digital. Mapa curricular de la unidad de aprendizaje 1.1.1 Mantenimiento total productivo TPM. • • • Características. Integración de los tipos de mantenimiento. Determinación del tipo de mantenimiento a aplicar. - Condicional. - Predictivo - Preventivo 1.1.2 - Correctivo Inspección y Diagnóstico. • Seguridad para la inspección. - Elementos básicos (Operador, equipo y herramientas e instrumentos). • Precauciones y recomendaciones generales. - Desenergización de áreas de trabajo. - Candados. - Tarjetas. - Identificación de circuitos. • Equipos a emplear. - De prueba. - De seguridad. - De medición. • Diagnóstico - Análisis de la falla. Dictamen y reporte de falla 1.1.3 Consecuencias. Procedimiento general para identificar fallas. • • Comprensión del circuito. Operación integral de la máquina o equipo. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 4 • Inspección visual general. - Componentes. - Alambrado. - Conexiones a tierra. • Inspección de áreas comunes de falla. - Fusibles. - Perdida de conexiones. - Contactos defectuosos. - Marcas incorrectas de alambres. - Combinación de problemas. - Bajo voltaje. • Inspección de áreas modulares de falla. - Fuentes de alimentación - Circuitos y dispositivos de control: Circuitos PID, PLC y PLD, Componentes, Aislamiento. - Procesadores - Dispositivos electrónicos: Opam’s, Multiplexores, Transistores, Convertidores D/A, Otros C. I. - Transductores: Sensores y Actuadotes. • Estimación de costos. - Periodo de reparación. - Intervención. - Detección. 1.1.4 - Localización del producto averiado. Proceso del mantenimiento correctivo. • Acciones de mantenimiento. - Reconstrucción. - Reparación. - Sustitución. • Procedimiento de reparación. - Herramientas - Armado y desarmado de elementos. - Diagramas de ensamble de elementos. • Reinicio del proceso. - Pruebas preliminares. 1.2.1 1.1.1 • - Calibración de operación. Operaciones de mantenimiento. De primer grado. - Selección de elementos a sustituir. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 5 - Selección de personal para la sustitución. • De segundo grado. - Selección del tipo de diagnóstico. - Tipos de falla. • De tercer grado. - Ajustes de operación. - Tipos de compostura. • De cuarto grado. - Arreglo de las unidades de control automatizado. - Selección de herramientas. • De quinto grado. - Tipos de documentación. 1.2.2 Selección de equipo y herramientas. Niveles de intervención. • Tipos de niveles. • Funciones de nivel. Prácticas y Listas de Cotejo del capitulo I Resumen Autoevaluación de conocimientos del capítulo 2 Capítulo 2: Aplicación del mantenimiento correctivo en sistemas de control digital. Mapa curricular de la unidad de aprendizaje 2.1.1 Elementos básicos de control. • Control electromagnético. − Simbología. − Diagramas. • Elementos de medición − Potenciómetro − LVDT (transformador diferencial de variación lineal) − Celda de presión − Tacómetro − Codificador − RTD (Detector de temperatura por resistencia) • Elementos eléctricos de corrección − Motores de CD − Motores de CA − Motores a Pasos • • Elementos de corrección electroneumáticos o hidráulicos Componentes y dispositivos electrónicos. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 6 2 Diodos. 3 Transistores. 4 Triac’s. 2.1.2 5 Circuitos Integrados. Mantenimiento a Procesos de Control y PLC’s. • • Diagnóstico de la falla. Procesos de control. − Estado discreto. • Mantenimiento correctivo de PLC’s − Modos del Procesador. − Módulos de entrada y salida. − Unidad de programación. • Procedimiento de reparación − Códigos generales de error. − Corrección lógica. 2.1.3 − Sustitución de módulos. Mantenimiento correctivo a controles eléctricos de motores y servomotores • • Diagnóstico de la falla. Elementos básicos. − Arrancadores − Relevadores de control − Variadores de CD − Inversores − Encoders • Complementos. − Alambrados − Botones y señalización • • • 2.1.4 Control vectorial Sistemas de control de tercer y cuarto orden Procedimiento de reparación Mantenimiento correctivo a Controles para transferencia y control de energía • • Diagnóstico de la falla. Transferencia de calor − Directa − Intercambio de calor sensible>Calentador y condensador • Control de calentadores − De combustión − De nivel de domo − De presión Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 7 − De domo − De temperatura-vapor • 2.1.5 Procedimiento de reparación Mantenimiento correctivo a controles de bombas y compresores • Diagnóstico de la falla. • Bombas − De desplazamiento positivo − Dinámicas. • • 2.1.6 Compresor de desplazamiento positivo Procedimiento de reparación. Mantenimiento correctivo a controles para procesos de reacción química y transferencia de masa • • Diagnóstico de la falla. Reactores continuos • Destilación • Columnas de vapor • Control − Temperatura − PH − Presión flotante • 2.1.7 Procedimiento de reparación Mantenimiento correctivo a controles de procesos BATCH y de mediciones analíticos • • Diagnóstico de la falla. BATCH − Procesos − Reactores − Secado de controles • Mediciones analíticas − Humedad − Densidad − Cromatografía − Espectrometría − Conductividad − PH • 2.2.2 Procedimiento de reparación Documentación del mantenimiento correctivo. • Formatos. − Evaluación. − Historial. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 8 − Registro de datos. − Diagnóstico. • Orden de Mantenimiento − Características − Determinación de tipo de mantenimiento. • Manual de procedimientos. − Técnicos. 2.2.2 − Administrativos. Relación costo – beneficio de la aplicación del mantenimiento. • Utilidad del equipo. − Tiempo de vida medio. − Actualización. • Próximos trabajos de mantenimiento. − Cuantificación. − Presupuestación. − Calendarizado. Prácticas y Listas de Cotejo del capitulo 2 Resumen Autoevaluación de conocimientos del capítulo 2 Respuestas a la autoevaluación de conocimientos Glosario de Términos E-CBCC Glosario de Términos Técnicos Referencias Documentales Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 9 I. MENSAJE AL ALUMNO ¡CONALEP TE DA LA BIENVENIDA AL MÓDULO AUTOCONTENIDO ESPECÍFICO DE “MANTENIMIENTO CORRECTIVO DE SISTEMAS DE CONTROL DIGITAL”! El Este módulo ha sido diseñado bajo la Modalidad Educativa Basada en Normas de Competencia, con el fin de ofrecerte una alternativa efectiva para el desarrollo contribuyan a de habilidades elevar tu que potencial conocimiento y la experiencia adquirida se verán reflejados a corto plazo en el mejoramiento de tu desempeño de trabajo, lo cual te permitirá llegar tan lejos como quieras en el ámbito profesional y laboral. productivo, a la vez que satisfagan las demandas actuales del sector laboral. Esta modalidad requiere tu participación e involucramiento activo en ejercicios y prácticas con simuladores, vivencias y casos reales para propiciar un aprendizaje a través de experiencias. Durante este proceso deberás mostrar evidencias que permitirán evaluar tu aprendizaje y el desarrollo de la competencia laboral requerida. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 10 II. COMO UTILIZAR ESTE MANUAL ¾ resultados de aprendizaje de cada Las instrucciones generales que a unidad. continuación se te pide que realices, tienen la intención de conducirte a que vincules las ¾ competencias requeridas por el mundo de trabajo manual técnico. mencionan: unidad Redacta cuales serían tus objetivos que antes de que a muy claros continuación competencia de los se laboral, competencia (básica, genéricas específicas), elementos de competencia, criterio de desempeño, autocontenido específico. campo de aplicación, evidencias de Analiza el Propósito del módulo autocontenido optativo que se indica desempeño, evidencias de conocimiento, evidencias por producto, al principio del manual y contesta la norma de institución a aprender a hacer al estudiar el unidad de aprendizaje, y resultado de tienes claro pídele al PSP que te lo significado de los componentes de la contenido del manual? si no lo educativa, técnica pregunta ¿Me queda claro hacia dónde me dirijo y qué es lo que voy ¾ tengas conceptos personales al estudiar este módulo ¾ fundamental empezar a abordar los contenidos del con tu formación de profesional ¾ Es ocupacional, módulo aprendizaje. Si ocupacional, desconoces norma, Revisa el apartado especificaciones términos, que encontrarás al final del manual. requisitos que debes cumplir para ¾ estudio del curso considerar que has alcanzado los competencia laboral, Norma técnica de institución educativa». - módulo autocontenido optativo para Analiza el apartado «Normas Técnicas de las evidencias que debes mostrar el que consultes el apartado glosario de de evaluación son parte de los durante recomendamos el explique. aprobar el módulo. En él se indican te formación ¾ Revisa el Mapa curricular del módulo autocontenido diseñado específico. para Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital Está mostrarte 11 esquemáticamente las unidades y los tuya, ya que eres el que desarrolla y resultados de orienta permitirán aprendizaje que te llegar paulatinamente las a desarrollar para la cual te estás formando. ¾ conocimientos y habilidades hacia el logro de algunas competencias laborales que requiere la ocupación sus competencias en particular. ¾ En el desarrollo del contenido de cada capítulo, encontrarás ayudas Realiza la lectura del contenido de visuales como las siguientes, haz lo aprendizaje que se te recomiendan. haces no aprendes, no desarrollas Recuerda que en la educación basada habilidades, y te será difícil realizar la responsabilidad del aprendizaje es conocimientos y los de desempeño. cada capítulo y las actividades de en normas de competencia laborales que ellas te sugieren efectuar. Si no los ejercicios de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital evidencias de 12 Imágenes de Referencia Estudio individual Investigación documental Consulta con el PSP Redacción de trabajo Comparación de resultados con otros compañeros Trabajo en equipo Realización del ejercicio Observación Investigación de campo Repetición del ejercicio Sugerencias o notas Resumen Consideraciones sobre seguridad e higiene Portafolios de evidencias Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 13 III. PROPÓSITO DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO ESPECÍFICO Al finalizar el módulo, el alumno realizará actividades de mantenimiento correctivo a Sistemas de Control Digital, considerando el diagnóstico de fallas del mismo y los procedimientos y recomendaciones del fabricante, para asegurar su adecuado funcionamiento. Al mismo tiempo, estas competencias laborales y profesionales se complementarán con la incorporación de las competencias básicas y competencias clave, que le permitan al alumno comprender los procesos productivos en los que esta involucrado para enriquecerlos, transformarlos, resolver problemas, ejercer la toma de decisiones y desempeñar en diferentes ambientes laborales, con una actitud creadora, critica, responsable y propositiva; así como, lograr un desarrollo pleno de su potencial en los ámbitos personales y profesionales y convivir de manera armónica con el medio ambiente y la sociedad. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 14 IV. NORMAS DE COMPETENCIA LABORAL Para que analices la relación para que consultes el apartado de la que norma requerida. guardan las partes o componentes de la NTCL o NIE con el contenido del • Visita la página WEB del CONOCER en programa del módulo autocontenido www.conocer.org.mx en caso de que recomendamos consultarla a través de autocontenido las siguientes opciones: diseñado con una NTCL. el programa de estudio del módulo específico de la carrera que cursas, te • Acércate con el PSP para que te permita revisar su programa • específico, esté Consulta la página de Intranet del de CONALEP http://intranet/ en caso de estudio del módulo autocontenido que el programa de estudio del específico de la carrera que cursas, módulo autocontenido específico esté diseñado con una NIE. V. ESPECIFICACIONES DE EVALUACIÓN Durante el desarrollo de las prácticas sobre los contenidos tratados, son de también ejercicio evaluando también el se desempeño. estará El PSP mediante la observación directa y con auxilio de una lista de cotejo confrontará el cumplimiento de los requisitos en la ejecución de las actividades y el tiempo real en que se realizó. En éstas quedarán registradas las evidencias de desempeño. Las autoevaluaciones conocimientos correspondientes de a reafirmar los conocimientos forma de evaluar recopilar evidencias de conocimiento. y Deberás asentar datos básicos, tales como: nombre del alumno, fecha de evaluación, nombre y firma del evaluador y plan de evaluación. Al término presentar cada capítulo además de ser un medio para una 1El módulo un Evidencias1, 1 del deberás Portafolios de el cual estará integrado portafolios de evidencias es una compilación de documentos que le permiten al evaluador, valorar los conocimientos, las habilidades y las destrezas con que cuenta el Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 15 por las listas de cotejo correspondientes a las prácticas de ejercicio, las autoevaluaciones de conocimientos que se encuentran al final de cada capítulo del manual y muestras de los trabajos realizados durante el desarrollo del módulo, con esto se facilitará la evaluación del aprendizaje para determinar que se ha obtenido la competencia laboral. alumno, y a éste le permite organizar la documentación que integra los registros y productos de sus competencias previas y otros materiales que demuestran su dominio en una función específica (CONALEP. Metodología para el diseño e instrumentación de la educación y capacitación basada en competencias, Pág. 180). Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 16 VI. MAPA CURRICULAR DEL MÓDULO AUTOCONTENIDO ESPECÍFICO Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 108 Hrs. 1. Descripción del proceso de mantenimiento correctivo en sistemas de control digital 48 Hrs. 1.1 Identificar las necesidades de mantenimiento correctivo en equipos de control digital de 28 Hrs 1.2 Describir las operaciones de 2. Aplicación del mantenimiento correctivo en sistemas de control digital 60 Hrs. 2.1 Aplicar el mantenimiento correctivo para corregir las fallas mayores de hardware, empleando los equipos y 45 Hrs 2.3 Registrar los resultados mantenimiento utilizando los formatos conocimiento de niveles mantenimiento y correctivo a partir del 20 Hrs. de registro de 15 Hrs. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 17 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 18 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE MANTENIMIENTO CORRECTIVO EN SISTEMAS DE CONTROL DIGITAL. Al finalizar el capítulo, el alumno será capaz de realizar una valoración sobre las condiciones de equipo de sistemas de control digital, de acuerdo a las especificaciones del fabricante y la arquitectura que las diferentes tecnologías presentan. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 19 MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 108 Hrs. 1. Descripción del proceso de mantenimiento correctivo en sistemas de control digital 48 Hrs. 1.1 Identificar las necesidades de mantenimiento correctivo en equipos de control digital de 28 Hrs 1.2 Describir las operaciones de 2. Aplicación del mantenimiento correctivo en sistemas de control digital 60 Hrs. 2.1 Aplicar el mantenimiento correctivo para corregir las fallas mayores de hardware, empleando los equipos y 45 Hrs 2.3 Registrar los resultados mantenimiento utilizando los formatos conocimiento de niveles mantenimiento y correctivo a partir del 20 Hrs. de registro de 15 Hrs. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 20 SUMARIO − AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL − CARACTERÍSTICAS DEL AUTOMATIZADOR INDUSTRIAL. − MÉTODOS DE AUTOMATIZACIÓN. − HERRAMIENTAS PARA EL DESARROLLO DE PROYECTOS DE AUTOMATIZACIÓN. − DIBUJO (CAD). − DISEÑO DEL PROYECTO (CADICAE). − ANÁLISIS DE MANUFACTURA CAM. TPM • Características. (TPM por sus siglas en inglés), es un concepto nuevo GRADO DE AUTOMATIZACIÓN. − ESTUDIOS DE VIABILIDAD. − TIPOLOGÍA DE PROYECTOS. − ETAPAS DE UN PROYECTO. − PROCESO DE ESTUDIO DEL PROYECTO. CRITERIOS DE EVALUACIÓN. en cuanto al envolvimiento del personal productivo en el mantenimiento de plantas y equipos. La meta incrementar productividad y del TPM notablemente al mismo es la tiempo levantar la moral de los trabajadores y su satisfacción por el trabajo realizado. El sistema del TPM nos recuerda el concepto − − 1.1.1 Mantenimiento total productivo tan popular de TQM "Manufactura de Calidad Total" que surgió en los 70's y se ha mantenido tan popular en el mundo industrial. Se emplean común, muchas como la herramientas delegación en de funciones y responsabilidades cada vez más altas en los trabajadores, la comparación competitiva, así como la documentación de los procesos para su mejoramiento y optimización. RESULTADO DE APRENDIZAJE 1.1 Identificar las necesidades de mantenimiento correctivo en equipos de control digital de acuerdo a las funciones y operación que realizan. Podríamos definir Mantenimiento Total Productivo T.P.M. como un SISTEMA de GERENCIA busca de Mantenimiento, la mejora CONTINUA que de la Maquinaria y el logro del 100% de EFICIENCIA del proceso - de PRODUCCIÓN, involucrando a todo el Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 21 PERSONAL de la Empresa. • lubricación específica para el equipo donde la identificación visual de los puntos Integración de los tipos de Para alcanzar tan ambiciosas metas se implementa un programa general, que se divide en programas paso a paso, con tareas específicas, desarrolladas con pequeños grupos, de acuerdo a técnicas desarrolladas primero por la Industria Japonesa en los años 80 y luego adaptadas por la Industria Norte Americana y difundida a otros países. siguientes: mantenimiento autónomo: Enfocado en el mejoramiento del equipo, tomándolo desde el estado de deterioro en que se encuentre, para ir mejorándolo lenta ininterrumpidamente, hasta pero dejarlo .como nuevo y juego mejorado en su diseño y automatización. El equipo se limpia lentamente para ir buscando defectos y para entrenarse en el conocimiento del equipo y de técnicas de mantenimiento. Luego viene un programa inspección planificada y corrección de la causa raíz de los daños. Sigue un y la programa más importante. Siguen programas de redacción de de estándares de mantenimiento. Enfoque en la calidad del mantenimiento. Programas específicos de seguridad industrial y de protección ambiental. Se entrena al personal para que sea autosuficiente para que luego de 3 o 5 años, cada persona haga mejoramiento Estos programas paso a paso son los de lubricación estandarización de lubricantes es lo mantenimiento. Programa de las sin labores de necesidad de supervisión y con amplia autonomía. Se requiere desde juego programas de auditoria de mantenimiento y de gestión. También se requiere parar programadamente los equipos y dedicar recursos para mejoras apoyo de técnicos especialistas y entrenamiento. Pero lo más importante es el compromiso real de todos los empleados y especialmente de los, directivos y dueños dé la Empresa. Al menos 10 Empresas Colombianas ya han desarrollado parcialmente este mejoramiento de Programa. Programa de producción: Enfocado a eliminar las 16 Grandes Perdidas Identificadas en el Proceso de Producción: Faltas Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital frecuentes del 22 Equipo, Perdidas en Ajustes y Puesta a Programa de liderazgo: Crea y entrena de Dispositivos, Perdidas en arranque mantenimiento reducción de líder de al menos un proyecto o maquillas, Defectos Punto, Perdidas en Tiempo por cambio inicial, Paradas menores, Perdidas por Tiempos Líneas, velocidad perdidos Perdidas y en por de las Retrabajos, despeje mal de manejo Administrativo, Perdidas por Tiempos y Movimientos, Perdidas por distribución de Personal, Perdidas Logísticas en Compras, Perdidas en .ajustes, Defectos de Calidad, Perdidas por uso inadecuado servicios, de Energía Perdidas por herramientas y inadecuados. Habrá interdisciplinario y otros uso de dispositivos un grupo compuesto por personal administrativo, encargado del análisis y solución de estos problemas a través de técnicas y gráficas de control, seguimiento y definición de metas. Programa de manejo inicial del equipo: Se fijarán los procedimientos escritos adecuados para la compra, puesta en marcha y operación de los equipos de la empresa, para garantizar que no se dañen en el arranque, que los líderes de actividades de gestión. Cada y persona de la organización debe ser programa. Programa de mantenimiento progresivo: Implementa tecnologías y conceptos de Mantenimiento Predictivo, de Mantenimiento Sistémico, de Mantenimiento correctivo Planeado y de Mantenimiento Preventivo. Programa de organización de recursos humanos: Define las políticas de perfil para contratación de empleados, capacitación y curvas salariales acordes con el desempeño y aporte de los empleados a la Organización. Algunas Empresas que han adoptado T.P.M. pagan el 85 % del sueldo como salario básico o según conocimiento y experiencia y el 15% ó según eficiencia conseguida por la Empresa conjunto, Todo el personal está atento a seguir y mejorar diariamente los índices de eficiencia porque se educación y encargados del equipo lo sepan operar reflejará en su sueldo mensual. hasta en su más mínimo detalle y les Programa sepan dar el mantenimiento adecuado. como de entrenamiento: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 23 De acuerdo necesidades buenas practicas de manufactura antes Mantenimiento Autónomo y de otro mantenimiento y lo estandarizan para solicitan que capacitación requieren. a redactar, para practicas similares. Sin No se trata de rondar inicialmente embargo debe existir un grupo de administradores, sino dar la formación asesoren practica se seguimiento de este programa. un T.P.M En Oficinas y Administración. detectadas a en Programas, los las las reuniones mismos de empleados especialistas mecánicos o eléctricos o básica, requiera que para realmente mantener determinado equipo o liderar con éxito un programa específico. Normalmente personas de la misma Empresa dan los entrenamientos asesorados por calidad del especialistas. Programas de mantenimiento: de iniciar un procedimiento de que no se malgaste tiempo en volverlo especialistas internos o externos que en la implementación y Se aplica igual que para producción, considerando que el producto de gestión administrativa es el manejo información contable y de recursos humanos. Similar que en Producción se basa en las 5 S: Seleccionar y Ordenar, Situar y Organizar, Sanear y Limpiar, Se enfoca al análisis de Indicadores de Gestión de Mantenimiento, Órdenes de Trabajo como: ejecutadas vs Ordenes Recibidas. Tiempos de Paro de Equipo vs Horas Producidas. Tiempos entre fallas. Costos de Mantenimiento vs Costos de Producción. Horas de Mantenimiento Preventivo vs Horas de Correctivo, etc. Sostener y Disciplinar. Se empieza Estandarizar, con la Seguir y Limpieza y organización de Escritorios y Archivos, eliminando lo innecesario y utilizando la computadora, para disminuir al respaldo se máximo el material escrito visible, cuyos registros de microfilmarán o irán a archivos. Las Programas especificas de seguridad, comunicaciones entre empleados será ambiental y buenas practicas: por e-mail. Cada grupo de mantenimiento Se realiza estudio asesorado por autónomo define y pone por escrito expertos externos, para definir flujo de usando gráficos, los procedimientos trabajo, reasignación de funciones que seguros, presenten duplicidad o ineficiencias. Se no contaminantes y de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 24 darán los entrenamientos realmente Mantenimiento, Se realizará una modificación de las actitudes necesarios. instalaciones ambiente para más trabajar en agradable el posible, buscando la máxima eficiencia de los Empleados. es una filosofía o forma de pensar, que cambia nuestras en la búsqueda de la eficiencia y mejora continua de la maquinaria y de su entorno. Está orientado en 3 principios básicos: T.P.M. = Principio Preventivo + Principio cero Defectos + Participación T.P.M en la pequeña industria. Los conceptos de T.P.M. aunque fueron de Todos concebidos inicialmente para Medianas El y Grandes industrias, son en todo implementar todos los programas y aplicables buscar los recursos necesarios para también a la Pequeña Industria, a Empresas de Servicios y a todo tipo de asociaciones con o sin ánimo de lucro. Ya que la filosofía de T.P.M es la mejora continua y la búsqueda de la eficiencia, Pilares como el mejora continua de los equipos en forma lenta, o T.P.M. en Oficinas que busca la mejora en la eficiencia de Personas con funciones administrativas y de sus medios de trabajo, o el Pilar de Liderazgo que busca formar Líderes con sentido de pertenencia de la Empresa para la que trabajan, son aplicables mejorar la en sus conceptos eficiencia en actividad humana. una forma Los equipos fallen Que ocultan problemas Que haya se presenten pérdidas de cualquier tipo Que se presenten accidentes . Que se presenten defectos de calidad El principio cero defectos implica implementar todos los programas y buscar los recursos necesarios para lograr. Cero defectos: 100 % Productos de Calidad Cero paradas de equipos: Cero paradas no planeadas El Mantenimiento. Total Productivo no es implica para cualquier Preventivo prevenir que: de Mantenimiento Autónomo que busca la principio nueva de hacer. Cero incidentes Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 1, cero 25 H. CALIDAD EL MANTENIMIENTO accidentes, Cero desperdicios: retrabajo, tiempo. ninguna Uso Ningún pérdida electivo de destrezas y recursosParticipación de de DE OFICINAS. las J. HIGIENE, SEGURIDAD INDUSTRIAL Y MANEJO AMBIENTAL todos implica involucrar a todo el persona! de la empresa en la múltiples tareas que se derivan de los programas de T.P.M. Todos trabajarán como un solo equipo tras una meta común, que es la licencia en todas las I. ADMINISTRACIÓN y SOPORTE: T.P.M actividades y en la búsqueda de la mejora continua de las La técnica de las 5 eses: Similarmente al Mantenimiento Total Productivo T.P.M. enfocado a Producción, el T.P.M. Administrativo se basa en la implementación de las' 5 S ' o 5 etapas de mejoramiento: maquillas. Cada persona será líder de Etapa 1: SEIRI (Ordenar y Seleccionar) un proyecto o tarea especifica, con Retirar del sitio todos los objetos que roles segÚn que las se pueden intercambiar necesidades de los programas de T.P.M. El Mantenimiento Total Productivo está soportado en 10 grandes pilares o Programas generales: A. LIDERAZGO no son necesarios, dejando únicamente lo necesario, en las cantidades necesarias y solas cuando es necesario. Etapa 2: SEITON (Organizar y Situar) Es el arreglo de los elementos necesarios, de manera que sean fáciles de usar y estén marcados de tal forma B. ORGANIZACIÓN que sean fáciles de encontrar y quitar. C. ENFOQUE EN EL MEJORAMIENTO Etapa 3: SEISO (Limpiar y Sanear) CONTINUO Eliminar D. MANTENlMIENTO AUTÓNOMO suciedad o material extraño al sitio de E. MANTENlMIENTO PROGRESIVO F. EDUCACIÓN y ENTRENAMIENTO G. MANEJO INICIAL DEL EQUIPO cualquier desperdicio, trabajo, logrando: Mantener limpio los equipos y. mejorar su eficiencia. Mantener limpios Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital las paredes, 26 pisos y los elementos del área. Shikari (Constancia) Detectar y eliminar los focos de Es la capacidad de toda persona para generación mantenerse firmemente en una línea de suciedad y de acción. La voluntad de lograr una contaminación. Etapa 4: SElKETSU ( Sostener y Estandarizar) Es el estado que existe cuando las tres primeras etapas son mantenidas, ayudando a: Mejorar el entorno del trabajo Mantener cero accidentes Mantener las tres primeras 'S', para establecer procedimientos de estandarización. hacer de los procedimientos correctos de limpieza y mantenimiento un habito y así lograr: Sostener mejoramientos y promover Estricto cumplimiento de acciones Disminuir errores y tiempos Mejorar las relaciones humanas Desarrollar el medio para futuros mejoramientos. . Las otras 4 S adicionales a las 5 S: Relacionadas con la mejora de Usted mismo: mente positiva para el desarrollo de hábitos y lucha por alcanzar un objetivo. Shikari significa perseverancia para el logro de algo, pero esa perseverancia nace del convencimiento y entendimiento de que el fin buscado es necesario, útil y urgente para la persona y para la sociedad. Shitsukoku (Compromiso) Es cumplir con lo pactado. Cuando se Etapa 5: SHITSUKE (Disciplinar y Seguir) Es meta. La constancia en una actividad: empeña la palabra se hace todo lo posible por cumplir. Es lIDa ética que se desarrolla en los lugares de trabajo a partir de una alta moral personal. Relacionadas con la Organización y la Empresa: Seishoo (Coordinación) Esta S tiene que ver con la capacidad de realizar un trabajo con método y teniendo en cuenta las demás personas que integran el equipo de trabajo. Busca aglutinar los esfuerzos para el logro de un objetivo establecido. . Seido (Sincronización) Seido implica normalizar el trabajo, debe existir un plan de acción, normas 27 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital específicas que indiquen lo que cada persona debe realizar. Los 2. Actividades Inspección, procedimientos y estándares ayudarán a armonizar el trabajo. Se trata de lograr como en una actúan bajo una repetitivas con base a frecuencias diarias, 4. Programación repetitivas fechas calendario actividades, que deberán respetarse mantenimiento a aplicar. o 5. Control que formula los Inspección, programa de lubricación, programa de Ventajas de un programa de siguientes principios básicos: mantenimiento preventivo Principios básicos de mantenimiento Un preventivo. Preventivo 1. Inspecciones programadas para actividades calibraciones, etc. necesidades, según el tipo de empresa siguiendo esas trabajo, hoja de vida, programa de unos interpreta y adecua a sus propias pero de casos ficha técnica, ordenes o solicitud de principios básicos que cada persona equipos, en repetitivas con base a formatos de seguir al pié de, la letra. Es más bien ideología reprogramarse excepcionales. método o procedimiento que se deba de en actividades Determinación del tipo de El Mantenimiento Preventivo no es un y de la programación de frecuencias de Mantenimiento Preventivo una quincenales, perfectamente definidas, siguiendo un orden establecido en la partitura. • semanales, mensuales, anuales, etc. sincronización perfecta, de acuerdo a • lubricación, 3. Programación de esas actividades mejor interpretación para el público, secundarios de calibraciones, ajustes y limpieza. orquesta, que los músicos logren la donde los instrumentos principales y repetitivas programa de. tiene Mantenimiento entre otras las siguientes ventajas: buscar evidencia de falla de equipos 1. Con el tiempo se disminuyen los o instalaciones, para corregirlas en paros imprevistos de equipos, que un lapso de tiempo que permita son programar la reparación, sin que haya paro intempestivo. reemplazados programados. por paros 2. Se mejora notoriamente la eficiencia Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 28 durante de los equipos y por lo tanto de la escritos Departamento de Mantenimiento, al Después estabilización del tiempo del programa, de se obtienen una reducción real de costos: y no trabajos entregar el equipo lo más pronto posible. Limitaciones del mantenimiento preventivo No obstante el mantenimiento − Al disminuir las fallas repetitivas. preventivo tiene ciertas limitaciones: − Por disminución de duplicación de 1. reparaciones: una para desvarar el equipo y otra para repararlo de grandes adecuadamente. − Por disminución reparaciones, oportunamente al programar las fallas incipientes. − Por mejor control del trabajo debido a la utilización de programas y procedimientos adecuados. − Menores costos de producción por menos cantidad de productos defectuosos, debido a la correcta graduación de los equipos. − Por disminución de los pagos por tiempo extra al disminuir los paros intempestivos. − Por disminución Inicialmente aparentemente accidentes pueden los aumentarse costos de mantenimiento. Debido a que se deben seguir programas de frecuencias y fechas calendario que antes no se llevaban a cabo, sino que se trabajaba, hasta que el equipo se dañara. Igualmente los costos de lubricantes y otros insumos posiblemente aumenten, ya que anteriormente no se gastaban con la frecuencia requerida para lograr el correcto funcionamiento del equipo. 2. Se generan costos administrativos por de diseño de formatos, registro de equipos, búsqueda de información consignación de datos, programación., etc. Posiblemente se requiera de de emergencia bajo alta presión, para más confiables. 4. de programado según procedimientos 3. Mejora notablemente la imagen del reparaciones ejecución mantenimientos, debido al trabajo producción. entregar la mínimo, una persona adicional para encargarse de esas labores. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 29 adelante el programa. 3. Cuando se requieran operarios para desarrollar trabajos mantenimiento de correctivo, al 8. No se pueden esperar resultados importantes hasta después de 1 año comienzo del programa preventivo, de implementación de un programa éstos pueden estar ocupados en trabajos programados de mantenimiento preventivo. 4. Posiblemente se debe parar más veces la producción que antes, al menos inicialmente, para cumplir los programas de inspecciones, lubricación etc. Sin embargo estos paros serán programados, permitiendo a producción adecuar sus propios programas con debida anticipación. la 5. Como no todos los equipos se pueden incluir inicialmente en un programa preventivo, cuando fallen algunos y mantenimiento se deba realizar correctivo, se pueden generar críticas destructivas del programa. programadas, el programa no funcionará. tener comunicación todos los mantenimiento preventivo Para establecer con éxito un programa de mantenimiento preventivo, y una se deberán tener en cuenta las siguientes recomendaciones: 1. Recoger toda la las máquinas. información histórica posible de tiempo de paro de Para poder establecer bases contra las que se puedan comparar los beneficios del programa preventivo a desarrollar. . 2. Realizar un examen detallado de todos los equipos para determinar: − Que equipos requieren tanto correctivo programado, que justifiquen más bien su reemplazo u obsolescencia. − Que equipos formarán parte del 7. El líder de un programa preventivo debe Como establecer un programa de mantenimiento 6. Si no se respetan las fechas y frecuencias de Mantenimiento Preventivo. excelente relaciones departamentos de con la empresa, si no se cumple ésta condición será muy difícil sacar programa inicial de mantenimiento preventivo, − Que trabajos se deben efectuar − Cual seria el mantenimiento Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital costo del correctivo 30 programado seleccionados, − Cual para los, el tiempo seria necesidades de equipos y personal las para realizar el correctivo, programado y 3. Realizar mantenimiento correctivo programado inicial, a los equipos seleccionados, para que una vez iniciado el programa preventivo, no a intempestivamente fallar y alteren totalmente las frecuencias y fechas programadas de trabajos. 4. Establecer costos separados del programa de actualización de equipos o mantenimiento correctivo programado inicial. 5. Realizar la cedulación o sea, dar un número de identificación a todos los equipos de la planta, de acuerdo a unas normas previamente establecidas. 6. Seleccionar los equipos que entrarán en el programa de mantenimiento preventivo, dejando el resto de equipos, con la forma tradicional de mantenimiento que se esté formatos de ficha llevando hasta ese momento. 7. Diseñar los inspección, de programación de inspecciones, de programación de lubricación, de programación de, calibraciones, etc. 8. Realizar un programa inicia! de el preventivo programado, empiecen vida, formato de como realizar una . técnica, órdenes de trabajo, hoja de frecuencias y fechas 'calendario para las actividades repetitivas de mantenimiento preventivo, para los equipos seleccionados, de uno 6 meses de duración, al final de los cuales se evaluarán los resultados del programa contra el histórico de paros de los introducir equipos, los para correctivos necesarios, o para incluir nuevos equipos. Como determinar que equipos incluir en programa de mantenimiento preventivo inicial. Para determinar que equipos incluir inicialmente se podrán seguir los siguientes criterios e incluir: 1. Los equipos que se consideren más críticos del proceso y que estén presentando más fallas, los cuales al parar pueden detener toda la línea de producción o puedan dañar gran cantidad de materia prima o producto en o proceso. 2. Los equipos básicos de servicios y que estén presentando más fallas, 31 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital como: calderas, compresores, bombas funcionamiento. de agua que alimentan la materia prima del proceso, etc. . Cedulación de equipos 3. Los equipos que al fallar podrían La poner en riesgo la vida humana, como: equipos a alta presión, equipos que controlen procesos riesgosos, ascensores, sistemas de conducción de líquidos peligrosos. etc. Como determinar y como o cedulación de equipos se hace necesaria para la sistematización y organización de la información, pudiendo cargar a un código especifico ocasionados que inspeccionar identificación por un los equipo, gastos y en general sistematizar todo el proceso de contable y de mantenimiento Para tener una guía de que y como preventivo. inspeccionar, se recomienda: Cada planta puede escoger el sistema 1. Leer detenidamente el manual de operación del equipo, y si no existe, tratar de conseguir otro manual, con el proveedor empresas que o con tengan otras equipos que se adapte necesidades, pero continuación algunos se a sus dan criterios a que pueden servir de base: 1. Para plantas pequeñas quizás baste similares. con un código de, 2 letras y 4 números. Las letras indicarían el tipo 2. Consultar con los proveedores del de equipo o de equipos similares. vida del equipo y las órdenes de trabajo que se le hayan hecho, para los puntos incluir los puntos de más desgaste mecánico o con mayor tiempo de números el al que se le asigna el número 0018 − CL 0002 Identificaría a una caldera a la que se le asigna el número 0002 − 80 0897 Identificaría a una bomba a experiencia técnica confiable. 5. Emplear el sentido común, para los − CP 0018 Identificaría un compresor 4. Consultar con el personal técnico de la empresa, de más conocimientos y y en particular, así por ejemplo: más frecuentes de fallas. equipo consecutivo asignado a ese equipo 3. Revisar detenidamente las hojas de determinar mejor la que se le asigna el número 0897 2. Por centro de costos, que normalmente coincide con el número contable asignado por contabilidad. 32 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital Puede constar de 3 números iniciales y 3 números finales, ejemplo: − El número 341-1, identificaría a. un − Subsistemas: Identifica procesos o áreas de operación dentro del sistema. Ejemplo: al o SS 300 Identificarías el área de identificado con el número 341, en materia prima de Sección de asignado para ganado. montacargas perteneciente Departamento que al de Almacén, montacargas el número se le consecutivo − El número 238- 025 identificaría a prensa fabricación ha 117. una tanques de almacenamiento de perteneciente a área de hornos de la sección de fabricación número consecutivo 025 se puede utilizar un sistema basado en dividir la planta en: Sistemas, Equipos y Componentes. − Sistemas: Son procesos de operación o áreas completamente definidas en la planta. Ejemplo: o SI 100 Identificaría el área donde se fabrican concentrados para aves agroquímica. o SI 200 en una Identificaría empresa − Identificación de Equipos: Se asigna un código de 5 caracteres clase de maquina. Ejemplo: xxxx Bombas xxxx Ventiladores. xxxx Equipos de manejo de Energía Eléctrica Vapor y Aire xxxx Equipos del Restaurante de la empresa. El segundo dígito indica el Tipo de equipo dentro de la Clase de equipo. Ejemplo: xxx Bombas Centrífugas el área donde se fabrican concentrados para ganado en una empresa agroquímica. concentrados numéricos. El primer dígito indica la 3. Para Empresas medianas y grandes Subsistemas, de para aves. Sección de Ensamble de timbres, que a la prensa se le ha asignado el concentrados o 3.2.2 SS 440 Identificaría el la identificada con el número 238, en de xxx Bombas Sumergibles xxx Bombas dosificadoras − Componente: Indica Un elemento Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 33 importante e independiente de un de tiempos de paro y de costos de C - 001 Reductor de velocidad resumiéndola equipo. Ejemplo: 259 Válvula automático de equipos. de control paso de vapor Esta división en Sistemas, Subsistemas, Equipos y componentes permite la rápida y fácil identificación de un equipo. Por ejemplo: Equipo SI 200 / SS 440 ¡. O 1012 / C 002 Es un motor eléctrico trifásico, de una bomba centrifuga, ubicada en el área de Hornos, de la sección de fabricación de concentrados para ganado, de W1a Empresa agroquímica, como se explica a continuación: SI 200 Área de Fabricación de concentrados para ganado Bomba centrífuga o tablas en ordenes de compra, información de contabilidad, ordenes de trabajo si existen, informes de producción., producción libros y información en verbal de registro ultimo de caso de Técnicos en y Funcionarios confiables. La información recogida servirá de base para seleccionar los equipos que entrarán en el mantenimiento programa preventivo y de para demostrar los beneficios reales del programa a medida que se desarrolla, con datos numéricas. estadísticos y cifras IMPLEMENTACIÓN DEL T.P.M. La Implementación del T.P.M. es un proceso al que se le debe prestar la máxima atención y se debe buscar la SS 440 Área de Hornos 01012 gráficos debe buscar en el histórico de los e - 003 Control de mando - en comparativas. Dicha! información se C - 002 Motor eléctrico trifásico C mantenimiento de todos los equipos, mejor asesoría posible, pues es un (01) identificada con el número 012 C - 002 Motor eléctrico trifásico. Simultáneamente con la codificación de todos los equipos de la planta, se procede a recoger toda la información programa a largo plazo de 3 a 5 años, en el que se invertirá un altísimo esfuerzo, no solo de los directivos, sino de todo el personal. Implementación Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 34 El T.P.M se implementa normalmente en cuatro fases, que pueden descomponerse en doce pasos: Preparación Introducción Implantación Consolidación amplio, tratando de decisión de introducir el T.P.M. Todos los empleados deben comprender el porque de la introducción del T.P.M. en su empresa y estar convencidos de su necesidad. Muchas empresas adoptan el T.P.M complejos luchar problemas contra las turbulencias económicas. . Sin embargo, cuando la alta gerencia formule su compromiso, debe dejar claro su intención requiere de una gran simplemente leyendo libros sobre el PASO 1: La alta gerencia anuncia su y capacitación, adecuados, lo cual no se consigue desarrollar los siguientes pasos: internos Empresas experiencia y de medios didácticos de tener en cuenta hasta los más detalles, esta o puesto que por ser un programa tan extremadamente 'cuidadosa, tratando resolver Institutos especializadas Se debe elaborar una planificación para Normalmente las empresas contratan con Fase de preparación mínimos el T.P.M. de seguir el programa T.P.M. hasta su finalización. La etapa de Implementación del T.P.M. comienza con éste anuncio. PASO 2: Educación introductoria para tema o asistiendo a una charla de un día sobre el tema. La capacitación la recibe un grupo de directivos y empleados que a su vez divulgaran la información adquirida al resto de empleados ayudados por la Empresa Contratante para que al final todos los conocimiento comprendan empleados tengan un básico, sólido y sus fundamentos y técnicas PASO 3: Crear una organización de promoción del T.P.M. El T.P.M. se promueve a través de una estructura de pequeños grupos que se solapan en toda la organización. Como se muestra en las figura 1 y 2, en este sistema los líderes de pequeños grupos de cada nivel de la organización son miembros de pequeños grupos del siguiente nivel más elevado. También la alta dirección constituye en si misma un pequeño grupo. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 35 los pasos. Para se eficaz la oficina debe funcionar Cabeza o líder con personal permanente de plena dedicación, ayudado por varios comités y subcomités. Sus funciones incluyen Miembros tareas como preparar el plan maestro de T.P.M. Y coordinar su promoción. Crear procedimientos para mantener las diversas actividades de T.P.M. por Estructura de un Grupo el camino previsto, dirigir campañas sobre temas específicos, diseminar información, organizar la publicidad y coordinar el entrenamiento. Algunas Presidente empresas inicialmente no requieren personal dedicado tiempo completo como una oficina de T.P.M. sino que se dedica medio tiempo a un Gerentes Ingeniero Sub o Coordinador de Mantenimiento a este programa y en Gerente cambio se contrata asesoría externa permanente para ésta labor. Supervisore PASO 4: Establecer políticas y objetivos Trabajadores básicos de T.P.M. Distribución de los Grupos dentro de la Estructura Las políticas y objetivos de T.P.M. Piramidal de la Organi ación deben estar en todo de acuerdo a la VISIÓN y MIS ION de la empresa, esto es a sus metas estratégicas como Se debe establecer una oficina de negocio. implementación Hay que fijar objetivos numéricos en el responsabilice del de T.P.M que desarrollar se y promover estrategias eficaces para el entrenamiento y seguimiento de todos máximo grado posible. Los objetivos deben ser desafiantes, Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 36 pero alcanzables a mediano y largo actividades necesitan PRESUPUESTOS Y Se deberán definir objetivos concretos, supervisarse apropiadamente al menos plazo. metas, estrategias)' medidas para cada ORIENTACIONES claras y que deben en su fase inicial. uno de los 10 Pilares o Programas de T.P.M. Cada Fase de introducción ( paso 6 ) Empresa fija sus propios objetivos, pero es deseable que se solicite la asesoría de Institutos o Empresas Externas especialistas en T.P.M, para que los revise aconseje para evitar perdidas de tiempo o incorrectas orientaciones. Para diseñar un plan maestro de implementación de T.P .M. primero hay que decidir las actividades a poner en práctica para lograr los objetivos. Se deberán definir Tareas específicas para cada Objetivo de los 10 Pilares de T.P.M. y planearlos como un todo, para que no haya duplicación de funciones o de tareas y para que se aproveche al máximo las actividades y reuniones de cada grupo. Una vez diseñado el Plan Maestro de La Fase de Introducción es el saque inicial del Proyecto T.P.M. Se hace el lanzamiento oficial del proyecto empresarial normalmente se de oficializa T.P.M. en y una reunión a la que se invitan a clientes y proveedores externos. En dicha reunión de carácter social, la Dirección confirma su compromiso de Implementar el T.P.M. y se informan los planes desarrollados y el trabajo realizado en la Etapa de Preparación. . De esta forma la Dirección queda comprometida al apoyo al programa T.P.M. hasta consecuencias. sus Últimas Fase de implementación T.P.M. es aconsejable que sea revisado Se implementan todos los programas Y especialistas en T.P.M. si es que ellas la eficiencia de producción. Esta Fase no han intervenido directamente como puede tomar de 3 a 5 años. asesores en su diseño. Se implementan y desarrollan entre por Institutos o Empresas externas Debe tenerse en cuenta que las actividades conducentes a maximizar otros, los siguientes programas: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 37 − Entrenamiento y capacitación que requiera el mantenimiento, personal en operación de equipos, aspectos administrativos, realizar grandes paradas en Equipos con fin efectuar mantenimientos el de mayores. los Este comunicación eficaz, solución de mantenimiento se realiza en plantas de problemas. etc. procesos − Se implementa paso a paso cada una de las etapas del Programa de Mantenimiento Autónomo, enfocado en la mejora continua de los equipos, empezando con Limpieza para Inspección y la práctica en una maquilla modelo. − Desarrollo de cada uno de los Programas o Pilares en que se Basa T.P.M. Se afinan detalles y se consideran objetivos cada vez más elevados, como mejora en el diseño del equipo. Se incorporan las Tecnologías de Punta que sean las momento. Se apropiadas introducen en ese fases adicionales con objeto de ganar un premio Internacional una de en Implementación de T.P.M. para crear cultura sana químicos, competencia Internacional. Mantenimiento Periódico: Es el que se realiza generalmente después de un Periodo de Tiempo petroquímicos, azucareros, papeleras, cementeras, etc. • Mantenimiento Predictivo Consiste en determinar en todo instante la condición técnica (mecánica y eléctrica) real de la máquina examinada, mientras esta se encuentre en pleno funcionamiento, para ello se hace uso de un programa sistemático de mediciones de los parámetros más importantes del equipo. El sustento tecnológico Fase de consolidación • largo (entre 6 y 12 meses), consiste en consiste de en este la mantenimiento aplicaciones de algoritmos matemáticos agregados a las operaciones de diagnóstico, que juntos pueden brindar información referente a las condiciones del equipo. Tiene como paradas objetivo por preventivos, y minimizar los disminuir las mantenimientos de esta manera costos por mantenimiento y por no producción. La implementación métodos equipos, de requiere en este de tipo de inversión en instrumentos, y en contratación de personal calificado. Técnicas utilizadas para la estimación del mantenimiento predictivo: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 38 (para organización, actuará de acuerdo a Endoscopia (para poder ver lugares operaciones de mantenimiento, bajo la Analizadores de Fourier análisis de vibraciones) ocultos) Ensayos no destructivos (a través de líquidos penetrantes, ultrasonido, radiografías, partículas magnéticas, entre otros) Termovisión condiciones (detección a través de del calor desplegado) Medición operación corriente, • este cargo, asumiendo un rol en las premisa de que se debe atender las prioridades parámetros de (viscosidad, voltaje, potencia, presión, mantenimiento en forma oportuna y eficiente. El contar con planificación de mantenimiento proactivo una implica operaciones, la cual debe estar incluida en el Plan Estratégico de la organización. Este mantenimiento a su vez de del debe brindar indicadores (informes) hacia la gerencia, respecto del progreso de las actividades, los logros, aciertos, y también errores. temperatura, etc.) • Mantenimiento Proactivo Esta encaminado a corregir una falla Este mantenimiento fundamento los solidaridad, propia, tiene como principios colaboración, sensibilización, en primordial involucrados directa o indirectamente en la gestión del mantenimiento deben la problemática determina las actividades que se llevan a acabo labores El Equipo las paradas. de este determinado es el La que función tipo de tiempo posible. del directivos deben estar concientes de las en Equipo lo más rápido y con el menor CONTEXTUALIZACIÓN técnicos, profesionales, ejecutivos, y desarrollas presenta mantenimiento es poner en marchas el mantenimiento, es decir, que tanto para se momento, equipo, de moto tal que todos los conocer que de iniciativa trabajo Mantenimiento Correctivo: de mantenimiento. Cada individuo desde su cargo o función dentro de la Competencia tecnoa. Identificar las características del Mantenimiento Total Productivo” (TPM) aplicable a los sistemas de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 39 control digital, dentro de un sistema de gestión de la calidad. relevancia en las industrias de alta empleados perdida del servicio, aun por periodos − Expón e equipo los mecanismos para instrumentar el muertos tienen un alto costo en la mantenimiento TPM, así como las breves características de cada uno y la mantener operación ahora un aspecto prioritario. importancia que y tiene en la funcionamiento de equipos para una empresa. Describir las etapas de Planeación, Operación, Dirección y Control del Mantenimiento Total Productivo. − Describe en mecanismos un informe, implementados los para realizar la Planeación, Operación, Dirección y Control del Mantenimiento Total Productivo. equipo en que el buenas la inspección y diagnóstico, pero el secreto para el desarrollo de un trabajo eficiente en este aspecto, consiste en la determinación de la selección o parte de un procedimiento que indica que como primer paso hay que identificar la falla; a partir de ello, se selecciona la parte del sistema que debe ser espíritu Seguridad para la inspección. Es muy importante comprender todos Fomentar el trabajo en equipo en un entorno de cordialidad. con el por lo verificada. Competencia para la vida − Participa tiempo, condiciones de operación, resulta ser • de Existen distintas técnicas para realizar Competencia de calidad producción, por lo que los tiempos de compañerismo y respeto en los trabajos en equipo. los métodos y equipos de prueba especializados que se tienen disponibles para localizar fallas en los sistemas de implementados control en los digital procesos industriales; por ejemplo, el método que se seleccione puede depender de si la máquina o sistema a verificar se encuentra energizado o desenergizado, 1.1.2 INSPECCIÓN Y DIAGNÓSTICO. En la actualidad, productividad el concepto y en la misma línea de razonamiento, de ha adquirido una alta el tipo de prueba que se elija dependerá también de si se puede Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 40 - Desenergización de áreas de tener acceso a ciertas terminales o qué trabajo. tiempo se lleva para tener acceso a las terminales que se requieren. Se refiere a la verificación del corte en el suministro de energía del sistema a intervenir, - Elementos básicos (Operador, recomendaciones equipo y herramientas e en y cuenta las procedimientos establecidos para tal efecto. instrumentos). - Candados. Una de las consideraciones que se deben tomar en cuenta tomando la seguridad propia (del técnico), y la seguridad del Para sistemas presentan una de alto serie riesgo, de se medidas equipo con que se está trabajando, precautorias de blindaje que impiden esto significa que algunas pruebas no que los operarios tengan acceso a la máquina o el sistema de control digital Esto se realiza mediante candados que se podrán están en desarrollar operación, cuando debido a la los riesgos de seguridad, pero hay otras donde es necesario realizarlas con el equipo energizado, y, entonces, se requiere de un ayudante para observar condiciones inseguras. • Precauciones y recomendaciones generales. Es de vital importancia observar las medidas de seguridad todo el tiempo; para esto, no se debe olvidar aplicar parte técnica del sistema. se incrustan a fin de evitar violaciones de seguridad del sistema. - Tarjetas. Las tarjetas de seguridad son otra modalidad de seguridad de operación del sistema. Gracias a ellas, se impide la realización de acciones que afecten al mecanismo de operación técnica del sistema. - Identificación de circuitos. las técnicas de colocación de tarjetas y Antes de intervenir cualquier sistema, apropiadas y, por supuesto, hacer una detalle los circuitos y las funciones que e instrumentos apropiados. sistema. candados, usar el equipo y ropa correcta selección de las herramientas es necesario que el técnico conozca a cada uno de ellos realiza Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital dentro del 41 Un circuito no identificado, constituye protección por fusibles para todas las intervención. Instrumento de Prueba y Diagnóstico un riesgo mayor a la hora de su • Las Equipos a emplear. pruebas, el cuidado y mediciones a realizar. Dependiendo de la complejidad del equipo defectuoso y de la clase de mantenimiento del equipo eléctrico y pruebas que sea necesario llevar a sistemas de control, se debe llevar a cabo, entrenados, instrumento de prueba que permita las cabo sólo por personal o técnicos bien ya que pueden estar presentes altos voltajes y corrientes que podrían causar lesiones o daño al equipo y sus circuitos, por lo que se recomiendo emplear equipo de auxilio adecuado. es adecuadamente verificaciones pertinentes. VOM actualidad mantenido, capacidad reparar y Los o más El multímetro es también conocido (Voltios, Miliamperímetro), probar, equipo El multímetro (VOM), Tester, polímetro Usar equipo de prueba bien diseñado y para el escoger utilizados son: como - De prueba. importante hay de aunque Ohmios, en multímetros medir la con muchas otras mantener sistemas y equipo eléctrico y magnitudes. (capacitancia, frecuencia, electrónico. temperatura, etc.). Hay dos tipos de multímetros: - De seguridad. Usar el equipo de seguridad apropiado, como son lentes de seguridad, guantes aislantes, casco, zapatos dieléctricos, etc. los analógicos y los digitales. Los multímetros analógicos son fáciles de identificar por una aguja que al moverse sobre una escala indica del valor de la magnitud medida - De medición. Asegurarse que los multimetros, y en general los instrumentos de medición, para trabajar en los circuitos de fuerza, contengan la protección adecuada en todas las entradas, incluyendo la Multímetro analógico Multímetro digital Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 42 Los multimetros digitales se identifican principalmente por un panel numérico para leer los valores medidos, la ausencia de la escala que es común el los analógicos. Lo que si tienen es un selector de función y un selector de escala (algunos no tienen selector de escala pues el VOM la determina automáticamente). Algunos tienen en un solo selector central. El selector de funciones sirve para escoger el tipo de medida que se realizará. Osciloscopio: El osciloscopio es un instrumento que permite fenómenos transitorios visualizar así como formas de ondas en circuitos eléctricos y electrónicos. Por ejemplo en el caso La función de este instrumento permite de los televisores, las formas de las la verificación de las fuentes de voltaje ondas encontradas de los distintos de medición de resistencias, por su definidas, tanto alternas como directas. La opción puntos de los circuitos están bien y mediante su análisis de podemos diagnosticar con facilidad resistencia, funcionamiento. Los osciloscopios son desventaja que solo permite prueba existen y los utilizan desde técnicos de parte, permite la verificación fusible, pines de conexión, alambres abiertos, valores condensadores en de corto, etc. Su estática. Punta Lógica: La punta lógica o sonda digital, es un indicador de presencia de pulso alto, bajo, tren de pulsos o alta impedancia (salidas desconectadas). En conjunto con un inyector de señales y un detector de corriente, la punta lógica integra el equipo de medición básico para los circuitos digitales. cuáles son los problemas del de los instrumentos más versátiles que reparación de televisores hasta médicos. Un osciloscopio puede medir un gran número de fenómenos, provisto del transductor adecuado (un elemento que convierte una magnitud física en señal eléctrica) será capaz de darnos el valor de una presión, ritmo cardiaco, potencia de sonido, nivel de vibraciones importante en un que coche, el etc. Es osciloscopio utilizado permita la visualización de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 43 señales de por lo menos 4,5 ciclos por • segundo, lo que permite la verificación Para obtener el movimiento del medidor, cuando se tienen rangos de etapas de video, barrido vertical y múltiples, alimentación. desconocidas horizontal y hasta de fuentes de inicie mediciones todas las ajustando al de cantidades instrumento en su escala mayor. Tómese como indicación final la deflexión que quede más cerca del valor Los amperímetros siempre se • amperímetro puede destruir el si conecta en se paralelo por equivocación. Su baja para quemarlo. El • circuito. 1. Para dar lecturas escala arriba, se deben conectar los medidores de cd de modo que las terminales del medidor estén unidas a los puntos voltaje se desea medir. que la aguja en el circuito de prueba cuyas esté polaridades siempre en cero antes de conecta pueden ajústese con el tornillo de ajuste a maneje los medidores con rudeza. El eje y sus cojinetes se dañan fácilmente violentos o vibración. por golpes iguales. Las conducir a daños del movimiento a causa del golpe del cero en la cara del medidor. No sean conexiones de polaridad invertida un medidor. Si no indica cero, • Se deben corregir las lecturas para la presencia del medidor en el la porción del circuito cuya caída de Asegúrese medidores todo efecto de carga originado por voltímetro se conecta en paralelo a • los y se dañen. la suficiente corriente en el medidor para la suficiente corriente en el Descánsense Esto ayudará a evitar que se volteen resistencia puede permitir que pase medidor Esta portátiles sobre sus partes traseras. corriente se ha de medir y nunca en Se completa. exacto. conectan en serie con la rama cuya paralelo. escala indicación final será el valor más Como emplear los Medidores Básicos • de puntero contra el tope de reversa. • Los medidores de CA -de aleta de hierro, electrodinamómetros, y los Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 44 electrostáticos- pueden conectarse • sin tomar en cuenta la polaridad. • Manténganse los una vez al año de conformidad con las especificaciones del fabricante. medidores Adhiérase alejados de conductores con mucha una etiqueta de calibración al medidor en donde corriente. Los campos magnéticos asociados con las corrientes pueden aparezca la fecha en la que se hizo interferir con magnéticos del • los movimiento del en a).- Cuando no se usen, téngase el selector de función en las escalas de alto voltaje de CD. esto evita que se descargue la batería si ocurre un corto accidental entra las puntas. También protege al rectificador conexiones accidentales una fuente de CD. contra asegurarse que esté electrónica, deben estar en capacidad de diagnosticar y reparar equipos electrónicos. En el presente documento se describen los tipos de fallas que ocurren en los circuitos electrónicos, y se describen los métodos para implementar pruebas que permitan detectar y localizar fallas. - Análisis de la falla. como b).- Verifíquese la batería o pila para Diagnóstico Tanto los ingenieros como los técnicos Para los multímetros: circuito la última calibración. campos medidor e introducir errores. • Los medidores se deben calibrar Las operaciones de diagnostico y de reparación de fallas requieren que la persona lleve trabajando con un voltaje mayor conocimientos que el mínimo permitido. necesarios. a cabo posea los y experiencia las Lo anterior incluye conocer los modos funciones del medidor tal como usuales de fallas de los equipos de si se empleara un instrumento prueba que pueden resultar de utilidad c).- Utilícese cada una de especial únicamente. d).-Si el óhmetro no se puede llevar a cero cuando las puntas de prueba estén en corto, se le debe cambiar la batería. en una situación particular, además de los procedimientos normales para efectuar las reparaciones necesarias. En lo que sigue, se cubren en algún detalle los anteriores requisitos. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 45 adecuado - Dictamen y reporte de falla Existen básicamente dos categorías de reparación de equipo defectuoso. En primer lugar, están aquellas situaciones en las cuales un prototipo equipo, del que en funcionamiento ocasiones lleva del a suponer que opera incorrectamente., cuando en realidad no existen problemas de funcionamiento como experimental, recién construido, no tal. Tales situaciones son de ocurrencia esperado. Por otro lado, la segunda primeras instancia que se verifiquen. categoría hace referencia a aquellos Errores en la construcción: Bajo esta equipos que habiendo estado operando categoría se agrupan todos aquellos normal durante algún tiempo, han problemas relacionados con el diseño y presentado la parece funcionar de acuerdo a lo fallas en su frecuente y debe ser implementación una de la de las primera unidad o prototipo. funcionamiento. Independientemente de las circunstancias, el objetivo, en ambos casos, es conseguir que la unidad Fallas en el suministro de potencia: Es una de la fallas mas frecuente, proviene de la fuente de potencia. En defectuosa opere de acuerdo a lo esta parte se manejan corrientes y esperado el menor tiempo posible. En voltaje pérdida de pieza crítica de equipo componentes proceso productivo costoso, por lo cual térmicos que pueden conducir a fallas en la reparación del equipo. de potencia esta averiada, el equipo muchos ambientes operativos, la puede significar la interrupción de un la velocidad es un parámetro esencial Pueden existir muchas causas que provoque falla, entre las más comunes tenemos. de Operario: temperaturas sujetos a además de elevadas, de la esfuerzos fuente los están eléctricos y en sus componentes. Cuando la fuente deja de operar por completo. - Consecuencias. Problemas apreciables, Ocurren debido al uso incorrecto por parte de la persona que utiliza el equipo. Uno de Estos problemas diagnostico y son de reparación. fácil Por lo general, deben buscarse primero en los reguladores de voltaje defectuoso, diodos rectificadores abiertos o en corto, condensadores de filtrado los motivos es la falta de conocimiento Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 46 dañados y por ultimo, el transformador Las Problemas debidos a Ruidos: El ruido problemas. Todo lo anterior puede importante como defectuoso. eléctrico es una de fuente problemas potencial en los vibraciones puede ser introducir excesivas causa también frecuente defectos de mecánicos corrosión de tales conectores, circuitos digitales. Ruido: Es toda señal alambres quebrados o contactos de interruptores con exceso de ser causa de operación incorrecta. Las acumuladores que impiden su extraña que dentro del equipo puede señales de ruido pueden provenir de transitorios en las líneas de corriente alterna o de campo magnético o accionamiento normal. Problemas aquellos mecánicos: que surgen Son todos debido a equipos desperfectos en componentes de tipo aledaños, así como de interferencias mecánico tales como: Interruptores, televisión. general, es mucho más susceptible de eléctrico originados en debidas a transmisiones de radio o de También es factible que exista ruido generado internamente, el cual puede provenir de suministro de potencia mal conectores, relevos y otros. Esto por lo aparecer que la falla misma de componentes electrónicos, tales como los circuitos integrados. filtrados o de componentes mecánicos defectuosos que ocasionen contactos deficientes o intermitentes. Efectos ambientales: A esta pertenecen todos aquellos problemas derivados del efecto ambiente en el que opera el equipo. Por ejemplo, es posible que la temperatura del recinto o sitio donde se ubica el equipo exceda los límites permisibles fijados por el fabricante. acumulación Por de otra parte, grasas, CONTEXTUALIZACIÓN clase la polvo, químicos o abrasivos en el aire puede Competencia científico-teórica Identificar la influencia de la radiación y el efecto fotoeléctrico que emiten los equipos en el ser humano. − Describe en un ensayo, el tipo de radiación que se puede generar en un sistema de control digital. ocasionar fallas de funcionamiento. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 47 Normalmente el primer paso en la Competencia tecnológica: Describir las acciones elementales que deben cumplirse para realizar la inspección y diagnóstico de la operatividad de los sistemas de control digital. − Elabora un mapa conceptual sobre el cuidado del manejo de conexiones eléctricas, los aspectos de seguridad a contemplar y sus efectos en la salud. localización de una falla en un circuito existente que ha desarrollado un problema, es comprender el circuito y la operación de la maquinaria que controla. El mal funcionamiento de algunos componentes de circuito de control digital puede ser la causa única de falla en los circuitos de control. En los casos aislamiento en que la ruptura del es la causa de falla, una inspección visual de los componentes y del alambrado , en forma muy Competencia analítica Proponer la secuencia para realizar el diagnóstico de los sistemas de control digital. − Traduce las especificaciones para el mantenimiento correctivo, si es el frecuente dicha inspección, la detección de las fallas a tierra se hace con la parte de la instalación usuario y participa en una discusión importancia grupal de sobre los la aspectos bajo desenergizada. • caso, en el manual del fabricante o del puede ocurrir y escapar de estudio en forma Operación integral de la máquina o equipo. El mal funcionamiento componentes de algunos puede ser causado por contemplados en el diagnóstico de algún componente no detectado. fallas y el proceso de mantenimiento Cuando esto sucede, la sintomatología correctivo. no demuestra el origen real de la falla, hasta realizar una verificación componente por componente. 1.1.3 PROCEDIMIENTO GENERAL PARA IDENTIFICAR FALLAS. • Comprensión del circuito. • Inspección visual general. - Componentes. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 48 Se debe realizar la inspección física de componentes de la fuente de potencia integrados, térmico que pueden conducir a fallas la apariencia a deterioros, de fin los circuitos de identificar sobrecalentamiento o flamazos en su estructura. Prácticamente es están sujetos a esfuerzo eléctrico y en sus componentes. Cuando la fuente de potencia esta averiada, el equipo el primer deja de operar por completo. acercamiento a la detección de una Estos falla. diagnostico - general, Alambrado. Los deteriores en el alambrado de los sistemas y los falsos contactos es el segundo motivo de la aparición de fallas. Cuando esto sucede, los síntomas pueden ser permanentes o esporádicos, debido a su intermitencia de operación. - problemas Conexiones a tierra. Es una mala maña de los técnicos, el omitir la seguridad de una adecuada conexión a tierra, lo cual en muchas ocasiones puede evitar lamentaciones en pérdidas humanas, en el peor de los casos, o de el quemado de equipos con un alto costo. de las causas mas frecuentes de fallas en equipos digitales proviene de la fuente de potencia. Debido a que en esta parte del equipo se manejan de reparación. deben reguladores de buscarse voltaje fácil Por lo primero defectuoso, diodos rectificadores abiertos o en corto, condensadores del filtrado dañados y por ultimo el transformador defectuoso. Problemas de temporización: Es uno de los problemas diagnosticar se más difícil relaciona con de la correcta temporización de los circuitos. Parámetros como la frecuencia del reloj, los retrasos de propagación y otras características relacionadas, son de mucha importancia para la adecuada operación de los equipos digitales. • Falla de componentes del circuito: Una y son Inspección de áreas comunes de falla. - Fusibles. La verificación de fusibles es un buen punto para comenzar. apreciables, La abertura de fusibles, debido a además de temperaturas elevadas, los sobrecorrientes o voltajes, es una de corrientes y voltajes Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 49 las causas básicas de aparición de Las Para ello, es necesario detectar la la fallas totales en los sistemas. ubicación y verificar la continuidad de estos dispositivos, como una de las primeras acciones de detección de y los elementos corrosivos, ocasionan frecuentemente perdida elementos de contacto terminales con los de los dispositivos del sistema, lo cual genera fallas en su operación. fallas;. - vibraciones Marcas incorrectas de - alambres. Perdida de conexiones. Hoy en día, los equipos y las máquinas Este problema, usualmente se presenta cada una de ellas, puede ser la causa montaje por parte de los fabricantes. de un problema. Cuando se tiene el desconocimiento de pueden tener cientos de conexiones y La perdida de señal en los sistemas electrónicos puede suceder, desde una simple interrupción de alimentación, hasta el quemado de los elementos conductores, lo cual ocasiona en muchas ocasiones, la intervención no necesaria a los equipos del sistema. Por ello se recomienda que se empiece por la verificación de la alimentación del sistema. totalidad la Para desechar posible falla en en su en el piso de montaje incluso desde el los estándares de cableado, se puede caer en el error de colocar cables con señales diferentes a las que indica el color del cable; esto puede redituar en presuponer que existe un mal cableado y en un afán por corregirlo, conectar de manera erróneo los dispositivos y provocar una perdida o daño destructivo de los circuitos de los sistemas. - los Combinación de problemas. sistemas de suministración de energía Esta al sistema. combinación de problemas que por su - los contactores, los relevadores, las estaciones de botones y los desconectares. se hace a la importancia se deben enfatizar; los Contactos defectuosos. Esto aplica a los arrancadores de motores, referencia siguientes son algunos tipos típicos de combinación de problemas: Electró-mecánicos. Electró-presión. Eléctrico-temperatura. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 50 El mayor problema que se ha presentado o reportado, no siempre es indicativo de cual es el aspecto de la falla. - potencia puede variar mucho entre hora pico y horas tranquilas. Como este voltaje de línea es la entrada Bajo voltaje. Si no hay una indicación inmediata de problema voltaje de línea en la instalación de aparente, una de las primeras cosas a verificar el voltaje de la línea. Existen algunos equipos o sistemas de control que manejan un estricto control salida del puente filtrada de rectificador, éste es la casi directamente proporcional al voltaje de línea. Como se puede ver en la figura 6.1, la salida filtrada del puente rectificador es la entrada del regulador de voltaje. de línea, lo cual hace imposible su operación ante oscilaciones de señal frecuentes o bajos voltajes. • Inspección de áreas modulares de falla. Después de que las causas mecánicas del mal funcionamiento verificadas, comienza han entonces sido la verificación eléctrica; para esto se debe asegurar que se este cumpliendo con las normas de seguridad y con el equipo de protección adecuado. Regulación de la carga y de la fuente. Otra forma de especificar la calidad de luna fuente de potencia regulada es su regulación de la fuente (también se llama efecto de la fuente o regulación de la línea). Se abrevia SR, la regulación de la fuente se define como el cambio en el voltaje de la carga regulado para - Fuentes de alimentación un intervalo específico del voltaje de Fuentes Reguladas línea, generalmente 115± 10%. En la figura, el voltaje de línea de la La formula se define es entrada tiene un valor nominal de 115 SR = VHL - VLL V. dependiendo de la demanda de electricidad en un área dada de localidad, este voltaje de línea puede ser diferente de 115 V. de hecho, el Donde: SR = regulación de la fuente. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 51 VHL = voltaje de carga con no en cortocircuito. VLL = voltaje de carga con no son detectados por el multímetro y Valores por debajo de 100nf en general voltaje de línea alto. con el mismo en posición R×1k se voltaje de línea bajo. Por ejemplo, si el voltaje de la carga es 10 V± 0.3 V para un voltaje de línea de 115± 10%, entonces: puede saber si el capacitor esta en cortocircuito o no según muestra la figura. SR = 10.3 V - 9.7 V = 0.6 V Comparando, una buena fuente de potencia tal como la 6214a de HewlettPackard tiene una SR = 4 MV. El porcentaje de regulación de la fuente es: %SR = SR/Vnom X 100% donde Vnom es el voltaje de carga nominal, es decir el voltaje de salida bajo condiciones de funcionamiento características. Por ejemplo, si el cambio en el voltaje de la carga es 0.6 V y el voltaje de carga nominal es 10 V, el porcentaje de la regulación de la carga es: Si el capacitor posee resistencia infinita significa que el componente no posee pérdidas excesivas cortocircuito. ni está Generalmente en esta indicación es suficiente para considerar que el capacitor está, en buen estado pero en algún caso podría ocurrir que el elemento estubiera "abierto", o que un terminal en el interior del capacitor %SR = 0.6/10V X 100% = 6% no hiciera contacto con la placa. Prueba de componentes electrónicos Para confirmar con seguridad el estado básicos Prueba de capacitores Capacitores de bajo valor del capacitor e incluso conocer su valor, se puede emplear el circuito de la figura. La prueba de capacitores de bajo valor se limita a saber si los mismos están o Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 52 La frecuencia será 50 ó 60Hz según el país donde estés ya que es la correspondiente a la red eléctrica. Elegir el valor de R según el valor del capacitor a medir: Capacidad a medir 0 , 01uf < Cx < 0 , Para conocer el valor de la capacidad 5uf se deben seguir los pasos que se Cx orden de los describen a continuación: tensión V1 y se anota. resistor que será la misma que atraviesa el capacitor por estar ambos elementos en serie I = V1 /R 3. Se mide la tensión V2 y se anota. 4. Se calcula la reactancia capacitiva del componente en medición XC = V2 / I 5. Se calcula Cx mayores hasta 1K 10uf 2. Se calcula la corriente por el Con este capacitores 10K 100K nanofarad 1. Armado el circuito se mide la Resistencia serie método cuyos pueden valores medirse estén comprendidos entre 0 , 01uf y 0 , 5uf. Si se desean medir capacidades menores debe tenerse en cuenta la resistencia que posee el multímetro usado como voltímetro cuando se efectúe la medición. Para medir capacidades mayores debe el valor de la tenerse en cuenta que los capacitores capacidad del capacitor con los sean no polarizados, debido a que la valores obtenidos prueba se realiza con corriente alterna. C = 1 / [ XC . 6 , 28 . f ] Capacitores electrolíticos Observaciones Se debe emplear un solo voltímetro. Los capacitores electrolíticos pueden medirse directamente con el multímetro utilizado como ohmetro. Cuando se conecta un capacitor entre los terminales del multímetro, este Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 53 hará que el componente se cargue con sin de su capacidad y de la resistencia del fondo deflexionará por completo y luego En la medida que la capacidad del una constante de tiempo que depende multímetro. Por lo tanto la aguja descenderá hasta cero indicando que el capacitor está cargado totalmente, ver figura. retornar indica que está en entonces el cortocircuito y si retorna pero no a de escala condensador tendrá fugas. componente es mayor, es normal que sea menor la resistencia que debe indicar el instrumento. La tabla II indica la resistencia de pérdida que deberían tener los capacitores de buena calidad. TABLA II Capacitor El tiempo que tarda la aguja en descender hasta 0 dependerá del rango en que se encuentra el multímetro y de la capacidad del capacitor. En la prueba es conveniente respetar la tabla I. TABLA I Resistencia de pérdida 10uf Mayor que 5M 47uf Mayor que 1M 100uf Mayor que 700K 470uf Mayor que 400K 1000uf Mayor que 200K 4700uf Mayor que 50K Se realizar la prueba dos veces, invirtiendo la conexión de las puntas Valor del capacitor Rango Hasta 5uf R×1k Hasta 22uf R×100 Hasta 220uf R×10 Mas de 220uf R×1 de prueba del multímetro. Para la medición de la resistencia de pérdida interesa la que resulta menor según muestra la figura. Si la aguja no se mueve indica que el capacitor está abierto, si va hasta cero Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 54 conecta a la zona N (cátodo del diodo) y la punta negra a la P (ánodo), la unión se polariza en directo y se hace conductora. El valor concreto indicado por el instrumento no tiene significado alguno, salvo el de mostrar que por la unión circula corriente. Prueba de diodos Los diodos son componentes que conducen la corriente en un solo sentido, teniendo en cuenta esto se pueden probar con un multímetro en la posición óhmetro. El funcionamiento de tal aparato de medida se basa en la medición de la corriente que circula por el elemento bajo prueba. Es muy importante conocer la polaridad de la bateria interna del los multímetros analógicos en los cuales la punta negra del multimetro corresponde al terminal positivo de la bateria interna y la punta roja corresponde al terminal negativo de la bateria. Se empleará un multímetro en las y Por el contrario, cuando la punta roja se conecta a la zona P (ánodo), y la negra a la zona N (cátodo), se esta aplicando una tensión inversa. La unión no conducirá, y esto será interpretado por el instrumento resistencia muy elevada. como una las medidas se efectuarán colocando el instrumento escalas de resistencia y preferiblemente en las escalas ohm x 1, ohm x 10 ó también ohm x 100. Así cuando se intenta medir la resistencia de un diodo, se encontrarán dos valores totalmente Prueba de transistores distintos, según el sentido de las puntas. Si la punta roja (negativo) se Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 55 Un transistor bipolar equivale a dos Con esto se habrá aplicado entre la uniones), por lo tanto las medidas polarización ellas por separado, pensando que el conducción electrodo base es común a ambas moviéndose la aguja del multímetro diodos en oposición (tiene dos deben realizarse sobre cada una de direcciones. base y el emisor o colector, una como directa, lo consecuencia hasta de indicar la que entrada ambas un traerá cierto en uniones, valor de resistencia, generalmente baja (algunos ohm) y que depende de muchos factores. Se empleará un multímetro analógico y las medidas se efectuarán colocando el instrumento en las escalas de resistencia y preferiblemente en las escalas ohm x 1, ohm x 10 ó también ohm x 100. Antes de aplicar las puntas al transistor es conveniente serciorarse del tipo de éste, ya que si es NPN se procederá de forma contraria que si se trata de un PNP. Para el primer caso (NPN) se situará la punta negra (positivo) del multímetro sobre el terminal de la base y se aplicará la punta roja sobre las patillas correspondientes al emisor y colector. A continuación se invertirá la posición de las colocando puntas la del punta instrumento, roja (negativa) sobre la base y la punta negra sobre el emisor y después sobre el colector. De esta manera el transistor recibirá una tensión inversa sobre sus uniones con lo que circulará por él una corriente muy débil, traduciéndose en un pequeño o incluso nulo movimiento de la aguja. Si se tratara de un transistor PNP el método a seguir es justamente el opuesto al descrito, ya Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 56 que las polaridades directas e inversas de las uniones son las contrarias a las del tipo NPN. Las comprobaciones anteriores se completan con una medida, situando el multímetro entre los terminales de emisor y colector en las dos posibles combinaciones que puede existir; la indicación del instrumento será muy similar a la que se obtuvo en el caso de aplicar polarización inversa (alta resistencia), debido a que al dejar la base sin conexión el transistor estará bloqueado. Esta comprobación no debe olvidarse, ya que se puede detectar un cortocircuito entre emisor y colector y en muchas ocasiones no se descubre con las medidas anteriores. Amplificadores Operacionales. Un amplificador operacional, u opamp, es un amplificador diferencial con una ganancia muy alta, con una elevada impedancia de entrada y una impedancia de salida baja. Los usos más típicos del amplificador operacional son proporcionar cambios de amplitud de voltaje (amplitud y polaridad), osciladores, circuitos de filtros y muchos otros tipos de circuitos de instrumentación. Un opamp contiene varias Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital etapas de 57 amplificador diferencial para lograr una ganancia de voltaje muy alta. Amplificador No Inversor Las conexiones de la figura muestran Amplificador Inversor un circuito a op-amp que trabaja como El circuito de amplificador de ganancia amplificador constante que más se utiliza es el multiplicador de ganancia constante. amplificador se Debe resaltarse que la conexión de muestra en la figura. La salida se amplificador inversor es la que más se una ganancia fija o constante, que estabilidad a la frecuencia (misma que (R1) determinar la ganancia de voltaje del inversor, el cual obtiene multiplicando la entrada por determinan la resistencia de entrada y la resistencia de utiliza, no porque trataremos inversor tiene más una adelante). o mejor Para retroalimentación (Rf), con la salida circuito podemos usar que R1 es V1, invertida debido a que Vi ? 0 V. Este debe ser Ecuación: respecto a la entrada. igual al voltaje de salida a través de un divisor de voltaje R1 y Rf, por lo que: V0 = -[(Rf / R1) V1] Multiplicador inversor de ganancia constante. Multiplicador no inversor de ganancia Ejercicio: constante. Si el circuito de la figura 14.15 tiene R1 = 100 k y Rf = 500 k , ¿qué voltaje de salida resulta para la entrada de V1 R1 V1 = ---------- Vo R1 + Rf = 2 V? Solución: Lo que da como resultado V0 = -[(Rf / R1) V1] V0 V1 = -[(500 / 100) 2V] V1 = -10 V R1 + Rf Rf --- = ---------- = 1 + ----V1 R1 R1 Ejercicio Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 58 Calcule el voltaje de salida de un amplificador no inversor (como el de la figura 5.15) para valores de V1 = 2 V, Rf = 500 k y R1 = 100 k . Solución Rf V0 = 1 + ----- * V1 Seguidor unitario R1 500 AMPLIFICADOR SUMADOR V0 = 1 + ----- * 2 V Probablemente, el circuito op-amp más 100 utilizado es el circuito del amplificador sumador que se muestra en la figura, V0 = + 12 el circuito muestra un circuito amplificador sumador de tres entradas que proporciona un medio de sumar algebraicamente Seguidor Unitario El circuito seguidor unitario, que se muestra en la figura proporciona una ganancia unitaria sin inversión polaridad o fase, está claro que: de V0 = V1 ganancia constante, el voltaje de salida puede expresarse en términos de las entradas como: Rƒ Rƒ R1 R2 Rƒ Vo = - ---- V1 + ---- V2 + ---- V3 polaridad y magnitud que la entrad. El circuito opera como un circuito emisor excepción voltajes, multiplicado cada uno por un factor de Y que la salida es de la misma seguidor o tres seguidor de fuente, a de que la ganancia es exactamente unitaria. R3 En otras palabras, cada entrada suma un voltaje a la salida, multiplicado por su multiplicador de ganancia constante separado. Si se usan más entradas, cada una añade un componente adicional a la salida. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 59 1000 k 1000 k 1000 k Vo = - (-2 V) + (+3 V) - (+1 V) 500 k 200 k Vo = - [5 (-2 V) + 2 (3 V) + 1 (1 V)] = Amplificador sumador +3 V Ejercicio 3 Calcule el voltaje de salida de un amplificador siguientes sumador conjuntos de resistencias. (Use Rƒ = 1 M para voltajes los y en todos los casos) Convertidores Analógicos a Digitales Se usan un gran número de métodos para convertir señales analógicas a la forma digital. Los que más se emplean en los circuitos convertidores A/D a) V1 = +1 V, V2 = +2 V, V3 = +3 V, R1 = 500 k , R3 = 1 M , R2 = 1 M . b) V1 = -2 V, V2 = +3 V, V3 = +1 V, R1 = 200 k k 1000 k , R3 = 1 M , R2 = 500 . disponibles en el mercado son cinco: 1.- Rampa de escalera 2.- Aproximaciones sucesivas 3.- Doble rampa 4.- Voltaje a frecuencia 5.- Paralelo o instantáneo Solución 1.- Convertidores A/D de rampa de escalera. Los convertidores más sencillos son de este tipo. Cuando se a) 1000 k , 1000 k ,1000 k Vo = - (+1 V) + (+2 V) + - (+3 V) 500 k 1000 k 1000 k Vo = - [2 (1 V) + 1 (2 V) + 1 (3 V)] = -7 V aplica un comando de inicio o arranque la lógica de control, el voltaje analógico de entrada se compara con una salida de voltaje de un convertidor D/A. Esta salida comienza en cero y se incrementa en un bit menos significativo con cada pulso del reloj. Siempre que el voltaje de entrada sea b) mayor que el voltaje de salida del Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 60 comparador pueden efectuar conversiones entre 1 y continúa permitiendo que los pulsos La lógica de este convertidor prueba convertidor D/A, el producirá una señal de salida que del reloj se alimenten al contador. Sin embargo, cuando el voltaje de 50 m s. Sin embargo, son más caros. varios códigos de salida y los alimenta al convertidor D/A y a un registro de salida de ese convertidor es mayor que almacenamiento comparador cambia y esta acción evita través del comparador. La operación es que los pulsos del reloj lleguen al análoga a la acción de pesar una contador. muestra en una balanza de laboratorio El estado del contador en ese instante con pesos estándar en una secuencia el voltaje de entrada, la salida del representa el valor de voltaje de tipo de entrada en forma digital. La desventaja de este convertidores es que, no obstante su simplicidad, es bastante lento y el tiempo de conversión depende de la amplitud de voltaje de entrada. y compara el resultado con el voltaje de entrada a binaria. El procedimiento correcto es comenzar con el mayor peso estándar y proseguir en orden hasta el menor. La muestra se coloca en un platillo y el peso mayor se coloca en el otro; si la balanza no se inclina, se deja el peso, y se coloca el siguiente con menor peso. Si la balanza se inclina, se quita el peso mayor y se agrega el siguiente menos pesado. Se usa el mismo procedimiento para el siguiente valor menos pesado y así se prosigue hasta el menor. Después de que se ha probado el enésimo peso y Diagrama de bloques del convertidor analógico a digital en rampa de escalera 2.- Convertidores se ha tomado una decisión, se dan por terminadas las mediciones de peso. El total de las pesas que se encuentran A/D de en el platillo es la aproximación más aproximaciones sucesivas. Se utilizan cercana al peso de la muestra. En el de alta resolución y velocidad, ya que sucesivas, ampliamente debido a su combinación convertidor de se aproximaciones implementa Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital el 61 procedimiento de medición de pesos alimentación de 60 Hz, se necesita que comparador, esta mediante un convertidor un almacenamiento D/A, registro y una lógica un de de T1 sea de 16.667 ms. Sin embargo, ventaja conduce a tiempos de conversión muy largos. Sin embargo control. también las convertidores hacen muy de ventajas de los doble rampa los adecuados aplicaciones en las necesarios tiempos que para no sean breves de conversión. Se emplean mucho, en especial en aplicaciones de instrumentos de precisión tales como voltímetros digitales. Diagrama de bloques de un convertidor analógico a digital de aproximaciones sucesivas. 3.- Convertidores A/D de doble rampa. Se emplean aplicaciones en ampliamente donde la en mayor importancia estriba en la inmunidad al ruido, gran exactitud y economía. Los convertidores de doble rampa pueden suprimir la mayor parte del ruido de la señal de entrada debido a que emplean un integrador ser infinito para efectuar la conversión. El rechazo del ruido puede específica del para ruido una si frecuencia el se iguala al periodo del ruido. Por lo para rechazar el doble rampa. primer periodo de integración del convertidor tanto, Convertidor analógico a digital de ruido prevaleciente debido a las líneas de Convertidor de voltaje a frecuencia. En este tipo de convertidores, el voltaje de CD de entrada se convierte en un Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 62 conjunto de pulsos cuya velocidad de 5.- proporcional a la magnitud del voltaje a cabo las más rápidas conversiones mediante un contador electrónico en entrada se alimenta simultáneamente a forma contar las una entrada de cada uno de los P intervalo de tiempo en el voltímetro comparador es un voltaje de referencia. digital de doble rampa. Por lo tanto, la El comparador recibe un valor distinto cuenta es proporcional a la magnitud del voltaje de referencia, comenzando primordial de esos convertidores es el divisor de voltaje y valores iguales de CD de entrada a un conjunto de pulsos. en cada comparador estará dado por repetición (o frecuencia) es de alimentación. Los pulsos se cuentan semejante al de longitudes de onda con el contador de del voltaje de entrada. La parte circuito que transforma el voltaje de Se emplea un integrador para llevar a cabo esta tarea. Las frecuencias típicas del convertidor de voltaje a frecuencia (V/F) quedan en el rango de 10 kHz a 1 kHz. El convertidor muy utilizado de 10 kHz necesita compuerta de un intervalo 0.025 s para de una conversión A/D de 8 bits. Convertidor en paralelo (o instantáneo). Estos convertidores llevan A/D. En esta técnica, el voltaje de comparadores. La otra entrada de cada en VRmax. Empleando el principio del R, el valor del voltaje de referencia VRp VRp = VRmax P/Q Siendo p = número del comparador (de 1 a P) P = número total de comparadores Q = número total de resistencias = P + 1 Así, el voltaje de entrada se compara de manera simultánea con valores de voltaje, igualmente espaciados (de 0 a VRmax). Diagrama de bloques de un multimetro digital tipo integrador voltaje a frecuencia. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 63 Los actuadores hidráulicos, neumáticos eléctricos son usados pera manejar aparatos mecatrónicos. Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita neumáticos es potencia, son y los simples posicionamientos. Sin embargo, los hidráulicos requieren demasiado equipo para suministro de energía, así como de mantenimiento periódico. Por Convertidor analógico a digital paralelo de tres bits. Actuadores. actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las válvulas. Existen tres tipos de actuadores: • Hidráulicos • Neumáticos • Eléctricos modelos neumáticos también son limitadas desde el punto de vista de - Transductores: Sensores y Los otro lado, las aplicaciones de los precisión y mantenimiento. Los actuadores eléctricos también son muy utilizados en los aparatos mecatronicos, como por ejemplo, en los robots. Los servomotores CA sin escobillas se utilizaran en el futuro como actuadores de posicionamiento preciso debido a la demanda de funcionamiento sin tantas horas de mantenimiento Por todo esto es necesario conocer muy bien las características de cada actuador para utilizarlos correctamente de acuerdo a su aplicación especifica − Actuadores hidráulicos Los actuadores hidráulicos, que son los de mayor antigüedad, pueden ser clasificados de acuerdo con la forma de 64 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital operación, funcionan en base a fluidos a presión. Existen tres grandes grupos: 1. cilindro hidráulico 2. motor hidráulico 3. motor hidráulico de oscilación − Cilindro hidráulico De acuerdo con su función podemos clasificar a los cilindros hidráulicos en 2 tipos: de Efecto simple y de acción doble. En el primer tipo se utiliza fuerza hidráulica para empujar y una fuerza externa, diferente, para contraer. El segundo tipo se emplea la Cilindro de Efecto simple. La barra esta solo en uno de los extremos del pistón, el cual se contrae mediante resortes o por la misma gravedad. La carga puede colocarse solo en un extremo del cilindro. fuerza hidráulica para efectuar ambas acciones. El control de dirección se lleva a cabo mediante un solenoide que se muestra a continuación Cilindro de Efecto doble. La carga puede colocarse en cualquiera de los lados del cilindro. Se genera un En el interior poseen un resorte que cambia su constante elástica con el paso de la corriente. Es decir, si circula impulso diferencia horizontal de debido presión entre a la los extremos del pistón corriente por el pistón eléctrico este puede ser extendido fácilmente. Cilindro de presión dinámica Lleva la carga en la base del cilindro. Los costos de fabricación por lo general son bajos ya que no hay partes que resbalen dentro del cilindro. Cilindro telescópico. La barra de tipo tubo multietápico es empujada sucesivamente conforme se va aplicando al cilindro Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital aceite a 65 presión. Se puede lograr una carrera El aceite a presión fluye desde la longitud del cilindro dentada de cada engranaje generando relativamente en comparación con la entrada que actúa sobre la cara torque en la dirección de la flecha. La estructura del motor es simple, por lo que es muy recomendable su uso en operaciones a alta velocidad. Motor hidráulico En los motores hidráulicos el movimiento rotatorio es generado por la presión. Estos motores los podemos clasificar en dos grandes grupo: El primero es uno de tipo rotatorio en el que los engranes son accionados directamente por aceite a presión, y el segundo, de tipo oscilante, el movimiento rotatorio es generado por la acción oscilatoria de un pistón o percutor; este tipo tiene mayor demanda debido a su mayor eficiencia. A continuación se muestra la clasificación de este tipo de motores Motor de engranaje excéntrica entrada empuja el pistón contra la brida y la fuerza resultante en la dirección radial hace que el eje y el bloque del cilindro giren en la dirección de la flecha. Este tipo de alta presión y a alta velocidad. Es posible Motor de Hélice Hidráulico EL aceite a presión que fluye desde la motor es muy conveniente para usos a Tipo Rotatiorio Motor de Veleta Motor Motor con pistón eje inclinado Motor de Leva modificar su capacidad al cambiar el ángulo de inclinación del eje. Pistón Axial Tipo Oscilante Motor con eje inclinado Motor de Engranaje. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 66 en lo que se refiere a la estructura, debido a que estos tienen poca viscosidad. En esta clasificación aparecen los fuelles y diafragmas, que utilizan aire comprimido y también los músculos Motor oscilante con pistón axial Tiene como función, el absorber un determinado volumen de fluido a presión y devolverlo al circuito en el momento que éste lo precise. artificiales de hule, que últimamente han recibido mucha atención. De Efecto simple Cilindro Neumático Actuador Neumático De efecto Doble Con engranaje Motor Neumático Con Veleta Con pistón Con una veleta a la vez Multiveleta Motor Rotatorio Con pistón De ranura Vertical De émbolo Actuadores Neumáticos A los mecanismos que convierten la Fuelles, Diafragma y músculo artificial Cilindro de Simple Efecto energía del aire comprimido en trabajo mecánico se les denomina actuadores neumáticos. Aunque en esencia son idénticos a los actuadores hidráulicos, el rango de compresión es mayor en este caso, además de que hay una pequeña diferencia en cuanto al uso y Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 67 Este método de llave de seguridad para la retención de las tapas del Cremallera Transforman un movimiento lineal en un movimiento rotacional y no superan los 360° actuador, usa una cinta cilíndrica flexible de acero inoxidable en una ranura de deslizamiento labrada a máquina. Esto elimina la concentración de esfuerzos causados por cargas centradas en los tornillos de las tapas y helicoils. Las Llaves de Seguridad incrementan de gran forma la fuerza del ensamblado del actuador y proveen un Rotativos de Paletas Son elementos motrices destinados a proporcionar un giro limitado en un eje de salida. La presión del aire actúa directamente sobre una o dos palas imprimiendo un movimiento de giro. Estos no superan los 270° y los de paleta doble no superan los 90°. cierre de seguridad contra desacoplamientos peligrosos. 2 PIÑÓN CON RANURA: Esta ranura en la parte superior del piñón provee una transmisión autocentrante, directa para indicadores de posición e de acoplamiento. interruptores de posición, eliminando el uso de bridas Namur). (Bajo la norma 3 COJINETES DE EMPALME: Estos cojinetes de empalme barrenados y enroscados sirven para simplificar accesorios a el acoplamiento montar en la de parte superior. (Bajo normas ISO 5211 Y VDI). Partes de un Actuador 1 SISTEMA DE "LLAVE DE SEGURIDAD": 5 PASE DE AIRE GRANDE: Los conductos internos para el pasaje de aire extra grandes permiten una Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 68 operación rápida y evita el bloqueo de todas las partes del actuador contra 6 MUÑONERAS: 9 REVESTIMENTO: los mismos. Una muñonera de nuevo diseño y de máxima duración, permanentemente desgaste y corrosión. Un revestimiento doble, para proveer extra protección lubricada, resistente a la corrosión y de agresivos. fácil reemplazo, extiende la vida del 11 ACOPLE: actuador en las aplicaciones más severas. contra ambientes Acople o desacople de módulos de reposición por resorte, o de seguridad en caso de falla de presión de aire. 12 TORNILLOS DE AJUSTE DE CARRERA: Provee ajustes para la rotación del piñón en ambas direcciones de viaje; lo que es esencial para toda válvula de cuarto de vuelta. 16 MUÑONERAS RADIALES Y DE CARGA DEL PIÑÓN: Muñoneras protegen 7 CONSTRUCCIÓN: Muñoneras Se debe proveer fuerza máxima contra abolladuras, choques y fatiga. Su piñón y cremallera debe ser de gran calibre, debe ser labrado con maquinaria de alta precisión, y elimina el juego para poder obtener posiciones precisas. fuerte, contra cargas radiales que verticales. soportan toda carga radial. 17 SELLOS DEL PIÑÓN - SUPERIOR E INFERIOR: Los sellos posicionados del para piñón están minimizar todo hueco posible, para proteger contra la 8 CERAMIGARD: Superficie reemplazables corrosión. resistente a la corrosión, parecida a cerámica. Protege 18 RESORTES INDESTRUCTIBLES DE SEGURIDAD EN CASO DE FALLA: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 69 Estos resortes fabricados para son diseñados nunca fallar y y posteriormente son protegidos contra la corrosión. clasificados y Los resortes asignados de son forma particular para compensar la pérdida de memoria a la cual esta sujeta todo resorte; para una verdadera confianza en caso de falla en el suministro de aire. Utilización de un pistón eléctrico para el accionamiento de una válvula pequeña. La forma mas sencilla para el accionamiento con un pistón, seria la instalación de una palanca solidaria a una bisagra adherida a una superficie paralela al eje accionamiento del y a pistón las de entradas roscadas, tal y como se observa en el siguiente diagrama: Actuadores Eléctricos La estructura de un actuador eléctrico es simple en comparación con la de los actuadores hidráulicos y neumáticos, ya que sólo se requieren de energía eléctrica como fuente de poder. Como se utilizan cables eléctricos para transmitir electricidad y las señales, es altamente versátil y prácticamente no hay restricciones respecto a la distancia entra la fuente de poder y el actuador. Existe una gran cantidad de modelos y es fácil eléctricos utilizarlos con estandarizados motores según la aplicación. En la mayoría de los casos es necesario utilizar reductores, debido a que los motores son de operación continua. El pistón eléctrico puede ser accionado por una corriente, con lo cual para su accionamiento, solo hará falta utilizar un simple decidiera relé. En caso que se alimentarlo con cc, la corriente deberá ser del mismo valor pudiendo ser activado por una salida a transistor de un PLC. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 70 Accionamiento Musculares con Alambres Motores a paso Es un dispositivo electromecánico que Los Alambres Musculares, también son convierte actuadores. movimientos mecánicos distintos. Tienen una apariencia semejante a la de un pelo, con la gran diferencia que al activarlos con corriente eléctrica estos se contraen generando fuerzas desde los 20 a los 2000 gramos, dependiendo de su diámetro. Podría construirse un sistema semejante al utilizado con el pistón, lográndose aun una mayor rapidez cuando pulsos eléctricos son aplicados en la secuencia apropiada. Existen tres tipos básicos de motores a Pasos. Ellos son: Reductancia variable Imán permanente También Cada montajes mas sencillos, como el de una alambre en V invertida que posea los dos terminales del alambre solidarios a un chasis montado por debajo de la base de la válvula, de tal manera que el vértice de la V invertida este sobre el mecanismo de cierre de la válvula. Como se siguiente esquema: observa en el en incrementos discretos a paso del paso Híbrido implementase eléctricos El eje de un motor a pasos gira con para el accionamiento del mecanismo. podrían pulsos uno de estos elementos presentan sus propias características de operación y por ello, el mantenimiento correctivo implica la sustitución del componente. • Sistemas de control. ¿En qué consisten? Son sistemas eléctricos o electrónicos que están capturando señales del estado del sistema bajo su control permanentemente, y que al detectar una desviación preestablecidos de del los parámetros funcionamiento normal del sistema, actúan mediante sensores y actuadores para llevar al sistema de vuelta a sus condiciones Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 71 operacionales normales funcionamiento. de un general –llamado planta- que tiene una serie de entradas que provienen del sistema a controlar, y se diseña un sistema para que, a partir de estas entradas, modifique ciertos parámetros planta, con en que el sistema las señales anteriores volverán a su estado normal ante cualquier variación. La siguiente esquemáticamente la acción de control es que en un sistema de control de lazo sistema lo abierto independiente de la salida; mientras ¿Cómo funcionan? Hay En un sistema de control de lazo figura cómo cerrado la acción cierto modo, dependiente de la salida. La precisión con la que un sistema de control de lazo abierto puede ejecutar una acción está determinada por su calibración, es decir, por su capacidad para establecer o restablecer una relación entre la entrada y la salida con el muestra de control es, en fin de obtener del exactitud deseada. sistema la funcionaría un sistema de control básico: ¿Cuáles son sus principales características y componentes? Los sistemas cerrado se de control llaman de lazo comúnmente Los sistemas de control se clasifican en sistemas de control por realimentación cerrado; se distinguen por el tipo de los componentes y relaciones típicos sistemas de lazo abierto y de lazo acción de control que activa al sistema o retroacción. La figura esquematiza de este tipo de sistemas. para producir la salida. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 72 El componente más importante de cualquier sistema de control de lazo cerrado es el lazo de realimentado básico. control ? PARA CONTEXTUALIZAR CON: ? Trabajo en equipo La realimentación es una propiedad de los sistemas de lazo cerrado que Competencia analítica. permite que la salida (o cualquier otra variable controlada del sistema) se compare con la entrada al sistema (o con una entrada a cualquier componente interno del mismo con un subsistema), de manera tal que se − pueda establecer una acción de control apropiada como función de Identificar las fallas reparables y no reparables de sistemas de control digital y determinar la viabilidad de su corrección Describe en un esquema las fallas reparables la y no módulos y áreas. diferencia entre la entrada y la salida. reparables de Otro componente importante de los sistemas de control es el actuador final; por cada proceso debe haber uno que se encargue de suministrar la energía o material al proceso y de cambiar la señal de medición. Competencia emprendedora. A menudo el actuador final es algún tipo de válvula, pero puede también puede ser una correa o regulador de velocidad de motor, un posicionador, etcétera. − El último elemento del lazo es el controlador automático; su trabajo es controlar la medición, es decir, mantener la medición dentro de límites aceptables. Evaluará los costos y el periodo de reparación, el cual tiene que contemplarse con: tiempo de intervención, tiempo de detección y localización del producto averiado, cambio de elementos y pruebas de funcionamiento. Evalúa los costos y el periodo de reparación, el cual tiene que contemplarse con: tiempo de intervención, tiempo de detección y localización del producto averiado, cambio de elementos y pruebas de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 73 funcionamiento. Recolección de Datos: Es aquella en la cual se hace acopio de toda la información pertinente al equipo bajo observación. Por ejemplo, lo primero que debe hacerse es obtener la documentación, en la cual se incluye tanto los diagramas esquemáticos de circuitos así como los manuales de servicio, información de calibración y similares. Localizar el problema: Es por lo general es lo mas difícil, el grado de dificultad y la cantidad de tiempo que esta fase del problema consuma, dependen de la complejidad del equipo y la naturaleza del daño. Los siguientes pasos pueden ayudar a desarrollar un método sistemático para localizar la avería: 1.1.4 PROCESO DEL MANTENIMIENTO CORRECTIVO. Procedimientos para la Solución de Problemas La reparación de equipos electrónicos de control digital puede resumirse cuatro (4) sencillos pasos: 1. Recolección de Datos 2. Localizar el problema 3. Efectuar la reparación 4. Probar para la verificación la operación correcta. a) Verifique lo obvio y sencillo primero que todo, como fusible, tomas, interruptores, etc. b) Corra los programas de diagnostico si los hay. c) Utilice sus sentidos, mirando, oliendo y tocando en busca de temperaturas anormales, elementos quemados, etc. d) Verifique que los niveles de AC y DC sean correctos. e) Cerciorase de la existencia del reloj. f) Utilice métodos de rastreo de señal. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 74 sustitución de elementos de los sistemas de control. g) Ensaye sustituciones sencillas de componentes o de tarjetas en cuanto sea posible. h) Lleve a verificaciones, dinámicas. cabo La − Elabora fichas de trabajo con la pruebas estáticas prueba información en Word, y preséntala al y o estática PSP para su evaluación. − Expón en equipo. el proceso de mantenimiento requiere de la deshabilitación del acetatos reloj del sistema, con lo cual todos entonces es posible, utilizando puntas lógicas o un voltímetro, observar los niveles para obligar al la la secuencia de los procedimientos de mantenimiento correctivo de sistemas de control digital. − Realizará un diagrama de bloques para sustitución de este por un pulsador manual y − Describir presentes en el circuito. Algunos deshabilitar el reloj, sino también la cañón. de Competencia lógica: lógicos sistemas permiten, no solamente apoyo computadora. los niveles lógicos estabilizan a un valor constante. A partir de esto, o con describir la secuencia de mantenimiento correctivo. sistema operar paso a paso. Las pruebas dinámicas, por su parte se llevan a cabo con el reloj en operación normal y requiere del uso de un osciloscopio, de una punta lógica o de un analizador lógico. CONTEXTUALIZACIÓN Competencia de información. Realizar búsquedas de información en Internet sobre las acciones de reconstrucción, reparación y Competencia lógica: Identificar las características básicas de las herramientas informáticas empleadas en las diferentes etapas del desarrollo de proyectos de automatización industrial. − Analiza la herramienta informática asignada por el PSP y plasmará sus principales características, aplicaciones y formas de uso, una hoja de rotafolios Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital en para 75 Su funcionamiento es de tipo eléctrico; exponerlo al grupo. de acuerdo con las señales que recibe de la unidad de control efectúa una serie de acciones destinadas a cumplir con su papel dentro del proceso al que RESULTADO DE APRENDIZAJE pertenece. 1.2. Describir las operaciones de mantenimiento correctivo a partir del conocimiento de niveles de • Sistemas de protección ¿En qué consisten? intervención. Su propósito es evitar daños a la configuración del equipo que puedan 1.2.1 Operaciones de mantenimiento. ser ocasionados por sobrecorriente, sobrevoltaje u otro tipo de anomalías ¿En qué consisten? eléctricas. Se basan en un mecanismo Los sistemas de control digital están de la alimentación eléctrica, cuando formados por todos los elementos que están interrelacionados con el fin de que se realice un trabajo en función del tiempo, aunque elementos de no control incluye los previamente descritos, ya que esos se clasifican dentro de la operación par un dispositivo. Este tipo de sistemas son los encargados de efectuar los procesos mediante el cual se corta el suministro ésta presenta variaciones que pueden ser peligrosas para la correcta operación del equipo. ¿Cómo funcionan? El funcionamiento de los sistemas de protección en eléctricos o equipos y sistemas electrónicos está determinado por el tipo de dispositivo que se usan. Los principales sistemas mecánicos y de potencia que el sistema de protección se de control determina continuación. ¿Cómo funcionan? ¿Cuáles son sus principales componentes y características? Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital enlistan a 76 a) Los fusibles o protecciones dispositivos circuito sobrecarga interrumpen eléctrico cuando quema el interruptor las personas diferencial es un elemento destinado a la protección de térmicas Estos El el una filamento conductor ubicado en su interior; que deben ser reemplazados después de cada actuación para poder reestablecer contra los contactos indirectos; se instala en el tablero eléctrico después del interruptor automático del circuito que se desea proteger (generalmente circuitos de enchufes). el circuito. Los fusibles se emplean El y sobrecargas. el neutro, que en condiciones normales como protección contra cortocircuitos b) El Interruptor termomagnético o disyuntor Estos interruptores cuentan con un sistema magnético de respuesta rápida ante sobrecorrientes abruptas (cortocircuitos), y con una protección térmica basada en un bimetal que se desconecta ante sobrecargas de ocurrencia más lenta (sobrecargas). Estos disyuntores se emplean para proteger cada circuito de la instalación, y su principal función consiste en resguardar los conductores eléctricos ante sobrecorrientes producir aumentos de que pueden temperatura peligrosos. c) Interruptor Diferencial o Protector interruptor diferencial censa la corriente que circula por la fase y por debiesen ser iguales. Si ocurre una falla en el aislamiento de algún artefacto eléctrico, es decir, si el conductor de fase queda en contacto con alguna parte metálica (conductora), y se origina una descarga a tierra, entonces la corriente que circulará por el neutro será menor a la que circula por la fase. Ante este desequilibrio el interruptor diferencial entrará en operación desconectando el circuito. Este tipo de protecciones comúnmente tienen un nivel de sensibilidad que les permite comenzar a operar a partir de 30 miliamperes (0,03 A) de corriente de fuga. Es muy importante recalcar que estas protecciones deben ser complementadas con un sistema de puesta a tierra; de lo contrario, el 77 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital únicamente Debido a esto se produce un flujo momento en que el usuario tocara la de la armadura (carga del motor). Así, y, por lo tanto, habría el riesgo de que campo la magnético interruptor diferencial percibiría la fuga de corriente en el carcaza energizada de algún artefacto persona recibiera eléctrica en ese momento. • la descarga serie produce mucho un mayor, campo lo cual permite un esfuerzo de torsión o par este tipo de motores desarrolla un Con base en el tipo de corriente con la que funcionan, los motores pueden dividirse en dos grandes grupos: los de alterna. cuando el motor tiene mucha carga, el mucho mayor y, consecuentemente, Motores eléctricos corriente continua magnético proporcional a la corriente y los de corriente torque muy elevado en el arranque. Sin embargo, la velocidad puede variar ampliamente en función del tipo de carga que se tenga; por ejemplo, sin carga (no-load) o con carga completa Los motores de corriente contínua (full-load). De acuerdo con la forma en que están Estos motores desarrollan un par de conectados, este tipo de motores se clasifican como sigue: serie, compound, shunt y sin escobillas. A arranque muy elevado y pueden acelerar cargas pesadas rápidamente; de hecho, manejan cargas pesadas continuación se describe cada uno de muy por encima de su capacidad ellos. completa. Motor serie Compound Un motor serie es un tipo de motor Se designa así al motor de corriente eléctrico de corriente continua en el continua cuya excitación es originada magnético principal) se conecta en independientes; uno dispuesto en serie es producido por un alambre grueso, conectado en derivación con el circuito cual el devanado de campo (campo serie con la armadura. Este devanado ya que debe soportar la corriente total de la armadura. por dos bobinados inductores con el bobinado inducido y otro formado por los bobinados inducido, inductor serie, e inductor auxiliar. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 78 Shunt cortar la corriente si se detiene para En este tipo de motor de corriente evitar que se queme. continua el bobinado inductor principal Tienen la desventaja de que no pueden está conectado en derivación con el girar al revés al cambiarles la polaridad inducido e inductor auxiliar. Al igual dos que en las dínamos, en los motores electrónico. circuito formado por los bobinados shunt las bobinas polares principales son construidas de muchas espiras y con hilos de poca sección, por lo que la resistencia del bobinado inductor principal es muy elevada. Un motor sin escobillas es un motor las necesita para realizar el cambio de polaridad en el rotor, ya que sustituye el mecánica por contacto. cambio una de polaridad electrónica sin cuando el polo es el correcto y, cuando no lo es, el sistema electrónico corta el suministro de corriente. Para detectar la posición de la espira del rotor se utiliza detección de un campo magnético. Además, del sistema Los motores de corriente alterna Este tipo de motores se clasifican como síncronos, asíncronos y lineales. Su velocidad de giro es constante y está determinada por la frecuencia de la tensión de la red a la que esté conectado y por el número de pares de polos del motor; esta velocidad es conocida como "velocidad de sincronismo". La expresión matemática En este caso la espira únicamente es impulsada conductores Motores síncronos Sin escobillas que no (+ y -); para lograrlo se pueden cruzar este sistema la electrónico puede informar de la velocidad de giro o si el motor está parado, e incluso que relaciona máquina con la velocidad los de la parámetros mencionados anteriormente es: n= f (por) p Donde, f: Frecuencia de la red a la que esta conectada la máquina (hercios) p: Número de pares de polos que tiene la máquina (número adimensional) Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 79 n: Velocidad de sincronismo de la máquina (revoluciones por minuto) robustez es el tipo de motor eléctrico más empleado. Motores lineales Por ejemplo, si se tiene una máquina de cuatro polos (2 pares de polos) conectada a (frecuencia una típica red de 50 Hz en Europa, en América es de 60 Hz), la máquina operará a 1500 r.p.m. (revoluciones por minuto). Usados ampliamente en guías lineales y en algunos tipos de trenes de alta velocidad. PARA CONTEXTUALIZAR CON: Realización del ejercicio Motores asíncronos Su velocidad de giro es siempre inferior a la velocidad de sincronismo, y esa diferencia es mayor a medida que aumenta la carga resistente del motor. Competencia de información: La diferencia entre la velocidad de sincronismo y la real de la máquina es relativamente pequeña incluso con cargas elevadas. Realizar búsquedas de información específica sobre mantenimiento de equipos en páginas Web de sistemas de control digital. − Realiza una investigación sobre las operaciones de mantenimiento y los Esta diferencia de velocidad se llama niveles de intervención en páginas "deslizamiento". Web, y con apoyo en su manual teórico-práctico del módulo. Cuando se incrementa la potencia del motor suele ser necesario emplear diferentes sistemas de arranque para Competencia de calidad: les Realizar las actividades de mantenimiento en cumplimiento con la normatividad de seguridad e higiene y los procedimientos de calidad de la empresa denomina motores de inducción. Por − Expón en equipo la clasificación en limitar la punta de corriente que se produce durante el arranque. Debido al principio en que basan su funcionamiento, también se su simplicidad de funcionamiento y su la operación del mantenimiento, así 80 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital como las características de cada uno y la importancia que tienen. − Describe de manera detallada en qué consiste el nivel de intervención y su relación con los niveles. Competencia analítica: Identificar el grado de las operaciones a implementar para reparar sistemas de control digital − Elabora un ensayo en el que exponga los tipos de operaciones un transmisor que transfiere dichas señales a la unidad principal de control para que compare la señal que recibe con los parámetros que se manejan en ella, y por un elemento final de control (válvula y actuador) que permiten mantener el sistema en las condiciones normales de operación. La interpretación de las fichas • técnicas Cualquier sistema electrónico debe del mantenimiento en relación con contar con una ficha técnica en la que grado de la falla, así como los características: el tipo de sistema de considerar en el mantenimiento. control…), la función que tiene, los los niveles de intervención y el criterios de calidad que debe se especifiquen sus principales que se trata (comunicación, energía, elementos que lo integran, la localización de cada uno de ellos, y 1.2.2 Niveles de intervención. Cuando se habla de un sistema electrónico se hace referencia a un conjunto de equipos electrónicos que están relacionados para trabajar en un proceso común. algunos complementarios. constituido por un elemento primario datos Al técnicos conocerlos, el especialista está en condiciones de hacer una primera interpretación sobre las características y complejidad del sistema con que está trabajando.2 Dado Por ejemplo, un sistema de control está otros que un sistema implica un conjunto de equipos, la ficha técnica incluye información indispensable para de medición (sensor de temperatura, de presión, de nivel, etcétera), por un transductor que transforma las señales del sensor en señales eléctricas, por 2 Para profundizar sobre las características de los distintos tipos de sistemas electrónicos puede consultarse la sección 1.2.1. de este manual Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 81 entender cómo están hechas las cuanto el sistema se integre a partir de ficha ficha técnica deberá ser elaborada por conexiones entre los equipos que lo conforman; debe concretamente, presentar el la Diagrama de Tuberías e Instrumentación (DTI Aunque el formato de las técnicas puede ser variable, debe incluir función del fichas siempre sobre la sistema sobre la localización de los equipos dentro del mismo, así como de sus características de operación más importantes. Por su contenido, las fichas técnicas ofrecen una visión panorámica del sistema y facilitan tanto la localización de los distintos equipos que lo conforman, como la identificación de las fallas. Lo anterior se debe a que los equipos que componen un sistema electrónico determinado dependen de la función general del mismo; así, cuando en una ficha técnica se especifica qué función principal tiene el sistema, se puede deducir qué tipo de equipos electrónicos lo componen, y también se puede tener una idea de la complejidad técnica del mismo. Cuando el sistema ha sido integrado por un fabricante, él mismo entregará la ficha técnica quienes diseñaron e implementaron el sistema en lugar de trabajo. información y equipos de distintos fabricantes, la correspondiente; • El uso de los manuales Los manuales del fabricante son otra fuente esencial para conocer con más detalle cuáles son las características de los sistemas, así como la forma de instalarlos, operarlos y darles mantenimiento. Evidentemente, esta información es indispensable para hacer el diagnóstico de fallas; de ahí la importancia de conservar los manuales que acompañan al equipo y disponer de ellos siempre que se vaya a realizar cualquier diagnóstico. Los manuales para la instalación del sistema Se elaboran con el propósito de conducir la correcta implementación del sistema, así como el procedimiento óptimo para echarlo a andar, de tal manera que se garantice su buen funcionamiento. Es muy probable que si al momento de usar el sistema por primera vez ocurre Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 82 una falla, el propio manual permita concluir si se debe a errores en la instalación, y que además sobre la manera de corregirlos. oriente Los manuales para la operación del sistema La creciente sistemas complejidad electrónicos manejarlos de de los obliga a acuerdo con especificaciones técnicas precisas que eviten los llamados operario” “errores de que se originan en el desconocimiento capacitación o en la falta de para la adecuada operación de los mismos. El propósito de los manuales de operación consiste precisamente en conducir a los operarios para que manejen los equipos adecuadamente. Cuando las reglas de operación no se proceso y las conexiones y señales que se dan a lo largo del mismo. Manuales para el mantenimiento del sistema Para asegurar que el funcionamiento del sistema sea correcto, también es necesario observar las recomendaciones e información del fabricante para llevar a cabo el mantenimiento respectivo. En este tipo de manuales, el fabricante o diseñador especifica los cuidados rutinarios que hay que tener con el equipo, las características técnicas y los diagramas necesarios para profundizar sobre las condiciones de operación normales. Su información permite llevar a cabo el mantenimiento completo, localizar con precisión las unidades que lo cumplen, hay una alta probabilidad de componen, identificar el flujo de la que se presenten fallas en los equipos; señal y el tipo de conexión que utiliza; a eso se debe que la información estos tenga un peso importante para el el procedimiento para el diagnóstico de contenida en este tipo de manuales diagnóstico de las fallas. Para apoyar la correcta operación del sistema, es importante revisar también los diagramas de lazo y de alambrado, en los que describen la secuencia del últimos datos son particularmente útiles cuando se inicia fallas en algún elemento electrónico. PARA CONTEXTUALIZAR CON: Trabajo en equipo Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 83 Competencia lógica Aplicar el razonamiento lógico para determinar los niveles de intervención de las acciones de mantenimiento correctivo con base en el análisis de las condiciones de funcionamiento de los sistemas de control digital: − Elabora un cuadro sinóptico sobre el tema, que especifique los aspectos centrales del tema. Competencia para la vida Desarrollar el trabajo en equipo y la cooperación entre los integrantes del grupo: − Expón tus puntos de vista y da algunas sugerencias para contribuir a la mejora de las condiciones sociales de su región, describiendo la importancia de difundir las ideas generadas con sus conocidos. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 84 PRÁCTICAS DE EJERCICIOS Y LISTAS DE COTEJO 1 Unidad de aprendizaje: 1 Práctica número: Nombre de la Inspección y diagnóstico de un codificador práctica: Propósito de la práctica: Al finalizar la práctica, el alumno será capaz de inspeccionar y diagnosticar fallas de un circuito codificador de un teclado con base en los procedimientos establecidos. . Escenario: Taller o Laboratorio Duración: 2 hrs. Materiales • • • Circuito. Codificador de un teclado Formatos conforme los mostrados en la práctica. Manual del fabricante ó diagramas Maquinaria y equipo • • • Multímetro digital y/o Analógico termómetro digital Osciloscopio Herramienta • • • Pinzas Desarmadores Llaves (Milimétricas y estándar) NOTA: el PSP debe fomentar en el alumno las actitudes de responsabilidad, disciplina, limpieza, seguridad y trabajo en equipo. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 85 Procedimiento Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 86 Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. De espacio: • Identificar los señalamientos y medidas de seguridad establecidos en el taller. • El taller deberá estar limpio antes de iniciar la práctica. • En el taller se deberá contar siempre con un extintor ABC cuya carga este debidamente verificada. • No deberá de localizarse objeto alguno tirado en el suelo, que pueda ocasionar un accidente. • Todas las conexiones eléctricas del taller deberán encontrarse en buen estado y por ningún motivo existirán cables o conductores expuestos. • Los materiales y equipos antes de su uso, deberán estar guardados en casilleros, o su equivalente. • No se permitirá el acceso al taller a personas ajenas a la práctica. Personales: • Lavarse las manos perfectamente. • Evitar el uso de relojes, hebillas, botones protuberantes, corbatas, ropa holgada • Evitar traer suelto el cabello largo. • Utilizar la ropa y equipo de trabajo (Overol, bata o la ropa adecuada, zapatos de seguridad). Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. • Casco. • Gogles o lentes. • Guantes de algodón o carnaza, según sea la labor. • Protección auditiva. • Mascara antigases. 1. Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. • Los desperdicios que se generen, deberán ser depositados en los recipientes adecuados para ello (separando los materiales orgánicos e inorgánicos). • Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso. • Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas. • Los materiales que sean susceptibles a ser reutilizados serán conservados para tal fin. • No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas. Aplicar estrategias de construcción del aprendizaje. 9 Se sugiere que con la guía del PSP, el alumno más adelantado o experimentado: • Explique el procedimiento que se va a ejecutar, reafirmando el tipo de tareas que se aprenderán. 9 El PSP realizará de manera adicional a la conducción y supervisión de las actividades de la práctica: • La aportación de comentarios referentes a los resultados que se vayan obteniendo en cada actividad desarrollada. • La corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su correcta ejecución. 87 Los alumnos participaran activamente lo largo de la práctica: Mantenimiento Correctivoa de Sistemas de Control Digital • Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos 9 importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las recomendaciones del fabricante, etc. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 88 Procedimiento Desarrollo de la práctica Para inspeccionar un codificador de un teclado se realizará lo siguiente: 1. Seleccionar la herramienta y equipo de medición. Nombre de la Máquina Elementos a desarmar Elementos a inspeccionar Selección de Herramienta Observaciones Tabla 1. Selección de herramienta 2. Verificar el funcionamiento. Fig. 1. Diagrama de un codificador de un teclado de de CNC Observar del funcionamiento 3. Consultar el manual del fabricante para realizar pruebas de funcionamiento. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 89 Procedimiento Medición de entradas y salidas con Osciloscopio y Multímetro i. Procesamiento paso a paso o de las mediciones realizadas ii. Influencia de los parámetros del controlador en la calidad y precisión iii. Registro gráfico de las magnitudes relevantes (Fig. 2) Fig. 2 Análisis de resultados 4. Revisar las entradas y salidas de los circuitos y compararlos con el manual del fabricante, para realizar el diagnóstico. Nota: para ello se necesitaran los diagramas del fabricante 5. Registrar los resultados conforme el siguiente formato: Fecha: Máquina Dispositivo o elemento Descripción de funcionamiento Informe de Elemento fiabilidad cambio inspección y de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital observaciones 90 Procedimiento Tabla 2 Resultados de la inspección 6. Armar siguiendo la secuencia de desarmado Se armara conforme la secuencia en que se desarmo y se procederá en orden inverso. 7. Elaborar un reporte del diagnóstico y de la práctica. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 91 Lista de cotejo de la práctica Número 1: Inspección y diagnóstico de un codificador Nombre del alumno: A continuación se presentan los criterios que van a ser verificados en el desempeño del alumno mediante la Instrucciones: observación del mismo. De la siguiente lista marque con una 9 aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño Si Desarrollo No No Aplica Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. Utilizó el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. 4 Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. 1. Seleccionó la herramienta y equipo de medición. 2. Verificó el funcionamiento de forma correcta 3. Consulto el manual del fabricante para realizar pruebas de funcionamiento. 4. Revisó las entradas y salidas de los circuitos y las comparó con el manual del fabricante, para realizar el diagnóstico. 5. Registró los resultados 6. Armó siguiendo la secuencia de desarmado 7. Realizó un reporte del diagnóstico y de la práctica. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 92 Observaciones: PSP: Hora de Hora de inicio: término: Evaluación: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 93 1 Unidad de aprendizaje: 2 Práctica número: Nombre de la Identificación de fallas en una fuente de alimentación Propósito de la práctica: Al finalizar la práctica, el alumno será capaz de identificar fallas en una fuente de alimentación de PC mediante pruebas de funcionamiento conforme a la normatividad establecida Escenario: Taller o Laboratorio Duración: 2 hrs. práctica: Materiales • • • Fuente de alimentación de una PC Formatos conforme los mostrados en la práctica. Diagramas de la fuente Maquinaria y equipo • • • Multímetro digital y/o Analógico termómetro digital Osciloscopio Herramienta • • • Pinzas Desarmadores Llaves (Milimétricas y estándar) NOTA: el PSP debe fomentar en el alumno las actitudes de responsabilidad, disciplina, limpieza, seguridad y trabajo en equipo. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 94 Procedimiento Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 95 Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. De espacio: • Identificar los señalamientos y medidas de seguridad establecidos en el taller. • El taller deberá estar limpio antes de iniciar la práctica. • En el taller se deberá contar siempre con un extintor ABC cuya carga este debidamente verificada. • No deberá de localizarse objeto alguno tirado en el suelo, que pueda ocasionar un accidente. • Todas las conexiones eléctricas del taller deberán encontrarse en buen estado y por ningún motivo existirán cables o conductores expuestos. • Los materiales y equipos antes de su uso, deberán estar guardados en casilleros, o su equivalente. • No se permitirá el acceso al taller a personas ajenas a la práctica. Personales: • Lavarse las manos perfectamente. • Evitar el uso de relojes, hebillas, botones protuberantes, corbatas, ropa holgada • Evitar traer suelto el cabello largo. • Utilizar la ropa y equipo de trabajo (Overol, bata o la ropa adecuada, zapatos de seguridad). Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. • Casco. • Gogles o lentes. • Guantes de algodón o carnaza, según sea la labor. • Protección auditiva. • Mascara antigases. 2. Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. • Los desperdicios que se generen, deberán ser depositados en los recipientes adecuados para ello (separando los materiales orgánicos e inorgánicos). • Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso. • Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas. • Los materiales que sean susceptibles a ser reutilizados serán conservados para tal fin. • No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas. Aplicar estrategias de construcción del aprendizaje. 9 Se sugiere que con la guía del PSP, el alumno más adelantado o experimentado: • Explique el procedimiento que se va a ejecutar, reafirmando el tipo de tareas que se aprenderán. 9 El PSP realizará de manera adicional a la conducción y supervisión de las actividades de la práctica: • La aportación de comentarios referentes a los resultados que se vayan obteniendo en cada actividad desarrollada. • La corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su correcta ejecución. 96 Los alumnos participaran activamente lo largo de la práctica: Mantenimiento Correctivoa de Sistemas de Control Digital • Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos 9 importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las recomendaciones del fabricante, etc. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 97 Procedimiento Desarrollo de la práctica: Para identificar fallas en una fuente de alimentación de una PC se realizará lo siguiente: 1. Seleccionar la herramienta y equipo de medición. Nombre de la Máquina Elementos a Elementos a desarmar inspeccionar Selección de Herramienta Observaciones Tabla 1. Selección de herramienta 2. Verificar el funcionamiento Fig. 1. Fuente de alimentación. Observar el funcionamiento 3. Consultar los diagramas para realizar pruebas de funcionamiento. Medición de entradas y salidas con Osciloscopio y Multímetro i. Procesamiento paso a paso o de las mediciones realizadas Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 98 Procedimiento ii. Influencia de los parámetros del controlador en la calidad y precisión iii. Registro gráfico de las magnitudes relevantes (Fig. 2) Fig. 2 Diagrama del circuito 4. Revisar las entradas y salidas de los circuitos y compararlos con el manual del fabricante, para realizar el diagnóstico. Se registraran los resultados conforme el siguiente formato: Nota: para ello se necesitaran los diagramas del fabricante Fecha: Máquina o equipo Dispositivo o elemento Descripción de funcionamiento Informe de Elemento y fiabilidad cambio inspección de observaciones Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 99 Procedimiento Tabla 2 Resultados de la inspección 5. Armar conforme a la secuencia de desarmado Se armara conforme la secuencia en que se desarmo y se procederá en orden inverso. 6. Realizar un reporte del diagnóstico y de la práctica. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 100 Lista de cotejo de la práctica Identificación de fallas en una fuente de alimentación Número 2: Nombre del alumno: A continuación se presentan los criterios que van a ser verificados en el desempeño del alumno mediante la Instrucciones: observación del mismo. De la siguiente lista marque con una 9 aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño Si Desarrollo No No Aplica Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. Utilizó el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. 4 Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. 1. Seleccionó la herramienta y equipo de medición. 2. Verificó el funcionamiento de forma correcta 3. Consulto el manual del fabricante para realizar pruebas de funcionamiento. 4. Revisó las entradas y salidas de los circuitos y las comparó con el manual del fabricante, para realizar el diagnóstico. 5. Armó siguiendo la secuencia de desarmado 6. Realizó un reporte del diagnóstico y de la práctica. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 101 Observaciones: PSP: Hora de Hora de inicio: término: Evaluación: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 102 1 Unidad de aprendizaje: 3 Práctica número: Nombre de la Reparación de una tarjeta controladora de una maquina práctica: guillotina Propósito de la Al finalizar la práctica, el alumno será capaz de reemplazar y reparar fallas práctica: en una tarjeta controladora de una maquina guillotina conforme a los Escenario: Taller o Laboratorio Duración: 4 hrs. procedimientos establecidos. Materiales Formatos conforme los mostrados en la práctica. Maquinaria y equipo Multímetro digital y/o Analógico Osciloscopio Maquina guillotina de control digital Herramienta Pinzas Desarmadores Llaves (Milimétricas y estándar) NOTA: el PSP debe fomentar en el alumno las actitudes de responsabilidad, disciplina, limpieza, seguridad y trabajo en equipo. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 103 Procedimiento Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 104 Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. De espacio: • Identificar los señalamientos y medidas de seguridad establecidos en el taller. • El taller deberá estar limpio antes de iniciar la práctica. • En el taller se deberá contar siempre con un extintor ABC cuya carga este debidamente verificada. • No deberá de localizarse objeto alguno tirado en el suelo, que pueda ocasionar un accidente. • Todas las conexiones eléctricas del taller deberán encontrarse en buen estado y por ningún motivo existirán cables o conductores expuestos. • Los materiales y equipos antes de su uso, deberán estar guardados en casilleros, o su equivalente. • No se permitirá el acceso al taller a personas ajenas a la práctica. Personales: • Lavarse las manos perfectamente. • Evitar el uso de relojes, hebillas, botones protuberantes, corbatas, ropa holgada • Evitar traer suelto el cabello largo. • Utilizar la ropa y equipo de trabajo (Overol, bata o la ropa adecuada, zapatos de seguridad). Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. • Casco. • Gogles o lentes. • Guantes de algodón o carnaza, según sea la labor. • Protección auditiva. • Mascara antigases. 3. Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. • Los desperdicios que se generen, deberán ser depositados en los recipientes adecuados para ello (separando los materiales orgánicos e inorgánicos). • Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso. • Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas. • Los materiales que sean susceptibles a ser reutilizados serán conservados para tal fin. • No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas. Aplicar estrategias de construcción del aprendizaje. 9 Se sugiere que con la guía del PSP, el alumno más adelantado o experimentado: • Explique el procedimiento que se va a ejecutar, reafirmando el tipo de tareas que se aprenderán. 9 El PSP realizará de manera adicional a la conducción y supervisión de las actividades de la práctica: • La aportación de comentarios referentes a los resultados que se vayan obteniendo en cada actividad desarrollada. • La corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su correcta ejecución. 105 Los alumnos participaran activamente lo largo de la práctica: Mantenimiento Correctivoa de Sistemas de Control Digital • Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos 9 importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las recomendaciones del fabricante, etc. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 106 Procedimiento Para identificar la falla en una tarjeta del controlador de posición de una maquina guillotina primero tendrá que haber un reporte; el cual será proporcionado por el PSP (para efectos de la practica se tomara que el peine de la guillotina no avanza de la posición inicial) , estando este se realizará lo siguiente: 1. Seleccionar la herramienta y equipo de medición para realizar una reparación en una tarjeta digital. Nombre de la Maquina Elementos a desarmar Elementos a evaluar Selección de Herramienta Observaciones Tabla 1. Selección de herramienta 2. Desmontar tapas y tolvas para ubicar los componentes del control eléctrico. 3. Identificar cada uno de los elementos electrónicos de la tarjeta y su función según el manual del fabricante y la falla reportada: Fig. 1 Diagrama de los elementos que componen la tarjeta Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 107 Procedimiento 4. Realizar mediciones en las terminales de dispositivos montados en la tarjeta. El manual del fabricante se usara para realizar pruebas y mediciones de funcionamiento a los elementos de la tarjeta, a si como para identificarlos. b. Medir con el Osciloscopio las señales de entrada de los sensores que van a los multiplexores. c. Medir el nivel de voltaje en la entrada de alimentación de los dispositivos. d. Medir el tiempo de respuesta de los dispositivos. e. Comparación de resultados con datos técnicos del manual del fabricante. Fig. 2 Medición de señales Una vez identificado el dispositivo fallido se procede con lo siguiente: 1. Registrar los resultados conforme el siguiente formato: Fecha: Función Causas Maquina del del elemento fallo Efectos del fallo Local Sistema No. de serie del Observaciones elemento Tabla 2 Resultados de la inspección Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 108 Procedimiento 7. Reemplazar el elemento dañado o elementos. Para cambiar el elemento ó elementos se debe de considerar el tipo de circuito y el número. Además cuando se instale se debe de tener cuidado para no dañarlo con la energía estática, es por eso que se debe de tener una pulsera antiestática. 8. Una vez reemplazado(s) el/los elemento(s) , se registrarán las actividades realizadas en la Tabla 3: Fecha: Máquina Descripción Descripción de la Examen de Condiciones del(os) intervención evaluación del de mantenimiento inicialización elemento(s) Observaciones reemplazado(s) 9. Armar y calibrar. Tabla 3 Resultados de Mantenimiento correctivo Se armara conforme la secuencia en que se desarmo y se procederá en orden inverso. 10. Realizar una secuencia de operación, consultando el manual del fabricante. 11. Iniciar una prueba de funcionamiento para observar si los movimientos son correctos. 12. Registrar los resultados de la prueba para determinar la falla del controlador automático de presión. 13. Limpiar la herramienta y equipo, y colocarlo en el lugar asignado para resguardo. 14. Limpiar el área de trabajo, colocando los desechos en una basura inorgánica 15. Elaborar reporte de las condiciones del equipo, en el formato proporcionado por el PSP. 16. Elaborar reporte de la práctica. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 109 Lista de cotejo de la práctica Número 3: Reparación de una tarjeta controladora de una maquina guillotina Nombre del alumno: A continuación se presentan los criterios que van a ser verificados en el desempeño del alumno mediante la observación del mismo. Instrucciones: De la siguiente lista marque con una 9 aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño Si Desarrollo No No Aplica Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. Utilizó el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. 1. Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. 2. Seleccionó la herramienta y equipo de medición. 3. Desmontó las tapas y tolvas para ubicar los componentes del control eléctrico. 4. Identificó cada uno de los elementos electrónicos del de la tarjeta y su función según el manual del fabricante y la falla reportada 5. Realizó mediciones en las terminales de dispositivos montados en la tarjeta. 6. Identificó correctamente la falla y lleno el formato correspondiente 7. Reemplazó el elemento dañado o elementos, de forma correcta 8. Registró las actividades realizadas en la tabla 3 9. Armó y calibró correctamente. 10. Realizo una secuencia de operación de forma correcta 11. Inició una prueba de funcionamiento de forma correcta. 12. Registró los resultados de la prueba para controlador automático de presión determinar la falla del Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 110 13. Limpió la herramienta y equipo, y lo colocó en el lugar asignado para resguardo. 14. Limpió el área de trabajo, colocando los desechos en una basura inorgánica 15. Elaboró un reporte de las condiciones del equipo, en el formato proporcionado por el PSP 16. Elaboró un reporte de la práctica. Observaciones: PSP: Hora de Hora de inicio: término: Evaluación: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 111 1 Unidad de aprendizaje: 4 Práctica número: Nombre de la Aplicación del 2º grado de operación de mantenimiento a práctica: un servomecanismo Propósito de la Al finalizar la práctica, el alumno será capaz de inspeccionar y diagnosticar práctica: posibles fallas de un servomecanismo, a si como distinguir el grado de operación aplicable con base en sus características y procedimientos establecidos. Escenario: Taller o Laboratorio Duración: 2 hrs. Materiales Servomecanismo Formatos conforme los mostrados en la práctica. Maquinaria y equipo • • • Multímetro digital y/o Analógico Amperímetro digital termómetro digital Herramienta • • • Pinzas Desarmadores Llaves (Milimétricas y estándar) NOTA: el PSP debe fomentar en el alumno las actitudes de responsabilidad, disciplina, limpieza, seguridad y trabajo en equipo. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 112 Procedimiento Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 113 Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. De espacio: • Identificar los señalamientos y medidas de seguridad establecidos en el taller. • El taller deberá estar limpio antes de iniciar la práctica. • En el taller se deberá contar siempre con un extintor ABC cuya carga este debidamente verificada. • No deberá de localizarse objeto alguno tirado en el suelo, que pueda ocasionar un accidente. • Todas las conexiones eléctricas del taller deberán encontrarse en buen estado y por ningún motivo existirán cables o conductores expuestos. • Los materiales y equipos antes de su uso, deberán estar guardados en casilleros, o su equivalente. • No se permitirá el acceso al taller a personas ajenas a la práctica. Personales: • Lavarse las manos perfectamente. • Evitar el uso de relojes, hebillas, botones protuberantes, corbatas, ropa holgada • Evitar traer suelto el cabello largo. • Utilizar la ropa y equipo de trabajo (Overol, bata o la ropa adecuada, zapatos de seguridad). Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. • Casco. • Gogles o lentes. • Guantes de algodón o carnaza, según sea la labor. • Protección auditiva. • Mascara antigases. 4. Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. • Los desperdicios que se generen, deberán ser depositados en los recipientes adecuados para ello (separando los materiales orgánicos e inorgánicos). • Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso. • Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas. • Los materiales que sean susceptibles a ser reutilizados serán conservados para tal fin. • No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas. Aplicar estrategias de construcción del aprendizaje. 9 Se sugiere que con la guía del PSP, el alumno más adelantado o experimentado: • Explique el procedimiento que se va a ejecutar, reafirmando el tipo de tareas que se aprenderán. 9 El PSP realizará de manera adicional a la conducción y supervisión de las actividades de la práctica: • La aportación de comentarios referentes a los resultados que se vayan obteniendo en cada actividad desarrollada. • La corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su correcta ejecución. 114 Los alumnos participaran activamente lo largo de la práctica: Mantenimiento Correctivoa de Sistemas de Control Digital • Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos 9 importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las recomendaciones del fabricante, etc. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 115 Procedimiento Desarrollo: Para inspeccionar en una máquina el servomecanismo se realizará lo siguiente: 1. Determinar el grado de operación de mantenimiento Se determina el grado de operación y el grado de intervención de mantenimiento a seguir. 2. Seleccionar la herramienta y equipo de medición. Nombre de la Elementos a Elementos a Selección de Máquina desarmar evaluar Herramienta Observaciones Tabla 1. Selección de herramienta 3. Verificar el funcionamiento Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 116 Procedimiento Fig. 1 Medición de parámetros a. Medición de entradas y salidas b. Observación funcionamiento 4. Consultar el del manual del fabricante para realizar pruebas de funcionamiento. c. Comparación resultados de d. Análisis de: Fig. 2 Análisis de resultados i. Tiempo de rampa ajustable, velocidad máxima, par máximo y tiempo de espera ii. Procesamiento paso a paso o desarrollo continuo de las posiciones definidas iii. Influencia de los parámetros del controlador en la calidad y precisión del posicionamiento iv. Registro gráfico de las magnitudes relevantes 5. Revisar elemento por elemento y para ello se desarma. Para esta operación es necesario consultar los diagramas del fabricante Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 117 Procedimiento Estructura y desarme elementos mecánicos del servomecanismo Parametrización del servomecanismo Desmontaje del servoeje. Control de posicionamiento y secuencia Controlador de posición Controlador de velocidad de giro Controlador de par de giro Circuito intermedio de tensión constante 6. Registrar los resultados conforme el siguiente formato: Fecha: Máquina Dispositivo o elemento Descripción de funcionamiento Posible Informe de cambio inspección y fiabilidad fecha y observaciones reemplazo Tabla 2 Resultados de la inspección 7. Armar y calibrar el equipo. 8. Realizar una secuencia de operación. Se consultara el manual del fabricante para poder establecer la secuencia de operación. 9. Iniciar una prueba de funcionamiento. 10. Elaborar un reporte del diagnóstico y un reporte de la práctica. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 118 Lista de cotejo de la práctica Número 4: Aplicación del 2º grado de operación de mantenimiento a un servomecanismo Nombre del alumno: A continuación se presentan los criterios que van a ser verificados en el desempeño del alumno mediante la observación del mismo. Instrucciones: De la siguiente lista marque con una 9 aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño Si Desarrollo No No Aplica Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. Utilizó el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. 1. Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. 2. Determinó el grado de operación de mantenimiento 3. Seleccionó la herramienta y equipo de medición. 4. Verificó el funcionamiento 5. Consultó el manual funcionamiento. del fabricante para realizar pruebas de 6. Revisó elemento por elemento y para ello se desarmara 7. Armó y calibró. 8. Realizó una secuencia de operación 9. Realizó una prueba de funcionamiento 10. Registró y se entregó un reporte del diagnóstico y un reporte de la practica Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 119 Observaciones: PSP: Hora de Hora de inicio: término: Evaluación: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 120 RESUMEN Conjunto de actividades que deben realizarse a instalaciones y Equipos con ambiente al cual este sometido el sistema. El mantenimiento el fin de prevenir o corregir fallas, debe estar destinado a: buscando que estas continúen Optimizar la además producción del prestando el Servicio para el cual sistema fueron diseñados. Reducir los costos por averías Disminuir el gasto por nuevos Las operaciones de mantenimiento tienen lugar frente a la constante amenaza que implica la ocurrencia de una falla o error en un sistema, maquinaria, o equipo. Existe además equipos Maximizar la vida útil de los equipos el Los procedimientos de mantenimiento componentes industriales (mecánicos, falla se define como la incapacidad una necesidad rendimiento eléctricos, de y de los optimizar unidades electrónicos) de y los procesos dentro de las instalaciones de una planta industrial. El objetivo mantenimiento buscado es por contar el con instalaciones en óptimas condiciones en todo momento, para asegurar una disponibilidad total del sistema en todo su rango de performance, lo cual esta basado en la carencia de errores y fallas El mantenimiento debe procurar un desempeño continuo y operando bajo las mejores condiciones técnica, sin importar las condiciones externas (ruido, polvo, humedad, calor, etc.) del deben evitar las fallas, por cuanto una para desarrollar un trabajo en forma adecuada o simplemente no desarrollarlo. Un equipo puede estar “fallando” pero no estar malogrado, puesto que sigue realizando sus tareas productivas, pero no las realiza con la misma performance que un equipo en óptimas condiciones. En cambio un equipo malogrado o averiado no podrá desarrollar faenas bajo ninguna circunstancia. Además el costo que implica la gestión y el desarrollo del mantenimiento no debe ser exagera, más bien debe estar acorde con los objetivos propios el mantenimiento, pero sin denotar por Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 121 ejemplo, un costo superior al que puntos de vista, a los cuales les va a nueva. Entre los factores de costo mantenimiento; teóricamente existe la materiales, repuestos, piezas nuevas, la probabilidad de la ocurrencia de energía, combustibles, pérdidas por la fallas Inevitablemente función del factor tiempo. Así tenemos: implicaría el reemplazo por maquinaria tendríamos: mano de obra, costo de no producción. todo equipo, maquinaria, instrumento, o edificación corresponder un determinado tipo de llamada “curva de falla”, la cual indica y averías para determinadas etapas de operación de la planta en Riesgo elevado en la etapa de se va a deteriorar por el paso del implementación tiempo. puesta en marcha de los equipos. Una medida útil para aproximar el costo del desarrollo del mantenimiento esta siguiente expresión: dado por la desarrolladas; mantenibles maquinarias, revaluados a las y los son operaciones Activos aquellos y en la planta etapa y de los equipos reciban los cuidados y esta dado por el valor en dinero en bajo la operación de la planta (siempre que reparaciones adecuadas) (*) Donde el Costo de mantenimiento gastado Riesgo de precios fijos equipos, construcciones corrientes y correspondientemente depreciados. Riesgo elevado en la etapa de operación de la planta luego que ha cumplido el ciclo de vida de los equipos (los cuales si reciben un óptimo mantenimiento podrían operar sin la presencia de fallas). El momento ideal para llevar a cabo puede ser determinado desde muchos Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 122 AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS DEL CAPITULO I 1. Mencione como esta estructurada la planeación dentro del TPM 2. Mencione los elementos que conforman al TPM. 3. Menciona en que consiste el mantenimiento correctivo 4. Menciona cual es el objetivo de un diagnóstico en el mantenimiento correctivo 5. Menciona que equipos de medición se pueden emplear dentro de la inspección 6. Cual es el equipo de seguridad con el que se debe de aplicar el mantenimiento correctivo 7. Menciona cuales son los pasos más importantes dentro del mantenimiento correctivo 8. Mencione que elementos se toman en cuenta para determinar el periodo de reparación en el mantenimiento Correctivo 9. Mencione dentro de un proceso de control digital cual es el elemento más importante para el proceso de información. 10. Mencione en que consiste la función de multiplexor. 11. Mencione que elementos se utilizan en los dispositivos de control digital. 12. Mencione que circuitos realizan las funciones antes mencionadas. 13. Dentro de las acciones de mantenimiento, ¿qué acción se debe de tener muy en cuenta para volver a dejar en su estado normal el equipo? 14. Menciona que aspectos se toman dentro de la logística de reparación 15. Menciona los tres parámetros importantes que se consideran la base del mantenimiento correctivo Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 123 APLICACIÓN DEL MANTENIMIENTO CORRECTIVO EN SISTEMAS DE CONTROL DIGITAL. Al finalizar el capítulo el alumno realizará el mantenimiento correctivo de los Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 124 sistemas de control digital, considerando las condiciones de equipo electrónico y tarjetas de sistemas de control digital, acuerdo a las especificaciones del fabricante. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 125 MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 108 Hrs. 1. Descripción del proceso de mantenimiento correctivo en sistemas de control digital 48 Hrs. 1.1 Identificar las necesidades de mantenimiento correctivo en equipos de control digital de 28 Hrs 1.2 Describir las operaciones de 2. Aplicación del mantenimiento correctivo en sistemas de control digital 60 Hrs. 2.1 Aplicar el mantenimiento correctivo para corregir las fallas mayores de hardware, empleando los equipos y 45 Hrs 2.3 Registrar los resultados mantenimiento utilizando los formatos conocimiento de niveles mantenimiento y correctivo a partir del 20 Hrs. de registro de 15 Hrs. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 126 SUMARIO − ELEMENTOS BÁSICOS DE CONTROL. − MANTENIMIENTO A PROCESOS DE CONTROL Y PLC’S. RESULTADO DE APRENDIZAJE 2.1 Aplicar el mantenimiento correctivo para corregir las fallas mayores de hardware, empleando − MANTENIMIENTO CORRECTIVO A los CONTROLES ELÉCTRICOS DE equipos y herramientas recomendadas por el fabricante. MOTORES Y SERVOMOTORES − MANTENIMIENTO CORRECTIVO A CONTROLES PARA TRANSFERENCIA Y CONTROL DE 2.1.1 ELEMENTOS BÁSICOS DE CONTROL. ENERGÍA − MANTENIMIENTO CORRECTIVO A CONTROLES DE BOMBAS Y • − Control electromagnético. Simbología. COMPRESORES − MANTENIMIENTO CORRECTIVO A CONTROLES PARA PROCESOS DE REACCIÓN QUÍMICA Y TRANSFERENCIA DE MASA − MANTENIMIENTO CORRECTIVO A CONTROLES DE PROCESOS BATCH Y DE MEDICIONES ANALÍTICOS − DOCUMENTACIÓN DEL MANTENIMIENTO CORRECTIVO. − RELACIÓN COSTO – BENEFICIO DE LA APLICACIÓN DEL MANTENIMIENTO. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 127 Los transductores temperatura eléctricos utilizan de diversos fenómenos que son influidos por la temperatura y entre los cuales figuran: • Variación de resistencia en un conductor (sondas de resistencia). • Variación de resistencia semiconductor (termistores). • de un f.e.m. creada en la unión de dos metales distintos (termopares). • Intensidad de la radiación total emitida por el cuerpo (pirómetros de radiación). • Otros fenómenos utilizados en laboratorio (velocidad del sonido en un gas, frecuencia de resonancia de un cristal, etc.). Los metales coeficiente temperatura constante. de puros tienen resistencia positivo un de bastante El coeficiente de resistencia de temperatura, generalmente llamado coeficiente de temperatura es la razón de cambio de resistencia al cambio de temperatura. Un coeficiente positivo significa que la resistencia aumenta a medida que aumenta la temperatura. Si el coeficiente es constante, significa que el factor de proporcionalidad entre la 128 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital resistencia y la temperatura es constante y que la resistencia y la temperatura se graficarán en una línea Precisa fuente de Medida de 4 Autocalentable hilos puro para la medición de temperatura, Autocalentable se le refiere como detector resistivo de temperatura, o RTD (por las siglas en de resistive temperature detector). Ningún transductor es el mejor en todas las situaciones de medida, por lo que tenemos que saber cuándo debe utilizarse cada uno de ellos. se están comparando los cuatro tipos de transductores de temperatura más utilizados, y refleja los factores que tenerse en cuenta: las prestaciones, el alcance efectivo, el precio y la comodidad. detector resistencia de temperatura (RTD) se basa en de el principio según el cual la resistencia de todos los metales depende de la temperatura. La elección del platino en los RTD de la máxima calidad permite medidas más exactas y estables hasta una temperatura de aproximadamente 500 ºC. Los RTD más económicos utilizan níquel o aleaciones de níquel, pero no son tan estables ni lineales como los que emplean platino. En cuanto a las desventajas, el platino RTD Termistor Más estable. Alto Más preciso. rendimiento Más lineal que Rápido los Medida de dos termopares. hilos Desventajas Caro. El realizar Como podemos ver, en la Tabla Ventajas Pequeño de resistencia. alimentación. Cuando se usa un alambre de metal deben Frágil. cambio recta. ingles alimentación. No lineal. Lento. Rango de de Limitado. Precisa fuente Temperaturas encarece los RTD, y otro inconveniente es el autocalentamiento. Para medir la resistencia hay que aplicar una corriente, que, por supuesto, produce una cantidad de calor que distorsiona los resultados de la medida. Una tercera desventaja, que afecta al uso de este dispositivo para medir la temperatura, es la resistencia de los RTD. Al ser tan baja, la resistencia de los hilos conductores que conectan el 129 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital RTD puede provocar errores importantes. En la denominada técnica de dos hilos, la resistencia se mide en los terminales del sistema de adquisición de datos, por lo que la resistencia de los hilos forma parte de la cantidad desconocida que se pretende medir. = Coeficiente de temperatura de la resistencia. Elementos neumáticos de trabajo Lo energía del aire comprimido se transforma por medio de cilindros en un movimiento lineal de vaivén, y mediante motores neumáticos, movimiento de giro. en Elementos neumáticos de movimiento rectilíneo (cilindros neumáticos) A menudo, la generación de un movimiento rectilíneo con elementos Por el contrario, la técnica de cuatro hilos mide la resistencia en los terminales del RTD, con lo cual la resistencia de los hilos queda eliminada de la medida. mecánicos combinados con accionamientos eléctricos supone un gasto considerable Cilindros de simple efecto Estos cilindros conexión de tienen aire una sola comprimido. No pueden realizar trabajos más que en un sentido. Se necesita aire sólo para un movimiento de traslación. El vástago retorna por el efecto de un muelle incorporado o de una fuerza externa. La contrapartida es que se necesita el doble de cables y el doble de canales de adquisición de datos. (La técnica de tres hilos ofrece una solución intermedia que elimina un cable, pero no es tan precisa.) El resorte incorporado se calcula de modo que haga regresar el émbolo a su posición inicial a una velocidad suficientemente grande. En los cilindros de simple efecto con muelle incorporado, la longitud de éste limita la carrera. Por Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital eso, estos 130 cilindros no sobrepasan una carrera de Una membrana de goma, plástico o Se utilizan principalmente para sujetar, vástago está fijado en el centro de la unos 100 mm. expulsar, apretar, levantar, alimentar, etc. metal reemplaza aquí al émbolo. El membrana. No hay piezas estanqueizantes que se deslicen, se produce un rozamiento únicamente por la dilatación del material. Aplicación: construcción Se de emplean en la dispositivos y herramientas, así como para estampar, remachar y fijar en prensas. Cilindro de émbolo La estanqueidad material recubre flexible el material Cilindro de membrana. se pistón logra con (perbunano), metálico plástico. o Durante un que de el movimiento del émbolo, los labios de junta se deslizan sobre la pared interna del cilindro. En la segunda ejecución aquí mostrada, el muelle realiza la carrera de trabajo; el aire comprimido hace retornar el vástago a su posición inicia . · Aplicación: frenos de camiones y trenes. · Ventaja: frenado cuanto falla la energía. instantáneo en Cilindros de membrana arrollable La construcción de estos cilindros es similar a la de los anteriores. También se emplea una membrana que, cuando está sometida a la presión del aire, se desarrolla a lo largo de la pared interior del cilindro y hace salir el vástago Las carreras son mucho más importantes que en los cilindros de membrana Cilindros de membrana (aprox. 50-80 rozamiento es mucho menor. mm). El Cilindro de membrana arrollable Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 131 Cuando las masas que traslada un cilindro son grandes, al objeto de evitar un choque brusco y daños es utiliza un sistema de amortiguación que entra en acción momentos antes Cilindros de doble efecto La fuerza ejercida comprimido anima por al el aire émbolo, en cilindros de doble efecto, a realizar un movimiento de traslación en los dos sentidos. Se dispone de una fuerza útil tanto en la ida como en el retorno Los cilindros de doble efecto se emplean especialmente en los casos en que el émbolo tiene que realizar una misión también posición inicial. al retornar a su En principio, la carrera de los cilindros no está limitada, pero hay que tener en cuenta el pandeo y doblado que puede sufrir el vástago salido. También en este caso, sirven de empaquetadura los labios y émbolos de las membranas. Cilindro de doble efecto . de alcanzar el final de la carrera. Antes de alcanzar la posición final, un émbolo amortiguador corta la salida directa del aire al exterior .En cambio, es dispone de una sección de escape muy pequeña, a menudo ajustable. El aire comprimido se comprime más en la última parte de la cámara del cilindro. La sobrepresión producida disminuye con el escape de aire a través de las válvulas antirretorno de estrangulación montada (sección de escapo pequeña). El émbolo se desliza lentamente hasta su posición final. En el cambio de dirección del émbolo, el aire entra sin obstáculos en la cámara del cilindro por la válvula antirretorno. Cilindro con amortiguación interna. Cilindros con amortiguación Interna Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 132 Gracias a esta disposición, al aplicar simultáneamente presión sobre los dos émbolos se obtiene en el vástago una fuerza de casi el doble de la de un cilindro normal M mismo diámetro. Se Cilindros de doble efecto, en ejecución especial Cilindros de doble vástago Este tipo de cilindros tiene un vástago corrido hacia ambos lados. La guía del vástago es mejor, porque utiliza cuando se necesitan fuerzas considerables y se dispone de un espacio determinado, posible utilizar no cilindros siendo de un diámetro mayor. Cilindro tándem dispone de dos cojinetes y la distancia entre éstos permanece constante. Por eso, este cilindro puede absorber señalizadores pueden también cargas pequeñas laterales. Los elementos disponerse en el lado libre M vástago. La fuerza es igual en los dos sentidos (los superficies del émbolo son iguales). Cilindro de doble vástago Cilindro multiposicional Este cilindro está constituido por dos o más cilindros de doble efecto. Estos elementos están acoplados como muestra el esquema. Según el émbolo al que se aplique presión, actúa uno u otro cilindro. En el caso de dos cilindros de carreras distintas, pueden Cilindro tándem Está constituido por dos cilindros de obtenerse cuatro posiciones. Cilindro multiposicional doble efecto que forman una unidad. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 133 La energía de estos cilindros se utiliza para prensar, rebordear, remachar, estampar, etc. La fuerza de impacto es digna de mención Aplicación: Colocación de piezas en estantes, por medio de cintas de transporte en relación con sus dimensiones. En muchos casos, estos cilindros reemplazan a prensas. Según el diámetro del cilindro, pueden Mando de palancas obtenerse desde 25 hasta 500 Nm. Dispositivos de clasificación (piezas Atención: buenas, malas y a ser rectificadas) Cuando las carreras de conformación Cilindro de Impacto son grandes, la velocidad disminuye Si se utilizan cilindros normales para trabajos de conformación, las fuerzas disponibles son, a menudo, insuficientes. El cilindro de impacto es conveniente para obtener energía rápidamente y, por consiguiente, también la energía de impacto; por eso, estos cilindros no son apropiados cuando se trata de conformación grandes. carreras de cinética, de valor elevado. Según la fórmula de la energía cinética, se puede obtener una gran energía de impacto elevando la velocidad. Funcionamiento: Los cilindros de impacto desarrollan una velocidad comprendida entre 7,5 y 10 m/s (velocidad normal 1 a 2 m/s). Sólo una concepción especial permite obtener estas velocidades. La cámara A está sometida a presión. Al accionar una válvula, se forma presión en la cámara B, y la A se purga de aire. Cuando la fuerza que actúa sobre la superficie C es mayor que la que actúa en la superficie anular de la cámara A. el émbolo se mueve en Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 134 dirección Z. Al mismo tiempo queda Los ángulos de giro corrientes pueden fuerza aumenta. El aire de la cámara B . Es posible determinar el margen de sección entonces más grande, y el de un tornillo de ajuste. émbolo sufre una gran aceleración. El par de giro es función de la presión, libre toda la superficie del émbolo y la puede afluir rápidamente por la Este es un cilindro de doble efecto. Los extremos de un cable, guiado por medio de poleas, están fijados en ambos lados del émbolo. Este cilindro siempre Aplicación: puertas; largas, reducidas. con apertura permite giro dentro del margen total por medio de la superficie del émbolo y de la Cilindro de cable trabaja ser de 45° , 90° , 180° , 290° hasta 720° y tracción. cierre obtener teniendo desmultiplicación. Los accionamientos de giro se emplean para voltear piezas, doblar tubos metálicos, acondicionadores de aire, regular accionar válvulas de cierre, válvulas de tapa, etc. de carreras dimensiones Cilindro de cable Como los cilindros de giro, éste que rara vez también puede realizar un movimiento angular Cilindro de giro En esta ejecución de cilindro de doble efecto, el vástago es una cremallera que acciona un piñón y transforma el movimiento lineal en un movimiento giratorio hacia la izquierda o hacia la derecha, según el sentido del émbolo. limitado, sobrepasa los 300°. La estanqueización presenta dificultades y el diámetro o el ancho permiten a menudo obtener sólo pares de fuerza pequeños. Estos cilindros no se utilizan mucho en neumática, pero en hidráulica se ven con frecuencia. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 135 Este sistema frecuencia en se emplea con procedimientos gran de trabajo con arranque de virutas, como en el taladrado, fresado y torneado, así como en dispositivos de amplificación Los accionamientos neumáticos para de la presión, prensas y dispositivos de herramientas se aplican cuando se sujeción. exige un movimiento rápido y la fuerza Convertidores de presión no sobrepasa 30.000 N (3.000 kp). Para esfuerzos superiores a los 30.000 N, no conviene aplicar cilindros neumáticos. cuando se trata de movimientos lentos y constantes. En tal caso no puede emplearse un accionamiento puramente neumático. La aceite y aire comprimido. Aplicando aire comprimido directamente en un depósito sobre el nivel de aceite se El accionamiento neumático sufre otra limitación Este es un elemento que trabaja con compresibilidad del aire, que muchas veces es una ventaja, resulta ser en este caso una desventaja, impulsa éste. El aceite entra entonces, por una válvula antirretorno y de estrangulación regulable en el cilindro de trabajo. El vástago sale a una velocidad uniforme y regresa al aplicar aire comprimido al lado M émbolo que va al vástago. El depósito de aceite se Para trabajos lentos y constantes se purga de aire y el aceite puede regresar busca la ayuda de la hidráulica y se con rapidez. En la conversión de los reúnen las ventajas de ésta con las de medios la neumática: Elementos simples de de presión, mantiene constante. la presión se mando neumático, velocidades regulables y en algunos casos fuerzas grandes con cilindros de pequeño diámetro. El mando se efectúa a través del cilindro neumático. La regulación de la velocidad de trabajo se realiza por medio de un cilindro hidráulico. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 136 Multiplicador de presión de diversa estructuración. Para cada El multiplicador está compuesto de dos cámaras de superficies de distinto tamaño. El aire re comprimido llega mando y para cada accionamiento de cilindro hay que calcular el volumen de aceite necesario y elegir por el racor 1 al interior del cilindro correspondientemente el elemento. neumático, empuja el émbolo hacia Multiplicador de presión abajo y hace pasar el aceite a la segunda cámara. Por el racor 2, el aceite llega antirretorno hasta y de una válvula estrangulación regulable, y de ésta hasta el elemento de trabajo. Por la diferencia de superficies de los dos émbolos se produce un aumento de la presión hidráulica. Son relaciones de multiplicación normales: 4 :1, 8 :1, 16 :1, 32 : 1. La presión neumática aplicada debe ser de 1.000 kPa (10 bar), como máximo. La presión hidráulica varía según la multiplicación; por eso, al objeto de obtener una fuerza determinada se puede emplear un cilindro pequeño. Las fugas de aceite, frecuentes en los sistemas hidráulicos, pueden exigir que mantenimiento se realice un • Componentes y dispositivos electrónicos. − Diodos. regular, p. ej., rellenado de aceite y purga de aire. Además, por el volumen de aceite existente en los elementos, no es posible emplear éstos en instalaciones Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 137 − − Transistores. − Triac’s. Circuitos Integrados. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 138 Competencia para la CONTEXTUALIZACIÓN sustentabilidad: Competencia tecnológica. Identificar las innovaciones tecnológicas de los elementos básicos de control, presentes en los equipos de control digital. Fomentar la ambiente a efectos de digital en el salud. preservación del medio partir del análisis de sistemas de control medio ambiente y en la − Participa en una discusión sobre el tema elaborando un reporte que − Elabora una presentación en Power incluya los puntos descritos. Point sobre los símbolos utilizados para los elementos de control. − Diferencia las características técnicas de los elementos de control electromagnético que actualmente se encuentran en el mercado. un listado características componentes control técnicas y digital, de de dispositivos así como hecho es que las tareas automatizadas de control, visualización Identificar las especificaciones eléctricas para la conexión de los sistemas de control digital a la red eléctrica. − Realiza DE CONTROL Y PLC’S. El Competencia científico-teórica: 2.1.2 MANTENIMIENTO A PROCESOS las los de los cuidados en el manejo e instalación. y computación pueden ser efectuadas por los PLC mediante los (conectados módulos en red adecuados) mejor que con sistemas exclusivos de control basados en PC. Lo que finalmente es práctico, no obstante, depende factores de y la considerados un gran mayoría número deben individualmente de ser para cada proyecto de automatización. Así, por ejemplo, conocimientos y los actuales preferencias del usuario pueden jugar un mayor papel Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 139 que la pura potencia del ordenador. de datos, accesos a periféricos, bases los atributos de capacidad en tiempo Si, además del control de tareas, se Los factores cruciales, no obstante, son real y las propiedades de seguridad que hasta ahora han sido fuertemente asociadas con el PLC, aunque el PC también puede disponer de la característica de capacidad en tiempo real. Un sistema de control es inconcebible sin capacidad en tiempo real. Es común en sistemas de control por ordenador tener que elegir, según las características del sistema a supervisar, entre el PLC o el PC. Se debe elegir aquel hardware que mejor se adapte a las necesidades del sistema a supervisar. Los controladores lógicos programables, en la mayoría de los casos, están diseñados específicamente para ser empleados en ambientes industriales exigentes y han sido continuamente desarrollados de forma que sus sistemas operativos en tiempo real representan su mayor virtud. Ellos son y seguirán siendo, no obstante, la primera elección para todo control de tareas críticas o extremas por su rendimiento y simpleza, en los que un PC podría estar simplemente "sobrecargado" debido al trabajo que le pueden suponer otras tareas de ámbito común, como la gestión y visualización de datos, etc... necesita un procesamiento de datos, trabajo en red o visualización (una aplicación SCADA), un sistema basado en PC debe ser tomado en consideración. En cuanto Windows a NT, sistemas por operativos, ejemplo, no es estrictamente un sistema operativo en tiempo real como el de un PLC, pero puede actuar de forma suficientemente rápida para aplicaciones "suaves" en tiempo real, gracias a su arquitectura de micro-kernel. Los controladores lógicos programables (PLC, por sus siglas en inglés), son dispositivos electrónicos digitales que fueron inventados en 1969 para reemplazar a los circuitos de relevadores (relés) electromecánicos, interruptores y otros componentes comúnmente utilizados para el control de los sistemas de lógica combinacional. En los sistemas de lógica combinacional, el estado de una salida queda determinado por el estado de una cierta combinación de entradas sin importar la historia de éstas. • Ventajas. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 140 Desde el punto de vista de costos, maquina flexibilidad y confiabilidad, los PLC’s máquinas aquellos costos, reduce tiempo del operador o aprovechamiento de espacios, ofrecen diversas ventajas sobre todos dispositivos del tipo Menos constituyentes: La sustitución de todo el cableado ocasiona una ganancia en volumen, en dimensiones y una simplicidad de empleo. Así mismo, el sistema en general se vuelve más confiable al tener cada vez menos piezas mecánicas. Menos conexiones: Los cableados se reducen drásticamente a sólo tener los captadores, que son todos aquellos elementos y dispositivos que monitorean y conducen las señales al PLC, como son sensores, switches, etc., PLC o la etapa de control y finalmente la carga o los dispositivos a controlar que actuadores. pueden ser los Más funcionalidades: Al trabajar con elementos programables, se tiene una mayor flexibilidad para cambiar los programas y als funciones según las necesidades de la industria, es decir, se adaptan progreso. Mayor a los comodidad: construido aplicado en cambios El especialmente en el programa para una ser toda que trabajando duplicado una se en programador mecánico. el puede serie. y lo gama y de encuentren Esto reduce hace una herramienta más que útil y versátil en la rama de la industria. Además al trabajar con elementos programables, se tiene una mayor inmunidad a las señales de ruido, los sistemas son más "rudos", es garantizados decir en que un 100% están contra errores y fallas y son flexibles y accesibles en general. En este escrito se ha explicado la constitución tanto interna como externa del PLC o Controlador Lógico Programable, su funcionamiento y sus principales características. Faltaría únicamente por tratar el tema de la programación del controlador; para esto hay que explicar cada una de las instrucciones y sus efectos sobre cada uno de los bloques constitutivos del dispositivo. Los PLC's resultaron muy atractivos ya que, a diferencia circuitos permiten espacio, consumen de los antiguos reprogramación, ocupan comparativamente muy poco poca potencia, poseen auto-diagnóstico y tienen un costo competitivo. Sin embargo, fueron 141 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital las innovaciones tecnológicas en microprocesadores y memorias lo que dentro de la memoria del PLC y elimina la necesidad de alterar el hardware a hecho tan versátiles y populares a los cada operaciones control. PLC's. Así, los PLC's pueden realizar aritméticas, manipulaciones complejas de datos, tienen mayores capacidades de almacenamiento y pueden comunicarse más eficientemente con el programador y con otros controladores y computadoras en redes de área local. Además, ahora muchos PLC's incorporan instrucciones y módulos para manejar señales análogas y para realizar estrategias de control, más sofisticados que el simple ON-OFF, tales como el control PID, inclusive con múltiples procesadores. Los controladores desarrollados flexible y como una económica a fueron alternativa los de que se tenga que implementar un nuevo proceso de Los controladores PLC son económicos y compactos, son unidades versátiles basadas en la arquitectura estándar de microprocesadores, utilizados en el control de procesos o de maquinas. Fueron diseñados para facilitar programación y mantenimiento. su Los sistemas PLCs reemplazan de forma rápida, fácil y eficiente a los antiguos y aparatosos lógicos de sistemas relevo controladores utilizados en manufactura automatizada. Los PLC’s, fueron PLC vez definidos Asociación como: 1978 Nacional Manufactureros viejos en por (EUA) Eléctricos la de (NEMA) “Un aparato electrónico de controladores lógicos relevo operación digital, el cual utiliza una industriales automatizados. Tiene internamente las instrucciones para utilizados en procesos y controles algunas ventajas sobre los memoria programable que almacena implementar funciones especificas, controladores lógicos de relevo, entre tales como, lógicas, secuenciales, de otras características que los antiguos controlar por medio de entradas y debe tipos de maquinas o procesos.”. ellas, el costo, el tamaño, la fidelidad y sistemas carecen. a la misma Su desarrollo se tecnología del microchip y del microprocesador. Esto permite una mas fácil programación de los programas de control almacenados tiempo, de conteo, y aritméticas; para salidas digitales o analógicas, varios Los PLC’s detectando lógicas las operan (on/off) señales o Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital básicamente de entrada analógicas, y 142 dependiendo de los programas de • control o diagramas de escala (Ladder), que los antiguos sistemas convencionales. produce señales de salidas del mismo tipo (normalmente lógico). En la implementación de PLCs, el campo de cableado o elementos conexiones lógicos entre los permanece inalterado, pero no se necesitaran mas conexiones físicas. Por el contrario, las Su tamaño físico es mucho menor • Y lo más importante, un costo mucho menor. − Constituyentes. Los pequeños PLCs son compactos y contienen en un solo cajón todos los en componentes, reciben por lo tanto el permite la programación de dichas cambio, los mayores, son del tipo cosas al pasar al ámbito o escala partes de una manera que pueden ser conexiones memoria de son almacenadas computadora, lo cual conexiones y por ende facilita más las lógica. La escala lógica (Ladder logic) es una técnica de programación que requiere un mínimo entrenamiento de programación. Los sistemas PLC’s, sobre los antiguos sistemas de relevo, tienen ventajas considerables: nombre de tipo "caja de zapatos". En modular y se conectan las diferentes reemplazadas individualmente. Un PLC consiste en las siguientes partes: CPU o Unidad de Proceso Lógico, que el en caso del PLC reside en un circuito integrado denominado Microprocesador o Microcontrolador, Realizan todas las capacidades y es el director de las operaciones del funciones de los sistemas antiguos. mismo. • Mucho mayor y mejor desempeño. Por extensión, todo el "cerebro" del • Mayor fidelidad. • Requieren poco mantenimiento ya • que no utilizan partes movibles. • No requiere habilidades especiales de programación para su mantenimiento. PLC se denomina CPU. El CPU se especifica mediante el tiempo que requiere en procesar 1 K de instrucciones, y por el número de operaciones diferentes que puede procesar. Normalmente el primer valor va desde menos de un milisegundo a unas decenas de milisegundos, y el Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 143 200 zapatos" tipo micro o nano, a varios Memoria. Es el lugar de residencia El tipo preciso de entradas y salidas tanto del programa como de los datos depende de la señal eléctrica a utilizar: segundo de 40 a operaciones diferentes. más de que se van obteniendo durante la ejecución del programa. Existe dos tipos de memoria según su ubicación: la residente, que está junto o en el CPU y, la memoria exterior, que puede ser retirada por el usuario para su modificación o copia. De este último tipo existen borrables (RAM, EEPROM) y, no borrables (EPROM), según la aplicación. Las memorias empleadas en programas van de 1 K a unos 128 K. los Procesador de Comunicaciones. Las comunicaciones del CPU son llevadas a cabo por un circuito especializado con protocolos de los tipos RS-232C, TTY ó HPIB (IEEE-485) según el fabricante y la sofisticación del PLC. Entradas y salidas. Para llevar a cabo la comparación necesaria en un control automático, es preciso que el PLC tenga comunicación al exterior. Esto se logra mediante una interfase llamada de entradas y salidas, de acuerdo a la dirección de los datos vistos desde el PLC. miles en PLCs modulares. CORRIENTE ALTERNA 24, 48, 120, 220 V. Salidas: Triac, Relevador. CORRIENTE DIRECTA (DIGITAL) 24, 120 Sink, Entradas: Source. Salidas: Transistor PNP, Transistor NPN, Relevador. CORRIENTE DIRECTA (ANALOGICA) 0 - 5, 0 - 10 V, 0 - 20, 4 - 20 mA. Entradas y Salidas Analógicas. Tarjetas Modulares Existen para relevan al los Inteligentes. PLCs modulares, tarjetas con funciones específicas que microprocesador de las tareas que requieren de gran velocidad o de gran exactitud. Estas tarjetas inteligentes por se denominan contener un microprocesador dentro de ellas para su funcionamiento propio. El enlace al PLC se efectúa mediante el cable (bus) o tarjeta de respaldo y a la velocidad del CPU principal. Las funciones que se encuentran en este tipo de tarjetas son de: • El número de entradas y salidas va V. Posicionamiento de Servomecanismos desde 6 en los PLCs de "caja de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 144 PLC modulares o, interna en los PLC • Contadores de Alta Velocidad. • Transmisores de Temperatura. • Puerto de Comunicación BASIC. compactos. Además, en el caso de una interrupción BUS. Los sistemas modulares requieren una conexión entre los distintos elementos del sistema y, ésto se logra mediante un bastidor que a la vez es soporte mecánico de los mismos. Este bastidor contiene la conexión a la fuente de voltaje, así como el "bus" de direcciones y de datos con el que se comunican las tarjetas y el CPU. En el caso de tener muchas tarjetas de entradas/salidas, o de requerirse éstas en otra parte de la máquina, a cierta distancia de la CPU, es necesario adaptar un bastidor adicional que sea continuación conexión del entre original, bastidores comunicación. Esta con una para la conexión si es cercana puede lograrse con un simple cable paralelo y, en otros casos, se requiere de un procesador comunicaciones para emplear óptica red con o, una de fibra protocolo establecida. Fuente de Poder. Por último, se requiere una fuente de voltaje para la operación de todos los componentes mencionados anteriormente. Y ésta, puede ser externa en los sistemas de del suministro eléctrico, para mantener la información en la memoria borrable de tipo RAM, como es la hora y fecha, y los registros de contadores, etc. se requiere de una fuente auxiliar. En los PLCs compactos un "supercapacitor" ya integrado en el sistema es suficiente, pero en los modulares, es preciso adicionar una batería externa. Programador. Aunque de uso eventual en un sistema, desde un teclado con una pantalla de una línea de caracteres hasta una computadora personal pueden emplearse para programar un PLC, siempre compatibles los y cuando sistemas y sean los programas empleados. − Conexiones. Los P.L.C. se encuentran en la gran mayoría de las máquinas de proceso que se fabrican actualmente y, a veces disfrazados de tablillas electrónicas de control, pero siempre reduciendo en gran medida la mano de obra que requerían todos los tableros de control alambrados que hasta hace unos años eran omnipresentes en la industria y, en gran medida su gran difusión los ha abaratado tanto que Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital aún en las 145 − Comodidad. operaciones más sencillas, el P.L.C. toma el lugar de temporizadores y contadores. La tendencia es hacia una fabricación integrada y, los PLC juegan el papel del Al alambrar un PLC se debe tener soldado raso en esa cadena al efectuar código de colores para evitar en lo control. cuidado en emplear los cables con posible cualquier error que pudiera ser muy costoso. Las las operaciones fabricantes de máquinas usan el siguiente código de colores para los cables: c.d. GRIS entradas/salidas del PLC. para NEGRO en circuitos de fuerza BLANCO en cables puestos a tierra en c.a. (neutro). sistemas más complejos están actualmente en uso en las grandes compañías acereras, de caída en los costos reales actuales, se puede anticipar su uso en fábricas y futuro. En nuestro medio, esperamos ver cada vez un mayor número de PLC controlando las máquinas de nuestras industrias. • Desventajas. o solamente VERDE para la conexión a tierra. − Funcionalidad. Las máquinas modernas controladas por un PLC tienen pocos botones de mando, porque han sido sustituidos en gran medida por los paneles de mando que a su vez tienen una pequeña o gran pantalla de avisos y, en algunos casos hasta permiten la programación de la Producción. por empresas más pequeñas en el próximo ROJO para control en c.a. VERDE/AMARILLO de alimentos y de automóviles y, con la AZUL para circuitos de control en y/o burdas Estos sistemas donde los PLC son supervisados compañías VIOLETA todas Aunque los sistemas PLCs tienen muchas ventajas, también tienen sus desventajas. Entre ellas esta la localización de fallas debido a su diseño más complejo que los anteriores. Segundo, la falla del PLC puede detener por completo los procesos que controla, mientras que una falla en un sistema convencional solo lo interrumpe parcialmente. Y tercero, la interferencia eléctrica puede Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 146 correctivo a sistemas de control digital con PLC’s. alterar o interrumpir la memoria del PLC. − Describir CONTEXTUALIZACIÓN procedimiento Competencia tecnológica. debe Identificar las ventajas y desventajas sustitución de módulos, así como los cuidados que deberá tener con y características del sistema. el elemento, para que concuerde en número de serie, y que sea igual. Competencia lógica: Aplicar el pensamiento lógico para determinar la ruta crítica de mantenimiento preventivo de sistemas controlados por PLC. − Elabora un diagrama de flujo sobre mantenimiento a procesos de control y PLC´s, que describa el proceso de ejecución de comandos interpretación el un dispositivo compatible para la mantenimiento correctivo de acuerdo al tipo de falla funciones con el proceso y los criterios para elegir un diagnóstico y determinará las y realizar se necesario) con la lógica que implica control mediante PLC’s para hacer el reparación el corrección sea programada (si es − Reconocerá fallas y los procesos de de informe, por el fabricante, de tal forma que la otras tecnologías de control. de de un procedimiento de lógica establecido del uso de PLC’s con respecto a acciones en del de control, modos la 2.1.3 MANTENIMIENTO CORRECTIVO A CONTROLES ELÉCTRICOS DE MOTORES Y SERVOMOTORES Un relé es un sistema mediante el cuál se puede controlar una potencia mucho mayor con un consumo en potencia muy reducido. del procesador: indicadores de estado, código de errores; módulos de entrada y salida. Competencia analítica: Identificar la secuencia de los procedimientos de mantenimiento Tipos de relés: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 147 • Relés electromecánicos: • Adaptación sencilla a la fuente de control. A) Convencionales. • B) Polarizados. Posibilidad de soportar sobrecargas, tanto en el circuito de entrada como C) Reed inversores. en el de salida. • Relés híbridos. • Relés de estado sólido. • Las dos posiciones de trabajo en los bornes de salida de un relé se caracterizan por: Estructura de un relé - En estado abierto, alta impedancia. - En estado cerrado, baja impedancia. Para los relés de estado sólido se pueden añadir: En general, podemos distinguir en el esquema general de siguientes bloques: • Circuito de un relé • los larga vida útil. • entrada, control o intensidad por cero. • Circuito de acoplamiento. • Circuito de salida, • carga • conmutador de • potencia de mando, • - protecciones. de cualquier relé son: El aislamiento entre los terminales de entrada y de salida. Cerrado a las influencias exteriores por un recubrimiento plástico. Características generales generales insensibilidad a las sacudidas y a los golpes. frecuencia. características Escasa compatible con TTL y MOS. - circuito excitador. - dispositivo Ausencia de ruido mecánico de conmutación. o maniobra, constituido por: • Conexión en el paso de tensión por cero, desconexión en el paso de excitación. Las Gran número de conmutaciones y Relés electromecánicos Están formados por una bobina y unos contactos los cuales pueden conmutar corriente continua o bien corriente Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 148 alterna. Vamos a ver los diferentes tipos de relés electromecánicos. Relés de tipo armadura Son los más antiguos y también los más utilizados. El esquema siguiente nos explica constitución prácticamente y su funcionamiento. El electroimán hace vascular la armadura al ser excitada, cerrando los contactos dependiendo de si es N.O ó N.C (normalmente abierto o normalmente cerrado). Relé tipo Reed o de Lengüeta Formados por una ampolla de vidrio, en cuyo interior están situados los contactos (pueden montados sobre se múltiples) delgadas láminas metálicas. Dichos contactos se cierran por medio de la excitación de una bobina, que está situada alrededor de dicha ampolla. Relés Polarizados 7 Relés de Núcleo Móvil Estos tienen un émbolo en lugar de la armadura anterior. Se utiliza un solenoide para cerrar sus contactos, debido a su mayor fuerza atractiva (por ello es útil corrientes). para manejar altas Llevan una pequeña armadura, solidaria a un imán permanente. El extremo inferior puede girar dentro de los polos de un electroimán y el otro lleva una cabeza de contacto. Si se excita al electroimán, se mueve la armadura y cierra los contactos. Si la polaridad es la opuesta girará en sentido contrario, Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital abriendo los 149 contactos ó cerrando otro circuito (ó son compatibles con TTL, CMOS, y varios) otros valores normalizados (12V, 24V, etc.). Control por tensión Alterna: El circuito de entrada suele ser como el anterior incorporando un puente rectificador integrado y una fuente de corriente continua para polarizar el diodo LED. Relés de estado sólido Un relé de estado sólido SSR (Solid • El acoplamiento con el circuito se State Relay), es un circuito electrónico realiza que contiene en su interior un circuito semiconductor, transformador un construido y comprobado en una de un que se encuentra circuito de disparo del Triac. • Circuito de Conmutación o de salida. fábrica, no un dispositivo formado por El circuito de salida contiene los componentes independientes que se dispositivos han montado sobre una placa de semiconductores de potencia con su correspondiente circuito impreso. circuito excitador. Este circuito será Estructura del SSR: • medio acoplado de forma magnética con el transistor o un tiristor. Por SSR se entenderá un producto por optoacoplador o por medio de un disparado por nivel, acoplado a un interruptor Acoplamiento. diferente según queramos conmutar Circuito de Entrada o de Control: CC, CA. Control por tensión continua: el circuito de entrada suele ser un LED (Fotodiodo), resistencia solo en o serie, con una también podemos encontrarlo con un diodo en antiparalelo inversión de la para evitar polaridad la por accidente. Los niveles de entrada CONTEXTUALIZACIÓN Competencia tecnológica. Describir las características de tecnologías alternas que permiten el control de motores y servomotores. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 150 − Describe en un características informe técnicas PARA TRANSFERENCIA Y las CONTROL DE ENERGÍA de dispositivos de tecnología de punta que actualmente se emplean para el control de motores y servomotores. Caídas de presión en válvulas. Las válvulas presentan perdidas de presión localizadas, por ello deben ser correctamente válvula Determinar la viabilidad de la corrección de fallas en controles eléctricos de motores y servomotores. − Diagnostica los elementos dañados en un equipo a partir de la medición de parámetros de arrancadores, relevadores de control, variadores de corriente directa (CD), inversores, y encoders, y describe en voz alta el comportamiento (curvas, parámetros) de estos sistemas de control, el tipo de corriente con la que se trabaja (trifásica, bifásica y monofásica) y las medidas de seguridad y el manejo de este tipo de controles de acuerdo a los criterios de ajuste, desarmado y armado a contemplar para a su reparación. subdimensionada provocará dimensionada será sobre económicamente cara. Las recomendaciones precisas figuran en los catálogos de los fabricantes, pero para 2.1.4 MANTENIMIENTO CORRECTIVO A CONTROLES establecer una norma general diremos: Válvulas Hidráulicas: Una velocidad de 4 m/seg. es considerada estándar para aplicaciones generales. Por ello el tamaño de la válvula puede ser el mismo que el diámetro de cañería de la tabla para líneas de presión. En condiciones especiales pueden utilizarse tamaños mayores o menores. Válvulas Neumáticas. Una regla similar puede utilizarse aquí. El tamaño de los orificios de conexión de los cilindros neumáticos es una guía razonable para el tamaño de la válvula. Como • Una perdidas de potencia y velocidad, una Competencia analítica: dimensionadas. excepción se presentan los siguientes casos: Cuando una válvula comanda varios cilindros. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 151 Cuando se requieren altas velocidades representa la pérdida de carga de una Cuando el cilindro operara siempre a Cuando el fluido comienza a circular, bajas velocidades una perdida de presión es generada, y Pérdida de Presión en un Circuito Automático. sucesivos manómetros. El cilindro se de operación en un cilindro. esta ilustrada por la lectura de los No todas las caídas de presión son malas. En la figura siguiente hay un diagrama que ilustra una técnica importante utilizada en la automación de circuitos, y aplicada en neumática e hidráulica. Cuando el cilindro de la figura llega a su posición de trabajo, una señal eléctrica es obtenida para poner en funcionamiento la próxima operación en un ciclo automático. Nuestra descripción tubería. comienza con plena presión disponible en la bomba o compresor, pero con la válvula de control cerrada, de manera que el cilindro se encuentra retraído El primer desplaza libremente, requiriendo solamente 20PSI para moverse ; el remanente de presión disponible es consumido a lo largo de la línea. El presostato ajustado a 80 PSI no se conmuta mientras el cilindro hace su carrera libre. Cuando el cilindro llega al final de su carrera o a un tope positivo el movimiento de fluido cesa y en la cámara del cilindro (y en el presostato) la presión alcanza su valor máximo 100 PSI. Una señal eléctrica procedente del presostato comandará la siguiente función de un ciclo automático. manómetro indica 100 PSI (7Kg/cm2). Las dos restantes indican 0. presostato está ajustado a 80 PSI. El CAÍDA DE PRESIÓN EN EL CIRCUITO DE UNA PRENSA HIDRÁULICA. Con la válvula abierta, el fluido se dirige al cilindro. La restricción En las figuras vemos dos diagramas de bloques que muestran dos estados de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 152 un mismo ciclo de trabajo de una circulación Se restricción no reduce el volumen de prensa. pueden efectuar grandes economías, cuando las necesidades de máxima fuerza a desarrollar por la tuberías aceite a través de válvulas subdimensionadas. procedente de la y Esta bomba hidráulica de desplazamiento positivo, prensa, son necesarias únicamente en tal como veremos al estudiar estos condiciones estáticas, o a través de elementos. muy cortas carreras. La restricción en cambio consume una Las válvulas subdimensionan razones y tuberías a se propósito económicas, pero por en la operación de la prensa esto no tiene efectos perjudiciales. Esto es cierto ya que se basa en el principio ya visto de buena proporción de la presión que es capaz de desarrollar la bomba, pero esto no tiene importancia por que solamente una muy pequeña presión es necesaria para mover el cilindro en su carrera libre. que no hay caídas de presión cuando no existe circulación. He aquí como opera: En este diagrama el cilindro llega a su posición de trabajo. Cuando el cilindro se detiene cesa la circulación de fluido a través de las válvulas y tubería y la El cilindro desde la recibe bomba fluido y hidráulico se mueve libremente. La restricción en la línea representa la resistencia a la caída de presión desaparece del sistema. Toda la fuerza de empuje es obtenida entonces a pesar de lo pequeño de las válvulas y tuberías. Estas figuras son diagramas en bloque 153 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital en la realidad cuando el cilindro se El conjunto esta montado de tal forma descargado a tanque a través de una siguientes, siendo el último elemento figura. de El aire comprimido debe ser filtrado, precipite en el regulador. Cuando se antes cuidarse la dirección de circulación del detiene, todo el caudal de la bomba es válvula de alivio no mostrada en la lubricado, y a veces deshumidificado de su empleo en cilindros, válvulas, motores y dispositivos de precisión similar. que el filtro protege los elementos el lubricador de forma tal que la niebla aceite que el produce no se instala un equipo de protección debe aire ya que en forma inversa el conjunto no funciona correctamente. Todos los compresores aspiran aire húmedo y sus filtros de aspiración no pueden modificar esto ni eliminar totalmente las partículas salidas del aire atmosférico. Al aire sólidos, y comprimido vapor de conteniendo agua, debe El filtro llamado ciclónico tiene dos agregársele el aceite de lubricación del acciones: El aire al entrar pasa a través se incorpora a la salda. Si bien una circulación rotativa, de esta forma las compresor, que atravesando los aros parte de esta mezcla de agua y aceite de color blancuzco y características de bafles que le confiere una grandes partículas sólidas y el líquido se deposita en las paredes del vaso ácidas, se deposita en el tanque, para por la acción centrífuga. Luego el aire ella se incorpora a las líneas de metálica, papel, o metal sinterizado. en los con ponentes de los circuitos. las partículas sólidas.. La unidad de la figura denominada Esta acción de filtrado se denomina por un filtro, regulador con manómetro la contaminación mecánica del aire, y luego ser drenada, una buena parte de distribución provocando serios daños "Equipo de Protección'' esta constituida y lubricador. atraviesa el elemento filtrante, de malla Este filtro de 20 o 40 micrones retiene "mecánica" ya que, afecta únicamente a no por ejemplo a su contenido de humedad. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 154 El Regulador o Válvula reductora y para valores de presión más bajos, necesidad de todo circuito neumático, hasta alcanzarse en la salida el valor para ciertos componentes o para fijar El reguladora de presión es una para establecer una presión segura un valor exacto de empuje de un cilindro. En todo circuito es deseable el regulador para mantener constante la permite que el aire pase a la atmósfera deseado. regulador circulación y tiene un sentido de por ello debe ser instalado respetando el mismo. Figura. presión de trabajo independientemente de las variaciones que experimente la línea de alimentación. El regulador tiene su válvula de asiento abierta por la acción de un resorte que fue comprimido ajustable, en por este el tornillo estado hay circulación desde la entrada hacia la salida, cuando la presión en la salida se va acercando al nivel establecido por El lubricador es un elemento muy importante ya que los cilindros y válvulas requieren ser lubricados para la posición del tornillo, el aire a través su correcto funcionamiento y larga vida diafragma comprimiendo el resorte y En la figura, el flujo de aire a través de del orificio cerrando el piloto pasaje actúa sobre previniendo el un incremento de la presión de salida. En la práctica el regulador se autoajusta rápidamente para balancear las condiciones establecidas creando una pérdida de carga en la válvula de asiento que mantiene la presión de salida constante La reguladora con "alivio" contiene una válvula de retención ubicada en el apoyo del vástago, de forma tal que útil. una ligera restricción llamada '' Venturi '', provoca una pequeña caída de presión usualmente 1PS1 entre la entrada y la salida. Esta pequeña presión es suficiente, para que aplicada sobre la superficie del aceite contenido en el vaso, provoque el ascenso del mismo hasta el cuello del tubo. El flujo de aire pulveriza en ese punto el aceite. cuando el operador ajusta el tornillo Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 155 Ajustando la altura del tubo en la corriente de aire, se aumenta la desaparece de la superficie del aceite y cesa la subida. superficie expuesta y se incrementa la alimentación de aceite, Cuando cesa el flujo de aire la calda de presión a través del Venturi desaparece el aceite y asciende por el tubo. Los lubricadores no deben ser instalados a mas de 3 metros del equipo al cual deben lubricar. En la figura, vemos un conjunto de protección o equipo combinado en corte donde podemos circulación a apreciar través de la sus componentes. Tanques y Depósitos. La mayoría de los sistemas hidráulicos de tamaño pequeño a mediano utilizan los tanques o depósitos como base de montaje En la figura vemos un lubricador de gota, el aire a través del Venturi crea una presión diferencial que actúa sobre la superficie del aceite empujando el mismo hacia la válvula de aguja. El rango de goteo puede ajustarse con la aguja y observarse en la mirilla. La corriente de aire atomiza el aceite y lo conduce a la línea. Cuando el flujo cesa, la diferencial de presión para la bomba, motor eléctrico, válvula de alivio, y a menudo otras válvulas de control. Este conjunto se llama. "Unidad de bombeo", "Unidad Generada de Presión" etc. La tapa del tanque puede ser removida para permitir la limpieza e inspección. Cuando esta no es la lateral y constituye la parte superior del tanque lleva soldadas cuplas para recibir la conexión de tuberías de retorno y Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 156 drenaje. Se colocan guarniciones alrededor de las tuberías que pasan a través de la tapa para eliminar la entrada de aire. En segundo lugar la capacidad de radiación de temperatura del tanque El tanque se completa con un indicador de nivel, un filtro de respiración que impide la entrada de aire sucio. La posición de los bafles dentro del tanque es muy importante. En primer lugar establecer la separación entre la línea de succión y la descarga de retorno. puede ser incrementada si el bafle se coloca de forma tal que el aceite circule en contacto con las paredes externas como lo muestra la figura . Para sistemas corrientes el tamaño del tanque debe ser tal que el aceite permanezca en su interior de uno a tres minutos antes de recircular. Esto quiere decir que sí el caudal de la bomba es de 60 litros por minuto, el tanque debe tener una capacidad de 60 a 180 litros. En muchas instalaciones, la disponibilidad de espacio físico no permite el empleo de tanques de gran capacidad, especialmente en equipos móviles. hidrostáticas Las en transmisiones lazo cerrado, constituyen una excepción a la regla, Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 157 ordinariamente emplean relativamente pequeños. tanques Tener un tanque muy grande a veces puede ser una desventaja en sistemas que deben arrancar a menudo u operar en condiciones de bajas temperaturas. Accesorios para tanques. En la figura vemos un nivel visible para Los depósitos hidráulicos están tanques, este elemento construido en venteados a la atmósfera. Por ello la solo verifique el nivel sino también la protegida por un filtro. condición de emulsión del aceite. Cuando los sistemas operan en una plástico permite que el operador no conexión de venteo debe estar atmósfera limpia puede emplearse un filtro de respiración de bajo costo como el de la figura. Pero si se opera en atmósferas muy contaminadas deben emplearse filtros de alta calidad capaces de retener partículas mayores de 10 micrones. Tapa de llenado : el orificio de llenado debe ser cubierto preferentemente por retenida una tapa por una cadena. En la figura 2-9 ilustramos un tipo que usa una coladera para filtrar el aceite que se verterá hacia el tanque. FILTROS Coladera de Succión: La mayoría de las bombas utilizan para su protección un Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 158 filtro destinado a retener partículas sólidas en la aspiración La practica usual cuando minerales se emplean estándar, aceites es utilizar coladeras de malla metálica capaces de retener partículas mayores de 150 micrones. Cuando se emplean fluidos ignífugos que tienen especifico superior al un peso aceite, es preferible emplear coladeras de malla 60 capaces de retener partículas mayores de 200 micrones, para evitar la cavitación de la bomba. Con la introducción de bombas y válvulas con alto grado de precisión, operación a presiones elevadas y altas eficiencias, el empleo de la coladera de aspiración no es protección suficiente para el sistema, si se quiere obtener una larga vida del mismo. El propósito de la filtración no es solo prolongar la componentes vida útil hidráulicos, de si los no también evitar paradas producidas por la acumulación de impurezas en las estrechas holguras y orificios de las modernas válvulas y servoválvulas . La figura nos muestra un filtro micronico que puede ser empleado en el retorno o el envío, el elemento filtrante de papel impregnado en fibra de vidrio, metal sinterizado, u otros materiales puede ser removido desenroscando el recipiente. Cuando la calda de presión a través del elemento se incrementa, para evitar el colapso del mismo una válvula de retención se abre dando paso libre al aceite. Filtro en Línea. Una configuración popular y económica es el filtro en línea de la figura que también lleva incluida una válvula de retención, su desventaja consiste en que hay que desmontar la tubería para su mantenimiento. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 159 En este punto figura puede emplearse un filtro de baja presión. Es una disposición Ideal cuando trabajan válvulas de control de flujo en serie y el caudal de exceso se dirige vía la válvula de alivio permanentemente a tanque. La máxima perdida de carga Algunos circuitos de filtrado. Los circuitos que veremos a continuación utilizan filtros micrónicos recomendada es de 2 PSI con el elemento limpio. de 10 micrones. En la línea de retorno. En la línea de presión. El aceite que retorna del sistema puede En la figura vemos un filtro instalado a la salida de la bomba y delante de la pasar a través de un filtro cuando se dirige a tanque. válvula reguladora de presión y alivio. Estos filtros estructura máxima que deben presión poseer una sistema. Por permite del resistir la seguridad deben poseer una válvula de retención interna. La máxima perdida de carga recomendada con el elemento limpio es de 5 PSI. CUIDADO: Cuando seleccione el tamaño de un filtro así, recuerde que el caudal de retorno puede ser mucho mayor que el de la bomba, debido a la diferencia de secciones de ambos lados de los cilindros. En el retorno por alivio. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 160 − Propón la creación de un plan emergente para resolver problemas operativos de procesos controlados que requieren de acción inmediata. Competencia para la sustentabilidad: CONTEXTUALIZACIÓN Fomentar la ambiente a efectos de digital en el salud. preservación del medio partir del análisis de sistemas de control medio ambiente y en la − Diseña un plan de prevención y atención Competencia lógica. Aplicar el razonamiento lógico para determinar las acciones de mantenimiento correctivo a controles para transferencia y control de energía. − Describe los pasos para realizar el ajuste o la sustitución de (accidentes, emergencias, de contingencias fallas de daños equipo, al medio ambiente y protección a la salud,) entre otras. − Expón el plan de prevención atención de contingencias ante el grupo. controladores de combustión, de nivel de domo, de presión, de domo y de temperatura-vapor. 2.1.5 MANTENIMIENTO CORRECTIVO A CONTROLES DE BOMBAS Y Competencia lógica: Desarrollar planes emergentes para prever acciones de contingencia ante situaciones de riesgo en el manejo y funcionamiento de los sistemas de control digital. COMPRESORES • Bombas Una bomba hidráulica es un dispositivo tal que recibiendo energía mecánica de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 161 una fuente exterior la transforma en Por las características señaladas, en los un hidrostática una energía de presión transmisible de lugar a otro de un sistema hidráulico a través de un líquido cuyas moléculas estén sometidas precisamente a esa presión. Se dice que una bomba es de sistemas hidráulicos de transmisión nunca de se potencia emplean hidráulica bombas de desplazamiento NO positivo. Se dice que una bomba es de desplazamiento positivo, cuando su desplazamiento No positivo cuando su órgano propulsor contiene elementos órgano móviles de modo tal que por cada propulsar no contiene elementos móviles; es decir, que es de revolución una positiva un volumen dado o cilindrada, sola pieza, o de varias se genera de manera ensambladas en una sola. independientemente A este caso pertenecen las bombas contrapresión a la salida. En este tipo es el rodete giratorio. En este tipo de recibida se transforma directamente en mecánica recibida en energía hidro- hidrostáticamente centrífugas, cuyo elemento propulsor bombas, se transforma la energía cinética imprimiendo a las partículas cambios en la proyección de sus de bombas la de energía la mecánica energía de presión que se transmite en el sistema hidráulico. En las bombas de desplazamiento trayectorias y en la dirección de sus positivo siempre debe permanecer la Es muy importante en este tipo de misma se obstruya, aumenta la presión velocidades. bombas que la descarga de las mismas no tenga contrapresión pues si la hubiera, dado que la misma regula la descarga, en el caso límite que la descarga de la bomba estuviera totalmente cerrada, la misma seguiría descarga abierta, pues a medida que la en el circuito hasta alcanzar valores que pueden ocasionar la rotura de la bomba; por tal causal siempre se debe colocar inmediatamente a la salida de la bomba una válvula de alivio o de seguridad, con una descarga a tanque en movimiento NO generando caudal y con registro de presión, alguno trabajando no obstante a plena Montaje de la Bomba carga con el máximo consumo de Cuando una bomba es movida en fuerza matriz. forma directa mediante Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital un motor 162 eléctrico con otras medios, es necesaria acoplar los ejes mediante un manchón elástico tal como vemos en la figura. La acción del manchón o acoplamiento para este tipo de montaje, presentan en su interior un rodamiento extra ubicado en el frente de la carcaza Cuando su efectúa, verifica o corrige un montaje lateral como el de la figura, elástico permite corregir desviaciones debe tratarse que la distancia entra el en las figuras siguientes que de no posible a los efectos de minimizar las eliminarse, significaría someter a los cargas sobre el eje de esta última. rodamientos Las bombas que no disponen de este angulares y axiales como las indicadas de la bomba a una sobrecarga para la cual no han sido originalmente calculados, provocando su desgaste prematuro. motor y la bomba sean la mínimas rodamiento extra para el montaje que describimos, pueden ser utilizadas, si se provee una disposición como la que muestra la figura donde el motor transmite el movimiento sobre un eje con rodamiento y este queda acoplado a la bomba mediante un manchón elástico. Este eje soporta, con sus rodamientos la carga extra. Montaje Lateral por Polea o Engranaje Cuando es necesario disponer de un montaje lateral del motor con respecto a la bomba, la transmisión puede ser realizada por engranajes, cadena o correa pero en todos los casos esta disposición significaría una carga extra para los rodamientos de la bomba. Algunas bombas vienen preparadas para soportar estas cargas adicionales y otras no. Cuando están construidas Una cuidadosa rodamientos de inspección las de los bombas en funcionamiento permitirá detectar en Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 163 forma inequívoca vicios de montaje 4 a 5 pulgadas de mercurio cuando solución , y redundan en una mayor disminuyendo este valor a 3 pulgadas Admisión y Salida de Presión con fluidos sintéticos . que como hemos visto son de fácil vida útil de la bomba. ellas operan con aceites minerales, de mercurio cuando las bombas operan En la mayoría de las bombas la sección del orificio de admisión es mayor que el de presión, esta regla casi y en general queda alterada en las bombas de giro bi-direccional donde ambos orificios presentan el mismo diámetro. La razón de las diferencias de diámetros anotada, queda justificada por la necesidad de ingreso de aceite a la bomba al valor más bajo posible ( máximo 1,20 metros por segundo) quedará mínimas como consecuencia pérdidas de una carga , evitándose de esta forma el peligro de la cavitación En ningún caso debe disminuirse por razones de instalación o reparación el diámetro nominal de esta conexión En general podemos decir que la distancia h de la figura no debe superar nunca los 80 centímetros. Las bombas de pistones con igual válvula de admisión y salida no proveen una succión suficiente para elevar el aceite y funcionar sin cavitación por ello se recurre al llenado o alimentación por gravedad como vemos en la figura. que invariablemente esta dirigida al depósito o tanque como así también mantener la altura entre el nivel mínimo de aceite de este último y la entrada en el cuerpo de la bomba de acuerdo a la indicado por el fabricante. Para las bombas a engranajes, paletas y pistones sin válvulas, los fabricantes dan valores de succión del orden de los Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 164 La observación de lo anotado permitirá accesorio es decir 1, 2 , 3 y 4 presenta bombas aire si bien esta tubería no soporta el funcionamiento correcto instaladas de las asegurando su eficiencia, mediante una aspiración un camino propicio para el ingreso de presión, el empaquetado de los correcta y preservando la vida útil de accesorios las mismas al limitar las posibilidades debe efectuarse con extremo cuidado excesiva o una sección de aspiración bomba , se introduzca aire. menor es la indicada. Cuando la tubería de succión se acopla de la cavitación por una altura a Uno de los problemas y conexiones señaladas, para impedir que , por succión de la que a la bomba mediante una brida A es frecuentemente se presentan, es la necesario prestar especial atención al aspiración de aire por parte de la aro sello o bomba, teniendo por consecuencia un brida y el cuerpo de la bomba, ya que presión, ingresa de aire. funcionamiento deficiente , perdida de excesivo desgaste funcionamiento sumamente ruidoso. y junta existente entre la su estado determinará la posibilidad de Un método que si bien es poco Afortunadamente los puntos por los ortodoxo resulta rápido y eficiente cuales puede ingresar aire a la bomba para el estado de los puntos A, 1 ,2 ,3 Consideraremos pincel espuma obtenida con agua y están perfectamente encuentran ahora entre localizados. los la que se bomba propiamente dicha y el tanque. y 4 o similares, es aplicar mediante un detergente. Una rápida aparición de las burbujas nos indicará el sitio exacto por donde se incorpora aire al circuito. El extremo de la tubería de succión termina en el tanque, a través de una coladera o totalmente libre, según el caso, pero en ambos su ubicación debe quedar 2 pulgadas por debajo del nivel mínimo del tanque, eliminando de esta En la figura observamos una disposición corriente de una tubería de succión forma, la última posibilidad de ingreso de aire. en ella cada conexión de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 165 A pesar de la variedad señalada, los Rodage a la pierre " y en inglés " (hasta 700 kg/cm2) dan características castellano, y difiere del superacabado y comunes a todas ellas a saber: Bombas rotativas de pistones radiales altos niveles de presión operativa de materiales, aleaciones, y tolerancias ROTOR: Bronces fosforosos y una función con la siguiente composición: 3,2% C, 1% Mn , 0.26% P, 1.75% Si , 0.085% Cr, 0.06% Ni, con dureza HB = 200. Nonius " no tiene denominación en del lapidado. de caudal fijo. Este tipo de bombas tiene tantas variantes en la actualidad, que un estudio detenido de cada uno de ellas escaparía PISTONES,- Acero Cr -Ni de a los información. Por alcances tal de esta motivo, nos cimentación, cementado y templado, detendremos solamente en las más EJE DE DISTRIBUCIÓN.- Acero Cr, - Ni, conocidas. de cementación En este tipo de bombas, existen dos PISTAS = Acero de rodamientos templado. TOLERANCIAS : e) Holgura entra pistón y cilindro no mayor de 0,005 a 0,008 mm. b) Ovalización máxima admitida en los pistones 0,005 mm, c) Ovalización máxima del alojamiento 0,01 mm. clases fundamentales: de caudal fijo y de caudal variable. Estas últimas serán analizadas mas adelante. Las bombas hidráulicas rotativas de pistones radiales, pueden clasificarse en general según sus válvulas sean de asiento o rotativas. Como hemos visto anteriormente , las bombas multicilíndricas de pistones en línea tienen invariablemente sus válvulas de asiento. En las bombas radiales, los TERMINACIONES SUPERFICIALES Los pistones y sus alojamientos son rodados, es decir están sometidos a un tratamiento de terminación superficial por arranque de material, este proceso que en frases lleva el nombre de " asientos pueden ser de válvulas de bola, de platillo o de asiento cónico. Si los cilindros giran, las válvulas son de tipo rotativo o "deslizante" y son hermetizadas por una película de aceite entre las superficies móviles y estacionarias. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 166 Las bombas que poseen válvulas rotativas son algo diferentes que las que poseen válvulas de asiento, siendo inevitable cierto resbalamiento a presiones altas, debido a la fuga de aceite a través del válvulas. Además las juego en presiones las de trabajo de las bombas de válvulas rotativas se hallan limitadas con el fin de mantener altas eficiencias volumétricas a una presión constante y además por el riesgo , de "agarrotamiento " de las válvulas bajo la acción de cargas excesivas. Por tal razón las bombas de muy alta presión tienen válvulas de asiento, por lo que sus pistones no giran , y esta es la disposición clásica de las bombas de caudal fijo, o sea, de suministro constante. Las bombas alternativas de descarga constante comprenden tipos de pistones estacionarios continuación, radiales que bombas con cilindros veremos de a pistones Con las bombas de alta velocidad, de pistones radiales asiento, se con obtienen volumétricas válvulas sumamente de eficiencias altas, a valores de un 98%. Por lo general cada cilindro o cualquier otra cámara en la bomba es pequeño en relación bloque de acero que la rodea, y los pistones están tan pulidos que se adaptan: a los cilindros sin necesidad de empaquetadura alguna. Naturalmente que en esta juega un rol fundamental la viscosidad del aceite por lo que en los sistemas hidráulicos que emplean este tipo de bombas la temperatura del sistema debe estar siempre lo mas baja y constante posible. axiales con cilindros estacionarlos, que La descarga de cada cilindro adopta la pistones en línea, que ya hemos visto ; muy alta frecuencia todas estas válvulas de asiento. Bomba "SECO". veremos más adelante y bombas de forma de pequeñas pulsaciones de Esta bomba es mostrada en corte en la figura Nº 2.16 Consta de un cuerpo de acero, en el cual van alojadas las Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital válvulas de 167 asiento de bola. La de admisión, que retención . La salida se recoge en una impulsión va alojada en sentido radial Este tipo de bomba permite el logro de naturalmente es mas grande que la de dentro de un casquillo hueco que tiene un asiento plano que desliza sobre las caras hexagonales de un dado central, que asienta sobre un cojinete muy robusto de rodillos que va montado sobre un eje con una leva excéntrica central circular maquínada sobre el mismo eje de entrada que es el mando de la bomba y que está conectado con un manguito a un motor eléctrico. tapa colectara frontal. muy altas presiones, del orden de 5.000 libras por pulgada cuadrada. Como la admisión a los cilindros se opera por la parte central de la bomba, donde se encuentra alojado el eje excéntrico con sus correspondientes rulemanes, la lubricación de todas las partes móviles y deslizantes de la bomba se encuentran permanentemente lubricadas por el mismo aceite hidráulico. Demás está decir por razones de lubricación, que estas bombas utilizan exclusivamente aceite hidráulico. Con agua se destruirían a los pocos minutos de funcionamiento. Bombas rotativas de pistones radiales de caudal variable. El casquillo mencionado, es en realidad un embolo hueco, retorna por la acción de un resorte contenido en la tapa del cilindro que es del tipo atornillable En forma axial , van dispuestos las cámaras de impulsión que tienen sus válvulas de asiento de bola bloqueadas contra su asiento por medio de un resorte. Son en realidad válvulas de El rotor giratorio lleva alojado en su interior a manera de eje el distribuidor Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 168 (pintle) contra la alta presión mediante una lleva agujeros en su interior que se rozantes. De esta manera no solo diferentes cámaras de aspiración y de infinitamente variable desde cero hasta impulsión. De hecho esta forma un un máximo, sino que también son deslizantes El resbalamiento, o fugas de aceite por y colector de caudal esencialmente un eje estacionario que conectan por medio de toberas con las sistema de válvulas y este rotativas sistema es característico de las bombas rotativas de pistones radiales o en "estrella " de caudal variable . película de aceite entre las superficies proporcionan un suministro de caudal reversibles, como ya se ha dicho. las válvulas rotativas o deslizantes, aumenta considerablemente a presiones altas, y si las cargas son Gracias a un número relativamente excesivas se hace presente el riesgo de elevado de pistones y a su corta agarrotamientos enteramente despreciables. La presión esta bomba no trabaja a presiones limitada las bombas de este tipo se construyen en reacciones sobre los cojinetes, que un vasto rango de capacidades, con llegan a ser muy importantes con potencias elevadas como 200 HP . carrera, las pulsaciones del caudal son de salida de estas bombas principalmente por está presiones elevadas. dañar seriamente a la bomba. Por tal causa, mayores grande Las bombas de descarga variable son vastamente empleadas, y ellas están de puede de 140 atmósferas. De Las bombas Hele-Shaw de tamaño Bomba Hele-Shaw construidas que acuerdo con los principios, establecidos hace muchos años - hacia 1908 - por el iniciador de trabajan a velocidades del orden de 500 r.p.m. y las pequeñas a velocidades de 1500 r.p.m. . En la figura 2.18 se ilustra una unidad de este tipo . este tipo de diseño, el Dr. Hele-Shaw que comenzó a construirlas en Inglaterra. Fue la primera bomba que utilizó válvulas rotativas o deslizantes en las que debe procurarse a toda costa mantener una estanqueidad Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 169 En el cuerpo del cilindro A se hallan fundidos formando una sola pieza un cierto número de cilindros radiales. Dicho cuerpo se encuentra soportando por sendos cojinetes a bolas B y C, conectado el árbol de mando D. Este cuerpo gira alrededor de la válvula central fija E, que contiene las lumbreras X e Y cada una de las cuales Cada diagrama corresponde a una sección realizada a través de la válvula fija central por un plano que pasa por conduce al ramal de admisión o de los ejes de los cilindros.. descarga de aceite, que son F y G Las lumbreras X e Y, cada una de las respectivamente. El juego entra el cuerpo de los cilindros cuales está en este caso por duplicado, comunican con los cilindros a través de (rotor) y la válvula central está ocupada ranuras practicadas en la cara de la como un sello. Cada pistón H está representa el estado en el que el eje de por una película de aceite que actúa clavija central o válvula.- La figura (a) conectado a dos cojinetes J por medio rotación del perno de pistón coincide puede oscilar. guías O están a mitad de su recorrido. de un perno de pistón K sobra el que Los cojinetes están alojados en ranuras practicadas en el anillo flotante L, que gira sobre los rulemanes a bolas M y N .Estos están alojados sobre las guías O, que es deslizan libremente entra las caras paralelas maquinadas dentro de las tapas. De esta manera, el anillo flotante L gira cuando lo hace el cuerpo del cilindro, y el eje de rotación depende de la posición de los cojinetes de bolas M y N, determinado por el recorrido de las guías O con el eje de la clavija, cuando las En dicha posición, la rotación del cilindro no causa el movimiento radial de los pistones y no se produce suministro de aceite en ninguna de ambas direcciones. El movimiento de las guías O se representa por el desplazamiento del elemento rotativo sobre la línea PQ. El desplazamiento hacia P figura (b) causa la excentricidad de la rotación de los pistones alrededor del cuerpo del cilindro, de la manera que el aceite se Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 170 encuentra aspirado por la lumbrera X y otros modelos el registro se opera Por otra parte, el desplazamiento hacia sistema descargado por la lumbrera Y. Q que se aprecia en la figura (c), automáticamente por la presión de hidráulico , dispositivos adecuados. con servo- invierte el sentido del flujo, de manera que el aceite es aspirado de Y y descargado, por la lumbrera K. La variación de la excentricidad varía el volumen suministrado en ambas direcciones. En esta bomba, como en todas las que tienen válvulas rotativas o deslizantes el factor de frotamiento entre las superficies de frotamiento crece con n Bomba Oilgear. Esta bomba de manufactura americana (número de vueltas) y la potencia es posiblemente en la actualidad la n^(3/2) . variable mas completa, y también más perdida en rozamientos crece con costosa. Si bien es cierto que su Bomba Pittler-Thoma. Esta bomba de manufactura alemana, tiene el mismo principia funcionamiento qua difiriendo esta de la de Hele-Shaw en detalles constructivos. En esta bomba, los pistones tienen alojados en sus cabezas exteriores un. perno sobre el que rota libremente un pequeño rulemán a bolillas, el cual rueda sobre la cara interior del aro de regulación de bomba de pistones radiales de caudal caudales, cuya movimiento de registro en algunos modelos es de comando manual, como se muestra en la figura nro. 2.20. En principio fundamental funcionamiento es de idéntico a las anteriores, difiere considerablemente en sus características constructivas. En este caso, los pistones radiales de la bomba, en lugar de tener muñequillas, patines o rulemanes en sus cabezas para asegurar un contacto con la pista interior del aro de registro, terminan sus cabezas en superficies esféricas , que, como se ve en la figura nro. 2.21 , se apoyan en una pista de acero templado T, diseñada de tal forma que el punto de contacto Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital se halla 171 descentrado del eje del cilindro. El Para igualdad de caudales esta bomba obtiene mediante la rotación parcial de Hele-Shaw. movimiento circunferencial relativo se los pistones, que giran dentro de su alojamiento cilíndrico al mismo tiempo que todo el conjunto gira alrededor del eje de rotación de la bomba. Utilizando dos grupos de pistones en dos planos separados normales al eje de la bomba , los empujes laterales paralelos al eje del árbol se equilibran entre sí. es de un más reducido tamaño que la Bombas de pistones esféricos La bomba de pistones en forma de bolas ha resultado interesando a los proyectistas de bombas hidráulicas, debido el bajísimo desgaste de las partes en rozamiento. No es lo mismos desde luego el rozamiento contra una pista interior circular de patines cilindros de rodadura de o bolas perfectamente esféricas y pulidas de acero extra duro tratado. El principio de funcionamiento hidráulico es enteramente similar a los anteriores Esta bomba viene provista de diversos Referencias existentes indican que este accesorios de fábrica, que permiten, tipo de bombas ya había sido ensayado operadas común a dos etapas de el estado de la tecnología en lo que caudal por sistema de mando manual, antifricción según el pedido del cliente ser presión, tener comando del registro de eléctrico, hidráulico. automático o por piloto Los fabricantes producen esta unidad para un rango de presiones de 60 , 120 y 175 atu con capacidades de hasta 150 HP. en Inglaterra alrededor de 1916, pero hace a caldades de acero extraduros tratados imperante en aquella térmicamente época no permitió evitar los excesivos desgastes que se ocasionaran en aquellas bombas, ya que se veían limitadas en su aplicación por el aumento de las fugas ocasionadas por esas desgastes prematuras. Con los extraduros materiales y acabados antifricción Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital y 172 antiescoriables que actualmente tecnología pone a disposición ingeniero proyectista es la del posible fabricar bombas de pistones esféricos bomba es de caudal fijo pero se ha logrado fabricarlas de caudal variable para pequeños valores del mismo mediante un desfasado adecuado. Para duración ello se utilizan dos grupos de pistones razonablemente mayor .Estas bombas y pistas para bolas y un mecanismo de equipos auxiliares de aviación. sentidos opuestos, produciendo una Experimentos realizados recientemente variación que tengan una se utilizan actualmente en algunas en Inglaterra con bombas de pistones esféricas recubiertos con capas regulación capaz de girar las pistas en de fase entre los movimientos de los dos grupos de pistones. metalizadas de carburos de tungsteno permitieron funcionamientos continuos de 500 horas sin desgastes apreciables ni perdidas ponderables. por fugas internas Por razones de diseño en función de la geometría de este tipo de bombas la carrera de las bolas que hacen las veces de pistones esta limitada a la tercera parte del diámetro de la misma. Por tal motivo, y para aumentar los caudales sin aumentar el tamaño físico de la bombas se han construidos bombas con pistas ovaladas, lo cual permite obtener dos carreras por revolución duplicando así el caudal con el mismo tamaño de bomba. En la figura se ve un esquema de este interesante tipo encuentra mucha de bomba, que aceptación para presiones no mayores de 30 atu. Esta Bombas rotativas de pistones axiales El mecanismo dispositivos es básico de estos siempre una placa matriz circular motando oblicuamente en un eje. Si bien está placa oscilante en parte es un sustitutivo de la manivela, y se la conoce desde hace mucho tiempo en ingeniería mecánica, no ha tenido mayores aplicaciones en diversos tipos de maquinarias debido a la complejidad de los mecanismos a que ella hidráulica daba de lugar. alta Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital La bomba presión es 173 posiblemente la única aplicación donde condicionando un menor nivel de ruido y tanto es así , que actualmente existe c) La utilización de bombas de cilindros el dispositivo se ha empleado con éxito la definida tendencia de utilizar mas y más este tipo de bomba en todas las utilizaciones industriales, desplazando a las bombas de pistones radiales o en "estrella" a pesar de ser más robustas simples y durables, y ello muy posiblemente sea debido a la influencia de la técnica hidráulica aeronáutica ya en la aviación la cuestión peso es de vital importancia y este tipo de bomba es la que asegura mayor potencia por kilogramo de peso, Pero aparte esta razón las bomba con placa motriz circular oscilante de cilindros axiales ( paralelos al eje de la bomba) tiene tres ventajas fundamentales respecto a las bambas de pistones radicales . a) Los cilindros se hallan muy cerca respecto del eje central de giro, por la cual:.la fuerza centrífuga sobra los pistones es considerablemente menor. b) El mecanismo que se encarga de producir el movimiento alternativo de los pistones es más rígido. Por esta razón los golpes de ariete que se presentan en estas bombas son mucho menores ya que los pistones pasa del . axiales permite el empleo de válvulas deslizantes rotativas planas mientras que en las bombas de pistones radiales las válvulas rotativas deslizantes eras cilíndricas y las primeras permiten presiones tan: altas como 35 atu mientras que con las segundas no es posible para tener buenos rendimientos hidráulicos - pasar más allá de los 210 atu . Bomba de Williams-Janney Esta bomba diseñada y construida por primera vez entre los años 1901 a 1906 Estados Unidos para la Waterbury Tools Mg. , por Harvey Williams y Reynolds Janney fue el origen del cual se partió para llegar a los actualmente modernos tipos de bombas de esta clase, que manufacturadas por empresas diversas en Estado Unidos, Inglaterra, Europa Continental y Japón , han permitido dar a la hidráulica del aceite el increíble desarrollo que ha tomado hoy día. En la figura daremos una ilustración de esta bomba en su versión original . tiempo de aspiración el de presión y viceversa, de una manera más suave, Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 174 el cual a su vez se encuentra montado dentro de una muñonera G . Todo este conjunto se encuentra fijado a una junta universal doble M, que se halla situada entre el conjunto descrito y el árbol D . La muñonera parcialmente G puede alrededor girar de unas soportes giratorios que no se muestran En el grabado se puede apreciar la en la figura antes dicha. Si la bomba bomba original en su corte longitudinal comienza a funcionar conservando las de un motor eléctrico que no figura en el dibujo, de manera que el eje del . El árbol D que recibe el movimiento el dibujo, Este árbol D va guiado en dos cojinetes a bujes. Montado sobre este árbol se encuentra un manguito estriado, sobre el cual a su vez se encuentra montado el bloque de cilindros C , que recibe a través del manguito el movimiento de rotación mismas distancias que se muestran en receptáculo anular coincida con el eje del árbol los pistones NO se desplazan en sus correspondientes cilindros y la bomba no suministra ningún caudal al circuito hidráulico . Inclinando ahora la muñonera hacia un lado que en esta versión original de la Dentro del bloque de cilindros se bomba Williams Janney se lograba con correspondiente palanca desplazan en cada pistón cilindro que su está vinculado mediante una biela E que en sus dos extremidades tiene una cabeza esférica para lograr una articulación un mecanismo de accionamiento por una manual situada en el exterior del cuerpo de la bomba los pistones se desplazarán dentro de rotulante universal , una de ellas para cilindros fijar la biela a un anillo portamuñones inversamente, fijar la biela a su pistón y la otra para accionado sus correspondientes alternativamente y bombeando aceite - desde A hacia B, desde B hacia A un invertimos el desplazamiento de la encajado dentro de un cojinete liso K , solamente es el caudal variable, sino que va montado dentro de receptáculo anular J. Este último va muñonera. Vale decir que la bomba no que también de flujo reversible. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 175 válvulas Esta descripción que acabamos de dar, inicialmente gracias a la acción del versión original de esta bomba. Los Las superficies de las lumbreras tienen encararon su fabricación fueron en el tales que curso de los años y a través de la pequeña parte del empuje final total sensiblemente el diseño original si bien del pistón permitiendo que una fuerza respetando el principio fundamental de resultante mantenga a las válvulas la La acción valvular se obtiene gracias a montar el árbol D sobre robustos La estanqueidad deslizantes planas de V las se obtiene resorte X montado sobre el árbol D. puede dimensiones quedar que hacen desequilibrada una superficiales en contacto. las lumbreras de cada pistón que se encuentran talladas en el bloque de los cilindros las cuales comunican alternativamente con dos lumbreras de forma reniforme que constituyen la admisión y escape en la válvula nos muestra, como ya fue dicho la diversos fabricantes licenciatarios que experiencia de la práctica, modificando bomba. Las modificaciones y alteraciones básicas consistieron en cojinetes a bolas, encamisar los cilindros dentro del bloque giratorio , eliminar todo tipo de resortes, utilizar robustas crapodinas de empuje en la muñonera G. y sobre todo perfeccionar el sistema de mando para la inclinación superficial estacionaria, que es un de la muñonera oscilante . Una versión dibujo. figura. disco plano , no mostrado en el actual de esta bomba, se muestra en la Si bien el bloque de cilindro C, se encuentra montado sobra un manguito al árbol D, no está rígido sobre dicho árbol, sino que entre ellos se encuentra una pequeña junta universal H de manera tal que esta le permita alinearse por si mismo sobre la válvula superficial por la que las superficies de En la figura que nos muestra el corte por fabricada por una prestigiosa firma contacto de estas no quedan separadas cualquier posible tensión deformación en el mecanismo. o de una bomba moderna actualmente alemana, apreciamos claramente que la periferia del disco oscilante tiene un Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 176 dentado que engrana con los filetes de los exterior sobre una platina graduada encuentran empujados por contacto plato oscilante para lograr el caudal plata motriz circular sobra la cual se deseado. deslizan formando un contacto de un tornillo que al accionarse desde el permite desplazar la inclinación del pistones semiesférica. tienen Los una cabeza pistones se directo con la superficie dura de la En los modelos actuales se trabaja con rodadura perfecto. presiones de servicio de 200 atu a En la figura se muestra una de estas velocidades normales de rotación de bombas en la cual el empuja axial del: 1.500 r.p.m. . plato oscilante es soportado por una Bomba de embolo buzo axial ("Electráulica" ) La firma inglesa Towler que fabrica la bomba multicilindrica de pistones en línea vista anteriormente también manufactura otro tipo de bomba de pistones axiales de la cual representamos en la figura un corte longitudinal de la misma . robusta crapodina de empuje planos colocada contra la pared interior de la carcaza y otra similar montada sobre la corona oscilante . Estas crapodinas se individualizan en el plano con las letras F. Los émbolos tienen libertad de rotación dentro de sus cilindros, y para asegurar un contacto satisfactorio entra las cabezas de los émbolos y la superficie de. rozamiento entro estos y el plato oscilante, este último se hace girar lentamente por medio engranajes cónicos que se ven en la figura, uno de los cuales esta unidos al cuerpo de la bomba y el otro al plazo oscilante, La relación de transmisión de los engranajes cónicos corresponde a la La bomba consta de dos grupos de tres pistones accionados por una placa motriz circular. En lugar de utilizar patines o bielas, los extremos libres de secante del ángulo de inclinación de la cara de empuje del plato oscilante. Los fabricantes han afirmado que este plato oscilante con corona dentada, en Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 177 combinación con anillos de empuje Consideraciones permiten pistones recubiertos con película lubricantes operaciones continuas a presiones muy altas. Por ejemplo una bomba prototipo ha de inspección y puesta en marcha de las bombas a Imperan para este caso las condiciones funcionado generales que hemos expuesto para las durante más de 2,000 horas a 7,000 bombas de paletas, sin embargo en desgastes apreciables . constructivas Una bomba auxiliar P del tipo del algunos modelos son limitadas las libras por pulgada cuadrada sin recibir engranajes accionada por una prolongación del árbol de transmisión precarga la bombas extrayendo aceite del tanque de almacenamiento del razón de las y estrictas la tolerancias complejidad de reparaciones que pueden intentarse dentro de las plantas industriales debiéndose recurrir en la mayoría de los casos al reemplazo de los aceite y manda a este al colector de la conjuntos rotor o barrilete y pistones. bomba de alta presión a través de un BANCO DE PRUEBAS Y RECEPCIÓN pasaje interno, no mostrado en la figura. La capacidad de la bomba auxiliar excede la capacidad de la bomba de alta presión y el aceite excedente pasa a través de otro conducto desde el colector hasta el carter donde se encuentra alojado el plato basculante. El pasaje estrecho entre el colector de admisión y la caja del plato basculante asegura una presión de aceite suficiente en el colector para levantar las válvulas de admisión y además, y Cualquier tipo de bomba de desplazamiento positivo, puede ser controlada en un banco de construcción sencilla que nos permita conocer si se ajusta a las condiciones de funcionamiento especificadas. El banco que describiremos permite fundamentalmente comprobar el caudal que entregada una determinada bomba a diferentes valores de presión y constatar mediante un amperímetro la potencia que desarrolla el motor. esto es lo importante , los émbolos reciben empuje hacia afuera durante sus carreras de aspiración mediante una presión suministrada precisa por la bomba auxiliar P. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 178 Tolerancias en Bombas de Pistones y Paletas Si bien es muy poco probable que en razón del mantenimiento, se intente la fabricación de una bomba, considero importante señalar características sus principales constructivas y tolerancias dimensionales. Para ello comenzaremos por la que puede Las condiciones de prueba son: a. Mantener las condiciones de mismo de a acuerdo a lo indicado por el fabricante. la mas industrial argentino, es decir la bomba de paletas un aro ovoide. En la figura observamos un corte de este tipo de bomba fabricada por la b. En función de que los fabricantes los considerada difundidas de las bombas en el sector temperatura del aceite y viscosidad del señalan ser caudales y potencias absorbidas por un tipo determinado de bomba a diferentes valores de firma VICKERS, identificadas con sus consideremos partes ahora aquellas que tienen un movimiento relativo entre sí como la muestra la presión. Se tomarán esas presiones figura este conjunto denominado " forma constatar los caudales. adquirido para cada modelo de bomba, para la pruebas permitiendo de esa c. La velocidad de giro de la bomba cartucho de recambio" que puede ser permite su reacondicionamiento total. durante la prueba deberá coincidir con la establecida por el catálogo en caso contrario efectuar la conversión de caudal al nuevo número de vueltas , utilizando para ello el valor que debe figurar en catálogo de desplazamiento cúbico por vuelta. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 179 Las platinas laterales realizadas en bronce fosforoso y la holgura que presentan con respecto al rotor y paletas es de 0,015 o 0,020 una de cada lado. La pista realizada en acero al Cr o WGKL, SAE 52100, es comentado y templado y se encuentra rectificada interiormente con una rugosidad no mayor a 5 micro pulgadas El rotor de acero al Cr o Mo o SAE 3312 tiene las superficies de las ranuras, cementadas templadas y rectificadas. Las paletas a plaquitas están realizadas en acero rápido y sus caras y flancos están rectificados existiendo una holgura entre ellas y su ranura de alojamiento no mayor de 0,010 mm Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 180 El eje de mando es de acero SAE 3135. El perfil interior de la pista esta cuerpo de la bomba mediante una de las platinas por los arcos de circulo pista y ambos platinos posicionando conforman da sectores de 24º cada estos elementos con respecto a los uno. El conjunto mencionado es fijado el espina de Acero Plata que atraviesa la rayos del cuerpo. formado entre las ventanas 5 , 6, 7 y 8 que tiene por centro el del rotor Las zonas de perfil correspondiente a las las ventanas 5, 6, 7 y 8 es decir sobre paletas se aplican al perfil interior de la las cuales se producen la aspiración y pista esencialmente por la acción de la salida, están trazadas con los centros fuerza centrífuga y luego por la acción desplazados con relación al centro del conjunta de esta y la presión del aceite rotor gracias a la cual se obtiene una que llega por las derivaciones de las curva Durante la rotación del ventanas 5 y 7 de la figura. rotor, que permita un caudal proporcional al ángulo de rotación del rotor 4. Debido a la conformación del perfil de la pista las paletas entran y salen del rotor dos veces por vuelta aspirando por 6 y 8 y enviando aceite por 5 y 7 puesta que diametralmente estas últimas opuestas, son las presiones hidráulicas sobre el rotor sé equilibran mutuamente Conviene señalar que las ranuras del rotor no son radiales sino que tienen una leve inclinación alfa de 3º a 14º para aumentar su longitud y consecuentemente el guiado de la paleta sin debilitar rotor. excesivamente el Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 181 El caudal teórico de este tipo de bombas puede calcularse mediante la si formula arosello juntas y empaquetaduras en cada revisión b) Las paletas gastadas en el borde que están en contacto con la pista pueden revestirse permitiendo ello su nueva utilización. c) Si la superficie interna de la pista presenta severas ralladuras, estriados transversales o escalones La diferencia R - r determina la altura h de la paleta, que en la práctica es igual al 40% de su altura total. esta debe ser reemplazada, En el caso de ralladuras no transversales y de escasa profundidad ( es decir superficiales) la pista puede ser El número de R.P.M. máxima así como reutilizada, mediante un lapidado la anchura máxima "B" del rotor, está interior puede ser aspirado por las ventanas 6 original. limitado por la cantidad de aceite que y 8. De donde surge que el caudal de la bomba no puede ser aumentado, sino que se cuenta la sección de las ventanas de aspiración, la que lleva aparejado un nuevo trazado del rotor y pista, Inspección, reparación y rearme de las Bombas a Paletas Desplazables a) Lavar todas las partes excepto arosellos, juntas y empaquetaduras. En un líquido limpio y compatible, depositar superficie las piezas limpia y en libre una de impurezas para su inspección, se recomienda el reemplazo que substancialmente no su altera. trazado d) Un excesivo juego entre el estriado del eje y el rotor, como así también entre las ranuras de este y las paletas demandan el reemplazo del rotor . e) Si las caras internas de las platinas es encuentran ligeramente ralladas pueden ser ralladuras que remaquinadas prolongando así su empleo, Si las presentan son profundas o si el orificio central se encuentra muy rayado o desgastado, debe procederse al reemplazo de las platinas, de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 182 f) Los rodamientos, tornillos, tapones, espinas, separadores que indiquen un daño o excesivo desgaste deben ser reemplazados. g) Después de la inspección y antes alcanzada paulatinamente. Esto permite a la bomba su cebado interno, mientras la velocidad llega a su nivel normal, esta velocidad no debe ser mucho menor de la del rearmado cada parte debe ser mínima recomendada, ya que es necesario la limpio de la misma calidad y marca adecuada para sumergida en aceite hidráulico del empleado en el equipo. hacer centrífuga salir las paletas y ponerlas en contacto con la pistas. Instrucciones de Operación a) Antes de poner en marcha la bomba: 1) Controlar la libertad de movimiento de las partes internas haciendo girar el eje con la mano. No poner en marcha cuando hay evidencias de que existe algo que frene el libre giro 2) Si la bomba es nueva o reacondicionada debe ser puesta en marcha bajo condiciones desde el primer momento de tal forma que exista una contrapresión que asegure la lubricación interna. Una vez que la bomba arranca no deben ser tenidas en cuentas las condiciones de presión anotadas. 2) Si la bomba es nueva o reconstruida tener la certeza que esté armada con propiedad. Controlar cuidadosamente el sentido de giros, el eje de alineamiento, el valor de la válvula de alivio y el nivel de aceite. en mediante marcha la impulsos de corriente al motor en una rápida sucesión de velocidad tal normal forma de que giro Las bombas de paletas desplazables en aros ovoides permiten la inversión del sentido de giro, pero ello implica el reordenamiento de sus partes internas a los efectos de conservar a pesar de la salida invariables. bomba, cortos Inversión del Sentido de Giro inversión mencionada, su succión y b) Puesta en marcha de la bomba. 1) Poner fuerza la sea Los cambios a realizar en el interior de la bomba consisten simplemente en girar 90° el conjunto platinas y pista con respecto al cuerpo de la bomba tal como la observamos en la figura. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 183 Una de los problemas no considerados que suele presentarse con más asiduidad un este tipo de bombas, cuando ellas permanecen detenidas por largos períodos es el pegado de las paletas dentro de sus ranuras de Este cambio puede realizarse con la bomba montada efectuarlo, ya basta retirar que la para tapa posterior de la misma. una bomba Vickers, y en la figura la disposición interna de los conjuntos platillos, rotor y pista, en una bomba de la misma las lacas que son productos de la oxidación del aceite, en consecuencia, en tales condiciones la bomba al ser puesta en marcha no entrega caudal En la figura observamos el desplazo de doble alojamiento, Esta adherencia se debe a marca, para distintos sentidos de giros. alguno. Debe procederse a abrir y lavar con solventes limpias el conjunto pista, rotor y paletas, verificando que estas últimas se deslicen con libertad en sus alojamientos rearme procediendo en las luego condiciones al ya especificadas. Este procedimiento debe ser aplicado a toda bomba instalada a no, que haya permanecido un largo periodo inactiva. Fluido: Elemento en estado líquido o gaseoso, en estas páginas utilizaremos Si bien la vida útil de las bombas de paletas es prolongada, cuando se las emplea dentro de los límites señalados por cada fabricantes una inspección cada 2.500 permitirá demandan horas prevenir costas reemplaza elevados. de de servicio, daños que reparación a en los sistemas comprimido hidráulicos y neumáticos en "aceites los "aire sistemas derivados de petróleo". Sistema de transmisión de energía Neumática e Hidráulica. Es un sistema en el cual se genera, transmite y controla la aplicación de 184 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital potencia a través del aire comprimido y Su ángulo de giro no está limitado y Comenzando desde la izquierda de] más empleados que trabajan con aire la circulación de aceite en un circuito diagrama, la primera sección hoy es uno de los elementos de trabajo comprimido. corresponde a la conversión de Energía Motores de émbolo Eléctrica y/o Mecánica en un sistema Este tipo se subdivide además en de energía Neumática ylo Hidráulica. Un motor eléctrico, de explosión o de motores de émbolo axial y de émbolo radial. Por otra naturaleza está vinculado a una movimiento obtiene biela, bomba o compresor, a cuya salida se un cierto caudal a una medio de cilindros alternativo, el de aire comprimido acciona, a través de una el cigüeñal del motor. Se determinada presión. necesitan varios cilindros al objeto de En la parte central del diagrama, el asegurar un funcionamiento libre de fluido es conducido a través de tubería al lugar de utilización. A la derecha en el diagrama, el aire comprimido o el aceite en movimiento produce una reconversión en Energía mecánica mediante su acción sobre un cilindro o un motor neumático o hidráulico. Con las válvulas se controla la dirección del movimiento, la velocidad y el nivel de potencia a la sacudidas. La potencia de los motores depende de la presión de entrada, del número de émbolos y de la superficie y velocidad de éstos. El funcionamiento del motor de émbolos axiales es idéntico al de émbolos radiales. En cinco cilindros dispuestos axialmente, la fuerza se transforma por medio de un plato oscilante en un movimiento rotativo. salida del motor o cilindro. Dos cilindros reciben cada vez aire Elementos neumáticos con movimiento giratorio de equilibrar el par y obtener un Estos elementos transforman la energía neumática en un movimiento de giro mecánico. comprimido. Son motores de aire comprimido simultáneamente al objeto funcionamiento tranquilo. Estos motores de aire comprimido se ofrecen para giro a derechas y giro a izquierdas. Motor de aire comprimido Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 185 La velocidad máxima es de unas 5000 la inversión del compresor multicelular varía entre 1,5 y 19 kW (2-25 CV). Un rotor excéntrico dotado de ranuras min , y la potencia a presión normal, (compresor rotativo). gira en una cámara cilíndrica. En las ranuras se deslizan aletas, que son empujadas contra la pared interior del cilindro por el efecto de la fuerza centrífuga, garantizando así la estanqueidad de las diversas cámaras. Bastan pequeñas cantidades de aire para empujar las aletas contra la pared interior del cilindro, en parte antes de poner en marcha el motor. En otros tipos de motores, las aletas son empujadas resortes. Por por regla la fuerza general de estos motores tienen de 3 a 10 aletas, que forman las cámaras en el interior del motor. En dichas cámaras puede actuar el aire en función de la superficie de ataque de las aletas. El aire entra en la cámara más pequeña y se dilata a medida que el volumen de la cámara aumenta, La velocidad del motor varia entre 3.000 y 8.500 rpm . También de este Motores de aletas Por su construcción sencilla y peso reducido, los motores de aire comprimido generalmente se fabrican como máquinas de rotación. Constituyen entonces, en su principio, motor hay unidades de giro a derechas y de giro a izquierdas, así como de potencias conmutables de 0,1 a 17 kW (0,1 a 24 CV). Motor de aletas. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 186 CONTEXTUALIZACIÓN Competencia analítica. Motor de engranajes En este tipo de motor, el par de rotación es engendrado por la presión − Analiza la importancia de cada una de las etapas y su contribución al que ejerce el aire sobre los flancos de proyecto, los dientes de piñones engranados. propulsoras de gran de estos potencia 44 kW (60 CV). El sentido de rotación motores, equipados con dentado recto Competencia lógica: trasladadas a proyectos; al menos una de ellas debe enfocarse al área de automatización. Turbomotores utilizarse únicamente Determinar la importancia de la generación de la idea y su alcance. − Propón 3 ideas que pueden ser o helicoidal, es reversible. Pueden su un diagrama de flujo. eje del motor. máquinas realizando representación secuencial mediante Uno de los piñones es solidario con el Estos motores de engranaje sirven de Realizar un diagrama de flujo de la secuencia que se sigue en el desarrollo de las etapas para desarrollar un proyecto de automatización. para potencias pequeñas, pero su velocidad es muy alta (tornos neumáticos del Competencia para la dentista de hasta 500.000 rpm). Su principio de funcionamiento es inverso al de los turbocompresores. sustentabilidad: Presentar ejemplos en los que proyectos de automatización mal planeados hayan provocado accidentes ecológicos. − Haz un ensayo describiendo las posibilidades de fallas en proyectos Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 187 automatizados que daño al medio ambiente. provoquen Dado que la selección de las variables a medir y sobre las que actuar es un aspecto empírico, se deberá disponer de una batería de conocimientos desagregados desde donde realizar la 2.1.6 MANTENIMIENTO CORRECTIVO A CONTROLES PARA PROCESOS DE REACCIÓN QUÍMICA Y Para manejar (operar) una planta es conocer el valor de las propiedades en proceso, utilizar esta información para diagnosticar la mejor forma de operar el proceso y disponer de medios de modificar el proceso en el grado deseado. Esta secuencia: como (actuadores: los de motores, bombas, válvulas, agitadores, etc.). Sensores y Transductores Se llama sensor al instrumento que produce una señal, usualmente eléctrica (antaño se utilizaban señales hidráulicas), que refleja el valor de una mediante alguna En términos estrictos, un sensor es un 3. actuar. instrumento que no altera la propiedad es válida desde el manejo de una sola variable o propiedad (por ejemplo, para obtener un cierto flujo es necesario compararlo con el flujo deseado y manejar una válvula o una a (sensores) correlación definida (su ganancia). 2. decidir; bomba medición propiedad, 1. medir; medirlo, por instrumento tanto los sistemas de manipulación TRANSFERENCIA DE MASA necesario selección de instrumentos. Se entiende fin requerimiento) de hasta satisfacer una el planta completa donde la medición de una sensada. Por ejemplo, un sensor de temperatura sería un instrumento tal que no agrega ni cede calor a la masa sensada, es decir, en concreto, sería un instrumento de masa cero o que no contacta la masa a la que se debe medir la temperatura (un termómetro de radiación infrarroja, p.e.) propiedad en el producto terminado puede implicar acciones sobre operaciones al inicio de la línea de proceso. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 188 un transductor y un sensor de velocidad de giro de un eje, utilizado típicamente para manejar el grado de mezcla de un reactor en el que cambian las propiedades reológicas de un fluido no newtoniano. Para medir el grado de agitación se utilizan correlaciones que indican, finalmente, que el mezclado es función de la velocidad angular del eje de impulsión (además del tipo de aspa, del radio, la Existe, además, el concepto estricto de transductor: un instrumento que convierte una forma de energía en otra (o una propiedad en otra). Por ejemplo, un generador eléctrico en una caída de agua es un conocido transductor de energía cinética de un fluido en energía eléctrica; sobre esta base se podría pensar, por ejemplo, en un transductor de flujo a señal eléctrica consistente de un pequeño generador a paletas movilizado por el caudal a medir. Los transductores siempre retiran algo de energía desde la propiedad medida, de modo que al usarlo para obtener la cuantificación de una propiedad en un proceso, se debe verificar que la pérdida no impacte al proceso sensado en alguna magnitud importante. Para ilustrar la diferencia entre sensores y transductores se discutirá profundidad, etc.). Para medir la velocidad angular del eje se utilizan tacómetros: instrumentos para medir frecuencia decir, angular número unidad de de de rotación vueltas tiempo, en (es una usualmente expresado en revoluciones por minuto o RPM). Tal como indica la figura, el giro del eje puede ser utilizado para mover un generador de corriente continua y la medición del potencial generado será una medición de la frecuencia de giro. En este caso, la energía cinética del eje de agitación es acoplada a un transductor (el generador de corriente continua) que transduce su frecuencia de giro a un voltaje medible. La propiedad se mide, finalmente, como un voltaje o potencial voltaico. El generador obviamente, eléctrico una potencia Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital necesita, que lo 189 moviliza; esta potencia será provista englobar reducirá la potencia al fluido que se cuando se utilizan transductores, la potencia absorbida por el transductor, mínima. Es decir, es responsabilidad esta existe y es de alguna magnitud del diseñador asegurar que la medición Alternativamente, se puede utilizar un Sensores comunes para Temperatura por el eje del agitador y, por ende, le debe agitar. Por pequeña que sea la finita. sensor consistente de una fuente de luz y un sensor luminoso. Bastará tanto transductores como sensores, dándose por sentado que potencia que se absorberá será de una propiedad no altere el proceso. Termocuplas oscurecer un segmento del eje y hacer reflectante su complemento para obtener una señal de frecuencia en el sensor luminoso. frecuencia puede directamente frecuencia medida por Esta un señal ser de medida medidor o rectificada como voltaje. para El de ser punto importante es que en lugar de utilizar la energía del eje se utiliza un sistema que tiene su propia fuente de energía En el año 1821, Seebeck notó que al juntar dos conductores de metales distintos, de manera que se forme un circuito eléctrico cerrado, fluía una corriente eléctrica que dependía de la diferencia de temperatura entre las junturas. La figura despliega una "termocupla" (en la forma de luz). Este segundo donde los cables metálicos A y B son potencia de la propiedad a medir es un constantan, por ejemplo) y T1 y T2 son sistema, que no absorbe energía ni sensor en sentido estricto. Debe distintos (alambres de cobre y de dos temperaturas distintas; la letra "i" resultar evidente para el alumno que el representa la corriente que fluye (en la eje) debe frenar, en algún grado, el eje cuando T1 < T2. En tal caso el metal A primer sistema (generador adosado al dirección para se dice termoeléctricamente positivo poder generar la señal proporcional a la velocidad de giro del eje. En el terreno de la instrumentación y control se habla de sensores, para indicada por las flechas) respecto del metal B. El estudiante recordará el fenómeno, como propiedad de los metales, de modo que ahorraremos aquí las explicaciones Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 190 del principio de funcionamiento de una Termómetros por Resistencia Eléctrica gracias La resistencia de los metales es función termocupla y bastará destacar que es a las propiedades fundamentales de los metales que se puede construir una termocupla. de Metales de la temperatura a que se encuentran. Para los metales preciosos, la A pesar de lo anterior, es importante dependencia de la resistencia eléctrica funcionan con un punto frío y otro lineal, dentro de rangos más bien caliente. La "juntura fría" suele ser amplios. En particular, los estándares parte del instrumento amplificador, de asunto que debe ser verificado al instrumentación más tradicionales se seleccionar equipos. basan en la resistividad del platino, en Existen varios tipos de termocupla, el sensor conocido como "PT100". La conformaría un tipo determinado. Sin llegar de ciertos tipos estandarizados, a los En particular, el estándar británico BS destacar que las termocuplas puesto que cualquier par de metales embargo, la empírica ha llevado al uso que se les cita por una letra (las más típicas son las tipo J, K y T). Cada tipo con la temperatura es prácticamente sensores de temperatura para precisión de estos instrumentos puede a centígrado. la centésima de grado 1904 Industrial platinum resistance thermometer elements, provee detalles difiere en el material de los metales A y constructivos construcción difieren los rangos de termómetro, en el rango desde -220ºC de grado y la máxima temperatura útil utilizar más allá de unos 700ºC). El (antes que se funda). elemento más nombre: PT100) B. Al diferir los materiales de trabajo, el voltaje generado por unidad Por su naturaleza, las termocuplas presentan una resistencia prácticamente nula y su capacidad de generar potencia es muy débil. El amplificador a utilizar debe solicitar el mínimo posible de corriente desde la termocupla. eléctricas para y características este tipo de a 1.050ºC (si bien no se les suele típico tiene una resistencia de 100 Ω a 0ºC (de allí el y su resistencia cambia a 10,45 Ω a -220ºC; 138,50 Ω a 100ºC y 446,3 Ω a 1.050ºC (se podrá observar que no es estrictamente lineal). La forma de la relación entre temperatura y resistencia (según el BS 1904) es: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 191 más bien de carácter exponencial. Para termistores comerciales comunes, la donde T es la resistencia a temperatura del 100ºC, un relación es del tipo elemento, R(T) su resistividad, R(T=T0) la coeficiente de ajuste X1 de valor 3,901X10-3 y X2 otro parámetro de ajuste de valor 1,4923. Se observa que la corrección se debe, precisamente, a la no linealidad de la relación de la resistencia del elemento con temperatura. Se denominará ganancia del sensor a este tipo de correlaciones. Termistores donde "R(T)" es la resistencia (en ohms, abreviado por la letra griega Ω ) observada a temperatura "T", la que depende de un primer parámetro dado por la resistencia a una temperatura conocida "R(T=T0)", típicamente 25ºC, y de un segundo parámetro de ajuste "x". Como caso ejemplo, "x" valdrá del orden 4.000 y R(T=25ºC) valdrá del Los termistores aprovechan, al igual orden 800 Ω. que el ya visto PT-100, la dependencia En ambos casos (PT100 y termistores), que presenta la resistencia eléctrica de cualquier material conductor con la temperatura. La sensibilidad a la temperatura se ha exacerbado gracias a la utilización de semiconductores, diseñados para dependa materiales específicamente que su resistencia agudamente temperatura del de elemento. la Existen termistores de coeficiente positivo (su resistencia aumenta con la temperatura) o negativo, siendo este último más típico y de bajo costo. En los termistores se observan relaciones de la resistencia con la temperatura que no son lineales, sino dado que se mide resistencia, se debe cuidar, en primer lugar, que la resistencia de los cables de conexión (que también temperatura) no cambia con la incida sobre la medición y, en segundo lugar, que la corriente que circule por el elemento para medir su resistencia sea lo suficientemente pequeña como para calentar sólo mínimamente el propio sensor. A ese fin se utilizan sistemas de compensación que incorporan cables idénticos pero sin el sensor, en el brazo adyacente de un puente de Wheaston, amén de circular una corriente nula por el sensor. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 192 Generador de corriente en función de filamento que debe poder alcanzar la Se han desarrollado más recientemente (al menos). Al dirigir el pirómetro al la Temperatura (1992) circuitos integrados (por ejemplo, el LM35A) que se comportan como una fuente de corriente en función de la temperatura. El artefacto es lineal en todo su rango de operación (desde 0ºK hasta que se funde, en el orden de los 150ºC) y genera, sistemáticamente, 10-6 A/ºK (si bien existen versiones que generan 10-6 A/ºC y 10-6 A/ºF). Este pequeño circuito integrado ofrece excelentes posibilidades de utilización, porque la transmisión de corriente significa la independencia de la resistencia eléctrica de los conductores utilizados misma temperatura del cuerpo medido cuerpo caliente, se observa un filamento (frío) que destaca contra la radiación del objeto observado. El filamento recibe potencia y se calienta hasta que "desaparece" del campo visual. En ese momento la temperatura del filamento y del cuerpo radiante son la misma. Si se gradúa el control de potencia (una perilla) en los grados Kelvin del filamento a una u otra posición, se podrá leer la temperatura en esta escala. pirómetros En el caso de automáticos, la temperatura se conoce por el voltaje y corriente (es decir, potencia) que se para su conexión, si bien el artefacto aplica algunas cuerpos que viajan a alta velocidad se incrementa su propia temperatura en centésimas de grado centígrado. al filamento cuando las radiaciones son iguales. (en el caso de debe corregir su efecto Doppler). Pirómetros Pirómetros de baja temperatura Cabe, naturalmente, preguntarse cómo Gracias a los grandes avances en medir la temperatura en equipos de proceso cuya temperatura exceda la de fusión ejemplo, del elemento hornos de sensor fundición (por de microelectrónica y en sensibilidad instrumental, se comúnmente termómetros contacto, basados comercializan también sin en la metales). En tal caso, se recurre a los radiación infrarroja de los cuerpos basan en la radiación de cuerpos termómetros pirómetros ópticos. Estos sensores se negros y contienen en su interior un según su temperatura. Este tipo de son muy útiles para ejemplo un 193 medir la temperatura de sistemas en movimiento (por Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital rodamiento) en los que no se podría óxido reducción real de la solución equilibrio térmico. La precisión actual convención, orden del grado centígrado, lo que precisamente, podría limitar sus aplicaciones. escala de medición). Mediciones de Potencial Como Electrodo de medición de Potencial de Óxido Reducción (Eh) caro, instalar un termómetro que requiera (1999) de estos termómetros es del Una reacción de óxido reducción es aquella que implique intercambio de electrones entre especies atómicas (i.e. se producen cambios de valencia). Estas reacciones producen potenciales (voltajes) medibles y predecibles; como es sabido, las concentraciones relativas de las especies oxidantes y reductoras puede ser medida al determinar el potencial. La medición se puede realizar insertando en la solución un electrodo conductor no reactivo (Pt, Au, etc.) y un electrodo de referencia; la fuerza electromotriz establecida entre estos dos electrodos (medido con una mínima o nula circulación de (porque hemos que establecido, por el del potencial electrodo de hidrógeno gaseoso es, el cero uso y de establece electrodos la de hidrógeno gaseoso es dificultoso y se utilizan electrodos de referencia sólidos y bastará corregir el potencial medido mediante el potencial de la referencia (una simple resta). La práctica común es utilizar electrodos de referencia de "plata/cloruro de plata" o de "calomel". Existen dos convenciones para la polaridad de la medición del Eh. La convención americana considera el potencial de la solución que rodea al electrodo convención noble, mientras europea que considera la el potencial del electrodo noble (que es numéricamente idéntico pero de signo inverso). La instrumentos gran de mayoría de los medición de Eh corriente) es una función del potencial utilizan la convención europea. medición de óxido reducción (POR o Eh). Esta Damos por sabido que los valores de los Eh de muy diversas soluciones se voltajes establecidos en cada electrodo encuentran ampliamente reportados en hidrógeno medición que tales tabulaciones se basan en arrojaría, precisamente, el potencial de referencia a un electrodo de hidrógeno, es la diferencia de y si la referencia fuese un electrodo de gaseoso, la la literatura. Sólo es necesario enfatizar Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 194 a 25ºC y 1 atm., y deben ser corregidas Como temperatura y la presión de operación de Eh deben ser calibrados contra La forma general de la ecuación de Cualquier solución serviría, en tanto se por el Eh del electrodo de referencia, la que se utilice en la aplicación práctica. cualquier otro método instrumental, los sistemas de medición soluciones de potencial conocido. Nernst, especifica que el Eh que se prepare de acuerdo a una relación estricta de las actividades relativas de reductoras. El problema resulta de la observe, en volts, será una función especies oxidantes y reductoras: definida diferencia Donde R es la constante universal de los gases, T es la temperatura de la solución, F es la constante de Faraday, n es el número de electrones de la reacción de OR, ESTD es el potencial estándar de la reacción, y E es el potencial de la reacción observada. ser útil recordar que, condiciones estándar, RT/F=0,0591. especies entre oxidantes concentraciones a y actividades. Se debe destacar que, de acuerdo Puede de en a Nernst, el potencial observado no requiere de ninguna calibración. Sin embargo, las limitaciones típicas de los métodos instrumentales rigen también para la medición de Eh (superficie del electrodo activo se ensucia, electrodo de referencia se envenena, el amplificador ha variado su ganancia en el tiempo, etc.), de modo que es necesario asegurar las calidad de la De Nernst sabemos que el potencial medición. puede ser predicho, a partir de las La "reacción conocida" más típica que actividades de las especies oxidantes y reductoras, pues el potencial depende de sus actividades relativas. Es más interesante, sin embargo, notar que la medición permite conocer la relación entre ellas, en el proceso de OR. Verificación de Electrodos de Eh la Calibración se utiliza para calibrar o verificar sistemas instrumentales de medición de Eh se basa en una solución de quinhidrona, preparada en soluciones tampón a distintos pH. El electrodo se deposita en una solución tampón a pH de 4 en el que se han disuelto algunos gramos de quinhidrona (1 gr./L, p.e.) y se verifica la lectura de Eh. Es deseable constatar un segundo punto, amén de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 195 observar el comportamiento dinámico, cianuro; en la reducción de cromato electrodo en un tampón a pH 7 que soluciones de cloruro; etc. mediante la posterior inserción del también contenga quinhidrona. La tabla especifica los potenciales que (típicamente Como se de potasio); ha flujo de mencionado, los electrodos de Eh sirven de base para la deberán leerse. El estudiante observará medición de concentración (actividad, temperatura (tal y como la ecuación de solución, con tan sólo limitar el paso Nernst describe), del pH (debido a la de iones hacia el electrodo. Una de las actividad principales que los potenciales dependen de la de protones, que son en realidad) de iones específicos en aplicaciones ha sido el especies iónicas positivas) y al tipo de electrodo de pH (que se discute en electrodo de referencia (puesto que detalle cada posteriormente, se fabrican electrodos referencia potencial tiene respecto del su propio Hidrógeno molecular, H2, que conforma el cero de la referencia de la escala de potenciales electroquímicos). soluciones de quinhidrona pH = 4 para sodio, potasio, cobre(II), cloruro, sulfito, sulfuro, etc. Electrodo para la medición de actividad Hidrógeno 470 462 454 295 285 275 Calomel 223 218 213 47 41 34 Ag/AgCl 268 263 258 92 86 79 la El sistema actual (históricamente) de electrodo de combinación. Su nombre pH = 7 de y, medición de pH es, por excelencia, el 20ºC 25ºC 30ºC 20ºC 25ºC 30ºC Aplicaciones adelante) de H+ (pH) Tabla. Potenciales electroquímicos de Electrodo más medición instrumental de Eh Aparte de las aplicaciones evidentes deriva de la práctica inicial en que el electrodo sensor de H+ estaba separado del electrodo de referencia; la combinación de ambos en una sola estructura llevó a su nombre actual. Sin embargo, la práctica industrial sigue utilizando electrodos de referencia y de pH separados, porque permite señales más confiables y que el propio estudiante puede pensar, procedimientos de mantención que, en monitoreo y control de la oxidación de controlables y de menor costo. se suelen utilizar electrodos de Eh en el ciertos casos, resultan Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital más 196 realidad, solución, la que está dada por la del potencial de hidrógeno, si bien mientras que el pH está dado sólo por pH. En el año 1909, Sorenson propuso la Nomenclatura utilización de la escala de pH en lugar Estos electrodos son, en sistemas para medición electroquímica comúnmente se les llama electrodos de El agua y las soluciones acuosas, se pueden considerar consistentes de partículas cargadas (iones) y partículas concentración molar de protones, su actividad. de la concentración (actividad, en realidad) de hidrógeno. Propuso la expresión "potencial de hidrógeno" que no cargadas (moléculas). Los iones se debía expresar: pH = -log([H+]). pueden ser positivos o negativos. En El cualquier caso, es sabido que las determinar midiendo el potencial de cargas positivas y negativas deben una celda voltaica, conformada por dos solución no presente carga neta. solución a pH desconocido y el otro en estar en igual cantidad, de modo que la El agua pura se disocia en hidrógeno ionizado (protones H+) e hidroxilos pH de una solución se debía alambres de platino, uno inmerso en la una solución a pH conocido y con las dos soluciones conectadas mediante (OH-) y el hidrógeno varía normalmente un puente salino convencional y con molar hasta 10-14 molar. Naturalmente, (los alambres son los electrodos) a un en concentraciones que van desde 1,0 es más fácil referirse al logaritmo base diez de tales concentraciones, generando así la escala "pH", donde "p" significa potencial y se expresa como gas hidrógeno en ambos electrodos presión conocida. El voltaje de tal celda, de modo similar a cualquier celda voltaica estándar, será dado por la ecuación de Nernst: el inverso aditivo (es decir, menos) del logaritmo base diez de una concentración molar; en este caso de hidrógeno ionizado, es decir, se refiere a la actividad del hidrógeno. Se debe enfatizar, en este punto, que no se debe confundir la concentración de iones hidrógeno con la acidez de una donde el subíndice C se refiere a la celda de concentración conocida mientras que el sub índice M a la muestra de pH desconocido. Los paréntesis cuadrados indican actividad Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 197 molar. Obviamente, si las actividades Hoy en día, el electrodo de pH se ha composición conocida (es decir sub simplificados trabajando con el electrodo estándar mercurio (en la forma de calomelano) y de primer el electrodo activo se encuentra dentro Además, si la presión del hidrógeno Los electrodos de pH se construyen, de "C") H+ y de fuesen H2 en la unitarias, hidrógeno, así que celda se de estaría el término de la ecuación se hace cero. gaseoso fuese denominador 1 del atmósfera, término el bajo logaritmo sería 1 y el potencial es solamente dependiente de la concentración de hidrógeno ionizado en la celda que contiene la muestra. Así: estandarizado hasta lograr sistemas en que la referencia puede ser dada por un electrodo de de un vidrio polarizable. usualmente, en vidrio si bien ya se los encuentra con cuerpo de plástico pero el electrodo activo sigue siendo de vidrio. Los electrodos de vidrio se construyen con dos tipos de vidrio distintos. La varilla de soporte del electrodo es de vidrio común conductor es decir: (o de plástico), cargas no eléctricas mientras que el bulbo sensible, al extremo sensible del electrodo, se que es una expresión útil para medir acidez. El estudiante sagaz observará que la utilización de logaritmos en lugar de molaridades permite obtener una ganancia (correlación entre estímulo y respuesta del sensor) de carácter lineal. Naturalmente, dado que la constante de ionización del agua es 10-7, se podrá medir también la actividad del ion hidroxilo. construye con un vidrio de formulación especial, conocido como "vidrio sensible al pH" (en realidad, es vidrio polarizable). El vidrio de pH es conductor de cargas eléctricas porque tiene óxido de litio dentro del cristal, además de óxido de sílice, de calcio y algunos otros. Según se puede observar en la figura 3.3, la estructura del vidrio es tal que permite el acuosa, de intercambio de iones litio por iones de hidrógeno en solución modo que se forma una capa (fina) hidratada. Se crea así un potencial (del 198 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital orden milivolts) a través de la interface cualquier otro. La magnitud de la vidrio) y la solución acuosa. El voltaje (radio constante porque se mantiene su pH interferencias por litio, sodio y potasio; constante pero, creada entre el vidrio (en el "seno" del creado hacia el interior del bulbo es (mediante una solución tampón de pH 7) de modo que la interferencia sentido, depende atómico) se el del del ion. pueden potasio ionizado tamaño En este observar ya es suficientemente grande como para no diferencia de potencial depende sólo interferir significativamente; por otra del parte, pH del incorporación (usualmente conducir medio de este de externo. un Ag/AgCl) potencial La alambre permite hasta un amplificador (conocido como el "péachímetro"). no es usual trabajar con soluciones que contengan litio. Así, el interferente principal resulta ser el sodio. La interferencia por otros iones, en particular sodio, se expresa cuando la actividad de iones de hidrógeno es muy baja, por concentraciones de ejemplo, 10-12 a (i.e. pH 12, soluciones alcalinas) o menos (también se podría decir pH mayor). Además, la fórmula específica del vidrio sensible hace variar la sensibilidad al sodio. El efecto del sodio es que la lectura obtenida indica un valor de pH mayor Figura Detalle de un electrodo de pH Interferencias (es decir, se lee mayor alcalinidad que la que efectivamente existe) que el de la solución, porque los iones sodio En la práctica, el electrodo de pH es un ocupan capaces de producir un intercambio "enmascarando") el hidrógeno ionizado sensor de iones positivos en solución, iónico con el litio del vidrio. En general, el electrodo resulta extremadamente selectivo para iones hidrógeno pero puede ser interferido, en principio, por sitios de intercambio, impidiendo que "se vea" (se suele decir de la solución. Si bien no existen electrodos de vidrio insensibles al sodio, si es posible encontrar electrodos que no presenten 199 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital fenómenos de "memoria" de sodio (es tampón (que están fuera del proceso) impregnados al bulbo de vidrio por proceso suele ser preferible incorporar diseñador aditamento estándar. En tales casos, se decir que quedan con iones de sodio mucho tiempo) y será discriminar tarea del tipo de el electrodo que especifica en un diseño. Riesgos en la aplicación Naturalmente, la utilización de un electrodo de vidrio en soluciones que reaccionan con vidrio significará que las propiedades del vidrio sensible cambien y, por lo tanto, que el estén a la misma temperatura que el la corrección de temperatura como debe especificar que el sistema sensor tenga un sensor incorporado y de temperatura el amplificador que incorpore la compensación del efecto de la temperatura sobre la medición. La evaluación de la ecuación de Nernst a cualquier pH para soluciones potencial generado no refleje el pH acuosas, arroja un potencial de 59,2 Tal es el caso, por ejemplo, de la embargo, fluorhídrico. En estos casos se debe un "potencial de asimetría" que implica después de un tiempo de utilización. medición de pH de soluciones de ácido recurrir a electrodos de antimonio. Similarmente, la temperatura debe ser considerada con cierto cuidado. La mayoría de los amplificadores para electrodos de pH tienen la posibilidad de corregir las desviaciones debidas a la temperatura, ya que la ecuación de Nernst es dependiente de T (a través del término RT/F). Sin embargo, un proceso a temperatura constante podría no requerir corrección en el electrodo y, más bien, ser calibrado con soluciones tampón a la temperatura de proceso; como puede ser difícil conseguir que las soluciones mV por unidad de pH (a 25ºC). Sin por características de fabricación, los electrodos presentan que no se obtienen 0 volts en pH 7,00 (a pH 7.00, [H+] = [OH-] de modo que el potencial debería ser cero). Tampoco es el caso que un electrodo entregue la misma respuesta a lo largo de su vida; incluso tenues modificaciones de la calidad de la superficie de la membrana de vidrio hacen que la respuesta esté en torno a la teórica pero no exactamente. De allí que los electrodos de pH requieren de un amplificador con ajuste de cero y ajuste de pendiente. En común con muchos otros instrumentos, los ajustes de cero y de pendiente permiten la "calibración" del instrumento. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 200 La impedancia de los electrodos de pH ser amplificador para tal electrodo debiera central, debido a la actividad de los unos 100 MΩ , valor típico de los del caso. es del orden de los 1,5 MΩ. Un tener una impedancia de, al menos, llamados "peachímetros" (traducción de pH-meter). Por comparación, un tester (o multímetro) moderno tiene una impedancia de entrada de 11 MΩ, de modo que es también posible utilizar un voltímetro moderno en conjunto con gráficas de calibración (si bien esta sería una práctica poco aconsejable de utilizar con operadores de planta). "ruidosa", es decir, moverse permanentemente en torno a un valor protones en solución a la temperatura El ruido de una medición puede ser visto como una propiedad útil para la mantención y las garantías de calidad. Por ejemplo, si un sistema sensor de pH indica exactamente el mismo valor numérico durante un tiempo (por ejemplo un minuto), es decir si la desviación estándar de la medición fuese cero (o muy baja), se puede Los peachímetros suelen proveer una deducir que el sistema sensor no está utilizarlos con electrodos de medición electrodo o el amplificador del caso. de potencial electroquímico en general Esta noción permite desarrollar una (potencial REDOX o, simplemente, Eh). estrategia precisa de vigilancia de la pH es una medición electroquímica una planta, a través de memorizar las particular, y se debe destacar que características basan en principios electroquímicos, En el caso específico de los electrodos función de milivoltímetro para Ya se ha destacado que la medición de existen cada día más electrodos que se con tan sólo disponer de membranas que aíslen la actividad de las especies que no se desean medir. Además, el propio potencial de Nernst (conocido como el Potencial de Oxido Reducción) es una variable de procesos que se mide con bastante frecuencia. Al igual que con muchos otros sistemas sensores, la medición deberá funcionando y se deberá reemplazar el calidad de los sistemas sensores en computador. del ruido en un de pH, no es creíble una medición con mayor precisión que unas 0,2 unidades de pH, al menos mediante electrodos hasta hoy conocidos. Calibración de electrodos de pH Los electrodos de pH, según se mencionó antes, entregan un potencial eléctrico que es Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital perfectamente 201 comprensible en términos teóricos. Aún así, se destacó que el potencial se Naturalmente, si no se dispone de compensación térmica automática, se ve afectado por imperfecciones del debe ensucia) instrumento vidrio sensible (que se polariza o se o por contaminación del operar trabajo o a se la la temperatura debe indicar temperatura de de al la factores solución. Se debe asegurar que el producen un pequeño potencial fijo solución (tampón o buffer), recurriendo puente salino, principales; como ambos problemas electrodo esté en equilibrio con la (positivo o negativo) que se suma al a potencial de hidrógeno que se desea minuto (i.e. si tres lecturas espaciadas peachímetro) equilibrado medir. De allí que el amplificador (el regulación debe del incorporar cero, que una permita lecturas espaciadas cada medio medio minuto coinciden, se dará por el electrodo con la solución). Utilizando el regulador de compensar el potencial que se pudiese cero (suele ser una perilla marcada generar en el electrodo en pH 7 (es "buffer" decir, cuando mediciones [H+] precisas [OH-]). = es o un botón similarmente Para rotulado) se debe llevar la lectura a necesario, 7,00 (o cualquiera que sea el valor de además, que el peachímetro incorpore la solución tampón). un mecanismo de modificación de la Una vez ajustado el centro de la escala ganancia. (en torno a 7,00), el electrodo se Un peachímetro de alta calidad tiene, contacta con una solución a algún otro entonces, dos controles (que pueden valor, superior o inferior (e.g. pH 4 o que para las futuras mediciones. Cuando la ser perillas o sistemas automáticos) permiten ajustar la lectura adecuada a pH 7 y a otro valor algunas pH 10) según sea el rango esperado lectura esté estable, se utiliza el unidades alejadas de 7 (típicamente pH regulador de ganancia (rotulado "slope" calidad, tienen sólo un mecanismo de que la lectura coincida con el pH de la El dispone de ajuste de ganancia, este 4 o 10). Otros instrumentos, de menor ajuste de la lectura a pH 7. procedimiento de calibración consisten en enfrentar el electrodo a una solución a pH 7 y utilizar el mecanismo de ajuste de 7,00. o algún término similar) para asegurar solución. Si el peachímetro en uso no segundo punto se utiliza para ratificar operación o para corregir manualmente las lecturas. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 202 La habilidad de preparar soluciones a solución de proceso. Una aplicación estudiante, si bien hoy en día tales aguas; el mercado de reactivos. agua Medición de la Conductividad Eléctrica de Soluciones intercambio iónico (al que entra agua pH conocido se da por conocida del soluciones se adquieren preparadas en La conductividad eléctrica de una solución se define, simplemente, como el inverso de la resistencia eléctrica que se observa en la solución, al circular corriente en condiciones reguladas. Si bien las unidades bien podrían ser Ω-1 (ohms inversos), por clásica en el control de pureza de por ejemplo, si se desea monitorear o controlar la pureza del obtenida destilada), en será un sistema puede medir de la conductividad de la solución producto para verificar que esté cerca del valor mínimo teórico de 0,05 μ S/cm (que es lo mismo que decir que tiene una resistividad de 18 MΩ /cm Nota: M es la abreviación de "millones", se lee "mega ohms"). razones históricas, se definió la unidad Se han tabulado las conductividades encuentra a menudo precedida de información se puede encontrar en Siemens, abreviado modificadores de " S" y se orden, le más frecuentemente micro (es decir, una millonésima, μ S) que mili (es decir, una milésima, mS). Al trabajar en específicas de muchas soluciones y tal libros de datos como los ya citados (handbooks o manuales). La conductividad se define para un cubo de 1 cm por lado, donde dos soluciones, es preciso identificar la lados conductividad, de modo que la unidad realizar con un mínimo de corriente, so habitual riesgo longitud a través de la que se mide la de conductividad de soluciones resulta ser μ S/cm y la enfrentados conductoras. La de son medición se acarrear placas debe reacciones electroquímicas. Se recurre, por tanto, especie se cita como conductividad. a sistemas clásicos en puente de A pesar de ser un parámetro muy Wheaston (ya citado) y, habitualmente, general (pues la conductividad de una alimentado por corriente alterna. solución depende de todas las especies La iónicas en solución) resulta útil porque electroquímicas refleja corroe con cierta celeridad así es que la salinidad total de una producción de en las Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital reacciones placas, las 203 se suele recurrir a sistemas que miden la conductividad sin electrodos. Tal sistema de basa en la inmersión de un transformador toroidal aislado en la solución. El inducido (cable enrollado) primario recibe una señal de corriente alterna, que induce una corriente alterna en el secundario (otro cable, enrollado encima del primario). La corriente inducida en el secundario será función de la conductancia específica del electrolito conformado por la solución bajo análisis. La localización de un electrodo de conductividad en el proceso es crítica, porque la distribución de sales disueltas en un volumen líquido puede cambiar si el mezclado se aleja de la • Compresores. DIAGRAMA DE TRABAJO DE UN COMPRESOR DE PISTÓN Un compresor aspira aire a la presión atmosférica y lo comprime a una presión más elevada, necesitando para ello la adición de un motor que venza la resistencia que opone el aire a ser comprimido. La comparación de los diagramas de trabajo de dos compresores similares nos facilitaría la posibilidad de elección de aquel que presente un diagrama más favorable ya que ello repercutiría en una economía en cuanto a la potencia del motor de accionamiento del compresor. sin En la figura se representa el ciclo de localización de prácticamente cualquier derecha de la misma se ve la forma de idealidad. Esta apreciación, embargo, es válida para el diseño de la instrumento. Se debe corregir la lectura por la temperatura de proceso ya que la dilatación térmica y la aceleración del movimiento browniano afectan la conductividad. El efecto puede ser sorprendente; considere por ejemplo que el agua deionizada, con una conductividad de 0,05 ?S/cm a 25ºC se reduce a un 22% de ese valor a 0ºC y se trabajo real de un compresor. A la actuar de las válvulas en las carreras de aspiración e impulsión en un cilindro de simple efecto. El desplazamiento D de un compresor es el volumen barrido en la unidad de tiempo por la cara o caras del pistón de la primera fase. Se expresa en N m3/min. Para. un cálculo preciso, y en el caso de doble efecto, hay que tener en cuenta el vástago del pistón. incrementa en 3 veces a 50ºC. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 204 El espacio muerto (o volumen perjudicial) corresponde al volumen descarga hasta que se abre la lumbrera de la válvula de aspiración. residual entre el pistón y el fondo del cilindro y las lumbreras de las válvulas, cuando el pistón está en su punto muerto. Se expresa en tanto por cien del desplazamiento. El contenido de las áreas A , B , C y D, es motivado por: A) La refrigeración, que permite una aproximación del ciclo a una transformación isotérmica. Por falta de refrigeración, o por un calentamiento excesivo a causa de rozamientos, dicha área puede desaparecer. La figura representa un estudio B) Trabajo necesario para efectuar la comparativo entre los diagramas de descarga del cilindro. trabajo real y el diagrama teórico. C) Trabajo que el volumen perjudicial El diagrama teórico está configurado no devuelve al expansionarse, y que es por los puntos 1-2-3-4, y los puntos absorbido en la compresión 1-5-6-7 delimitan el diagrama real. D) Trabajo perdido en el ciclo de El volumen perjudicial (espacio muerto) aspiración. queda representado en el diagrama por Las áreas rayadas B , C , D expresan las el punto 6, que no coincide con el volumen cero. El 6 y 7 son indicativos de la expansión del aire contenido en el volumen perjudicial, desde que se diferencias de trabajo efectuado en cada etapa del ciclo, entre el diagrama teórico y el diagrama real. cierra la lumbrera de la válvula de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 205 El diagrama estudiado corresponde a La de compresión se realiza rápidamente, es: un compresor de una etapa, cuyo ciclo sin dar tiempo a que el calor producido en la compresión disiparse en un intercambiador decirse que de el del aire aire adiabática teórica de compresión (sin intercambio de calor) pueda refrigerante calor, potencia o pudiendo durante siendo: su compresión sigue una ley adiabática. La temperatura teórica de descarga para una compresión adiabática (sin intercambio de calor) viene dada por la fórmula: En esta conjugación de temperatura de compresión y potencia al objeto de mejorar el rendimiento, la compresión se efectúa normalmente en etapas, de forma que se pueda refrigerar el aire entre cada una de ellas por medio de siendo: un refrigerador intermedio (con un agente enfriador que puede ser el aire o el agua), cuya acción principal es la de disipar el calor producido durante la compresión. Cuando un compresor es de "n" fases, las relaciones de compresión de cada fase son sensiblemente iguales, y tienen por valor: La refrigeración intermedia perfecta se consigue cuando la temperatura del aire que sale del refrigerador intermedio es igual a la temperatura del aire de aspiración del compresor. Prácticamente, todos los procesos de compresión son politrópicos, es decir, que la temperatura se eleva con la relación de presión, y cuando la temperatura se eleva, también se eleva el trabajo de compresión . Igualmente, se logra un consumo de potencia mínimo cuando las relaciones de compresión de todas las etapas son iguales. Si aumentamos el número de etapas, la compresión se acerca a la isoterma, que es la transformación de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 206 menos compresión se hubiera realizado de Los compresores más usuales en el En el diagrama totalizado de los dos mercado cilindros, el aire aspirado en A es compresión trabajo. intermedia, que requiere tienen es refrigeración decir, son de dos una sola vez. comprimido en el cilindro de baja presión (I), y a su salida pasa por el etapas. refrigerador intermedio en donde recupera su temperatura inicial. La segunda etapa comienza en B: el aire recibido del cilindro de baja presión es vuelto a comprimir en el cilindro del alta (II) hasta la presión final de descarga. El área rayada Z corresponde a un trabajo perdido que se realiza dos veces sobre el aire, en la expulsión del El diagrama indicado en la figura cilindro etapas, presión. corresponde a un compresor de dos y en ella los diagramas independientes de cada cilindro son estudiados como si fueran de un compresor La de una etapa. superposición de los diagramas de trabajo correspondientes al cilindro de baja presión (que es el que comprime el aire aspirado hasta una presión aproximada de 2 a 3 kg/cm² ) y al de alta presión (que comprime el aire recibido hasta la presión de trabajo) nos indica que la energía que requiere el cilindro de alta presión es muy inferior a la que exigiría si toda la de compresión De la baja presión y del cilindro de observación del en la alta gráfico se deduce que, para compresores de una etapa, o de dos etapas pero en la primera fase de compresión, la curva de compresión está siempre comprendida entre la isotérmica y la adiabática teóricas, pero aproximándose más a la segunda que a la primera, lo que refleja un proceso politrópico en donde PVn = Constante. El cuadro adjunto muestra la potencia requerida para comprimir un metro 207 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital cúbico de aire libre por segundo a diferentes presiones, en un compresor de una comparación potencias etapa, permitiendo simultánea adiabática entre e la las isotérmica El rendimiento volumétrico Rv es la relación entre el caudal aspirado Qa y el desplazamiento D, o sea: teóricas. por consiguiente, el aire libre suministrado por un compresor es siempre menor que el desplazamiento. El rendimiento mecánico Rm es la relaci0n entre la potencia indicada y la RENDIMIENTO DE LOS COMPRESORES Durante la compresión hay pérdidas potencia en el eje termodinámicas y pérdidas mecánicas debidas a frotamientos, por lo que la potencia adiabática. El rendimiento teórico presenta las desviaciones del ciclo teórico respecto del ciclo ideal según consideremos este ciclo adiabático o isotérmico. Se llama rendimiento adiabático de la entre compresor a relación potencia adiabática teórica un la de compresión Wta y la potencia real absorbida. COMPRESORES DE AIRE A PISTÓN Los compresores son máquinas que aspiran el aire ambiente (a presión atmosférica) y lo comprimen hasta conferirle una presión superior. Existen diversos tipos de compresores, así como toda una teoría de cálculo que no vamos a exponer aquí, ya que el tema de estas páginas es el tratamiento del aire a la salida del compresor. Sin embargo, vamos a exponer someramente los diferentes Para el rendimiento isotérmico, determinando la potencia isotérmica teórica de compresión (a temperatura constante) Wti, se tiene: tipos de compresores, resaltando aquellas partes que conviene tener en cuenta por su utilización posterior. COMPRESORES MONOFÁSICOS Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 208 monofásicos, Pueden ser refrigerados por aire o por compresión. Se componen, en esencia, intermedio (entre fases) puede actuar a de pistón, y un cilindro. Para su una corriente de agua a través del refrigeración, éste lleva en la parte mismo. Los compresores disponen de una simple fase de de un cárter con cigüeñal, un émbolo exterior, aletas. Son utilizados para aplicaciones en donde el caudal sea limitado y en condiciones de servicio intermitente. agua , es decir, el refrigerador base de un ventilador o en virtud de Normalmente, para potencias hasta 100 CV, lo habitual es el empleo de refrigeradores por aire, sin prejuicio de la facultad de dotarlos de una refrigeración por agua ; para potencias superiores, prepondera la aplicación de la refrigeración por agua aunque también se utilice la refrigeración por aire. La potencia del electro ventilador del refrigerador intermedio por aire está en función de la potencia del compresor, del tipo de máquina y de las condiciones de trabajo. Los pistones y los cilindros pueden estar dispuestos en V y en L, montaje este último que es el normal cuando un COMPRESORES BIFÁSICOS Los compresores bifásicos (dos etapas) tienen la característica principal de que el aire es comprimido en dos fases ; en la primera fase (de baja presión ) , se comprime hasta 2 a 3 kg/cm², y en la segunda fase (de alta presión), se comprime hasta presión máxima de 8 kg/cm². una cilindro es vertical. Estos modelos de compresores son los más usuales en la industria en general cubriendo sus caudales una extensa gama que va desde unos 1000 N l/min. a 10000 N l/min., aproximadamente, para los modelos en V, y desde unos 10000 N l/min. 30000 N l/min. y más para los modelos en L. La presión máxima de trabajo acostumbra ser de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 209 8 kg/cm² , sin embargo, últimamente se tiende a aumentar ésta. En este tipo temperatura de de compresores salida del la aire comprimido es alrededor de los 130º C con una posible variación de + 15 ºC. Los compresores bifásicos (dos etapas) pueden ser de simple efecto y de doble efecto COMPRESORES DE DOS ETAPAS SIMPLE EFECTO . En este tipo de compresores, el recorrido del aire en la compresión se realiza en dos etapas por medio de dos pistones, de los cuales uno hace la compresión de la primera etapa, y el otro, la de la segunda. El compresor, como puede verse en la vista en sección de la figura, aspira por el filtro de admisión F, el aire exterior que ha de comprimir. Para pasar el aire a la cámara necesario que de compresión, las válvulas es de aspiración VA1 se abran, lo que se realiza de una forma automática, ya que, al descender el pistón, se crea un vacío en las cámaras de compresión C1 y, debido a la presión atmosférica, resulta empujada dicha válvula, dejando pasar el aire hasta que el Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 210 pistón llega al punto muerto inferior mayor rendimiento y un aire más frío a presión en las cámaras C-1, obligando el aire se comprime a pocos kg de que salga el aire que llenaba la cámara enfría y, seguidamente se realiza la de compresión. segunda etapa o de alta presión. El (PMI) al iniciar su ascenso, aumenta la a las válvulas VA-1 a cerrarse antes de Como el pistón sigue su ascenso, el aire aspirado es comprimido basta que la presión del mismo vence la fuerza de las válvulas de escape VE-1, con lo que éstas se abren dejando pasar el aire ya comprimido al refrigerador intermedio R, que es enfriado por medio de un ventilador. En esta etapa podría alcanzarse la presión que comprueba se en deseara, la pero se práctica, y teóricamente, que es antieconómico pretender presiones altas y caudales igualmente altos a base de comprimir el aire en una sola etapa, pues es necesaria más potencia y el aire sale la presión final de salida. Según esto, presión en la primera etapa; luego se ciclo de aspiración, compresión y escape es igual que para la etapa de baja presión, si bien, en este caso, las cámaras de compresión C-2 son más pequeñas, pues al estar comprimido en parte el aire que penetra en ellas ocupa menos volumen que cuando lo hizo en las cámaras C-1; igualmente sucede con las válvulas VA-2 y VE-2, que pueden ser más pequeñas por necesitar menor superficie de paso (en algunos tipos se colocan , para aspiración de baja, dos válvulas, y lo mismo para escape de baja; y para aspiración y escape de alta, una para cada caso). más caliente que cuando se comprime en varias etapas (para presiones desde 4 a 12 kg/cm2 suelen emplearse compresores de dos etapas). Así , para evitar estos inconvenientes, se hace que el compresor comprima el aire en dos etapas, pero, antes de realizar la segunda, se enfría el aire prácticamente a la temperatura ambiente, con lo que se obtiene un Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 211 La figura nos muestra la forma en que se realiza el ciclo, pudiéndose apreciar como el compresor aspira aire exterior por filtros F. Para pasar el aire a las cámaras de compresión, es necesario que las válvulas de aspiración VA-1 se abran, lo que se realiza de forma automática , pues, al descender el pistón, se crea un vacío en las cámaras de compresión C-1 y, debido a la presión atmosférica, resultan empujadas dichas válvulas, dejando El movimiento de los pistones del compresor se logra por el clásico mecanismo de biela-manivela; los rozamientos por frotamientos se evitan transformando éstos en rodaduras por medio de cojinetes de agujas. pasar el aire hasta que los pistones llegan al punto muerto inferior (MI); al iniciar los pistones su ascenso, aumenta la presión en las cámaras C-1 obligando a las válvulas VA-1 a cerrarse antes de que salga el aire que llenaba las cámaras de compresión. Como los pistones siguen su ascenso, COMPRESORES DE DOS ETAPAS DOBLE EFECTO Para evitar los inconvenientes de los compresores de una etapa, en este tipo de compresores la compresión del aire se realiza en dos etapas por medio de un solo pistón, de los denominados el aire aspirado es comprimido hasta que la presión vence la fuerza de las válvulas de escape VE-1, con lo que éstas se abren, dejando pasar el aire comprimido al refrigerador R, que es enfriado por medio de un ventilador. El compresor comprime el aire en dos diferenciales y, dado que el compresor etapas, pero antes de realizarse la de aire suministrado es prácticamente hasta la temperatura ambiente con lo va provisto de dos pistones, el caudal el doble del que proporcionaría un compresor de dos pistones de simple efecto. segunda, enfría el aire, prácticamente que se obtiene un mayor rendimiento y un aire más frío a la presión final. Según esto, el aire en la primera etapa 212 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital se le comprime a pocos Kg. de presión , luego se enfría y, seguidamente, se realiza la segunda etapa o de alta presión. El ciclo de aspiración compresión y escape al depósito es igual que para la etapa de baja presión, aunque , en este caso, las cámaras de compresión C-2 son más pequeñas, pues, al estar comprimido en parte el aire que penetra en ellas, ocupa menos volumen que cuando lo hizo en las cámaras C-1 igualmente sucede con las válvulas, que pueden ser mas pequeñas por necesitar menos superficie de paso (en algunos tipos se colocan para aspiración de baja, dos válvulas, y lo mismo para escape de baja; y para aspiración y escape de alta , una para cada caso ) . DISPOSICIÓN DE LOS CILINDROS En los compresores de cilindros, o a pistón los fabricantes suelen utilizar diversas formas de montaje para los mismos, siendo las más frecuentes las que se de tallan en la figura 6-10 y que son : 1) disposición vertical, 2) horizontal, 3) en L o en ángulo (90º) y 4) de dos cilindros opuestos, debiendo también incluir la disposición en V muy adoptada para los compresores pequeños. Los compresores verticales sólo se utilizar para pequeñas, ya potencias que los bastante efectos de machaqueo relativamente importantes producidos por esta disposición conducen al empleo de fundaciones bastante pesadas y voluminosas, en contraposici6n de las disposiciones horizontales o en ángulo, las cuales presentan tales que cualidades el de volumen equilibrio de las fundaciones se reducen muchísimo . Para compresores pequeños, la disposición en V es la mas empleada. Para compresores grandes de doble efecto, se recurre a la forma en L o en ángulo, con el cilindro de baja presión vertical y el de alta presión horizontal. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 213 compresor trabaje constantemente a su presión máxima.. COMPRESORES ROTATIVOS Se denominan compresores rotativos a aquellos grupos que producen aire comprimido por un sistema rotatorio y continuo, es decir, que empujan el aire desde la aspiración hacia la salida, comprimiéndolo. Se distinguen los siguientes tipos: - De tornillo : esencialmente se componen de un par de rotores que tienen lóbulos helicoidales de engrane constante. TABLA DE CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS COMPRESORES A PISTÓN En las tablas que siguen, se resumen a título de información, las características y datos necesarios para la elección del tipo adecuado de compresor a pistón, entre los diversos modelos mencionados . - De paletas : el rotor es excéntrico en relación a la carcasa o el cilindro, y lleva una serie de aletas que se ajustan contra las paredes de la carcasa debido a la fuerza centrífuga. - Tipo Roots : consisten en una envolvente elíptica con una rueda de paletas giratoria. Todos ellos son para trabajar a una presión comprendida entre 6 y 7 Kg./cm2, la presión máxima de 8 Kg./cm², establecida como base general, indica la presión límite a la que pueden trabajar, no siendo, por supuesto, recomendable hacer que un COMPRESORES DE TORNILLO Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 214 compresor continuo sufre aún mayor reducción el profesor Alf Lysholm .El principio de Cuando se alcanza la presión final a El estudio del primer rotativo de tornillo, lo realiza en 1934 funcionamiento de este compresor está esquematizado en la figura. (E). que se somete el aire, el espacio interlobular queda conectado con el Lo que esencialmente constituye el orificio rotores que tienen lóbulos helicoidales separador que elimina las partículas de de engranaje constante. Los rotores aceite. Entonces fluye el aire limpio por van montados en un cárter de hierro la tubería neumática compresor de tornillo, es un par de de salida (D). la mezcla descargada de aire/aceite pasa por un fundido provisto de una admisión para aire en un extremo y una salida en el otro. El normalmente tornillo macho cuatro lóbulos tiene y el hembra seis. El tornillo macho ha girado 1/4, el revoluciones, en hembra cada una 1/6 de de las figuras de] diagrama. Según giran los rotores, los espacios que hay entre los lóbulos van siendo ofrecidos al orificio de admisión y el incremento de volumen experimentado provoca un Como estos compresores pueden girar espacios empiezan a llenarse de aire resultan apropiados especialmente en descenso de presión, con lo que dichos (A). Al mismo tiempo se inyecta aceite sometido a presión neumática en el a mayor velocidad que los demás instalaciones que necesitan gran capacidad de aire comprimido. aire entrante; no hay bomba de aceite. Cuando los espacios interlobulares están completamente cargados de aire, la rotación , que prosigue, cierra el orificio de admisión y comienza la compresión (B) El volumen de aire que hay entre los rotores en engrane Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 215 El volumen creado entre dos aletas disminuye durante la rotación hacia la Compresor a tornillo en proceso de cámara de presión, desde donde se construcción suministra el aire comprimido. COMPRESORES DE PALETAS. Los compresores rotativos de paletas pueden ser de una o de dos etapas. Los de una etapa alcanzan presiones efectivas de 0,5 a 4 Kg./cm2, y los de dos etapas, presiones de 3 a 8 Kg./cm2; el volumen de aire oscila Un compresor de paletas es una máquina equilibrada, apropiada para la conexión directa a un motor de velocidad relativamente alta. Sin embargo, su bajo rendimiento le impide competir con los compresores entre 100 a 2500 N m3/h de pistón en la mayoría de los casos Su funcionamiento está ilustrado en la Es apropiado para trabajos en los que figura. El rotor R. que es excéntrico respecto a la carcasa por efecto de la fuerza centrífuga. Debido a la posición excéntrica de los cojinetes del rotor, en cada revolución las aletas se deslizan hacia fuera y hacia dentro de las ranuras del mismo. sólo se necesita baja presión. Además, con el uso, su rendimiento disminuye y el consumo de lubricante es elevado. COMPRESORES TIPO ROOTS Los compresores Roots conocidos también con el nombre de soplantes tienen un amplio campo de aplicación para bajas presiones. Estos compresores tienen dos rotores de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 216 igual forma, por lo cual no pueden peculiaridades, volumen de las cámaras de trabajo no Están considerados como compresores realizan compresión interior ya que el disminuye durante la rotación. El retorno de presión. que tiene lugar en la cámara de trabajo al efectuarse la apertura hacia la cámara de presión, requiere mayor consumo de potencia que en el caso de la compresión interior, por lo cual no se deben alcanzar compresiones muy superiores a los 0,8 Kg./cm² . Ello se debe a la razón citada y, además a que se producirán pérdidas demasiado elevadas a través de los intersticios al ser relativamente cortas las líneas de cierre entre rotor y carcasa. Con compresores de este tipo se pueden alcanzar elevaciones de presión de unos 2 Kg./cm² resultando adecuado especialmente su montaje sobre camiones-silo para la impulsión neumática de materiales a granel, debido a su suave funcionamiento y a su favorables dimensiones constructivas. para particulares. ciertos casos de una etapa para presiones de hasta 5 Kg./cm² , y su bajo rendimiento les impedía competir con los compresores de pistón en la mayoría de los casos; por ello, su utilización solamente era recomendada para trabajos en los que , únicamente se necesitase baja presión . Sin embargo por los años setenta, dado él avance tecnológico experimentado por el aire comprimido, se empiezan a comercializar compresores de paletas que alcanzan presiones máximas (a pleno caudal en la descarga del grupo) de.8 Kg./cm² y volúmenes de aire que oscilan entre 90 y 515 N m³/h, para una potencia nominal del motor entre los 15 y 75 CV. Poseen una ventaja muy a tener en cuenta: dado el alto nivel de ruido que producen los compresores de pistón, y es la insonorización grupo por medio de un dispositivo que baja NUEVOS DESARROLLOS EN LOS sensiblemente el nivel sonoro de la COMPRESORES ROTATIVOS central de aire. a) De paletas Por otro lado, el arcaico diseño del El empleo compresores limitado, industrial de por de los paletas quedaba sus propias compresor de pistón queda marginado y se configura un modelo industrial de atrayente aspecto, que sigue la línea Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 217 cubista en su formato, con una carcasa El aire exterior es introducido en el elementos, desde el depósito de aire través arranque directo. metálico del compresor y es recogido metálica que agrupa todos los hasta el cuadro de maniobras de La notable para una y como fluye del un refrigerador posterior. Sin embargo, en caso de necesitar un aire frío para utilización refrigerador agua o la adición posterior por proporciones filtrantes exteriores que se encuentran en chasis compresor. La acción del ventilador compresor, sin necesidad de aplicarle su paneles temperatura los 100 ºC permite utilizar el aire tal los por un ventilador que está montado de ambiente de 20 ºC, que se sitúa entre comprimido de la disminución temperatura máxima del aire en la descarga rotor monobloque del compresor, a de enfriado un sobre el acoplamiento flexible motor impulsa aire al compresor por medio del filtro de aspiración, al mismo tiempo que asegura la refrigeración del aceite en el radiador y proporciona un enfriamiento suplementario. al motor , ya que el compresor rotativo de paletas esta refrigerado por aceite. por La las encuentra a la derecha del cilindro, y la aire no alcanza de un refrigerador normal, debido a que el salto térmico es menor que para los compresores de pistón. tubuladura de aspiración se de descarga a la Izquierda. El rotor gira alrededor de un eje excéntrico. En la aspiración, las paletas, que se aplican contra las Dado que en este tipo de compresores paredes del cilindro por efecto de la puede eliminarse la necesidad de un hasta depósito de aire, la regulación asegura excentricidad, situado en la parte alta una presión constante en la descarga del cilindro. El aire aprisionado en el para un caudal variable de 0 a 100%. Si volumen la regulación de la presión se efectúa a paletas consecutivas en comprimido 7 Kg./cm2, ésta varía sólo de 7 cuando Kg./cm2 a caudal nulo. cilindro, la descarga se efectúa sin pulsaciones, Kg./cm2 a plena carga hasta 7,35 Funcionamiento fuerza centrífuga, deslizan sus ranuras el punto de comprendido la rotación mínima entre continúa dos y el volumen disminuye. En la parte alta del compresión, donde se comienza inyecta una la cierta cantidad de aceite a través de los 218 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital orificios calibrados rodillos. Este y de los alojamientos de los rodamientos de aceite, filtrado y refrigerado, absorbe el calor producido por la compresión, según puede verse en la figura representativa del principio de compresión. unidades portátiles, pero más tarde pasó a emplearse en versiones estacionarias. Sin embargo, tornillo tenían los compresores algunos de factores específicos que contribuían a limitar su campo de operaciones, tales como rotura de rotores si ocurrían dificultades en su marcha, percances sensibles en los rodamientos, incidencia del diseño del perfil de los rotores en las características de eficiencia, nivel de ruido bastante alto y de elevada frecuencia, por cuyas razones la utilización de un compresor de b) De tornillo Desde que se construyó el primer tornillo instalaciones quedaba que relegada necesitaban a gran capacidad de aire comprimido. prototipo de compresor rotativo de La compresor ha sufrido una evolución a tornillo dio origen a una cuidadosa tornillo, hasta nuestros días, el referido industrial considerable. Uno de los rasgos definitivos de estos primeros compresores a tornillo era que todos funcionaban con cámaras de compresión libres de aceite. A fines de la década de los 50 se produjo otra innovación: el uso del compresor a tornillo con inyección de aceite en las cámaras de compresión. Este tipo de compresor a tornillo fue pensado, en principio, para uso en búsqueda de nuevos perfeccionamientos para el compresor investigación en el diseño de una nueva generación de compresores a tornillo, con la intención de eliminar aquellas desventajas. Las principales características de las mejoras obtenidas son: a) La adopción de un nuevo perfil de rotor para mecánica mejorar y la seguridad mejor eficacia, particularmente en unidades de menor capacidad. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 219 b) Cierre de la estanquidad de grafito más allá del límite fijado como presión c) El uso de un sistema especial de válvula de alivio de seguridad no es sobre fundición. refrigeración para los elementos del compresor, a fin de asegurar una de trabajo. En muchos sistemas la normalmente un componente activo durante el ciclo de trabajo y en ese expansión uniforme entre la carcasa y caso ella está realizada mediante la condiciones de funcionamiento. directo. los rotores bajo todo tipo de La figura muestra el nuevo aspecto de los compresores rotativos de tornillo dentro de un chasis metálico que centraliza todos los componentes que integran su funcionamiento. forma una válvula de alivio de pistón 2) Establecimiento de la presión de trabajo. En otros sistemas la válvula de alivio es un elemento importante de trabajo durante el ciclo regular, manteniendo a un nivel preestablecido la presión del circuito, Para esta función, se utilizan válvulas de alivio comandadas en forma piloto como vamos a describir en este tema. 3) Establecimiento presiones máquinas Son muy severos los requerimientos del control de la presión en un sistema hidráulico. Esto puede ser sumariamente descrito de la siguiente fama: de de dos trabajo: requieren a más Muchas variaciones y cambios del nivel de presión durante el ciclo de su trabajo regular, para este propósito el alivio accionado por piloto puede ser automática controlado por en fama accionamientos manuales o eléctricos 1) Limite de la presión de seguridad. Cada sistema hidráulico que utilice bombas de desplazamiento positivo debe poseer una válvula de alivio de seguridad que garantiza el alivio de un incremento accidental, de la presión 4) Otras máquinas requieren dos o más niveles da presión que deben ser mantenidos al mismo tiempo. Para ello la válvula reductora de presión es utilizada a los efectos de obtener los niveles de presión menores. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 220 5) En algunas instalaciones es necesario que la presión generada por la bomba sea aliviada completamente durante cierta parte del ciclo. 2.1.7 MANTENIMIENTO CORRECTIVO A CONTROLES DE PROCESOS BATCH Y DE MEDICIONES ANALÍTICOS CONTEXTUALIZACIÓN Junto con la temperatura, la presión es Competencia de calidad. Realizar las actividades de mantenimiento correctivo a controles de bombas y compresores cumpliendo con la normatividad de seguridad e higiene y los procedimientos de calidad de la empresa. − Elabora el reporte correspondiente y compáralo con sus compañeros participando en un debate sobre los procedimientos de seguridad a contemplar en este ejercicio y las precauciones en el manejo de los controles. la variable más comúnmente medida en plantas de proceso. Su persistencia se debe, entre otras razones, a que la presión pude reflejar la fuerza motriz para la reacción o transferencia de fase de gases; la fuerza motriz para el transporte de gases o líquidos; la cantidad másica de un gas en un volumen determinado; etc. Es también común medir la presión en una línea para cuantificar caudal, cuando se conoce la pérdida de carga; o pérdida de carga cundo se conoce el caudal. La presión queda determinada por la razón de una fuerza al área sobre la que actúa la fuerza. Así, si una fuerza F actúa sobre una superficie A, la presión Competencia analítica: Determinar la viabilidad de la corrección de fallas de los controles de bombas y compresores. P queda estrictamente definida por la proceso de reparación en caso de escalar (es decir, sólo tiene magnitud, − Describirá en un informe, el razón P=F/A. Dado que tanto la fuerza como el área son de naturaleza vectorial, la presión es una magnitud que las fallas resulten viables de no dirección). corregir. Manómetro de tubo en forma de "U" Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 221 diferencia de altura (es decir, una longitud). La ganancia se puede obtener analíticamente, de modo que este tipo de manómetros conforma un estándar de medición de presión. Si el gas sobre el líquido en ambos extremos del manómetro fuese de densidad despreciable frente a la del líquido, si el diámetro del tubo es idéntico en ambas ramas, si la presión en los extremos fuesen P1 y P2, si el líquido (a la temperatura de operación) tuviese densidad ρ , si la diferencia de altura Los instrumentos utilizados para medir presión reciben la "manómetros". denominación: La forma más tradicional de medir presión en forma precisa utiliza un tubo de vidrio en forma de "U", donde fuese h, entonces la diferencia de presiones estará dada por P2-P1=Δ P=ρ gh. ¿Cuál será la ecuación si la densidad del fluido superior no fuese despreciable? No es difícil obtener expresiones para se deposita una cantidad de líquido de este altas, se utiliza habitualmente mercurio sobre el líquido de alta densidad está razonables; despreciable. densidad conocida (para presiones para que el tubo tenga dimensiones sin embargo, para presiones pequeñas el manómetro en U de mercurio sería poco sensible). ganancia que expresa la diferencia de presión entre los dos extremos del mediante una medición de manómetros en condiciones de operación en las que otro El líquido, manómetro de en densidad forma de no "U" conforma, según se especificó, un Este tipo de manómetros tiene una tubo tipo de sistema de medición más bien absoluto y no depende, por lo tanto, de calibración. Esta ventaja lo hace un artefacto muy común. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 222 Su desventaja principal es la longitud materiales de presiones altas y, desde el punto de el más común en plantas de procesos procesos, no es trivial transformarlo en consiste de un tubo metálico achatado un sistema de transmisión remota de y curvado en forma de "C", abierto sólo Manómetro de Bourdon Al aplicar una presión al interior del de tubos necesarios para una medición vista de la instrumentación de información sobre presión. utilizados en su construcción. Este manómetro, tal vez que requieran medición de presiones, en un extremo (ver figura). tubo (se le infla, por ejemplo) la fuerza generada en la superficie (área) exterior de la "C" es mayor que la fuerza generada en la superficie interior, de modo que se genera una fuerza neta que deforma la "C" hacia una "C" más abierta. Esta deformación es una medición de la presión aplicada Para cualquier tipo de carga, la relación entre la carga y la deformación es una constante del material, conocida como el módulo de Young: E=Carga/ε . Por ende, si la constante de deformación y puede trasladarse a una aguja indicadora tanto como a un sistema de variación de resistencia eléctricos o magnéticos. o campos Galgas de extensión (strain gauges) es conocida, se puede obtener la carga según: Carga = E*ε De modo que frente a deformaciones pequeñas de materiales elásticos, será posible obtener una cuantificación reproducible de las cargas (fuerzas) solicitantes. El manómetro de Bourdon depende, precisamente, de la elasticidad de los Según se observó, las propiedades de elasticidad de los materiales pueden Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 223 dar origen a sistemas de medición de fuerzas (y, por ende, también presión). utiliza, donde se ha definido una constante elasticidad de los materiales sólidos galga y que suele variar entre 2 y 2,2 El manómetro precisamente, de la Bourdon propiedad de (en particular, metálicos sólidos); pero, ese manómetro no permite producir una señal eléctrica directamente, si bien se podría adaptar algún sistema. El método de construcción de sensores de presión modernos depende del principio de deformación es elasticidad convertida pero la en una señal eléctrica mediante las galgas de extensión, conocidas a menudo como "celdas de torsión" o, en ingles, como strain gauges. Una galga de extensión se construye sobre un metal de elasticidad dado, coeficiente adosándole de "G", conocido como la constante de la para galgas de soporte metálico. Naturalmente, la posibilidad de medir fuerza permite construir, con estas galgas, balanzas electrónicas tanto como sistemas de medición de presión. Habitualmente se utilizan circuitos en puentes, diseñados para los valores típicos de estas galgas (resistencias nominales de 120Ω , 350Ω , 600Ω y 1000Ω ) utilizando corrientes que no excedan los 10 mA. Sensor de Presión Diferencial, análisis dinámico un alambre, una tira semiconductora o pistas conductoras. Al deformarse el soporte de la galga, se "estira" o se "comprime" el sensor, variando así su resistencia. El cambio de resistencia será, precisamente, el reflejo de la deformación sufrida. En términos de su caracterización, dada la resistencia R sin deformación, la aplicación de una fuerza cambio F deformante de resistencia, producirá Δ R, un cuya medición permite calcular la fuerza mediante: Los sistemas discutidos antes, para medición de Presión (Bourdon, Tubos en "U" de líquidos de alta densidad, Galgas de torsión [strain gauges], etc.) Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 224 miden, en general, la presión relativa a posición del diafragma sensor será una como P2 en el manómetro en "U" introducir menudo la sensor, se considerará que un lado presión relativa entre dos puntos; tales está a presión constante, de referencia, manómetros) de presión diferencial. De acuerdo a la nomenclatura de la La figura describe un sensor de presión figura, un cambio en la presión P1 (en diferencial, basado en una galga de algún punto del proceso) producirá un extensión. cambio en la presión P2, al final del Las señales de presión, P1 y PR, se tubo capilar (serán idénticos en estado la presión atmosférica (si bien tanto P1 podrían ser parte de un proceso). A es necesario conocer sistemas se conocen como sensores (o entregan a dos diafragmas aislantes, que impiden que el fluido ingrese a la cámara sensible. La presión función de la presión diferencial. Para el comportamiento análisis dinámico de del este denotado PR. estacionario). El balance de fuerzas en el capilar resulta en: es transmitida a la sección sensible (la galga propiamente tal) mediante capilares, que están llenos de un fluido adecuado (usualmente silicona). Existen aceite dos de es decir, cámaras separadas por la galga en el centro, conocida como el diafragma sensor, (A= área de corte del capilar de paso del fluido interno de un lado conexión, r = densidad del líquido en cuyo único requisito es que impida el hacia el otro. Uno de los diafragmas de aislación puede ser sujeto a una presión constante de referencia, de modo que la posición del diafragma de referencia será una función de la presión aplicada conexión, L= longitud del capilar de el tubo capilar, x= desplazamiento del fluido o desplazamiento del diafragma de aislación). La fuerza sobre el diafragma de aislación, p2*A establece un segundo equilibrio de fuerzas: en un sólo lado. Similarmente, se pueden aplicar dos presiones y la Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 225 P&ID del Tratamiento de remoción de cianuro (CN-) de aguas residuales es decir,: donde K es la constante de Hooke de la galga y C el coeficiente de amortiguamiento del líquido viscoso en frente del diafragma. Como es sabido, el extraordinariamente cianuro tóxico y es se produce en algunos procesos como, por ejemplo, en las industrias de electroplatería. Por reemplazos y despejes: El tratamiento de aguas con cianuro busca la completa destrucción de la molécula, por ejemplo en la forma ecuación que, finalmente, indica que la respuesta del sensor (es decir, el desplazamiento, x, del diafragma) sigue una dinámica de segundo orden, para cualquier cambio en la presión de proceso P1. Si se define un tiempo de cianuro de sodio (NaCN), hasta nitrógeno (N2) y bióxido de carbono (CO2). La peligrosidad de la molécula (por su extrema toxicidad) obliga a utilizar reactores controlado automáticamente, respuesta t =A*L*r /(K*gC), un grupo con un mínimo de interacción de de amortiguación 2x t =C/K y una operadores humanos. ganancia KP=A/K, se puede obtener la Habitualmente función de transferencia en el campo complejo: se opera en dos reactores en serie, en que se realizan dos reacciones distintas. Primer Reactor (formación de cianato) En el primer reactor se realiza la que da cuenta del comportamiento dinámico una vez conocida la reacción de cianuro a cianato (que es más estable): excitación (P1) que impone el proceso al sensor (por ejemplo, ¿cómo es la respuesta dinámica, en el tiempo, si la excitación fuese un escalón?, y ¿si fuese un impulso?, y ¿si fuese una función sinusoidal?, etc.). Se puede observar que la reacción consume hidróxido y cloro. Para asegurar la reacción se debe operar el reactor a pH 10 (o superior). Además, en condiciones ácidas Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital se podrían 226 formar los gases cianuro de cloro aunque las variaciones pueden ser pueden La oxidación del cianuro es rápida, (CNCl) o ácido cianhídrico (HCN) que ser respirados por seres humanos, con efecto mortal. El agente oxidante (cloro) se podría mayores que un 20%. pero no instantánea (comparado con ácidos fuertes, por ejemplo) y se debe agregar como gas, pero éste también asegurar unos 15 a 30 minutos, según condiciones de mayor seguridad) con Se deduce que la reacción de cianuro a es tóxico. Se suele operar (en el agente oxidante en la forma de hipoclorito de sodio (NaOCl) y descartamos la necesidad de explicarle al estudiante por qué el hipoclorito forma gas cloro en solución acuosa (se les sugiere revisarlo si no les resulta obvio). Dadas las características de la química del problema (recuerde la forma de la ecuación de Nernst), el potencial de óxido reducción cambia abruptamente (unos 50 mV) cuando todo (o casi todo) el cianuro pasa a la forma cianato, de modo que es aconsejable operar a un potencial oxidante de unos 250 mV, la calidad del mezclado. cianato requiere de un reactor en mezcla completa, de un sistema de regulación de hidróxido) y regulación de pH de (que un agrega sistema potencial de de óxido reducción (que agrega hipoclorito de sodio). Segundo reactor (conversión a nitrógeno y dióxido de carbono) La segunda reacción, sobre una especie mucho menos peligrosa (en concreto: cianato), busca la completa oxidación del cianato a nitrógeno gaseoso y bióxido de carbono, según: agregando cloro (hipoclorito de sodio) hasta obtener el potencial adecuado. El potencial de óxido reducción de un sistema químico, según Nernst, depende de las actividades de TODAS las especies oxidantes y reductoras, de modo que el potencial de una solución acuosa en particular debe ser determinado experimentalmente; pero, siempre estará en torno a 250 mV, Las condiciones físico químicas de esta reacción son un pH entre 8,5 y 9 (observe que la reacción, nuevamente, consume hidróxido) y el potencial de óxido reducción deberá ser de unos 300 mV (nuevamente, recuerde que pueden existir otras especies en solución en el RIL que pueden tener Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 227 La del P&ID o debieran figurar, al menos, ligeramente superior a la primera pero, En este caso se adoptó la segunda actividades cinética de óxido esta reductoras). reacción es para propósitos prácticos, se usa el mismo tiempo de contactación. etapa es del todo similar a la primera que tanto las variables a regular, como las dosificaciones de líquido son las mismas). Es útil, también, considerar que es posible operar enteramente con ON/OFF. El este alternativa para poder imprimir el P&ID en una página y que fuese aún legible. La instrumentación de esta segunda (puesto en una memoria de cálculo anexada. proceso controladores Diagrama P&ID de la Remoción de Ciaunuro El diagrama a continuación sintetiza la discusión anterior, asignando códigos a los diversos símbolos icónicos que representan a los diversos instrumentos del P&ID. Estos códigos deben enlazar a la memoria de instrumentación que figura más abajo. diagrama de instrumentación y canalizaciones que sigue considera dos reactores, si bien en la práctica industrial se suele operar con una cisterna subdividida para conformar los volúmenes de reacción. Debiera ser posible observar que algunos iconos fueron importados de SUPERPRO© a AUTOCAD©, lo que podría sugerirle que tal práctica puede ahorrar iconos, trabajo si se de generación dispone de de ambas licencias. También es claro que los diversos instrumentos utilizados no están especificados y estos detalles debieran, en general, figurar en el mismo plano Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 228 Memoria de Especificaciones P&ID anterior) Remoción de Cianuro Clave TEh1 y Electrodos Transmisores de Especificación R1 y R2 Reactores TEh2 Básica (dado el caudal de proceso y sabido el tiempo contactación debe ser posible su determinación por nuestros alumnos). BD1 BD4 a Bombas Dosificadoras (dada la TpH1 y Electrodos Transmisores de TpH2 AL1 de curva de pH a especificar y Alarmas AL2 TN1 Reactivo, especificaciones a definir a especificar según especificación en Ingeniería de Potencial de Óxido Reducción TN2 diagrama experimental del comportamiento del Eh según la dosis de ON/OFF de hipoclorito). CBD1 a Controladores CBD4 Bombas Dosificadoras (Relés que permiten el arranque o detención de las bombas) TK1 y Transmisores de nivel bajo, ON/OFF Rombos Interruptores tamaño a especificar dependerá de (su la discriminación de de nivel eléctrico (PLC) Se observa que se deberán realizar ciertos cálculos a fin de precisar más las especificaciones. Por ejemplo, se deben definir las concentraciones de los reactivos en los tanques alimentación a las dosificadoras; naturalmente, de bombas estas al consumo esperado de cada uno y esa materia es ampliamente conocida para los estudiantes de ingeniería concentración de NaOH en el química. tanque y de la máxima dosis Igualmente, las especificaciones de los necesaria) TK2 ON/OFF concentraciones se calculan de acuerdo Estanque de Hidróxido de Sodio, alto volumen de sonido titulación del RIL específico y un ON/OFF, Estanque de Hipoclorito de Sodio, a especificar (ídem al diversos electrodos (pH y Eh) deberán considerar las condiciones particulares del sistema, por ejemplo, Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital la alta 229 corrosividad en ambos reactores. En Para la generalidad de los metales, se para el electrodo de Eh si la solución en obtener una molécula de escasa aguas de electroplatería. En tal caso, el llevar los metales a un mínimo de electrodo de Eh tendrá el electrodo solubilidad de su hidróxido porque puesto que la reactividad del Au es equilibrio en solución (dado por la kPS) menor (además se obtendrá una señal es lo suficientemente baja como para más alta). descargar o reutilizar las aguas. En particular, la corrosividad sería alta contiene Zn o Cd, asunto probable en sensible fabricado en Au y no Pt, Se recomienda, como ejercicio, seleccionar un conjunto mínimo de hipótesis que permita especificar los utilizan procesos de remoción basados solubilidad. Generalmente es posible generalmente la concentración de otros casos (cadmio y arsénico, por ejemplo) se debe coprecipitar con hierro. Aún en otros, se debe recurrir a TK y las BD. la formación del sulfuro, que se intenta P&ID del Tratamiento de remoción de Cromo de aguas residuales reactor en que participa el sulfuro son evitar porque las emanaciones de un En diversas actividades industriales se utiliza cromo (Cr) por sus particulares propiedades reactivas. electroplatería, requiere por aumentar anticorrosivas de En ejemplo, las se propiedades los productos terminados. Una vez terminadas las partes, los equipos de proceso deben ser lavados metales y aparecen, disueltos en entonces, las aguas excedentes de proceso. En otros casos se busca utilizar las rápidas reacciones de óxido reducción en que participa cromo (el dicromato de potasio, por ejemplo, común). es un reactivo bastante tóxicas (pues evoluciona ácido sulfhídrico, H2S). Es del todo habitual, en el caso de aguas excedentes (la legislación las llama RILES, por Residuos Industriales Líquidos), que composición se precisa. desconozca Tan su sólo se conocen órdenes de magnitud de las concentraciones de cromo total y algunas nociones sobre la distribución de las formas +3 y +6. En todo caso, se suele saber si está en exceso de las concentraciones deseables y, por ende, si es necesario (o no) un proceso. Varios hidróxidos metálicos son amfotéricos, de modo que se debe llevar el proceso al mínimo (en lugar de 230 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital llevar a extrema alcalinidad) no sólo más también propiedades sulfuroso, SO2, si bien el uso de gases En el caso del cromo, se observa que el a ácido sulfuroso (H2SO3), bisulfito de por ahorro de hidróxido sino que amfotéricas. por las bien clásicos en la industria química y se suele recurrir a anhídrido podría ser incómodo así que se recurre cromo hexavalente (Cr+6) no forma sodio (NaHSO3) o meta-bisulfito de (Cr+3) si lo forma. Así, para remover el nuestros alumnos sepan exactamente hidróxido insoluble pero el trivalente cromo hexavalente se debe recurrir a una primer etapa de reducción, seguida de una segunda etapa de sodio por (Na2S2O5), qué reactivos y cualquiera genera acuosa. se espera de estos en SO2 que tres solución formación del hidróxido de Cr+3 y, La estequiometría, para el caso del finalmente, anhídrido sulfuroso es: filtración (o una sedimentación ambas, según sea o el objetivo de concentración final). Primer Reactor (Reducción de Cromo VI a Cromo III) La primera etapa de reacción, según se declaró más arriba, se realiza en un primer reactor, cuya entrada tendrá un caudal (que determina el tamaño del equipo) determinado por los procesos aguas arriba, y una concentración variable de Cr+3 y Cr+6. La primera etapa tiene como objetivo de diseño producir el mismo caudal pero garantizando que todo el cromo esté en el estado +3. Esta reacción es rápida si se garantiza un ambiente ácido (pH 2 a 3). Para asegurar la reacción se deberá agregar un agente reductor. Los agentes reductores son Se observa que el primer reactor debe asegurar un pH ácido (para exacerbar la solubilidad del cromo, formando el ácido crómico), entre pH 2 y 3. Como es habitual, los potenciales de óxido reducción (POR o Eh) cambian bruscamente al agotarse la especie oxidante o (recuerde la que especie es una reductora función logarítmica). En consecuencia, la dosificación del agente reductor se podrá realizar manteniendo el POR que refleje una casi total conversión de Cr+6 a Cr+3. Este POR será del orden 200 a 300 mV pero cambia al cambiar el pH (unos 150 mV por unidad de pH, se recomienda revisar los diagramas Eh Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 231 pH que se les ha electroquímica). enseñado en entre 8 y 24 ppm). hidróxido de Cromo III) de la primera rangos máximos y mínimos (p.e. 1 a 2 L/min, Cr+6 entre 7 y 15 ppm y Cr+3 Segundo Reactor (Producción del Luego caudal y composición de entrada en reacción, se obtiene una línea de proceso con pH Instrumentación de una Planta de entre 2 y 3 y todo el cromo en su Tratamiento de Aguas Servidas estado más Cr+3. reducido, La formación del hidróxido se realiza en un segundo sistema que puede ser muy variado. En este caso, se adoptará la reacción de la línea de proceso con cal (apagada), en la forma Ca(OH)2. La estequiometría será: El diagrama siguiente corresponde a un ejercicio de instrumentación Tratamiento desarrollo de de una Aguas de Planta la de Servidas mediante una modalidad de "Lodos Activos", desarrollado por la promoción 1997 del curso (mis agradecimientos a ellos). Las aguas resultantes pueden ser dispuestas o recicladas a proceso, la segunda alternativa es la preferida para En este tipo de planta las aguas de la alcantarilla son conducidas a una (CR) cámara de rejas (retención de minimizar la contaminación. Por otra materiales gruesos, también llamada considerado operadores); luego a una (SP) cámara parte, el hidróxido de cromo +3 es inocuo por las ambientales del hemisferio norte. reglas Para este proceso, los actuadores son distintos a los típicos pues las dosificaciones ocurren en fase gas, líquida y sólida (o, más bien, coloidal). Se deja para los alumnos el desarrollo de un diagrama de instrumentación adecuado, junto con la memoria del caso. Similarmente, puede ser útil especificar los equipos dándose un "operación de cribado" por los de impulsión por bomba centrífuga (que opera, además, como estanque de ecualización de caudal para compensar la variaciones de caudal típicas de una línea de aguas servidas); luego a un (TB) reactor donde se desarrollan bacterias a partir de los orgánicos y otros compuestos (nitrógeno, fósforo, etc.) de las aguas servidas (y por ende reducen el contenido de orgánicos); dado que el proceso biológico requiere Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 232 aire este se suministra mediante un descarga biológico es sedimentado mediante la obtenido del sistema de agua potable debe transferencia de momento, sólidos (las (CA) compresor; luego el material adición de un agente floculante que ser mezclado primero intensamente (MR) y luego lentamente (ML) antes de sedimentador entrar (para al obtener (SF) aguas claras); el material biológico debe ser recirculado biológico en (para parte al mantener reactor una alta densidad celular y asegurar una gran reactividad); y las aguas claras son, finalmente, desinfectadas (por radiación ultra violeta) previo a su descarga al ambiente. La sedimentación final produce, además, un problema de lodos que deben ser dispuestos de alguna tratada en este ejemplo. manera no memoria de instrumentación, donde cada sensor se debe especificar con la mayor precisión posible. P&ID de un inodoro domiciliario común Como ejemplo de diseño, utilizando un de canalizaciones instrumentación conceptual, de un volumen determinado de agua (unos 7 a 10 L), del domicilio, feces) para contenidos pequeño de líquido. en arrastrar, un por volumen 1. El diagrama en bloques sería, simplemente, una sola caja negra que indica el volumen a descargar. En la memoria de diseño básico se indicaría: 2. El volumen de agua a contener 3. El sistema de comando de descarga (operación manual, en este caso) 4. El método de cierre automático de la descarga (una vez descargado) La clave de códigos se debe ligar a la diagrama rápida 5. El método de llenado desde el sistema de agua potable (automático, en este caso) De modo que el P&ID, reseñado en el diagrama, identifica cada una de esas partes. y se considera aquí el caso de un sistema de descarga de un inodoro domiciliario común. En este caso, el "requisito de diseño" será proveer un sistema de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 233 actuación sobre un elemento final de control Los amplificadores envían (en el caso de sensores) o reciben (en el caso de actuadores) líneas (típicamente eléctricas, pero a veces neumáticas) representadas por líneas discontinuas La "inteligencia" o el algortimo de control rombo está representado pequeño, especificaciones figurarán por un cuyas en una memoria de control del proceso. En Algunas precisiones de interés: Las válvulas en el diseño corresponden a válvulas de corte (es decir, sólo este caso, si se tratase de un inodoro domiciliario común (se sugiere a los alumnos sirven para abrir o cerrar y no son útiles para regular flujo) y su símbolo será una manilla plana; que no conozcan este artefacto que abran, cuidadosamente, uno), la operación es enteramente mecánica e hidráulica. La descripción una de la memoria deberá aclarar por qué y diagonalmente al actuador final de la detección de nivel (flotador en TN1 y la El actuador circunferencia final manual es conectada válvula (o del equipo del caso); Cada sensor está conectado por una línea rígida a su amplificador, que se representa por un círculo con un código (TN1, p.e.) que lo identifica en el listado de materiales (listado que, a menudo, se abrevia por B.O.M.: Bill Of Materials) Cada propia válvula de descarga en TN2) con los actuadores (p.e. CC1 es una válvula de corte y el rombo 2 es una amplificación mecánica, por palanca, de la fuerza de empuje sobre el flotador TN1). Especificación de sensores. Todos los instrumentos deben ser círculo representa un amplificador y si está enmarcado en un cuadrado como se enlazan los sistemas de es un amplificador especificados a un punto tal que aseguren la operación del proceso y de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 234 que permita la estimación de sus estará sujeta a una imprecisión de Estas temperatura estará entre 36,7 y 37,7 costos. especificaciones sistematizar, se aplicándolas pueden tanto a 0,5ºC (si se mide 37,2ºC, la ºC). sistemas sensores como a sistemas La precisión está asociada al cálculo de actuadores, sin que todas y cada una la desviación estándar del instrumento continuación sean aplicables a todo ERROR de las definiciones que siguen a sensor o actuador. Sin embargo, las definiciones conforman parte del léxico básico del proyecto de instrumentación. o de un procedimiento analítico. Expresa la diferencia entre la magnitud medida y la lectura instrumental. En toda aplicación se desearía que el error fuese PRECISION (o EXACTITUD) 0; sin instrumentos embargo, todos modifican los su Todo sistema sensor responde a un comportamiento a lo largo de su vida y principio físico, químico o biológico es común calibrarlos de cuando en que permite su funcionamiento. Por cuando. Un instrumento tan sencillo limitaciones que serán inherentes a sus debe calibrar para corregir el error. Por la precisión, que regula el margen de instrumento lee 69ºC, el error será de – imprecisión instrumental. Por ejemplo, 1ºC. dado El error se define, habitualmente, como ende, todo sistema sensor tendrá principios. Una de tales limitaciones es un sistema de medición de temperatura, de precisión 0,05 ºC, cuando su lectura fuese de 37,2ºC significa que la temperatura del ambiente medido está entre 37,15 y 37,25 ºC. Habitualmente, la precisión se expresa como porcentaje de la escala completa. Por ejemplo, un termómetro cuyo tope de escala fuese 100ºC y de precisión 0,5% significa que toda lectura de T ºC como un termómetro de mercurio se ejemplo, si un reactor está a 70ºC y el Lectura-Valor usarse a la real; si inversa bien sin podría mayores confusiones, con tan sólo especificar que opción se usa. ERROR de NO LINEALIDAD Los instrumentos ideales son lineales. De hecho, la mayoría de los sistemas instrumentales comerciales tienen respuesta lineal. Puede ocurrir, sin Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 235 embargo, que la respuesta no sea estrictamente lineal y, por ende, que ocurra un error por no linealidad de la respuesta del instrumento. REPETIBILIDAD Especifica la habilidad del instrumento para entregar la misma lectura en aplicaciones repetidas del mismo valor de la variable medida. Así, por ejemplo, si a una misma presión de 25 p.s.i.g., un manómetro de precisión de 1 p.s.i., entrega las lecturas de 25,5; 26; 24,3; y 24 p.s.i.g. su operación es repetible; una lectura de 27 p.s.i.g. indicaría un problema de repetibilidad del instrumento (a menos que conste que fuese un problema de histéresis). Un caso típico que conviene tener en cuenta es el de los electrodos y medidores de pH. Como es sabido, la escala de pH resulta lineal pues el potencial de Nernst generado corresponde al logaritmo negativo de la concentración molar de hidrógeno ionizado (H+). A pesar de la sólida definición que sustenta la linealidad del medidor y de la electrónica utilizada para la amplificación, los REPRODUCIBILIDAD Se refiere a la capacidad del instrumento de mantener una misma lectura cuando el valor de la especie sensada está a valor constante. También se utiliza este término para describir la capacidad de entregar el mismo valor medio y desviación estándar al medir repetidamente un mismo valor. sistemas (electrodo más medidor) de SENSIBILIDAD medición Término utilizado para describir el de pH sufren de no linealidades y, en realidad, la relación entre el pH de la solución y el pH medido es más bien como indican los puntos (circulitos) que como la línea sólida (hipotética respuesta lineal) de la figura a continuación. mínimo cambio en la especie sensada que el instrumento puede detectar. Su definición es similar a la definición de ganancia pero se refiere, más bien, a la posibilidad de discriminar dos valores muy cercanos entre si. La sensibilidad se expresa cuantitativamente mediante 236 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital la tasa de cambio de la medición respecto del cambio en la especie sensada. RANGO Expresa los límites inferior y superior del instrumento. Por ejemplo, los Es común (pero erróneo) asociar la sistemas de medición de pH suelen ser si una escala de temperatura tiene conceptual de pH puede exceder este se podría pensar que la sensibilidad llamaríamos "acuosas"). sensibilidad a la escala de lectura; p.e. divisiones cada un grado centígrado, fuese de ½ grado porque no sería posible "estimar" valores como ¼ de grado. En realidad, es posible que el sistema termómetro en uso necesite un cambió de un grado antes de modificar su aguja indicadora. anterior. de Expresa discriminar la entre valores, debido a las graduaciones del instrumento. Se suele hablar de número de dígitos para indicadores numéricos digitales y de porcentaje de escala para instrumentos de aguja. Es bien sabido, por ejemplo, que los termómetros de baja calidad sólo tienen indicaciones cada 10 ºC, sin subdivisiones, a fin de enfatizar al usuario que el instrumento sólo da una noción y RANGO de TRABAJO o de OPERACIÓN Muchos instrumentos, sobre todo los industriales, permiten definir sub rangos de su rango intrínseco, Típico de medidores de pH, subrangos de 0 a rango de trabajo mejora la resolución Se refiere, precisamente, al contra posibilidad rango; pero, en soluciones que no 1,4; de 1 a 2,4; de 2 a 3,4; etc. El RESOLUCIÖN ejemplo de rango 0 a 14 (aún cuando la "escala" no se debe usar como instrumento de alta resolución. La resolución está en directa relación a la escala del instrumento. pero no necesariamente la sensibilidad. BANDA MUERTA Los instrumentos suelen ser insensibles a muy pequeños cambios, porque su sensibilidad así lo impone. Este mismo concepto puede ser visto a la inversa, especificando, en cambio, la banda (en el sentido de espacio) muerta del instrumento, es decir, cuan grande debe ser el cambio de la especie sensada para que el instrumento reaccione. Este término también se aplica a los rangos de valor de la especie sensada para los que el instrumento no responde; p.e. temperaturas debajo o sobre el rengo de un termómetro. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 237 respuesta del orden 5 segundos; pero CORRIMIENTO DEL CERO La lectura en cero suele cambiar por razones asociadas instrumento o al uso porque las de un etapas existen electrodos de mejores tiempos de respuesta (electrodos de "Ross"), del orden de un segundo. amplificadoras sufren de deriva en el HISTÉRESIS tiempo (como, por ejemplo, la línea Algunos instrumentos presentan un base de un instrumentos cromatograma). deben especificar Los su tolerancia al corrimiento del cero y, además, los periodicidad de procedimientos y recalibraciones. Un caso muy típico es el cero de la escala de pH (la concentración molar de H+ es igual a la de OH- a pH 7,00) que se debe recalibrar frecuentemente. fenómeno de "memoria" que impone un histéresis a su respuesta. En particular, un sistema de medición de presión podría indicar los cambios de presión según si la presión anterior era más alta o más baja que la actual, debido a fenómenos de resistencia viscosa al desplazamiento de partes interiores del sensor. Así, una presión de 3 p.s.i.g., por ejemplo, podría leer TIEMPO DE RESPUESTA La medición de cualquier variable de 3,1 si la presión acaba de bajar, pero proceso puede implicar una demora, 2,9 si esta ha subido. El diagrama transporte, etc.) que debe ser definida histéresis consiste de dos curvas, en (ebida a fenómenos de equilibrio, adecuadamente. Si la medición tiene tradicional de las respuestas con lugar de la línea recta hipotética. una cinética más lenta que la de la propia variable, habrá que disponer de sistemas complejos de predicción del valor en lugar de descansar sólo sobre la medición instrumental. Los tiempos de respuesta se definen en base al tiempo necesario para obtener una medida que corresponda al 96% (o cualquier otro porcentaje) del valor final. Los electrodos de pH comunes, por ejemplo, tienen tiempos de FUNCION DE TRANSFERENCIA Un instrumento se puede caracterizar formalmente mediante su función de 238 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital transferencia, es decir, por su modelo termodinámico, si bien guarda alguna entrada es el valor real de la propiedad termodinámico, instrumento. toda cuantitativo de todas y cada una de las ganancia deberá ser unitaria; pero variables que permiten la completa (si oscila, por ejemplo) entre cambios embargo, las variables del estado de como el tiempo de respuesta pueden una planta no requieren estar todas ser importantes para la aplicación que ligadas entre si en forma explícita, transferencia de instrumentos de alta el caso de las variables termodinámicas el fabricante. De no ser tal el caso, esta proceso es más bien simple, pero se el puede generar un extenso listado de análisis dinámico clásico (según se variables. Mediante esta definición se analiza en el trabajo de laboratorio del podrá generar un listado de variables, curso, también, ordenado, que contenga los valores de recordar la respuesta dinámica del cada una de ellas, indexado por un analizado). así como se suele hablar del vector de matemático Entrada/Salida, donde la sensada y la salida es la lectura en el Por descontado, tanto la forma dinámica de la respuesta se esté diseñando. Las funciones de calidad suelen estar disponibles desde deberá construir puede ser mediante útil, transductor diferencial de presión ya Los procesos instrumentados, especificado, deben según para se disponer ser ha de similitud. Al igual el que el estado estado de un proceso está reflejado por el valor caracterización de la operación; sin mediante leyes de conservación (que es de estado). La noción de estado del número secuencial (una cuenta) y es estado, para referirse al valor de cada una de las variables de proceso que permiten la más completa definición información sobre el estado de su del mismo. operación. Tal información es útil para Las variables son cuantificadas por acuerdo sensores seguidos de amplificadores asegurar que el proceso opera de a las especificaciones de diseño, es decir, el estado de la planta debe especificar (también sensores, llamados es decir, por acondicionadores de señales) que generan una señal es el deseado. Se sistemas aquí que se entiende por estado de un proceso. La noción difiere de la noción de estado eléctrica (si bien existieron los que generaban señales de presión) y, posiblemente, producen una indicación Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 239 local. Estos sistemas sensores suelen Las señales, es decir, generan una salida comunes, que pueden ser en potencial valor de la variable medida. (amper). Se encuentran instrumentos Si se dispone de sistemas sensores con cuya salida varía entre 0 y 10 volts, 0 a llevar la información acerca de las mA. El estándar favorito es la salida en tener capacidad de transmisión de eléctrica cuyo valor es proporcional al capacidad de transmisión, es posible variables en proceso, a un sistema computacional que permita mantener una versión actualizada permanente del estado de la planta. Los instrumentos suelen generar una salida eléctrica que es una función del valor de la propiedad que miden (es decir, tienen una ganancia definida y única, poco variante en el tiempo). Esta se dice de comportamiento análogo a la medición de la variable, pues refleja estrictamente, en todo momento, el valor medido de la propiedad. La salida se dice análoga porque es una simple función, usualmente lineal, de la posición de la aguja o del valor desplegado (en caso de medidores a dígitos) del sistema sensor; también se usa el término "análogo" para diferenciar esta medición de un número digital, válido en un computador digital. conforman de los con ciertos instrumentos estándares eléctrico (volts) o en corriente eléctrica 1 volts, 0 a 5 volts, 0 a 20 mA y 4 a 20 corriente, en el rango 4 a 20 mA. En primer lugar, corrientes la es transmisión preferible a de la transmisión de voltajes porque el ruido hertziano Conversores análogo a digital salida salidas (efecto antena) genera potenciales pero no puede (sin una transformación a propósito) generar corrientes; en segundo lugar, es muy útil que el cero instrumental no esté en el cero de señal transmitida porque de esta manera una corriente cero será, necesariamente, debida a un cable cortado y no una medición válida (si el cero de voltaje o de corriente corresponde a un valor aceptable de la propiedad medida, no será posible distinguir un cable cortado o un cortocircuito respecto de la condición cero de proceso). La información de salida se puede llevar a cualquier instrumento subsecuente (habitualmente carta de registro en papel, acumuladores de datos, multi tester, etc.) mediante un simple par de cables, con tal que los Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 240 rangos de ambos correspondan entre extremos si; de allí la importancia de especificar las normas de salida de los transmisores instrumentales. significativo de Para la intertanto. lograr número propiedades consecución digital que en de el un refleje estrictamente el valor de una entrada Para poder disponer de información en (p.e. de voltaje), basta con generar una traducir a caso) en el tiempo. Simultáneamente, puedan se arranca un reloj digital (un número un computador digital, es necesario los números valores digitales de que salida se rampa analógica (de voltaje en este se digital que aumenta en uno su valor conectan a un sistema de circuitos cada cierta unidad de tiempo, p.e. cada eléctricos conocido como conversor millonésima de segundo) y se compara análogo a digital, abreviado CA/D. el voltaje de la rampa con el voltaje a procesar. Los amplificadores Un conversor análogo a digital acepta en su entrada un voltaje o una corriente eléctrica y genera un número digital que corresponde al valor de entrada, en el instante en que se realiza la conversión conversión. y/o entre Durante una y la "convertir". Cuando el comparador detecta la igualdad de ambos voltajes, detiene el contador del reloj y es ese número el que se utiliza para representar el valor del voltaje de entrada. otra Por ejemplo, dado un reloj de 1 KHz variar sin que el conversor pueda segundo) y un contador de 8 bits (es números digitales significa que los conversor de rango 0 a 10 volts, la valores de las propiedades se conocen rampa de voltaje generará 10 volts en en ciertos instantes y no en otros (en 256 milésimas de segundo, es decir, particular, se conocen frecuencia de muestreo). medición, la señal de entrada podría tomar nota. Es decir, la conversión a (kilo Hertz significa mil veces por decir, de 256 cuentas), para un según la 39.0625 volts por segundo o, su Desde el inverso, 0.0256 segundos por volt. Si punto de vista de los procesos, las se presenta una entrada de 5 volts, la tan segundos frecuencias de conversión actuales son altas (p.e. cada milésima de segundo) que no es posible el cambio comparación se alcanzará en 5*0.0256 (=0.128 segundos). Naturalmente, un contador a tasa de 1000 cuentas por segundo, Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital habrá 241 generado el número 128 en versión su captura de ruido es menor y permite número (digital) será utilizado en el Así digital (es decir, 10000000) y este computador para representar 5 volts. Los CA/D necesitan, además, poder transmitir la información digital adquirida al sistema computacional del transmisiones de uno 700 metros. entonces, las salidas de los instrumentos pueden ser conectadas a conversores análogo conversores análogo a digital, los digital se a alambran a su vez a un computador caso. A este fin, se utilizan protocolos mediante interfaces de comunicaciones de comunicación estandarizados, si estandarizadas y, finalmente, se puede bien existen aún protocolos ad hoc. disponer Los computacional protocolos más habituales en de un programa que administre, proceso químicos son de tipo serial, mediante el puerto de comunicaciones, porque permiten mayores distancias de la adquisición de datos de una planta eléctricos se utilizan protocolos de Selección de conversores Análogo a Digital transmisión mientras que en procesos transmisión paralela porque son más rápidos (pero de menor distancia de transmisión). Cómo ejemplo, se puede considerar que la interface RS232C (puerto "mouse"), instalada como estándar en los computadores tipo PC, de proceso. El uso de adquisición conversores de datos para implica número de definiciones de diseño. la un Cabe destacar, en primer lugar, que no permite transmitir a unos 100 metros, es imperativo utilizar un CA/D para (puerto posible mientras que la interface centronix de impresora) permite transmitir a unos 5 metros. Aún la interface RS232C sería limitante en una planta de procesos, porque sus señales de transmisión operan en base a voltajes absolutos (respecto de una referencia a tierra) y es así como se ha creado la interface RS422A (y similares) que operan en corrientes, de modo que cada sistema sensor, pues suele ser mediante multiplexar interruptores (seleccionar electrónicos programables) varias señales a un solo conversor A/D. En particular, el sistema utilizado en el laboratorio, de la marca OPTO22, multiplexa 16 señales analógicas en un solo "tablero" CA/D. En segundo lugar, la precisión digital alcanzada por la conversión de una 242 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital señal analógica depende del número transmisión); velocidad conocida como ejemplo, si sistemas convierte a de bits del CA/D que se usa. Por un sistema sensor transmite en la norma 4 a 20 mA y se digital mediante el throughput del sistema CA/D. Los CA/D capacidades de comunes medición tienen cada un milésima de segundo (1KHz) y se conversor de 8 bits, se dispondrá de pueden conseguir mejores velocidades espacio de 16 mA de la señal análoga procesos suelen ser de cinéticas más (desde 4 a 20 mA), originando así una bien lentas, si no están sujetos a "precisión" de 16/256 mA, es decir, se cambios importantes de requerimiento términos de la propiedad medida, es La frecuencia de toma de muestras desde la propiedad medida (es decir, el cambio posible en el proceso y se valor que despliega el medidor local) debiera, hasta frecuencia 256 números (28=256) para recorrer el puede discriminar cada 5,14 pA. En posible utilizar una ganancia global, el número digital en el con conversores de mayor costo. Los de producción o de las perturbaciones. será tan rápida como sea el más rápido entonces del especificar conversor la según la computador. Así por ejemplo, para la cinética propia del proceso. escala de pH de 0 a 14, una conversión Es prudente, sin embargo, destacar de 8 bits permitiría discriminar cada 14/256 (0,05) unidades de pH, que es perfectamente útil. Considerando, por otra lado, que hay variables que recorren un más amplio espacio de valores, como una termocupla de 0 a 1000 ºC, la discriminación sería más bien pobre (1000/256≈ 0,25ºC) y se debiera pensar en utilizar un conversor de 12 bits o definir subrangos de operación de la variable medida. que la velocidad de conversión, en un sistema multiplexado, será válida para cada variable medida, de modo que un throughput de 1KHz, utilizado para medir 10 medición variables, sea el donde promedio cada de 5 mediciones sucesivas permitirá obtener un nuevo conjunto de los 10 valores cada 50 milésimas de segundo. Además, utilizar el computador a esta tasa de adquisición de datos El diseñador debe también especificar significaría que no cumple ninguna la velocidad con que el valor de una otra tarea. variable puede ser obtenida en el computador (comando, conversión y Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 243 En la práctica, mediciones cada 1 a 30 minutos son más que suficientes en conversores CA/D y CD/A en un mismo equipo o circuito). procesos químicos de alta escala. Conversión digital a análogo (CD/A) CONTEXTUALIZACIÓN En muchos casos puede ser importante que el computador que adquiere los datos fije, además, el valor de una Competencia lógica. acción sobre el proceso (por ejemplo, mover una válvula; acelerar o decelerar una bomba centrífuga; etc.) En estos casos, en el programa del computador se concluye que una dada variable de operación tenga un determinado valor (p.e. frecuencia de − Elabora un diagrama de flujo sobre los un motor de bomba centrífuga) y este uno digital. Habitualmente, nos interesará conseguir una corriente en el rango 4 a 20 mA. aplicó desarrolló, de acuerdo al análisis individual del caso. Para utilizar el valor calculado de la un voltaje o corriente estandarizado. que compañeros las variantes que cada programa,. Por ende es un número analógico en la forma, por ejemplo, de procedimientos según el caso y comenta con sus cálculo está alojado en una variable del variable, se debe conseguir un número Identificar los procesos e mantenimiento correctivo y su aplicación en diferentes tipos de controles para procesos de reacción química y transferencia de masa. Competencia para la vida: Respetar a sus pares, en toda actividad y desempeño cotidiano. − Aplica los responsabilidad valores en toda de respeto y actividad que desarrolles. La conversión de un número digital a un variable eléctrica analógica se consigue mediante un conversor de digital a análogo CD/A, que habitualmente coexiste en el mismo sistema CA/D (i.e. se especifican Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 244 Estas y otras respuestas determinan la factibilidad de un proyecto. Un estudio de mercado debe servir RESULTADO DE APRENDIZAJE para tener una noción clara de la 2.2 Registrar los resultados utilizando de adquirir el bien o servicio que se los formatos de registro de cantidad de consumidores que habrán piensa vender, dentro de un espacio mantenimiento y respetando las definido, normas de seguridad. durante un periodo de mediano plazo y a qué precio están dispuestos a obtenerlo. Adicionalmente, el estudio de mercado 2.2.1 DOCUMENTACIÓN DEL va a indicar si las características y MANTENIMIENTO CORRECTIVO. especificaciones Los estudios de viabilidad son análisis que nos permiten determinar si el proyecto será de impacto y tendrá rentabilidad, a fin de tomar la decisión sobre su puesta o no en marcha. El primer paso hacia el análisis de la factibilidad lo representa el desarrollo de estudios de mercado. serie de interrogantes sobre aspectos básicos como son: ¿cuáles son sus objetivos?, ¿qué métodos utilizar?, ¿qué análisis de la oferta y la demanda?, ¿cuáles son los métodos de proyección de la oferta y demanda?, ¿cómo determinar el precio de un servicio?, ¿cómo presentar un estudio de mercado? o producto corresponden a las que desea comprar el cliente. Nos dirá clientes igualmente son los qué tipo interesados de en nuestros bienes, lo cual servirá para orientar la producción del negocio. Finalmente, el estudio de mercado nos apropiado para colocar nuestro bien o Todo estudio de mercado plantea una el servicio dará la información acerca del precio Estudio de mercado es del servicio y competir en el mercado, o bien imponer un nuevo precio por alguna razón justificada. Por otra parte, cuando el estudio se hace como paso inicial de un propósito de inversión, ayuda tamaño indicado del instalar, con las a conocer negocio el por previsiones correspondientes para las ampliaciones Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 245 posteriores, consecuentes del crecimiento esperado de la empresa. Finalmente, el estudio de mercado deberá exponer distribución los canales acostumbrados de para colocar y cuál es su funcionamiento. Tipos de estudios de viabilidad. La viabilidad para realizar un proyecto de automatización industrial, sustenten otros materiales que sirvan de se resume de la siguiente forma apoyo en caso de requerir representatividad en aspectos legales. el tipo de bien o servicio que se desea • dando el crédito a los participantes que − De gestión. Determina si habrá respaldo de todos los involucrados en el proyecto. − Ambiental. Determina las implicaciones ambientales del proyecto, o su impacto en la mejora del mismo. − Técnica. Identifica si se e cuenta con los materiales e insumos necesarios para − Económica. Dado el costo del proyecto, este tipo realizar el proyecto de automatización de humano, indica logrará optimizar con la herramienta, personal con conocimientos técnicos y además industrial. que Respecto disponibilidad si y al se material cuenta que con presenten motivación beneficioso su desarrollo y que se − Política. sociedad y cuales serán los beneficios de automatización industrial; implica el determinar si está orientado hacia la solución de un que resulta Que impacto tendrá el proyecto ante la Responde a las implicaciones legales problema si que ofrece el sistema. para − Legal. proyecto identifica aumentando la calidad de los servicios apoyar al proyecto. del viabilidad realmente se esta que aportará a la organización. • Beneficio neto − Costos del proyecto. presentando en el sistema, y si existe la disposición para apoyar el proyecto, Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 246 El costo del proyecto determina la inversión y los medios necesarios para CONTEXTUALIZACIÓN su implementación. Competencia tecnológica. − Beneficios esperados. Se refiere a la disminución de costos que se obtendrán con el desarrollo del proyecto de − Elabora un texto redactado en Word, explicando automatización. • Emplear el procesador de textos de Word para realizar formatos y documentar la información. la importancia y características de la documentación Condiciones de funcionalidad. para el control del mantenimiento correctivo. Determina los requisitos para la operación óptima del proyecto a desarrollar. • Competencia de calidad: Formulación y evaluación del proyecto. Cuando los emprendedores deciden utilizar sus recursos o de terceros en una actividad productiva, asumen un riesgo, el riesgo que puede significar fracasar en dicha "experiencia" y por consiguiente ocasionarles pérdidas. La evaluación de un proyecto Generación de bitácoras mantenimiento correctivo de − Realiza la búsqueda en INTERNET de sitios que presenten sus proyectos para analizar factibilidad identificar que el los criterios estudio sustenta tomados de e en cuenta para validar el proyecto. de automatización industrial tiene como propósito establecer en el presente si dicho proyecto es rentable económica y financieramente, de tal manera que los interesados puedan tomar una actitud frente al mismo, en el sentido de implementarlo o no. Competencia para la vida: − Elaborará un cuadro sinóptico sobre las características de la documentación requerida para el control administrativo mantenimiento correctivo Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital del de 247 sistemas de control digital. − Elabora un manual de procedimientos administrativos del mantenimiento correctivo. Constituida por el valor monetario de la materia prima o insumos que se consume en el proceso de producción Costo Indirecto de Fabricación (CIF) Son aquellos recursos que participan indirectamente en la fabricación del producto o del servicio, así tenemos: 2.2.2 RELACIÓN COSTO – BENEFICIO seguro, mantenimiento, artículos de DE LA APLICACIÓN DEL limpieza, depreciación, etc. MANTENIMIENTO. Relación costo – beneficio. En toda actividad productiva al ofrecer fabricar un producto o prestar un servicio se entendiéndose generan que los costos, costos son desembolsos monetarios relacionados justamente con la fabricación del producto o la prestación del servicio ya sea en forma directa o indirectamente. Dentro los elementos del costo tenemos (los cuales constituyen el costo de producción): con el personal del producto y la remuneración que por tenemos a dicha los ayudantes, etc. Costo de Insumos actividad, operarios, Proyectar el costo anual de producción de una empresa teniendo en cuenta la siguiente información: o Las ventas proyectada para dicho año así obreros, se ha estimado en 6500 unidades o La política de inventarios es la siguiente: Productos Terminados: inventario final es equivalente que trabaja directamente con la fabricación percibe Caso Integral de Costo de Producción • Costo de la Mano de Obra Directa Relacionado Ejemplo de desarrollo de un al 20% de las ventas • Insumos: inventario final es equivalente al 10% de las unidades a consumir o Mano de Obra En planta labora el siguiente personal: 4 operarios y 3 obreros: los primeros 248 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital ganan mensualmente S/. 1400 y los 1100 segundos ganan S/. 1100, todos en planillas y los obreros todos tienen 13200 S/. S/. 1100 13200 hijos (los importes antes mencionados no incluyen asignación familiar) Cada unidad producida consume los siguientes insumos: Cantidad Costo/unitario A 3.2 lt S/. 2.50 B 1.4 lt S/. 1.80 189 S/. 149 (*) 10% del sueldo mínimo legal, por 14 veces anual + asignación familiar + gratificación) S/. 820 semestral; Depreciación = S/. 2500 anual; Servicios públicos = S/. 970 mensual En el caso de las empresas industriales el aporte del empleador es del 11.75% (9% prestaciones de salud, 2% IES y 0.75% Senati) Las gratificaciones no están afectas al IES Solución: Insumos Mano de Obra Directa Salario mensual anual S/. Operario 1 1400 S/. Operario 2 S/. S/. Operario 3 1400 S/. Operario 4 1400 S/. 16800 16800 16800 S/. Obrero 1 S/. Obrero 2 1400 16800 S/. S/. S/. S/. 1337 Aporte empleador = 9.75% (salario = S/. 420 mensual; Mantenimiento = 1100 S/. asign. Famil.) / 12 - En cuanto a los CIF tenemos:: Seguro Obrero 3 189 CTS = (salario anual + gratificación + Insumo Trabajador S/. 1337 Total o Insumos Salario S/. 13200 S/. Gratificación Asignación familiar (*) CTS Aporte Total tenemos empleador las S/. S/. 2800 S/. 2800 S/. 2800 2800 S/. 2200 S/. 2200 S/. 2200 ---- 1633 S/. 1911 ---- S/. S/. ------S/. 644 S/. 644 S/. 644 1633 S/. 1633 S/. S/. 1911 S/. 1911 S/. 1911 S/. 1564 1633 S/. 1564 S/. 1337 Para proyectar el costo de los insumos, S/. 1564 S/. que tener presente primero unidades a producir, que no necesariamente serán las mismas de 23144 loas unidades a vender, en nuestro S/. caso 23144se presenta este hecho (las ventas no S/. son iguales a la producción, por la 23144 política de inventarios para productos S/. terminados en este caso), 23144 S/. Año 18945 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 1 249 o Mes Ventas 6500 Inventario final 1300 Unidad. Requer. 7800 Invent. Inic. (0) Producción 7800 inicial nuevo el inventario inicial es cero, pero en negocios en marcha, no necesariamente será cero Como ya tenemos la cantidad ha producir, podemos entonces establecer el costo de los insumos, el cual en este caso al inventarios existir para una política insumos de se establecerán dos valores: el primero es el costo de los insumos consumidos en el proceso de producción y el segundo es el costo de los insumos ha comprar (el primero se utiliza en el costo de producción y el segundo en el flujo de caja para proyectar los la 1 Mes unidades requeridas con el inventario negocio implemente Año La producción es la diferencia entre un que Insumo A: ventas con inventario final es pago empresa) Las unidades requeridas es la suma de Como de egresos, sumando a ello la política de compras Unidades a consumir 24960 Inventario final 2496 Unidad. Requer. 27456 Invent. Inic. (0) Total a comprar 27456 Costo de ins. comprar S/. 68640 Las unidades a consumir se determina multiplicando la producción con la cantidad unitaria de cada insumo Insumo B: Año Mes 1 Unidades a consumir 10920 Inventario final 1092 Unidad. Requer. 12012 Invent. Inic. (0) Total a comprar 12012 Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 250 Costo de ins. comprar S/. 21621.6 Concepto Seguro Costo total de los insumos a comprar Importe Importe parcial anual 420 mens 5040 Mantenimiento 820 semest 9840 Insumo 1 A S/. 68640.0 Serv. Públicos 970 mens. 11640 B S/. 21621.6 Total 29020 Total S/. 90261.6 Depreciación Costo total de los insumos a consumir RESUMEN en la producción DEL COSTO DE PRODUCCIÒN Insumo 1 A S/. 62400 B S/. 19656 Total S/. 82056 Para 2500 anual 2500 determinar el costo de los insumos a consumir, lo que se hace es CONCEPTO 1 Mano de obra S/. 149411 Insumos S/. 82056 CIF S/. 29020 Costo de Producción S/. 260487 multiplicar las unidades a consumir por el costo unitario del insumo (10920 x 1.8 = 19656) Costo Indirecto de Fabricación (CIF) Según la información proporcionada podemos determinar el CIF de Ejercicios Propuestos la siguiente manera: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 251 a. Proyectar el costo anual de producción de una empresa teniendo o En Seguro ha estimado en o La política de inventarios es la siguiente: Terminados: inventario final es equivalente al 5% de las ventas o Insumos: inventario Servicios 3800 unidades o Productos final los S/. CIF 520 tenemos:: mensual; Depreciación = S/. 2800 semestral; o Las ventas proyectadas para dicho se = a Mantenimiento = S/. 520 trimestral; en cuenta la siguiente información: año cuanto es equivalente al 8% de las unidades a consumir públicos = S/. 690 mensual b. Proyectar el costo anual de producción de una empresa teniendo en cuenta la siguiente información: o Las ventas proyectadas para dicho año se ha estimado en 5800 unidades o La política de inventarios es la siguiente: Productos Terminados: inventario final o Mano de Obra En planta labora el siguiente personal: 5 operarios y 2 obreros: los primeros ganan mensualmente S/. 1300 y los es equivalente al 12% de las ventas Insumos: inventario final es equivalente al 10% de las unidades a consumir segundos ganan S/. 950, todos en o Mano de Obra planillas y los operarios todos tienen En planta labora el siguiente personal: hijos (los importes antes mencionados no incluyen asignación familiar) o Insumos 4 operarios y 5 obreros: los primeros ganan mensualmente S/. 1150 y los segundos ganan S/. 730, todos en Cada unidad producida consume los siguientes insumos: planillas y los obreros todos tienen hijos (los importes antes mencionados no incluyen asignación familiar y otros Insumo Cantidad Costo/unitario A 0.9 lt S/. 4.50 B 2.1 lt S/. 3.20 beneficios) o Insumos Cada unidad producida consume los siguientes insumos: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 252 Insumo Cantidad Costo/unitario A 2.4 lt S/. 1.50 B 1.8 lt S/. 2.10 o En cuanto Seguro a = los S/. Mantenimiento planificación • tenemos:: 1200 mensual; S/. 1420 850 mensual • planificación del proyecto, hoy tendrán en la impacto organización. Generalmente, los papeles estratégicos gerente del proyecto para coordinar la El gerente de paquete de trabajo es entrada a los planes del proyecto. • Los profesionales participan como contribución a los procesos como sigue: Las decisiones de los más complejas financieros de se son resultados, que proporcionan información para la toma directores y aprueba (o remite para de decisiones en salvaguarda de los proyecto importantes y mantiene la la precisión y la veracidad de la esto que planea. importante. el estudio extenso) los planes del vigilancia encima de la aplicación de • estados documentos revisiones de planificación del proyecto. Los de de planificación del proyecto. en la planificación del proyecto son tabla y actividad refieren a los aspectos financieros. La es integrar de individuos importantes involucrados • son responsable para proporcionar la Individuos que toman las decisiones de estratégico El responsable − Toma de decisiones. el funcionales los planes del proyecto. • largo, gerentes lo tecnología funcional innovadora en mensual; Servicios públicos = S/. término Los y responsables para la integración de trimestral; Depreciación = S/. 530 un proyecto procesa para la corporación. CIF = del La mayor dirección dirige el plan, desarrollo, sistema y de estratégica y aplicación la una de un planificación filosofía de intereses de la empresa, en tal sentido información que pueda contener es Entre los estados financieros tenemos: a. Estado de Ganancias y Pérdidas Este estado financiero nos permite determinar si la empresa en un periodo Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 253 determinado ha obtenido utilidades o pérdidas - Cuenta por cobrar Estructura - Otros ingresos Un estado de ganancias y pérdidas por lo - Ventas (contado) general presenta la siguiente estructura: Ventas 1000.0 (Costo de ventas) (600.0) Utilidad bruta 400.0 (Gastos operativos) (120.0) Utilidad operativa 280.0 (Gastos financieros) (10.0) Utilidad antes de impuesto 270.0 (Impuesto 29%) 78.3 Utilidad neta 191.7 b. Flujo Neto de Caja El flujo neto de caja es un estado financiero en el cual se registran los ingresos y egresos generados en un periodo determinado, es decir que el flujo neto de caja es el saldo entre los ingresos y egresos de un periodo Egresos - Mano de obra - Insumos (contado) - Cuenta por pagar - Cif (*) - Gastos administrativos - Gastos de ventas - Intereses - Amortización de deuda - Impuesto - Otros egresos Flujo Neto de caja (*) sin depreciación de maquinarias y equipos, porque no constituye un egreso real inmediato Todo esto influye en la toma de decisiones para iniciar un proyecto de automatización industrial. determinado. Estructura La estructura de un flujo neto de caja es el siguiente: Ingresos - Caja inicial Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 254 empresas, CONTEXTUALIZACIÓN Competencia teórica. un listado de las variables físicas expuestas por el y su influencia de evaluar su científico- consideraciones de cada una de las PSP fin sustento tecnológico. Describir las características de las variables físicas presentes en los procesos industriales. − Realiza a dentro del Competencia lógica: Identificar la diferencia entre precisión y exactitud y su importancia en la instrumentación industrial. − Realiza el cálculo de la precisión y la exactitud, para un multímetro proceso a automatizar. digital y uno analógico, de acuerdo Competencia tecnológica: identificando sus diferencias y su a Identificar las características técnicas de la instrumentación presente en un determinado proceso. lo expuesto por el PSP, importancia dentro de un proceso. − Realiza un cuadro comparativo para evaluar la instrumentación presente en dos procesos implementados por similares diferentes Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 255 PRÁCTICAS DE EJERCICIOS Y LISTAS DE COTEJO 2 Unidad de aprendizaje: 5 Práctica número: Nombre de la Reparación de fallas en un PLC’s Propósito de la Al finalizar la práctica, el alumno será capaz de identificar y reparar fallas en práctica: un PLC con base en los procedimientos y normatividad establecida. Escenario: Taller o Laboratorio Duración: 4 hrs. práctica: Materiales Un PLC de propósito general Formatos conforme los mostrados en la práctica. Maquinaria y equipo Multímetro digital y/o Analógico Osciloscopio Pulsera antiestática Herramienta Pinzas Desarmadores Llaves (Milimétricas y estándar) NOTA: el PSP debe fomentar en el alumno las actitudes de responsabilidad, disciplina, limpieza, seguridad y trabajo en equipo. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 256 Procedimiento Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 257 Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. De espacio: • Identificar los señalamientos y medidas de seguridad establecidos en el taller. • El taller deberá estar limpio antes de iniciar la práctica. • En el taller se deberá contar siempre con un extintor ABC cuya carga este debidamente verificada. • No deberá de localizarse objeto alguno tirado en el suelo, que pueda ocasionar un accidente. • Todas las conexiones eléctricas del taller deberán encontrarse en buen estado y por ningún motivo existirán cables o conductores expuestos. • Los materiales y equipos antes de su uso, deberán estar guardados en casilleros, o su equivalente. • No se permitirá el acceso al taller a personas ajenas a la práctica. Personales: • Lavarse las manos perfectamente. • Evitar el uso de relojes, hebillas, botones protuberantes, corbatas, ropa holgada • Evitar traer suelto el cabello largo. • Utilizar la ropa y equipo de trabajo (Overol, bata o la ropa adecuada, zapatos de seguridad). Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. • Casco. • Gogles o lentes. • Guantes de algodón o carnaza, según sea la labor. • Protección auditiva. • Mascara antigases. 5. Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. • Los desperdicios que se generen, deberán ser depositados en los recipientes adecuados para ello (separando los materiales orgánicos e inorgánicos). • Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso. • Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas. • Los materiales que sean susceptibles a ser reutilizados serán conservados para tal fin. • No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas. Aplicar estrategias de construcción del aprendizaje. 9 Se sugiere que con la guía del PSP, el alumno más adelantado o experimentado: • Explique el procedimiento que se va a ejecutar, reafirmando el tipo de tareas que se aprenderán. 9 El PSP realizará de manera adicional a la conducción y supervisión de las actividades de la práctica: • La aportación de comentarios referentes a los resultados que se vayan obteniendo en cada actividad desarrollada. • La corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su correcta ejecución. 258 Los alumnos participaran activamente lo largo de la práctica: Mantenimiento Correctivoa de Sistemas de Control Digital • Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos 9 importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las recomendaciones del fabricante, etc. Procedimiento Los materiales que sean susceptibles a ser reutilizados serán conservados para tal fin Desarrollo de la práctica Para identificar la falla en un PLC de una máquina se requiere el reporte; el cual será proporcionado por el PSP. 1. Seleccionar la herramienta y equipo de medición y llenar el cuadro que se presenta a continuación. Nombre de la Máquina Elementos a desarmar Elementos a evaluar Selección de Herramienta Observaciones Tabla 1. Selección de herramienta 2. Identificar cada uno de los elementos del PLC y su función según el manual del fabricante y la falla reportada: Fig. 1 PLC de propósito general Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 259 Procedimiento Fig. 2 Elementos periféricos al PLC 3. Consultar el reporte de la falla e interpretar para definir la intervención correspondiente. El manual del fabricante se usara para realizar pruebas y mediciones de funcionamiento. e. Observación del funcionamiento para evaluar la magnitud de la falla f. Medición en la o las partes dañadas; medir la señal en cada una de las terminales de del PLC para identificar la señal, con el osciloscopio ó Multímetro. g. Comparación de resultados Fig. 4 Identificación de terminales para su medición Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 260 Procedimiento Fig. 5 Medición de las terminales 4. Registrar los resultados conforme el siguiente formato, una vez identificada la falla. Fecha: Máquina Función Causas del del elemento fallo Efectos del fallo Local Sistema No. de serie del elemento observaciones Tabla 2 Resultados de la inspección 5. Reemplazar o reparar el elemento dañado o elementos Para cambiar el elemento ó elementos se debe de tomar en cuenta el número de serie, el origen, modelo y por último la compatibilidad. Además cuando se instale se debe de tener cuidado para no dañarlo con la energía estática. En caso de repararlo por medio de programación, tener cuidado de seguir el manual del fabricante. 6. Una vez reemplazado(s) el/los elemento(s) , se registrarán las actividades realizadas en la Tabla 3: Fecha: Máquina Descripción del(os) elemento(s) reemplazado(s) Descripción de la intervención Examen de Condiciones mantenimiento inicialización evaluación del de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital Observaciones 261 Procedimiento Tabla 3 Resultados de Mantenimiento correctivo 7. Armar y calibrar. Se armara conforme la secuencia en que se desarmo y se procederá en orden inverso. 8. Realizar una secuencia de operación, consultando el manual del fabricante. 9. Iniciar una prueba de funcionamiento, poniendo a llenar el tanque del compresor. 10. Registrar los resultados de la prueba para presión. determinar la falla del controlador automático de 11. Limpiar la herramienta y equipo, y colocarlo en el lugar asignado para resguardo. 12. Limpiar el área de trabajo, colocando los desechos en una basura inorgánica 13. Elaborar reporte de las condiciones del equipo, en el formato proporcionado por el PSP. 14. Elaborar reporte de la práctica. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 262 Lista de cotejo de la práctica Reparación de fallas en un PLC Número 5: Nombre del alumno: A continuación se presentan los criterios que van a ser verificados en el desempeño del alumno mediante la observación del mismo. Instrucciones: De la siguiente lista marque con una 9 aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño Si Desarrollo No No Aplica Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. Utilizó el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. 1. Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. 2. Seleccionó la herramienta y equipo de medición. 3. Identificó cada uno de los elementos del PLC y su función según el manual del fabricante y la falla reportada. 4. Consultó e interpretó correctamente correctamente las mediciones el reporte de la falla y realizó 5. Identificó correctamente la falla y lleno el formato correspondiente 6. Reemplazó el elemento dañado o elementos, de forma correcta 7. Registró las actividades realizadas en la tabla 3 8. Armó y calibró correctamente. 9. Realizo una secuencia de operación de forma correcta 10. Inició una prueba de funcionamiento de forma correcta. 11. Registró los resultados de la prueba para controlador automático de presión determinar la falla del 12. Limpió la herramienta y equipo, y lo colocó en el lugar asignado para resguardo. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 263 13. Limpió el área de trabajo, colocando los desechos en una basura inorgánica 14. Elaboró un reporte de las condiciones del equipo, en el formato proporcionado por el PSP 15. Elaboró un reporte de la práctica. Observaciones: PSP: Hora de Hora de inicio: término: Evaluación: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 264 2 Unidad de aprendizaje: 6 Práctica número: Nombre de la Reparación de fallas en un servomecanismo Propósito de la Al finalizar la práctica, el alumno será capaz de identificar y reparar fallas en práctica: práctica: un servomecanismo con base en los procedimientos establecidos. Escenario: Taller o Laboratorio Duración: 4 hrs. Materiales Servomecanismo Formatos conforme los mostrados en la práctica. Maquinaria y equipo Multímetro digital y/o Analógico Amperímetro digital Termómetro digital Pulsera antiestática Herramienta Pinzas Desarmadores Llaves (Milimétricas y estándar) NOTA: el PSP debe fomentar en el alumno las actitudes de responsabilidad, disciplina, limpieza, seguridad y trabajo en equipo. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 265 Procedimiento Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 266 Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. De espacio: • Identificar los señalamientos y medidas de seguridad establecidos en el taller. • El taller deberá estar limpio antes de iniciar la práctica. • En el taller se deberá contar siempre con un extintor ABC cuya carga este debidamente verificada. • No deberá de localizarse objeto alguno tirado en el suelo, que pueda ocasionar un accidente. • Todas las conexiones eléctricas del taller deberán encontrarse en buen estado y por ningún motivo existirán cables o conductores expuestos. • Los materiales y equipos antes de su uso, deberán estar guardados en casilleros, o su equivalente. • No se permitirá el acceso al taller a personas ajenas a la práctica. Personales: • Lavarse las manos perfectamente. • Evitar el uso de relojes, hebillas, botones protuberantes, corbatas, ropa holgada • Evitar traer suelto el cabello largo. • Utilizar la ropa y equipo de trabajo (Overol, bata o la ropa adecuada, zapatos de seguridad). Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. • Casco. • Gogles o lentes. • Guantes de algodón o carnaza, según sea la labor. • Protección auditiva. • Mascara antigases. 6. Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. • Los desperdicios que se generen, deberán ser depositados en los recipientes adecuados para ello (separando los materiales orgánicos e inorgánicos). • Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso. • Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas. • Los materiales que sean susceptibles a ser reutilizados serán conservados para tal fin. • No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas. Aplicar estrategias de construcción del aprendizaje. 9 Se sugiere que con la guía del PSP, el alumno más adelantado o experimentado: • Explique el procedimiento que se va a ejecutar, reafirmando el tipo de tareas que se aprenderán. 9 El PSP realizará de manera adicional a la conducción y supervisión de las actividades de la práctica: • La aportación de comentarios referentes a los resultados que se vayan obteniendo en cada actividad desarrollada. • La corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su correcta ejecución. 267 Los alumnos participaran activamente lo largo de la práctica: Mantenimiento Correctivoa de Sistemas de Control Digital • Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos 9 importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las recomendaciones del fabricante, etc. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 268 Procedimiento Desarrollo de la práctica: Para identificar la falla en el servomecanismo de una máquina primero tendrá que haber un reporte; el cual será proporcionado por el PSP , estando este se realizará lo siguiente: 1. Seleccionar la herramienta y equipo de medición. Nombre de la Máquina Elementos a desarmar Elementos a evaluar Selección de Herramienta Observaciones Tabla 1. Selección de herramienta 2. Identificar cada uno de los elementos electrónicos del servomecanismo y su función según el manual del fabricante y la falla reportada: Fig. 1 Servomecanismo con motor CD Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 269 Procedimiento Fig. 3 Elementos que componen un servomecanismo 3. Consultar el reporte de la falla y se interpretará para realizar la intervención correspondiente El manual del fabricante se usara para realizar pruebas y mediciones de funcionamiento. a. Observación del funcionamiento para evaluar la magnitud de la falla b. Medición en la o las partes dañadas; medir la señal en cada una de las terminales de control del servomotor para identificar la señal, con el osciloscopio ó Multímetro. c. Comparación de resultados Fig. 4 Desmontaje de elementos para su medición Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 270 Procedimiento Fig. 5 Medición de las terminales Una vez identificada la falla se procede con lo siguiente: 4. Registrar los resultados conforme el siguiente formato: Fecha: Máquina Función del Causas del elemento fallo Efectos del No. de serie fallo del elemento Local Sistema observaciones Tabla 2 Resultados de la inspección 5. Reemplazar el elemento dañado o elementos Para cambiar el elemento ó elementos se debe de tomar en cuenta el número de serie, el origen, modelo y por último la compatibilidad. Además cuando se instale se debe de tener cuidado para no dañarlo con la energía estática. 6. Registrar las actividades realizadas en la Tabla 3 una vez reemplazado(s) el/los elemento(s). Fecha: Máquina Descripción Descripción de la evaluación del Examen de Condiciones elemento(s) intervención mantenimiento inicialización del(os) de Observaciones reemplazado(s) Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 271 Procedimiento Tabla 3 Resultados de Mantenimiento correctivo 7. Armar y calibrar. Se armara conforme la secuencia en que se desarmo y se procederá en orden inverso. 8. Realizar una secuencia de operación, consultando el manual del fabricante. 9. Iniciar una prueba de funcionamiento, poniendo a llenar el tanque del compresor. 10. Registrar los resultados de la prueba para determinar la falla del controlador automático de presión. 11. Limpiar la herramienta y equipo, y colocarlo en el lugar asignado para resguardo. 12. Limpiar el área de trabajo, colocando los desechos en una basura inorgánica 13. Elaborar reporte de las condiciones del equipo, en el formato proporcionado por el PSP. 14. Elaborar reporte de la práctica. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 272 Lista de cotejo de la práctica Reparación de fallas en un servomecanismo Número 6: Nombre del alumno: A continuación se presentan los criterios que van a ser verificados en el desempeño del alumno mediante la observación del mismo. Instrucciones: De la siguiente lista marque con una 9 aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño Si Desarrollo No No Aplica Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. Utilizó el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. 1. Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. 2. Seleccionó la herramienta y equipo de medición. 3. Identificó cada uno de los elementos electrónicos del servomecanismo y su función según el manual del fabricante y la falla reportada 4. Consultó e interpretó correctamente correctamente las mediciones el reporte de la falla y realizó 5. Identificó correctamente la falla y lleno el formato correspondiente 6. Reemplazó el elemento dañado o elementos, de forma correcta 7. Registró las actividades realizadas en la tabla 3 8. Armó y calibró correctamente. 9. Realizo una secuencia de operación de forma correcta 10. Inició una prueba de funcionamiento de forma correcta. 11. Registró los resultados de la prueba para controlador automático de presión determinar la falla del Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 273 12. Limpió la herramienta y equipo, y lo colocó en el lugar asignado para resguardo. 13. Limpió el área de trabajo, colocando los desechos en una basura inorgánica 14. Elaboró un reporte de las condiciones del equipo, en el formato proporcionado por el PSP 15. Elaboró un reporte de la práctica. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 274 Observaciones: PSP: Hora de Hora de inicio: término: Evaluación: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 275 2 Unidad de aprendizaje: 7 Práctica número: Nombre de la Reparación de un encoder de una maquina cortadora práctica: programable para madera. Propósito de la Al finalizar la práctica, el alumno será capaz de realizar el mantenimiento práctica: correctivo al control electrónico de una maquina cortadora de madera Escenario: Taller o Laboratorio Duración: 4 hrs. programable, siguiendo los procedimientos y normatividad establecida. Materiales Formatos conforme los mostrados en la práctica. Maquinaria y equipo Multímetro digital y/o Analógico Osciloscopio Máquina guillotina de control digital Herramienta Pinzas Desarmadores Llaves (Milimétricas y estándar) NOTA: el PSP debe fomentar en el alumno las actitudes de responsabilidad, disciplina, limpieza, seguridad y trabajo en equipo. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 276 Procedimiento Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. De espacio: • Identificar los señalamientos y medidas de seguridad establecidos en el taller. • El taller deberá estar limpio antes de iniciar la práctica. • En el taller se deberá contar siempre con un extintor ABC cuya carga este debidamente verificada. • No deberá de localizarse objeto alguno tirado en el suelo, que pueda ocasionar un accidente. • Todas las conexiones eléctricas del taller deberán encontrarse en buen estado y por ningún motivo existirán cables o conductores expuestos. • Los materiales y equipos antes de su uso, deberán estar guardados en casilleros, o su equivalente. • No se permitirá el acceso al taller a personas ajenas a la práctica. Personales: • Lavarse las manos perfectamente. • Utilizar la ropa y equipo de trabajo (Overol, bata o la ropa adecuada, zapatos de seguridad). Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. • Pulsera antiestática. Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. • Los desperdicios que se generen, deberán ser depositados en los recipientes adecuados para ello (separando los materiales orgánicos e inorgánicos). • Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas. • Los materiales que sean susceptibles a ser reutilizados serán conservados para tal fin. • No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas. Aplicar estrategias de construcción del aprendizaje. 9 Se sugiere que con la guía del PSP: • Explique el procedimiento que se va a ejecutar, reafirmando el tipo de tareas que se aprenderán. 9 El PSP realizará de manera adicional a la conducción y supervisión de las actividades de la práctica: • La aportación de comentarios referentes a los resultados que se vayan obteniendo en cada actividad desarrollada. • La corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su correcta ejecución. 9 Los alumnos participaran activamente a lo largo de la práctica: • Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 277 importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las recomendaciones del fabricante, etc. • Planteando sus dudas, así como las posibles soluciones a los problemas que se presenten durante la práctica, incluyendo las relacionadas con situaciones y casos específicos. • Explicando el procedimiento a sus compañeros y tratando de ayudarse mutuamente en la comprensión de los conocimientos implícitos. • Ejecutando el procedimiento, tantas veces como sean necesarias, hasta hacerlo con precisión. • Pasando en forma rotatoria por el aprendizaje de enseñar. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 278 Procedimiento Para identificar la falla en el control de una maquina cortadora de madera programable primero tendrá que haber un reporte; el cual será proporcionado por el PSP (para efectos de la practica se tomara que el peine posicionador del bloque de madera se ubica en otra posición) , estando este se realizará lo siguiente: 1. Seleccionar la herramienta y equipo de medición para realizar el mantenimiento correctivo en el control electrónico de la maquina. Nombre de la Maquina Elementos a desarmar Elementos a evaluar Selección de Herramienta Observaciones Tabla 1. Selección de herramienta 2. Desmontar tapas y tolvas para ubicar los componentes del control eléctrico y dispositivos periféricos. 3. Se identificará cada uno de los elementos electrónicos que intervienen de forma directa o indirecta en el posicionamiento del peine y su función según el manual del fabricante y la falla reportada: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 279 Procedimiento Fig. 1 Diagrama de los elementos que intervienen en el posicionamiento del peine. 4. Realizar mediciones en los dispositivos del control y en las tarjetas, a si como en los dispositivos periféricos. El manual del fabricante se usara para realizar pruebas y mediciones de funcionamiento a los elementos de la tarjeta, a si como para identificarlos. h. Medir con el Osciloscopio las señales de entrada de los sensores de inicio y fin de i. j. carrera. Medir el nivel de voltaje en la entrada de alimentación de los dispositivos. Medir el tiempo de respuesta de los dispositivos. k. Medir la forma de onda de salida de señal del encoder. l. Comparación de resultados con datos técnicos del manual del fabricante. Fig. 2 Medición de la señal de salida del encoder. Una vez identificado el dispositivo fallido se procede con lo siguiente: 5. Registrar los resultados conforme el siguiente formato: Fecha: Maquin a Función del element o Causas del fallo Efectos del fallo Local Sistema No. de serie del elemento observaciones Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 280 Procedimiento Tabla 2 Resultados de la inspección 6. Reemplazar el elemento dañado o elementos. Para cambiar el elemento ó elementos se debe de considerar el tipo de encoder, modelo y datos técnicos, en caso de ubicar algún modelo compatible, y si no solo montar otro con el mismo número de serie. Además cuando se instale se debe de tener cuidado con sus terminales de no doblarlas o quemarlas, usar pulsera antiestática. 7. Una vez reemplazado(s) el/los elemento(s) , se registrarán las actividades realizadas en la Tabla 3: Fecha: Descripción Descripción elemento(s) intervención del(os) Máquina reemplazado de la Examen de Condiciones mantenimiento inicialización evaluación del de Observaciones (s) Tabla 3 Resultados de Mantenimiento correctivo 8. Armar y calibrar. Se armara conforme la secuencia en que se desarmo y se procederá en orden inverso. 9. Realizar una secuencia de operación, consultando el manual del fabricante. 10. Iniciar una prueba de funcionamiento para observar si los movimientos son correctos. 11. Registrar los resultados de la prueba para determinar la falla del controlador automático de presión. 12. Limpiar la herramienta y equipo, y colocarlo en el lugar asignado para resguardo. 13. Limpiar el área de trabajo, colocando los desechos en una basura inorgánica 14. Elaborar reporte de las condiciones del equipo, en el formato proporcionado por el PSP. 15. Elaborar reporte de la práctica. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 281 Reparación de un encoder de una maquina cortadora Lista de cotejo de la práctica programable para madera. Número 7: Nombre del alumno: A continuación se presentan los criterios que van a ser verificados en el desempeño del alumno mediante la observación del mismo. Instrucciones: De la siguiente lista marque con una 9 aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño Si Desarrollo No No Aplica Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. Utilizó el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. 1. Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. 2. Seleccionó la herramienta y equipo de medición para realizar el mantenimiento correctivo en el control electrónico de la maquina. 3. Desmontó las tapas y tolvas para ubicar los componentes del control eléctrico y dispositivos periféricos. 4. Identificó cada uno de los elementos electrónicos que intervienen de forma directa o indirecta en el posicionamiento del peine función según el manual del fabricante y la falla reportada y su 5. Realizó mediciones en los dispositivos del control y en las tarjetas, a si como en los dispositivos periféricos. 6. Identificó correctamente la falla y lleno el formato correspondiente 7. Reemplazó el elemento dañado o elementos, de forma correcta 8. Registró las actividades realizadas en la tabla 3 9. Armó y calibró correctamente. 10. Realizo una secuencia de operación de forma correcta 11. Inició una prueba de funcionamiento de forma correcta. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 282 12. Registró los resultados de la prueba para determinar la falla del controlador automático de presión 13. Limpió la herramienta y equipo, y lo colocó en el lugar asignado para resguardo. 14. Limpió el área de trabajo, colocando los desechos en una basura inorgánica 15. Elaboró un reporte de las condiciones del equipo, en el formato proporcionado por el PSP 16. Elaboró un reporte de la práctica. Observaciones: PSP: Hora de inicio: Hora de término: Evaluación: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 283 2 Unidad de aprendizaje: 8 Práctica número: Nombre de la Reparación de una falla de un control de temperatura de práctica: una máquina chapeadora de madera. Propósito de la Al finalizar la práctica, el alumno será capaz de diagnosticar fallas en un práctica: control de temperatura de una máquina chapeadora automática, aplicando el Escenario: Taller de máquinas Duración: 4 hrs. procedimiento establecido. Materiales Formatos conforme los mostrados en la práctica. Maquinaria y equipo Multímetro con puntas Termómetro digital con termopar Osciloscopio con puntas Caimanes Máquina chapeadora automática Herramienta Pinzas Desarmadores Llaves (Milimétricas y estándar) NOTA: el PSP debe fomentar en el alumno las actitudes de responsabilidad, disciplina, limpieza, seguridad y trabajo en equipo. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 284 Procedimiento Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 285 Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. De espacio: • Identificar los señalamientos y medidas de seguridad establecidos en el taller. • El taller deberá estar limpio antes de iniciar la práctica. • En el taller se deberá contar siempre con un extintor ABC cuya carga este debidamente verificada. • No deberá de localizarse objeto alguno tirado en el suelo, que pueda ocasionar un accidente. • Todas las conexiones eléctricas del taller deberán encontrarse en buen estado y por ningún motivo existirán cables o conductores expuestos. • Los materiales y equipos antes de su uso, deberán estar guardados en casilleros, o su equivalente. • No se permitirá el acceso al taller a personas ajenas a la práctica. Personales: • Lavarse las manos perfectamente. • Evitar el uso de relojes, hebillas, botones protuberantes, corbatas, ropa holgada • Evitar traer suelto el cabello largo. • Utilizar la ropa y equipo de trabajo (Overol, bata o la ropa adecuada, zapatos de seguridad). Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. • Casco. • Gogles o lentes. • Guantes de algodón o carnaza, según sea la labor. • Protección auditiva. • Mascara antigases. 7. Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. • Los desperdicios que se generen, deberán ser depositados en los recipientes adecuados para ello (separando los materiales orgánicos e inorgánicos). • Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso. • Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas. • Los materiales que sean susceptibles a ser reutilizados serán conservados para tal fin. • No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas. Aplicar estrategias de construcción del aprendizaje. 9 Se sugiere que con la guía del PSP, el alumno más adelantado o experimentado: • Explique el procedimiento que se va a ejecutar, reafirmando el tipo de tareas que se aprenderán. 9 El PSP realizará de manera adicional a la conducción y supervisión de las actividades de la práctica: • La aportación de comentarios referentes a los resultados que se vayan obteniendo en cada actividad desarrollada. • La corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su correcta ejecución. 286 Los alumnos participaran activamente lo largo de la práctica: Mantenimiento Correctivoa de Sistemas de Control Digital • Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos 9 importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las recomendaciones del fabricante, etc. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 287 Procedimiento Desarrollo de la práctica 1. Analizar el reporte que proporcionará el PSP sobre el Control de automatización de temperatura (Como por ejemplo: El encendido varía en tiempo y a veces calienta mucho). 2. Seleccionar la herramienta y equipo de medición enlistándola en la tabla 1. Nombre de la Máquina Elementos a desarmar Elementos a evaluar Selección de Herramienta Observaciones Tabla 1. Selección de herramienta 3. Identificar cada uno de los elementos del Controlador de automatización de temperatura y su función según el manual del fabricante y la falla reportada: Fig. 1 Controlador de temperatura. 4. Consultar el reporte de la falla para enfocarse en la parte o partes dañadas. 5. Realizar pruebas y mediciones de funcionamiento utilizando los parámetros del manual del fabricante, Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 288 Procedimiento Fig. 2 Terminales del controlador Las pruebas que se realizarán serán las siguientes: Encender el controlador automático de temperatura y medir voltaje, amperaje, frecuencia, y registrar los datos en la tabla 2. Poner a trabajar la máquina para identificar las funciones que no se están realizando de forma correcta y observar su comportamiento con los parámetros mencionados, así como la temperatura medida en los dispositivos. Observar si el termopar no presenta anormalidades tales como: corto en sus terminales, que no este abierto. Fig. 3. Termopar Pt 100 6. Desarmar los elementos o dispositivos necesarios para tomar las mediciones necesarias. 7. Comparar contra parámetros mediciones obtenidas. para evaluar la magnitud de la falla, con base en las 8. Realizar la medición en la o las partes dañadas, elemento por elemento. 9. Comparar los resultados Fecha: Máquina Función Causas del del fallo elemento Efectos del fallo Local Sistema No. de serie Observaciones del elemento Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 289 Procedimiento Tabla 2 Resultados del diagnóstico 9 Una vez identificada la falla se procede con lo siguiente: 10. Reemplazar el elemento o elementos dañados. Para cambiar el elemento ó elementos se debe de tomar en cuenta el número de serie, el origen, modelo y por último la compatibilidad. Además cuando se instale se debe de tener cuidado para no dañarlo con la energía estática, es por eso que se debe de tener una pulsera antiestática. 11. Registrar las actividades realizadas en la Tabla 3, una vez reemplazado(s) el/los elemento(s),: Fecha: Máquina Descripción del(os) Descripción Examen de elemento(s) de la evaluación del reemplazado(s intervención mantenimiento Condiciones de inicialización Observaciones ) Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 290 Procedimiento Tabla 3 Resultados de Mantenimiento correctivo 12. Armar conforme la secuencia en que se desarmó, procediendo de manera inversa y realizando la calibración conforme se va efectuando el armado de elementos. 13. Realizar una secuencia de operación, consultando el manual del fabricante. 14. Iniciar una prueba de funcionamiento, activando manualmente el encendido de las resistencias de calentamiento de la olla del pegamento. 15. Registrar los resultados de la prueba para determinar la falla del controlador automático de temperatura. 16. Limpiar la herramienta y equipo, y colocarlo en el lugar asignado para resguardo. 17. Limpiar el área de trabajo, colocando los desechos en una basura inorgánica. 18. Elaborar reporte de las condiciones del equipo, en el formato proporcionado por el PSP. 19. Elaborar reporte de la práctica. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 291 Lista de cotejo de la práctica Número 8: Reparación de una falla de un control de temperatura de una máquina chapeadora de madera. Nombre del alumno: A continuación se presentan los criterios que van a ser verificados en el desempeño del alumno mediante la Instrucciones: observación del mismo. De la siguiente lista marque con una 9 aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño Si Desarrollo No No Aplica Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. Utilizó el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. 1. Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. 2. Analizó el reporte que proporcionará el PSP sobre el Control de automatización de temperatura. 3. Seleccionó la herramienta y equipo de medición enlistándola en la tabla 1. 4. Identificó cada uno de los elementos del controlador automático de temperatura y su función según el manual del fabricante y la falla reportada 5. Consultó el reporte de la falla para enfocarse en la parte o partes dañadas. 6. Realizó pruebas y mediciones de funcionamiento utilizando el manual del fabricante, 7. Desarmó los elementos o dispositivos necesarios para tomar las mediciones necesarias. 8. Comparó contra parámetros para evaluar la magnitud de la falla. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 292 Si Desarrollo No No Aplica 9. Realizó la medición en la o las partes dañadas, elemento por elemento. 10. Comparó los resultados 11. Registro los resultados en el formato presentado 12. Reemplazó el elemento o elementos dañados de forma correcta 13. Registró las actividades realizadas en la tabla 3 14. Armó conforme la secuencia en que se desarmó, procediendo de manera inversa, y calibró 15. Realizó una secuencia de operación, consultando el manual del fabricante. 16. Inició una prueba de funcionamiento, poniendo a llenar el tanque del compresor. 17. Registró los resultados de la prueba para controlador automático de temperatura. determinar la falla del 18. Limpió la herramienta y equipo, y colocarlo en el lugar asignado para resguardo. 19. Limpió el área de trabajo, colocando los desechos en una basura inorgánica 20. Elaboró reporte de las condiciones del equipo, en el formato proporcionado por el PSP. 21. Elaboró reporte de la práctica. Observaciones: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 293 PSP: Hora de inicio: Hora de término: Evaluación: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 294 2 Unidad de aprendizaje: 9 Práctica número: Nombre de la Reparación de fallas en un control automático de presión práctica: de un compresor. Propósito de la Al finalizar la práctica, el alumno será capaz de diagnosticar y reparar fallas práctica: en un control automático de presión de un compresor, aplicando el procedimiento establecido para determinar las acciones a realizar para su reparación. Escenario: Taller de máquinas Duración: 4 hrs. Materiales Controlador automático de presión Formatos conforme los mostrados en la práctica. Maquinaria y equipo Extractor de piezas sobre eje. Pulsera antiestática Herramienta Pinzas Desarmadores Llaves (Milimétricas y estándar) NOTA: el PSP debe fomentar en el alumno las actitudes de responsabilidad, disciplina, limpieza, seguridad y trabajo en equipo. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 295 Procedimiento Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 296 Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. De espacio: • Identificar los señalamientos y medidas de seguridad establecidos en el taller. • El taller deberá estar limpio antes de iniciar la práctica. • En el taller se deberá contar siempre con un extintor ABC cuya carga este debidamente verificada. • No deberá de localizarse objeto alguno tirado en el suelo, que pueda ocasionar un accidente. • Todas las conexiones eléctricas del taller deberán encontrarse en buen estado y por ningún motivo existirán cables o conductores expuestos. • Los materiales y equipos antes de su uso, deberán estar guardados en casilleros, o su equivalente. • No se permitirá el acceso al taller a personas ajenas a la práctica. Personales: • Lavarse las manos perfectamente. • Evitar el uso de relojes, hebillas, botones protuberantes, corbatas, ropa holgada • Evitar traer suelto el cabello largo. • Utilizar la ropa y equipo de trabajo (Overol, bata o la ropa adecuada, zapatos de seguridad). Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. • Casco. • Gogles o lentes. • Guantes de algodón o carnaza, según sea la labor. • Protección auditiva. • Mascara antigases. 8. Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. • Los desperdicios que se generen, deberán ser depositados en los recipientes adecuados para ello (separando los materiales orgánicos e inorgánicos). • Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso. • Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas. • Los materiales que sean susceptibles a ser reutilizados serán conservados para tal fin. • No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas. Aplicar estrategias de construcción del aprendizaje. 9 Se sugiere que con la guía del PSP, el alumno más adelantado o experimentado: • Explique el procedimiento que se va a ejecutar, reafirmando el tipo de tareas que se aprenderán. 9 El PSP realizará de manera adicional a la conducción y supervisión de las actividades de la práctica: • La aportación de comentarios referentes a los resultados que se vayan obteniendo en cada actividad desarrollada. • La corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su correcta ejecución. 297 Los alumnos participaran activamente lo largo de la práctica: Mantenimiento Correctivoa de Sistemas de Control Digital • Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos 9 importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las recomendaciones del fabricante, etc. Procedimiento Desarrollo de la práctica 1. Analizar el reporte que proporcionará el PSP sobre el Control de automatización de presión. 2. Seleccionar la herramienta y equipo de medición enlistándola en la tabla 1. Nombre de la Máquina Elementos a desarmar Elementos a evaluar Selección de Herramienta Observaciones Tabla 1. Selección de herramienta 3. Identificar cada uno de los elementos del Controlador de automatización de presión y su función según el manual del fabricante y la falla reportada: Fig. 1 Compresor con control automático de presión. 4. Consultar el reporte de la falla para enfocarse en la parte o partes dañadas. 5. Realizar pruebas y mediciones de funcionamiento utilizando los parámetros del manual del fabricante, Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 298 Procedimiento Fig. 2 Desmontaje de elementos para su medición de parámetros Las pruebas que se realizaran serán las siguientes: Poner en movimiento el controlador automático de presión y medir voltaje, amperaje, frecuencia, y registrar los datos en la tabla 2. Poner a trabajar el compresor alrededor de tres paradas y observar su comportamiento con los parámetros mencionados, así como la temperatura medida. Observar si registra mucha vibración. 6. Desarmar los elementos o dispositivos necesarios para tomar las mediciones. 7. Comparar contra parámetros para evaluar la magnitud de la falla. 8. Realizar la medición en la o las partes dañadas, elemento por elemento. 9. Comparar los resultados y registrarlos en el formato siguiente Fecha: Función Causas Máquina del del fallo elemento Efectos del fallo Local Sistema No. de serie Observaciones del elemento Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 299 Procedimiento Tabla 2 Resultados de la inspección 10. Reemplazar el elemento o elementos dañados. Para cambiar el elemento ó elementos se debe de tomar en cuenta el número de serie, el origen, modelo y por último la compatibilidad. Además cuando se instale se debe de tener cuidado para no dañarlo con la energía estática, es por eso que se debe de tener una pulsera antiestática. 11. Registrar las actividades realizadas en la Tabla 3, una vez reemplazado(s) el/los elemento(s) ,: Fecha: Máquina Descripción Descripción de la Examen de Condiciones del(os) intervención evaluación del de mantenimiento inicialización elemento(s) Observaciones reemplazado(s) Tabla 3 Resultados de Mantenimiento correctivo 12. Armar conforme la secuencia en que se desarmó, procediendo de manera inversa y realizando la calibración conforme se va efectuando el armado de elementos. 13. Realizar una secuencia de operación, consultando el manual del fabricante. 14. Iniciar una prueba de funcionamiento, poniendo a llenar el tanque del compresor. 15. Registrar los resultados de la prueba para determinar la falla del controlador automático de presión. 16. Limpiar la herramienta y equipo, y colocarlo en el lugar asignado para resguardo. 17. Limpiar el área de trabajo, colocando los desechos en una basura inorgánica 18. Elaborar reporte de las condiciones del equipo, en el formato proporcionado por el PSP. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 300 Lista de cotejo de la práctica Número 9: Reparación de fallas en un control automático de presión de un compresor. Nombre del alumno: A continuación se presentan los criterios que van a ser verificados en el desempeño del alumno mediante la Instrucciones: observación del mismo. De la siguiente lista marque con una 9 aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño Si Desarrollo No No Aplica Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. Utilizó el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. 1. Analizó el reporte que proporcionará el PSP sobre el Control de automatización de presión. 2. Seleccionó la herramienta y equipo de medición enlistándola en la tabla 1. 3. Identificó cada uno de los elementos del controlador automático de presión y su función según el manual del fabricante y la falla reportada 4. Consultó el reporte de la falla para enfocarse en la parte o partes dañadas. 5. Realizó pruebas y mediciones de funcionamiento utilizando el manual del fabricante, 6. Desarmó los elementos o dispositivos necesarios para tomar las mediciones necesarias. 7. Comparó contra parámetros para evaluar la magnitud de la falla. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 301 Si Desarrollo No No Aplica 8. Realizó la medición en la o las partes dañadas, elemento por elemento. 9. Comparó los resultados 10. Registro los resultados en el formato presentado 11. Reemplazó el elemento o elementos dañados de forma correcta. 12. Registró las actividades realizadas en la tabla 3 13. Armó conforme la secuencia en que se desarmó, procediendo de manera inversa, y calibró 14. Realizó una secuencia de operación, consultando el manual del fabricante. 15. Inició una prueba de funcionamiento, poniendo a llenar el tanque del compresor. 16. Registró los resultados de la prueba para determinar la falla del controlador automático de presión. 17. Limpió la herramienta y equipo, y colocarlo en el lugar asignado para resguardo. 18. Limpió el área de trabajo, colocando los desechos en una basura inorgánica 19. Elaboró reporte de las condiciones del equipo, en el formato proporcionado por el PSP. 20. Elaboró reporte de la práctica. Observaciones: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 302 PSP: Hora de inicio: Hora de término: Evaluación: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 303 2 Unidad de aprendizaje: 10 Práctica número: Nombre de la Cedulación del equipo y reporte del mantenimiento Propósito de la Al finalizar la práctica, el alumno será capaz de crear tarjetas de registro por práctica: práctica: equipo así como de realizar un reporte con la cédula respectiva a cada Escenario: Taller de máquinas Duración: 4hrs. equipo, con base en la normatividad establecida. Materiales Formatos de reporte. Maquinaria y equipo • Máquinas y equipos del taller. • Osciloscopio • Multímetro Herramienta • • • Trapos de limpieza Desarmadores Equipo de reparación NOTA: el PSP debe fomentar en el alumno las actitudes de responsabilidad, disciplina, limpieza, seguridad y trabajo en equipo. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 304 Procedimiento Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 305 Aplicar las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. De espacio: • Identificar los señalamientos y medidas de seguridad establecidos en el taller. • El taller deberá estar limpio antes de iniciar la práctica. • En el taller se deberá contar siempre con un extintor ABC cuya carga este debidamente verificada. • No deberá de localizarse objeto alguno tirado en el suelo, que pueda ocasionar un accidente. • Todas las conexiones eléctricas del taller deberán encontrarse en buen estado y por ningún motivo existirán cables o conductores expuestos. • Los materiales y equipos antes de su uso, deberán estar guardados en casilleros, o su equivalente. • No se permitirá el acceso al taller a personas ajenas a la práctica. Personales: • Lavarse las manos perfectamente. • Evitar el uso de relojes, hebillas, botones protuberantes, corbatas, ropa holgada • Evitar traer suelto el cabello largo. • Utilizar la ropa y equipo de trabajo (Overol, bata o la ropa adecuada, zapatos de seguridad). Utilizar el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. • Casco. • Gogles o lentes. • Guantes de algodón o carnaza, según sea la labor. • Protección auditiva. • Mascara antigases. 9. Aplicar las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. • Los desperdicios que se generen, deberán ser depositados en los recipientes adecuados para ello (separando los materiales orgánicos e inorgánicos). • Deberá de evitarse residuos de aceites o grasas en el piso. • Se deberá evitar daños a materiales, equipos, mobiliario y aulas. • Los materiales que sean susceptibles a ser reutilizados serán conservados para tal fin. • No se permitirá introducir al taller, alimentos y bebidas. Aplicar estrategias de construcción del aprendizaje. 9 Se sugiere que con la guía del PSP, el alumno más adelantado o experimentado: • Explique el procedimiento que se va a ejecutar, reafirmando el tipo de tareas que se aprenderán. 9 El PSP realizará de manera adicional a la conducción y supervisión de las actividades de la práctica: • La aportación de comentarios referentes a los resultados que se vayan obteniendo en cada actividad desarrollada. • La corrección de errores o malas interpretaciones en el procedimiento, para su correcta ejecución. 306 Los alumnos participaran activamente lo largo de la práctica: Mantenimiento Correctivoa de Sistemas de Control Digital • Contestando las preguntas que haga el PSP, sobre el procedimiento desarrollado, los aspectos 9 importantes que deben cuidar, los errores más frecuentes que se suelen cometer, las recomendaciones del fabricante, etc. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 307 Procedimiento Realizar lo siguiente: 1. Identificar todos los equipos o máquinas de las áreas de trabajo. Nombre de la Máquina Clave Área y asignada sección (A Procedencia por la Modelo, tipo y la que Fecha de (para saber el fabrica(en numero de serie pertenecen adquisición alcance de las caso de o serán tener) destinadas) refacciones) Tabla 1. Identificación de equipos 2. Realizar el siguiente procedimiento para dar una cédula (Código), a las máquinas o equipos que hay en existencia, y por lo menos cedular bien a dos equipos o máquinas, con sus elementos o accesorios. En el siguiente ejemplo se muestran los datos que se deben contemplar en la cedulación de equipos y sus elementos o accesorios. X 18 – 03 Accesorio número 03 Equipo número 18 Área de localización o especialidad Nota: Los números que se escojan deben ser planeados considerando el número de equipos o máquinas en la fábrica, por ejemplo 001 al 999. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 308 Procedimiento 3. Realizar una base de datos con la relación de la cedulación de los equipos y sus nombres correspondientes. Seguir el ejemplo: Cédula Área Máquina Ma 02-00 Ma - Maquinado Fresadora CNC Ma 02-01 Ma - Maquinado Fresadora CNC Parte Cubierta parte frontal Tabla 2. Base de datos de la relación de calves y equipos 4. Asignar códigos a las actividades del mantenimiento, para el reporte de mantenimiento. Tomar en cuenta el siguiente ejemplo. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 309 Procedimiento 5. Realizar el mantenimiento correctivo a una máquina CNC cortadora de madera, la cual presenta el siguiente problema: No registra en pantalla la distancia en la cual se encuentra el peine que recorre la madera para su corte. Para la realización del mantenimiento correctivo seguir los siguientes pasos: Inspeccionar el equipo. Evaluar las condiciones del equipo. Desarmar partes del equipo (en caso de ser necesario). Diagnosticar la falla del equipo. Evaluar la falla del equipo Reparar la falla del equipo. Armar partes o elementos (en caso de que se hayan desarmado). Realizar pruebas de funcionamiento y operación de la parte reparada. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 310 Procedimiento 6. Anotar lo que se pide en el siguiente formato de reporte. Nota: El PSP proporcionará una lista de códigos y su descripción, para efectos de elaboración de un reporte, de mantenimiento correctivo aplicado Especialidad = Eléctrica/electrónica Tipo de mantenimiento.= Correctivo Código Descripción EA01 Limpieza Interior EA02 Limpieza Exterior EB02 Vibración en el engrane del encoder. EB09 Terminales del encoger abiertas EB10 Terminales del encoder en corto ED02 Cambiar cables del encoder ED04 Soldar terminales del encoder Tabla 3. Ejemplo de códigos para el reporte de mantenimiento Se registraran los resultados conforme el siguiente formato: Fecha: 000000 Clave Clave de del la Especialidad técnico Tipo de mantenimiento Diagnóstico Descripción Actividades y observaciones Máquina EA01 EA02 (Se anexa Ma0200 015 E C EA03 EC06 informe detallado del mantenimiento predictivo) Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 311 Procedimiento Tabla 2 Resultados del muestreo INFORMACIÓN ADICIONAL ⎯ Fecha: es la fecha en la que es elaborado el reporte del mantenimiento correctivo ⎯ Clave de la máquina: Es la clave con la que el equipo fue cedulizado. ⎯ Clave del técnico: Es la clave con la que el técnico es dado de alta. ⎯ Especialidad: Es el área en la que se realizara el mantenimiento en el equipo (E= eléctrico/electrónico, M0 Mecánico). ⎯ Tipo de mantenimiento: Es el tipo de mantenimiento que se realizo en el equipo (Pred.= predictivo, Prev. =Preventivo, C=correctivo). ⎯ Diagnóstico: Es la clave de la falla diagnosticada que se encontró, conforme al mantenimiento ⎯ Descripción: Clave de la actividad a realizar, según el diagnóstico del mantenimiento ⎯ Actividades y observaciones: Clave de las actividades que se realizaron como parte del mantenimiento y otras observaciones. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 312 Procedimiento 7. Elaborar un reporte con la descripción a detalle del mantenimiento que incluya los formatos antes mencionados y también se entregará otro de la práctica. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 313 Lista de cotejo de la práctica Número 10: Cedulación del equipo y reporte del mantenimiento Nombre del alumno: A continuación se presentan los criterios que van a ser verificados en el desempeño del alumno mediante la Instrucciones: observación del mismo. De la siguiente lista marque con una 9 aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño Si Desarrollo No No Aplica Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. Utilizó el equipo de seguridad, de acuerdo al tipo de práctica a desarrollar. Aplicó las medidas ecológicas durante el desarrollo de la práctica. 1. Identificó todos los equipos o máquinas de las áreas de trabajo 2. Siguió el procedimiento para dar una cédula (Código), alas máquinas o equipos que hay en existencia, y por lo menos ceduló bien a dos equipos o máquinas, con sus elementos o accesorios. 3. Realizó una base de datos con la relación de la cedulación de los equipos y sus nombres correspondientes. 4. Tomó en cuenta los puntos propuestos, para asignar códigos a las actividades del mantenimiento, para la realización de un reporte de mantenimiento. 5. Realizó el mantenimiento correctivo a máquina CNC cortadora de madera de los equipos siguiendo el procedimiento establecido. 6. Anotó lo que se pide en el formato de reporte propuesto. 7. Entregó los reportes con los formatos. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 314 Observaciones: PSP: Hora de Hora de inicio: término: Evaluación: Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 315 RESUMEN En ésta unidad, importancia de aprendimos conocer la la los actuadores, junto con su simbología, elementos de trabajo, cuya función es la de transformar la energía neumática del aire comprimido en pues bien, estos símbolos, explican mecánico. una gran nomenclatura,, el cual nos Los ayuda identificar la estructura de un clasifican actuador, grupos:CilindrosMotores, se fueron desmenuzando conceptos y se mostraron esquemas actuadores trabajo neumáticos en dos se grande Aunque el concepto de motor se emplea para que nos ayuda a entender el proceso designar que es sencillo, con sus simbologías, mecánico, en neumática solo se habla que son importantes en materia de la de neumática, movimiento de rotación, aunque es aunque es complejo, podemos decir porque son la estandarización de esta simbología, transforma un a una energía motor motores lineales. neumático, y si queremos transmitir la Cilindros facilidad, ya que no habría un estándar, por eso es que debemos tener en cuenta toda la simbología para armar un circuito. El trabajo de estudio de la en es que trabajo generado un también frecuente llamar a los cilindros uno se complicaría al armar un circuito idea del circuito no se podrá con si máquina NeumáticosLos cilindros neumáticos son, por regla general, los elementos que realizan el trabajo. Su función es la de transformar la energía neumática en trabajo mecánico de movimiento rectilíneo, que consta de carrera de avance y carrera de automatización de una máquina no retroceso. Generalmente, el cilindro acaba con el esquema del automatismo neumático está constituido por un tubo a circular realizar, sino con la adecuada elección del receptor a utilizar y la cerrado en los extremos mediante dos tapas, entre las cuales de perfecta unión entre éste y la máquina desliza un émbolo que separa dos neumático vástago que saliendo a través de una a la cual llamados sirve. los En un receptores actuadores sistema son neumáticos los o cámaras. Al émbolo va unido a un ambas tapas, permite utilizar la fuerza Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 316 desarrollada por el cilindro en virtud de Mediante superficies del émbolo. de los cilindros de simple efecto; por la presión del fluido al actuar sobre las Existen diferentes tipos de cilindros neumáticos. Según la forma en la que se realiza el retroceso del vástago, los cilindros se dividen en dos grupos: Cilindros de simple efecto y Cilindros de doble efecto realizar trabajo en un único sentido, es decir, el desplazamiento del émbolo por la presión del aire comprimido tiene lugar en un solo sentido, pues el retorno a su posición inicial se realiza por medio de un muelle recuperador que lleva el cilindro incorporado o bien exteriores. acción de fuerzas En la práctica existen varios tipos. Los más empleados son los cilindros de émbolo. El movimiento de trabajo es efectuado por el aire a presión que obliga a desplazarse al émbolo comprimiendo el muelle. Según la disposición del muelle, los cilindros de simple efecto pueden aplicarse para trabajar a compresión (vástago desplazado recuperador regla general la longitud de la carrera no supera los 100 mm. Por razones prácticas, son los del en muelle en cámara posterior). reposo y diámetro pequeño y la única ventaja de estos cilindros es su reducido consumo de aire, por lo que suelen aplicarse como auxiliares automatizaciones. El cilindro de doble efecto solo puede la resorte incorporado, queda limitada la carrera elementos Cilindros de Simple Efecto mediante el en las Cilindros de doble Efecto Al decir doble efecto se quiere significar que tanto el movimiento de salida como el de entrada son debidos al aire comprimido, es decir, el aire comprimido ejerce su acción en las dos cámaras del cilindro, de esta forma puede realizar trabajo en los sentidos del movimiento. El campo de aplicación de los cilindros de doble efecto es mucho más extenso que el de los cilindros de simple efecto; incluso si no es necesario ejercer una fuerza en los sentidos, el cilindro de doble efecto es preferible al cilindro de simple efecto con muelle de retorno incorporado. El cilindro de doble efecto se construye siempre en forma de cilindro de émbolo y posee dos tomas para el aire comprimido situadas a ambos lados Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 317 del émbolo. Al aplicar el aire a presión Los cilindros de doble efecto presentan cámara anterior con la atmósfera a cilindros de simple efecto: en la cámara posterior y comunicar la través de una válvula, el cilindro realiza la carrera de avance. introduciendo aire a presión en la anterior y comunicando la cámara posterior con la atmósfera, igualmente a través de una válvula para la evacuación del aire contenido en esa cámara de cilindro. Para una presión determinada en el doble efecto ventajas sobre Posibilidad de realizar trabajo en los desarrolla No se pierde fuerza para dejar de comprimir al muelle No se aprovecha toda la longitud del cuerpo del cilindro como carrera útil. Los fabricantes de cilindros adoptan varios criterios sobre las dimensiones de los mismos, ya que, según las menos licencias de fabricación que poseen, implicaciones geográficas o fuerza que el movimiento de avance, ya adoptan unas u otras normativas. que la superficie del émbolo se va Fuerza del Cilindro ahora reducida por la sección transversal del vástago. Los cilindros de doble efecto pueden ser: Sin amortiguación Con amortiguación En la práctica el uso de uno u otro depende de la carga y velocidad de desplazamiento. Por ejemplo, cuando la carga viene detenida por dos topes externos y pueden aplicarse a los cilindros de amortiguación. Sin embargo, cuando la carga no viene detenida por tales topes se debe recurrir a la utilización de los cilindros con amortiguador. los el circuito, movimiento de retroceso en un cilindro de siguientes dos sentidos La carrera de retroceso se efectúa cámara las las La transmisión de potencia mediante aire comprimido se basa en el principio de pascal: toda presión ejercida sobre un fluido se transmite íntegramente en todas direcciones. Por tanto la fuerza ejercida por un émbolo es igual a producto de la presión por la superficie. CONSUMO DE AIRE Otra característica importante es la cantidad de aire a presión necesario para el funcionamiento de un cilindro. La energía de aire comprimido que alimenta los cilindros Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital se consume 318 transformándose en trabajo y una vez 0.1 el mayor. utilizado se expulsa a la atmósfera por escape durante la carrera de retroceso. Se entiende por consumo en y 1.5 especiales cilindros la m/s. Nunca sin En velocidad deben los cilindros puede ser utilizarse los amortiguación para cada ciclo de trabajo. trabajar a grandes velocidades o bajo VELOCIDAD DEL ÉMBOLO condiciones de choque. La velocidad media del émbolo en los . cilindros estándar comprendida entre Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 319 AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS DEL CAPITULO 2 1. Menciona que aspectos se toman en cuenta para saber el costo del mantenimiento. 2. ¿Qué aspectos se toman en cuenta para ajustar un equipo? 3. Menciona que aspectos intervienen en las operaciones de primer grado de mantenimiento 4. ¿Cuáles el principio con el trabajan los relevadores, actuadores eléctricos y electrónicos? 5. ¿Qué es un LVDT? 6. Menciona algunos problemas de fallas usuales en los PLC´s. 7. Para reparar el control de una posición de un motor de CD, menciona qué partes son fundamentales para inspeccionar. 8. Menciona que elemento es capaz de medir la temperatura por medio de resistencia. 9. Menciona los elementos de control con los que puede contar un control de temperatura. 10. Para realizar la calibración de un control de presión, se debe de tener en cuenta: 11. En los controles de automatización de presión la secuencia de operación se revisa conforme a: 12. Dentro del Funcionamiento del control de un compresor, menciona qué 13. Menciona qué es la cedulación de un equipo. fallas son mas frecuentes. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 320 14. Para determinar la vida útil de un equipo, ¿qué factores intervienen? Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 321 RESPUESTAS A LA AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS 1. Respuesta 2. Los elementos que conforman el TPM son: Mantenimiento basado en tiempo, mantenimiento basado en condiciones, mantenimiento predictivo, mantenimiento preventivo, mantenimiento correctivo. 3. El mantenimiento correctivo consiste en realizar una serie de operaciones necesarias para la reparación de un equipo averiado, es decir que la intervención del mantenimiento correctivo cubre desde la aparición de la avería hasta la reinicialización del proceso. 4. El objetivo de un diagnóstico en el mantenimiento correctivo es definir cuál es el problema específico. Se basa en un análisis previo y determina la falla y sus consecuencias. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 322 5. Los equipos que se pueden emplear dentro de una inspección de mantenimiento correctivo son: Osciloscopio Multímetro Generador de señales 6. El equipo de seguridad con el que se debe aplicar el mantenimiento es: ⎯ Ropa de algodón (overol, bata, pantalón y camisola) ⎯ Zapatos antiestáticos ⎯ Lentes protectores ⎯ Pulsera antiestática ⎯ Herramienta de adecuado con mangos protectores. 7. Los pasos más importantes son: ⎯ Los pasos más importantes del mantenimiento correctivo son: ⎯ Detección de la avería. ⎯ Localización del elemento dañado o defectuoso. ⎯ Desarmado y reemplazo del elemento. ⎯ Armado, ajustes y verificaciones del equipo. ⎯ Validación del equipo 8. Respuesta Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 323 9. Dentro del proceso de información el(los) elemento más importante es el procesador el cual es el que dirige toda la orquesta. 10. Un multiplexor es un dispositivo el cual direcciona hacia donde debe de ir un dato, en base a la dirección que este vaya. 11. Los elementos que se usan son 3: Es un proporcional, integrador y un 12. Los circuitos que realizan esta función son los llamados Opam´s los derivador. cuales son llamados amplificadores operacionales. 13. Las acciones de mantenimiento que se deben de tener en cuenta son: ⎯ La elección del reemplazo debe ser conforme a las especificaciones técnicas del manual del fabricante. ⎯ El desarmado debe realizarse a conciencia y debe de anotarse el orden en que se procedió a desarmar. 14. Dentro de la logística del mantenimiento se toman aspectos tales como: Selección de equipo y herramienta. Establecimiento de los pasos dentro de la intervención. Selección del número de personas para la intervención. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 324 15. Los tres parámetros más importantes dentro del mantenimiento correctivo son: Periodo de intervención Periodo de reparación o de arreglo Periodo de espera 16. Los aspectos que se toman en cuenta para determinar el costo del mantenimiento son: Costo del personal de reparación. Costo de los elementos reemplazados. Costo de la documentación. Costo del embalaje y del transporte. Costo de los equipos de prueba. 17. Para realizar el ajuste de un equipo se debe de tener en cuenta lo siguiente: a. Parámetros. b. Tiempos de entradas y salidas c. Ajustes máximos y mínimos en los parámetros d. Las tolerancias 18. Los aspectos que intervienen en las operaciones de primer grado de mantenimiento son: La logística de la selección del personal a intervenir, tomando en cuenta la magnitud de la falla y el tiempo con que se tiene que realizar. La selección de elementos para la sustitución tomando en cuenta la compatibilidad, país de origen, modelo. 19. El principio con el que trabajan los relevadores, actuadores eléctricos y electrónicos, se basa en electromagnetismo, los cuales son controlados por PLC, microcontroladores, PIC, entre otros. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 325 20. Un LVDT es un transformador diferencial de variación lineal, es un detector de posición, que proporciona una salida de voltaje alterna que tiene una amplitud relacionada con la posición de un núcleo ferroso. 21. Algunos problemas usuales de PLC´s y sus soluciones se presentan a continuación: Problema Causa posible Solución Configure un bloque de El PLC no pudo localizar un parámetros para el PLC en el bloque de parámetros en el sistema de automatización. sistema de automatización. Consulte el Manual del Fabricante. Cerciórese de que todos los FALTA BLOQUE PARAM El PLC localizó un bloque de parámetros en el sistema de automatización, pero dicho bloque contiene errores. campos respetan el margen permitido. Cerciórese de que todas las direcciones son válidas para el PLC. Consulte el Manual del Fabricante. Dirección del PLC incorrecta. PLC NO RESPONDE Problemas con el cable. Corrija la dirección. Consulte el Manual del Fabricante. Compruebe las conexiones del cable. Configuración errónea de la Corrija la velocidad de velocidad de transferencia. transferencia. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 326 Varias PLC en una misma Retire los PLC´s e inténtelo dirección. de nuevo. Puede ser que algún modulo ERROR HARDWARE 22. El PLC no funciona. esté averiado. Sustitúyalo por uno nuevo. Las partes fundamentales para inspeccionaren el control de posición de un motor de CD son: El PID observar la grafica de los parámetros (Curvas de amortiguamiento, frecuencia) en osciloscopio. Inspeccionar el motor. Inspeccionar la retroalimentación 23. El elemento para medir la temperatura es el termopar, el cual tiene una resistencia, que a medida que la temperatura se incrementa, la resistencia varía. 24. Los parámetros más importantes de un control de automatización de temperatura son: Algoritmo de control PIDD. Sintonización adaptable en la puesta en marcha y gama selectivas adicionales. Modos de funcionamiento automático y manual Termopar en espera Alarmas de termopar abierto, cortocircuitado e invertido Alarmas de desviación de temperatura alta y baja Anulación de alarma de desviación baja en la puesta en mar-cha Banda de desviación programable para alarmas de temperatura Alarmas de calentador abierto y cortocircuitado Alarma de fusible abierto Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 327 25. Indicación visual en Grados F o C Termopares tipo J o tipo K seleccionables por el usuario Puesta en marcha subordinada automática programable Telecomunicaciones a través de RS-232 ó RS-485 Menús internos con adicionales disponibles con el paquete de software Calibración de temperatura in situ Para la calibración de un control de automatización de presión se debe de tener en cuenta lo siguiente: Consultar los parámetros necesarios en el manual del fabricante. Consultar los niveles y parámetros con los que el equipo o Maquinaria estaban trabajando. Realizar la calibración de los elementos en base al estado actual del equipo o máquina, antes de la realización de una intervención. Revisar las advertencias para la calibración. 26. La secuencia de la operación de los controles de automatización de presión se revisa conforme a los puntos propuestos por el manual del fabricante, tomando en cuenta el modelo y tipo de fabricación del control. 27. Las fallas más frecuentes que se presentan en el control de un compresor son: Corto en las partes internas del censor Voltaje muy variado en la salida del censor No registro de voltaje en las entradas del control (PLC, Controlador PIC). La alimentación principal de energía del controlador es muy variado. 28. La cedulación de un equipo es asignar una clave la cual identificara al equipo dentro de la planta o industria. Esta cedulación se aplica teniendo los siguientes elementos: Área correspondiente Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 328 Numero del equipo Numero de su elemento Teniendo estos datos se asigna una clave con ellos. 29. Los factores que intervienen son: Fecha de adquisición del equipo. Fecha de la puesta en marcha. Cantidad en horas de la máquina trabajando por día. Producción por día. Desgaste del equipo por semana Reportes de los mantenimientos periódicos. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 329 GLOSARIO DE TÉRMINOS DE E-CBNC Campo de aplicación Parte constitutiva de una Norma Técnica de Competencia Laboral que describe el conjunto de circunstancias laborales posibles en las que una persona debe ser capaz de demostrar dominio sobre el elemento de competencia. Es decir, el campo de aplicación describe el ambiente laboral donde el individuo aplica el elemento de competencia y ofrece indicadores para juzgar que las demostraciones del desempeño son suficientes para validarlo. Competencia laboral Aptitud de un individuo para desempeñar una misma función productiva en diferentes contextos y con base en los requerimientos de calidad esperados por el sector productivo. Esta aptitud se logra con la adquisición y desarrollo de conocimientos, habilidades y capacidades que son expresados en el saber, el hacer y el saber-hacer. Criterio de desempeño Parte constitutiva de una Norma Técnica de Competencia Laboral que se refiere al conjunto de atributos que deberán presentar tanto los resultados obtenidos, como el desempeño mismo de un elemento de competencia; es decir, el cómo y el qué se espera del desempeño. Los criterios de desempeño se asocian a los elementos de competencia. Son una descripción de los requisitos de calidad para el resultado obtenido en el desempeño laboral; permiten establecer si se alcanza o no el resultado descrito en el elemento de competencia. Elemento de Es competencia una persona en al ámbito de su ocupación. Se refiere a una por la descripción de la realización que debe ser lograda acción, un comportamiento o un resultado que se debe demostrar por lo tanto es una función realizada por un individuo. La desagregación de funciones realizada a lo Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 330 largo del proceso de análisis funcional usualmente no sobrepasa de cuatro a cinco niveles. Estas diferentes funciones, cuando ya pueden ser ejecutadas por personas y describen acciones que se pueden lograr y resumir, reciben el nombre de elementos de competencia. Evidencia de Parte constitutiva de una Norma Técnica de Competencia conocimiento Laboral que hace referencia al conocimiento y comprensión necesarios para lograr el desempeño competente. Puede referirse a los conocimientos teóricos y de principios de base científica que el alumno y el trabajador deben dominar, así como a sus habilidades cognitivas en relación con el elemento de competencia al que pertenecen. Evidencia por producto Hacen referencia a los objetos que pueden usarse como prueba de que la persona realizó lo establecido en la Norma Técnica de Competencia Laboral. Las evidencias por producto son pruebas reales, observables y tangibles de las consecuencias del desempeño. Evidencia por Parte constitutiva de una Norma Técnica de desempeño Competencia Laboral, que hace referencia a una serie de resultados y/o productos, requeridos por el criterio de desempeño y delimitados por el campo de aplicación, que permite probar y evaluar la competencia del trabajador. Cabe hacer notar que en este apartado se incluirán las manifestaciones que correspondan a las denominadas habilidades sociales del trabajador. Son descripciones sobre variables o condiciones cuyo estado permite inferir que el desempeño fue efectivamente logrado. Las evidencias directas tienen que ver con la técnica utilizada en el ejercicio de una competencia y se verifican mediante la observación. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 331 La evidencia por desempeño se refiere a las situaciones que pueden usarse como pruebas de que el individuo cumple con los requerimientos Competencia Laboral. Evidencia de actitud de la Norma Técnicas de Las Normas Técnicas de Competencia Laboral incluyen también la referencia a las actitudes subyacentes en el desempeño evaluado. Formación ocupacional Proceso por medio del cual se construye un desarrollo individual referido a un grupo común de competencias para el desempeño relevante de diversas ocupaciones en el medio laboral. Módulo ocupacional Unidad autónoma integrada por unidades de aprendizaje con la finalidad de combinar diversos propósitos y experiencias de aprendizaje en una secuencia integral de manera que cada una de ellas se complementa hasta lograr el dominio y desarrollo de una función productiva. Norma Técnica de Competencia Laboral Documento en el que se registran las especificaciones con base en las cuales se espera sea desempeñada una función productiva. Cada Norma Técnica de Competencia Laboral esta constituida por unidades y elementos de competencia, criterios de desempeño, campo de aplicación y evidencias de desempeño y conocimiento. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 332 GLOSARIO DE TÉRMINOS DE E-CBCC Competencias Metodología que refuerza el aprendizaje, lo integra y lo contextualizadas hace significativo. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 333 Competencias Se definen como la aptitud del individuo para desempeñar Laborales una misma función productiva en diferentes contextos y con base en los requerimientos de calidad esperados por el sector productivo. Esta aptitud se logra con la adquisición y desarrollo de conocimientos, habilidades y capacidades que son expresadas en el saber, el saber hacer, el saber ser y el saber estar. Competencias básicas Son las que identifican el saber y el saber hacer en los contextos científico teórico, tecnológico, analítico y lógico. Competencias Estas hacen referencia a los procesos cognitivos internos Analíticas necesarios para simbolizar, representar ideas, imágenes, conceptos u otras abstracciones. Dotan al alumno de habilidades para inferir, predecir e interpretar resultados. Competencias Son las que le confieren a los alumnos habilidades para la Científico – Teóricas conceptualización de principios, leyes y teorías, para la comprensión y aplicación a procesos productivos; y propician la transferencia del conocimiento. Competencias Lógicas Se refieren a las habilidades de razonamiento que le permiten analizar la validez de teorías, principios y argumentos, así mismo, le facilitan la comunicación oral y escrita. Estas habilidades del pensamiento le permiten pasar del sentido común a la lógica propia de las ciencias. En estas competencias se encuentra también el manejo de los idiomas. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 334 Competencias Hacen referencia a las habilidades, destrezas y Tecnológicas conocimientos para la comprensión de las tecnologías en un sentido amplio, que permite desarrollar la capacidad de adaptación tecnológicos. Competencias clave en un mundo de continuos cambios Son las que identifican el saber, el saber hacer, el saber ser y el saber hacer; en los contextos de información, ambiental, de calidad, emprendedor y para la vida. Competencias para la sustentabilidad Se refieren a la aplicación de conceptos, principios y procedimientos relacionados con el medio ambiente, para el desarrollo autosustentable. Competencias de Se refieren a la aplicación de conceptos y herramientas de Calidad las teorías de calidad total y de aseguramiento de la calidad, y su relación con el ser humano. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 335 Competencias Son aquellas que se asocian al desarrollo de la creatividad, Emprendedoras fomento del autoempleo y fortalecimiento de la capacidad de autogestoría. Competencias de información Se refieren a las habilidades para la búsqueda y utilización de diversas fuentes de información, y capacidad de uso de la informática y las telecomunicaciones. Competencias para la vida Competencias referidas al desarrollo de habilidades y actitudes sustentadas en los valores éticos y sociales. Permiten fomentar la responsabilidad individual, la colaboración, el pensamiento crítico y propositivo y la convivencia armónica en sociedad. Contextualización Puede ser entendida como la forma en que, al darse el proceso de aprendizaje, el sujeto establece una relación activa del conocimiento y sus habilidades sobre el objeto desde un contexto científico, tecnológico, social, cultural e histórico que le permite hacer significativo su aprendizaje, es decir, el sujeto aprende durante la interacción social, haciendo del conocimiento un acto individual y social. Esta contextualización de las competencias le permite al educando establecer una relación entre lo que aprende y su realidad, reconstruyéndola. Matriz de competencias Describe las competencias laborales, básicas y claves que se contextualizan como parte de la metodología que refuerza el aprendizaje, lo integra y lo hace significativo. Matriz de Presenta de manera concentrada, las estrategias sugeridas a realizar a lo largo del módulo para la contextualización de Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 336 contextualización las competencias básicas y claves con lo cual, al desarrollarse el proceso de aprendizaje, se promueve que el sujeto establezca una relación activa del conocimiento sobre el objeto desde situaciones científicas, tecnológicas, laborales, culturales, políticas, sociales y económicas. Módulo autocontenido Es una estructura integral multidisciplinaria y autosuficiente de actividades de enseñanza-aprendizaje, que permite alcanzar objetivos educacionales a través de la interacción del alumno con el objeto de conocimiento. Módulos autocontenidos Están diseñados para atender la formación vocacional genérica en un área disciplinaria que agrupa varias carreras. transversales Módulos Están diseñados para atender la formación vocacional y autocontenidos disciplinaria en una carrera específica. específicos Módulos Están diseñados con la finalidad de atender las necesidades autocontenidos regionales de la formación vocacional. Optativos A través de ellos también es posible que el alumno tenga la posibilidad de cursar un módulo de otra especialidad que le sea compatible y acreditarlo como un módulo Optativo. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 337 Módulos integradores Conforman una estructura ecléctica que proporciona los conocimientos disciplinarios científicos, humanísticos y sociales orientados a alcanzar las competencias de formación genérica. Apoyan el proceso de integrac ión de la formación vocacional u ocupacional, proporcionando a los alumnos los conocimientos científicos, humanísticos y sociales de carácter básico y propedéutico, que los formen para la vida en el nivel de educación media superior, y los preparen para tener la opción de cursar estudios en el nivel de educación superior. Con ello, se avala la formación de bachiller, de naturaleza especializada y relacionada con su formación profesional. Unidades de aprendizaje Especifican los contenidos a enseñar, proponen estrategias tanto para la enseñanza como para el aprendizaje y la contextualización, así como los recursos necesarios para apoyar el proceso de enseñanza-aprendizaje y finalmente el tiempo requerido para su desarrollo. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 338 GLOSARIO DE TÉRMINOS TÉCNICOS Automatización Implementación de las funciones de una planta o fábrica a través de máquinas, robots y actuadores que disminuyan los tiempos de operación, reduzcan costos y laboren veinticuatro horas al día sin posibilidades de error. CAD Diseño asistido por computadora. Computer Integrated CADICAM Diseño Manufacturing y Manufactura Asistido por Computadora (Computer Aided Design and Manufacturing) CAM Manufactura Asistida por Computadora. CIM Sistemas de automatización integrada de la producción (Computer Integrad Manufacturing CIM). Compresor Máquina que eleva la presión de un gas, un vapor o una mezcla de gases y vapores. Contactor El contactor es un interruptor accionado o gobernado a distancia por un electroimán Costo de Capital Es el costo financiero ponderado por destinar ciertos recursos a una actividad productiva, determinar de la siguiente manera se puede Estudio de Análisis integral de las posibilidades de éxito de un mercado proyecto. Factor Simple de Este factor permite transformar un valor futuro en un Actualización (FSA) valor presente. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 339 P = F / (1 + i)n Factor Simple de Este factor permite transformar un valor presente en un Capitalización valor futuro. (FSC) F = P (1 + i)n Factores Son aquellos utilizados en las diversas operaciones del Financieros sistema financiero Grado de Nivel aspirado para realizar la automatización Interés (I) Es la utilidad que genera un determinado capital Manómetro de Este manómetro, tal vez el más común en plantas de Bourdon procesos que requieran medición de presiones, consiste automatización de un tubo metálico achatado y curvado en forma de "C", abierto sólo en un extremo MODICON Controlador Digital Modular Motores a paso Es un dispositivo electromecánico que convierte pulsos eléctricos en movimientos mecánicos distintos. Nemónico Es un símbolo (abreviatura) que utiliza el programador para facilitarle la tarea en la programación ya que, dependiendo del lenguaje de programación, se le puede permitir utilizar sólo las numeraciones de las entradas, salidas. PID Modo de control Proporcional más integral más derivativo PLC Controlador Lógico Programable Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 340 Presión La presión queda determinada por la razón de una fuerza al área sobre la que actúa la fuerza Robot Industrial Elemento más visible de la fabricación asistida por computador y como la base técnica para la mayor automatización de la producción SCADA Es un acrónimo por “Supervisory Control And Data Acquisition” (control supervisor y adquisición de datos). SCR El SCR es un rectificador construido con material de silicio con una tercera terminal para efecto de control Sensor Instrumento que produce una señal, usualmente eléctrica (antaño se utilizaban señales hidráulicas), que refleja el valor de una propiedad, mediante alguna correlación definida (su ganancia) Tasa de Interés (i) Es la relación entre el interés y el capital que lo generó Tasa de Interés Es aquella tasa en la cual los intereses se capitalizan, es decir Efectiva (TIE) que los intereses se van sumando al capital inicial, para el cálculo de los nuevos intereses. Tasa de Interés Es aquella tasa, donde los intereses no se capitalizan, es (IN) determinan en función del capital inicial Tasa interna de Es la tasa de descuento a la cual el valor presente neto retorno (TIR) de una inversión es cero. Es un método comúnmente Simple o Nominal decir que los intereses de diferentes periodos, se utilizado para valuar los proyectos de inversión Transductor Instrumento que convierte una forma de energía en otra (o una propiedad en otra). Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 341 TRIAC es fundamentalmente una combinación paralela inversa de dos terminales de capas de semiconductor que permiten el disparo en cualquier dirección con una terminal de compuerta para controlar las condiciones de encendido bilateral del dispositivo en cualquier dirección. Valor actual neto Es aquel que permite determinar la valoración de una (VAN). inversión en función de la diferencia entre el valor actualizado de todos los cobros derivados de la inversión y todos los pagos actualizados originados por la misma a lo largo del plazo de la inversión realizada Wireframe (malla) Sistema en el que el modelo 3D es creado y guardado solo como una representación geométrica de aristas y puntos dentro del modelo. Mantenimiento Correctivo de Sistemas de Control Digital 342 REFERENCIAS DOCUMENTALES • Rodriguez, Luis (1999). Electrónica digital Moderna. Compañía Editorial Tecnológica CEKIT. • Unicrom (2002). Multímetro. [Documento en línea]. Disponible: http://www.unicrom.com/Tut_multimetro.asp. [Consultada: 2005, Enero 14] • José Luis Orozco (2003). Punta Lógica [Documento en línea]. http://www.electronicayservicio.com/instrumentos/her_alter/pll_11.htm. [Consultada: 2005, Enero 14] • Lucas Morea (2003). 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