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I N T R O D U C C I Ó N
Para el hombre prehistórico, el fuego fue el medio principal para controlar
su morada; la sombra y el agua fría eran probablemente su único alivio
contra el calor.
Durante millones de años no hubo mejoras significativas de las condiciones
de la especie humana. Por ejemplo, las chimeneas de los castillos de la
Europa medieval apenas si constituían mejora alguna ya que solo
calentaban el área que las rodeaba. Debido a esto las pinturas de aquellos
tiempos muestran que reyes y reinas usaban pieles y guantes en el interior
de las habitaciones durante el invierno.
Hubo algunas excepciones a esta carencia de progreso. Los antiguos
romanos tuvieron en algunas construcciones una calefacción notablemente
buena, que se lograba al calentar el aire y hacerlo circular por pisos y
paredes cóncavas.
En el seco clima de Medio Oriente la gente colgaba mantas mojadas frente
a las puertas, consiguiendo así un modo primitivo de enfriamiento de aire
por evaporación. Leonardo Da Vinci diseñó un gran enfriador por
evaporación. Sin embargo el desarrollo de la calefacción, ventilación y el
acondicionamiento de aire (HVAC iniciales de las palabras Heating
Ventilating and Air Conditioning) se inició apenas hace alrededor de 100
años.
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UNIDAD 1.- GENERALIDADES.
1.1.- ANTECEDENTES HISTÓRICOS.
1.1.2.- EL HIELO Y LA NIEVE EN LA ANTIGÜEDAD.
Hasta los griegos y romanos de a pie compraban hielo y nieve, que se
transportaba a lomos de caballería. Sólo algunos privilegiados disponían de
almacenes particulares de hielo, y los habitantes de las ciudades lo tenían que
comprar en las tiendas. En Roma había pozos muy profundos que se llenaban de
nieve y se cubrían con paja. La nieve se fundía y el agua formaba una capa de
hielo al fondo, que se vendía a muy alto precio. Llegaba a ser más cara que el
vino.
1.1.3. BAÑOS Y DUCHAS.
Nuestros antepasados consideraban el baño una actividad importante y divertida
que practicaban a diario. Tras un entrenamiento agotador, un atleta griego se
lavaba y refrescaba en la ducha; algunas duchas eran muy artísticas y tenían
forma de boca de animal. Aunque existían zonas naturales con agua, de gran
tamaño, los baños eran muy populares. Además de los baños romanos, bien
conocidos, se ha descubierto un baño de 4500 años de antigüedad en Mohenjo-
Daro, de más de tres metros de largo y tres metros y medio de profundidad. Las
paredes estaban forradas de ladrillo y alquitrán.
1.1.4.- ENFRIAMIENTO DEL AGUA.
En el siglo II, Ateneo describió una práctica muy común en la India, que consistía
en poner agua en los tejados de las casas por la noche para mantenerlas frescas.
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Ciertas pinturas funerarias muestran esclavos egipcios abanicando unas grandes
vasijas de agua de barro poroso. Con la evaporación, el contenido permanecía
fresco.
También en Egipto, las mujeres colocaban recipientes de barro poco profundos
llenos de agua sobre lechos de paja. La evaporación de la parte superior y los
laterales, combinada con el descenso de las temperaturas nocturnas, congelaba el
agua. Este fenómeno se debía a la escasa humedad del aire, que permitía la
evaporación, o el sudor, y producía el enfriamiento.
Un desconocido babilonio del año 2000 A. C. ordenaba que las paredes y suelos
de su vivienda fueran rociadas de agua, lo que le aliviaba del calor, según el
principio antes mencionado. Y, una vez más, en la India era costumbre suspender
alfombrillas húmedas de hierba sobre las aberturas de las casas expuestas al
viento. Las alfombrillas se humedecían durante la noche y llegaban a producir en
el interior una gran disminución de la temperatura.
Los egipcios construían sus casas con adobe, lo que las mantenía frescas. Las
ventanas eran pequeñas y se disponían frente a las puertas para propiciar las
corrientes de aire.
Los habitantes del antiguo y moderno Egipto tenían y tienen bocas de ventilación
en el centro de los edificios para conseguir que el aire circule por el interior de las
viviendas.
1.1.5. SISTEMAS DESARROLLADOS A PARTIR DEL SIGLO XIX.
Los sistemas de calefacción central se desarrollaron en el siglo XIX y el
acondicionamiento de aire mediante refrigeración mecánica ha progresado sólo
durante los últimos 60 años aproximadamente.
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Pese a ello, para 1985, los sistemas de HVAC en los Estados Unidos alcanzaron
un valor total instalado de 25,000 millones de dólares, de los cuales 10,000
millones correspondieron a venta de equipo.
En 1902 Willis Carrier sentó las bases del moderno aire acondicionado y
desarrollo el concepto de climatización.
Diseñó una maquina especifica que controlaba la humedad a través de tubos
enfriados, dando lugar a la primera unidad de climatización de la historia.
Durante aquellos años, el objetivo principal de Carrier era mejorar el desarrollo del
proceso industrial a través de continuos cambios tecnológicos que permitieran el
control de la temperatura y la humedad.
Los primeros en usar el sistema de aire acondicionado fueron las industrias
textiles del sur de Estados Unidos.
Debido a la mejora de sus productos, un gran numero de industrias, tanto
nacionales como internacionales, comenzaron a requerir del aire acondicionado
como son las industrias del tabaco, laboratorios farmacéuticos, máquinas de
afeitar y panadería.
En 1922, Carrier llevó a cabo uno de los logros de mayor impacto en la historia de
la industria “La enfriadora centrífuga”.
Este nuevo sistema de aire acondicionado hizo su debut en 1924. Tal fue el éxito,
que inmediatamente se instalaron este tipo de maquinas en hospitales, oficinas,
aeropuertos, fábricas, hoteles y grandes almacenes.
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En 1928, se fabricó un equipo de aire acondicionado residencial que enfriaba,
calentaba, limpiaba y hacia circular el aire y cuya principal aplicación era la
domestica, pero la “GRAN DEPRESIÓN” en los Estados Unidos puso punto y final
al aire acondicionado en los hogares.
Fue hasta después de la II Guerra Mundial cuando las ventas de equipos
residenciales empezaron a tomar importancia en empresas y hogares.
Actualmente en nuestra sociedad muchos productos y servicios dependen del
control del clima interno. La comida para nuestra mesa, la ropa que vestimos y la
biotecnología de donde obtenemos productos químicos, plásticos y fertilizantes.
Sin el control exacto de temperatura y humedad, los microprocesadores, circuitos
integrados y la electrónica de alta tecnología no podrían ser producidos. El vuelo
de aviones y naves sería solo un sueño, los arquitectos no podrían haber diseñado
los enormes edificios que han cambiado las ciudades, etc.
El aire acondicionado ha hecho posible el crecimiento y desarrollo de las áreas
tropicales, proporcionando los medios para más y mejores vidas productivas.
Decenas de ciudades desérticas, desde el Ecuador hasta Arabia Saudita no
existirían aún hoy, sin la capacidad del hombre para controlar su medio ambiente.
1.1.6. CALEFACCIÓN Y VENTILACIÓN
La practica de calefacción y ventilación a hecho posible al hombre poder vivir bajo
condiciones climáticas posibles.
Ventilación. Implica el suministro de aire atmosférico y el cambio de aire en un
espacio interior en cantidad suficiente para satisfacer las condiciones de vida.
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Desde un principio, el hombre de las cavernas, para poder vivir en lugares fríos,
hizo uso del fuego quemando para ello un combustible, y tuvo dificultades con la
extracción de humo. Los métodos de calefacción y ventilación han cambiado
notablemente desde aquellos tiempos en que vivió el hombre prehistórico, pero
permanece los problemas fundamentales. En climas templados fue necesario la
calefacción y ventilación durante el invierno para vivir con comodidad.
Los residentes de las primeras civilizaciones que tuvieron su origen en áreas
tropicales, donde la necesidad de calefacción eran mínimas o innecesarias, se
encontraron con el problema opuesto. Como proyectar métodos de enfriamiento
satisfactorio a fin de conservar la temperatura del cuerpo a niveles suficientemente
bajos. En ambas condiciones climáticas de calor y enfriamiento deben mantenerse
un balance entre el individuo y sus alrededores. El objetivo de la calefacción o
enfriamiento es proveer una atmósfera de comodidad que tenga tales
características que los ocupantes de un espacio puedan, efectivamente, disipar
suficiente calor que les permita el funcionamiento adecuado del proceso
metabólico en sus cuerpos y no perder este calor tan rápidamente que produzca
bajas temperaturas en el cuerpo. El mecanismo que regula el cuerpo humano
permite conservar la temperatura del cuerpo a, aproximadamente 37 ºC, siendo
esta la temperatura normal del cuerpo humano. En la temporada de verano puede
ser difícil la disipación de calor en el cuerpo humano.
1.1.7. ACONDICIONAMIENTO COMPLETO DE AIRE.
En un espacio definido implica la creación y mantenimiento de una atmósfera que
tenga condiciones de temperatura, humedad, circulación del aire y pureza tales
que se produzcan los efectos deseados por los ocupantes de ese espacio o en los
materiales que serán ahí manejados o almacenados.
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Puede llamársele acondicionamiento de aire al control simultaneo de esos cuatro
factores dentro de los limites convenientes para producir comodidad y salud de los
ocupantes, o cuando dichas condiciones permitan tener los mejores productos
industriales durante su fabricación y almacenamiento.
Además del termino “aire acondicionado”, pueden también emplearse los términos
acondicionamiento de aire en el verano y acondicionamiento de aire en el invierno.
Esos términos implican en sus mínimas necesidades, enfriamiento y
dehumidificación del aire en el verano y humidificación del aire en el invierno,
proporcionándose en ambos casos circulación del aire. Para los casos anteriores,
podrá o no proporcionarse limpieza del aire empleado.
El termino acondicionamiento completo de aire es independiente del tiempo o del
estación y que puede aplicarse efectivamente para cualquier condición del tiempo
dentro de los limites normales.
1.2.- VENTILACIÓN.
1.2.1.- INTRODUCCIÓN.
Los sistemas de ventilación de definen como sistemas que mueven aire a través
de un espacio sin calentarlo ni enfriarlo artificialmente. No obstante, cabe señalar
que en la práctica suele haber un traslapo considerable, ya que los sistemas de
ventilación complejos con ductos comparten una buena parte de los equipos y los
procedimientos de diseño con los sistemas de acondicionamiento de aire.
Los edificios en los que viven y trabajan las personas deben ventilarse para
reponer oxígeno, diluir la concentración de dióxido de carbono, así como de vapor
de agua, y eliminar los olores desagradables.
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Suele haber circulación de aire o ventilación a través de los huecos en las paredes
del edificio, en especial a través de puertas y ventanas. Pero esta ventilación
natural, quizá aceptable en viviendas, no es suficiente en edificios públicos, como
oficinas, teatros o fábricas.
Los sistemas de ventilación en fábricas deben eliminar los contaminantes que
pueda transportar el aire de la zona de trabajo. Casi todos los procesos químicos
generan gases residuales y vapores que deben extraerse del entorno de trabajo
con efectividad y en ocasiones contando con un presupuesto ajustado. Los
ingenieros químicos, en particular, se encargan del diseño de los sistemas de
ventilación para fábricas y refinerías.
La mayoría de los ingenieros consideran que para mantener un recinto ventilado
hay que renovar el aire por completo de una a tres veces por hora, o proporcionar
a cada ocupante de 280 a 850 litros de aire fresco por minuto. Para conseguir esta
ventilación es necesario utilizar dispositivos mecánicos para aumentar el flujo
natural del aire.
Los dispositivos de ventilación más sencillos son ventiladores instalados para
extraer el aire viciado del edificio y favorecer la entrada de aire fresco. Los
sistemas de ventilación pueden combinarse con calentadores, filtros,
controladores de humedad y dispositivos de refrigeración. Muchos sistemas
incorporan intercambiadores de calor. Estos sistemas aprovechan el aire extraído
para calentar o enfriar el aire nuevo; así aumentan la eficacia del sistema y
reducen la cantidad de energía necesaria para su funcionamiento.
1.2.2.- RAZONES PARA LA VENTILACIÓN.
La ventilación sirve para mantener un ambiente satisfactorio dentro de espacios
cerrados. Los criterios ambientales que se controlan pueden ser:
Temperatura: Alivio del sobrecalentamiento.
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Humedad: Prevención de la condensación o empañado.
Olor: Dilución de los olores producidos por fumar, olor corporal, procesos, etc.
Contaminación: Dilución o eliminación de humos y polvos peligrosos o
desagradables.
Los valores requeridos para estos criterios dependerá de la razón por la que se
esta ventilando el espacio. Puede ser para el beneficio de personas, procesos,
equipo, materiales, ganado, hortalizas, conservación de edificios o cualquier otra
combinación de las anteriores.
1.2.3. COMO FUNCIONA LA VENTILACIÓN DE POTENCIA (MECÁNICA):
Por definición, un sistema de ventilación de potencia incluye una forma mecánica
de inducir un flujo de aire empleando una fuente de potencia externa, que casi
siempre es un ventilador eléctrico. Cuando el aspa de un ventilador gira efectúa
trabajo sobre el aire que la rodea, creando tanto un aumento de presión estática
(PS) como un flujo de aire a través del ventilador. El flujo de aire tiene una presión
de velocidad asociada, definida como PV = ½ ρV2, y el ventilador puede
describirse por la presión total que produce TT = PS + PV. La presión generada se
usa para vencer las pérdidas de presión (resistencias) dentro del sistema de
ventilación.
1.2.4. EQUIPO DE VENTILACIÓN DE POTENCIA.
Este equipo se agrupa en dos categorías básicas: sistemas de suministro de aire y
sistemas de extracción. El equipo empleado en ambas es similar, y comprende
como mínimo un ventilador con una cubierta a prueba de clima, mas ductos,
equipo de tratamiento del aire y rejillas según se requiera.
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1.4. EL AIRE
El aire es un gas que envuelve el planeta Tierra y que resulta absolutamente
imprescindible para la respiración de todos los seres vivos. Está compuesto de
una mezcla mecánica de varios gases, prácticamente siempre en la misma
proporción y en la que destaca el Nitrógeno (N) que es neutro para la vida animal
y el Oxígeno (O), que es escencial para la vida en todas sus formas.
En la siguiente tabla, se puede observar la composición del aire:
Componentes del aire seco
(1.2928 kg/m³, a 0 grados C 760mm)
Componente Símbolo % en Volumen
% en Peso
Contenido en el aire g/m³
Peso específico kg/m³
Nitrógeno N2 78.0800 75.518 976.30 1.2504
Oxígeno O2 20.9400 23.128 299.00 1.4280
Argón Ar 00.9340 1.287 016.65 1.7826
Dióxido de
Carbono CO2 00.0315 6104.0 −× 000.62 1.9640
Otros -- 00.1450 0.0178 000.23 --
Totales -- 100.0000 100.00 1292.80 --
Es importante destacar que la tabla anterior nos cita "aire seco", y no simplemente
"aire". Esta variante se debe a que el aire que nos rodea es "aire húmedo", que
contiene una cantidad variable de vapor de agua que es de un nivel significativo
para las condiciones de confort del ser humano.
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1.4.1. REQUISITOS DE CALIDAD Y CANTIDAD DE AIRE
El aire que se utiliza en un espacio, deberá estar en todo tiempo libre de humos
tóxicos, insalubres o desagradables, y tienen también que estar libre de olores y
polvos. Para obtener dichas condiciones debe de suministrarse suficiente aire
limpio exterior al espacio acondicionado para contrarrestar o diluir
adecuadamente las fuentes de contaminación. En procesos industriales pueden
producirse gases indeseables y algunas veces gases tóxicos; pero para
acondicionamiento de aire de espacios ocupados por personas, el principal
problema es suministrar suficiente aire para evitar tener olores desagradables.
La concentración de olores en un cuarto depende de numerosos factores,
incluyendo las costumbres dietéticas e higiénicas de los ocupantes, el tipo y
cantidad de aire exterior suministrado, el volumen del cuarto por ocupante y el
tipo de fuentes de olor. En general no es problema que la personas estén fumando
de 7.5 a 30 ft3/min por persona cubren todas las condiciones. Cuando hay
personas fumando es necesario introducir aire exterior para contrarrestar el efecto
del humo. En lugares con personas fumando se considera en general no menos
de 15 ft3/min por persona y puede ser necesario hasta 50 ft3/min. No se tienen
normas absolutas como para ventilación, aunque ciertos códigos locales lo tienen,
en cierto sentido esto no representa normas.
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UNIDAD II.- SISTEMAS Y EQUIPOS DE AIRE LAVADO.
2.1. FUNCIONAMIENTO DE UN EQUIPO DE AIRE LAVADO
Existe una fibra por la cual escurre el agua. Al escurrir el agua sobre esta fibra y
haber una corriente de aire que pasa a través de ella se desprenden moléculas de
agua. Posteriormente pasan a través del equipo que esta originando la succión y
son inyectas al interior del recinto a acondicionar. Mientras tanto la bomba y el
flotador también juegan un rol importante dentro del sistema. La bomba se puede
activar de forma manual o automáticamente por medio de un humidistato,
favoreciendo el control de la inyección de aire lavado cuando realmente se
necesite (Vea Fig. 1). El flotador permite que la cisterna siempre tenga la
suficiente cantidad de agua para poder alimentar a la bomba y que esta a su vez
alimente a las fibras.
Fig.1. Esquema de un Sistema de Aire Lavado.
El principal factor que se debe satisfacer en la compra de un sistema de aire
lavado debe ser el consumo de energía eléctrica.
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2.1.2. INSTALACIÓN DE UN SISTEMA DE AIRE LAVADO
Este debe de ser instalado al exterior, esto puede ser en el techo, pegado a un
muro, en el piso. La inyección de aire se puede dar de forma directa o por medio
de ductería con difusores, ubicando la inyección en lugares precisos.
2.1.3. OPERACIÓN CONSTANTE DE UN SISTEMA DE AIRE LAVADO.
No se debe de operar constantemente, es recomendable que opere en su
modalidad de aire lavado únicamente en horas calurosas. Posteriormente se
puede regular la operación de la bomba manualmente o por medio de un
humidistato. Esto quiere decir que el equipo puede operar también como si fuera
únicamente un ventilador inyectando aire al recinto
2.1.4. TEMPERATURA Y HUMEDAD RELATIVA, RECOMENDABLE PARA EL USO DE UN AIRE LAVADO.
A temperaturas altas de 22 a 50°C, con humedad relativa baja de 0 a 70%.
2.2. LAVADORES DE AIRE
Bancos rociadores que descargan agua hacia la corriente de aire con el objeto de
lograr la saturación de todo el flujo de aire. El agua en exceso cae al tanque base
del lavador desde el cual se bombea nuevamente a los rociadores. Las placas
eliminadoras corriente abajo atrapan toda el agua libre restante, siendo óptima su
acción dentro de cierto intervalo de velocidades. La limpieza es esencial para
evitar el crecimiento de bacterias. Normalmente se incluye un purgado con
restitución constante para controlar la acumulación de sólidos transportados por el
agua, por esto a su vez, diluye los bactericidas e inhibidores. El lavador no limpia
plenamente el agua en el sentido normal, pero si tiene la eficiencia de limpieza de
un filtro de bajo grado.
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Si la temperatura del agua no se controla, llegará a la temperatura de bulbo
húmedo del aire que pasa a través. Si no se considera el calor de la bomba, el
proceso es adiabático. La curva psicrométrica sigue una línea de bulbo húmedo.
Si se agrega calor al agua la condición de 100% de saturación adopta la nueva
temperatura de bulbo húmedo del aire entrante.
Si el agua se enfría, el enfriamiento del aire de suministro se efectúa junto con el
control del punto de rocío y por tanto la humedad del cuarto tratado.
2.2.1. LIMPIADORES DE AIRE
Esta disponible una amplia gama de limpiadores de aire, dependiendo de los
contaminantes que deban eliminarse del aire. En la siguiente figura se muestran
los intervalos de tamaño de partículas típicos y el intervalo de operación de cada
tipo de limpiador de aire.
Tabla 1.1 Tamaño de Particulas
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2.2.2. IMPUREZAS DEL AIRE
La mayor parte de las impurezas que aparecen en el aire que se usa para
ventilación son carbono (de la combustión incompleta), bacterias, polen de
plantas, polvo procedente de algún proceso de fabricación, polvo de la tierra, tal
como arena, excremento de animales y hule de llantas, y de vestidura, partículas
de cuero, o de algo similar. En los sistemas de aire acondicionado la toma de aire
debe ser colocada cerca de la superficie horizontal de las cuales el polvo
acumulado puede ser barrido por el viento; muchas de las tomas de aire exterior
de estos sistemas operan en velocidades altas de aire. Por lo tanto, el tamaño y
número de partículas de polvo que entran a tales sistemas, varían a una gama
bastante grande. La mayor parte del polvo contenido en la atmósfera tiene
partículas menores a 5 micras (1 micra es igual a 0.001 mm o aproximadamente
0.00004 plg), pero muchas de las partículas que llegan a los filtros de los
sistemas de ventilación son dimensiones mayor a 800 micras, o 1/32 plg. Las
partículas de polvo de alrededor de 6 micras a 0.6 micras causan daño a los
pulmones. Las partículas de humo tienen un tamaño promedio de 0.3 micras. En
la figura 2 se muestra una comparación de varios tamaños de partículas de polvo.
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Las partículas de polvo pueden ser eliminadas del aire por los siguientes procesos
generales:
1.- Contactos con el agua (lavado).
2.- Colando el aire a través de orificios pequeños, menores que el tamaño de las
partículas de polvo (filtrado seco).
3.- Por impacto y reacciones contra obstáculos de cubierta viscosa. En los que se
tienen espacios mayores que las partículas de polvo (filtrado húmedo).
4.- Unidades electrostáticas.
5.- Separación centrífuga.
La cantidad probable máxima de polvo que puede ser eliminada por un filtro de
aire en un sistema de ventilación para 1000 ft3 de aire circulado por un ventilador
es como sigue:
Residencias y en el campo, 0.2 a 0.4 g
Áreas congestionadas en ciudades, 0.4 a 0.8 g
Zonas industriales, 0.8 a 1.5 g.
2.2.3. CONTACTOS CON EL AGUA (LAVADO)
El lavado es una de los métodos más antiguos empleados para eliminar el polvo
del aire. El agua fue empleada desde hace muchos años para la limpieza del aire
en forma más extensa que para fines de transferencia de calor.
En las lavadoras el aire es pasado a través de agua pulverizada y muchas de las
partículas de polvo caen junto con el agua a un depósito abierto abajo de la
cámara de pulverización, en donde la mayor parte del polvo se asienta en el piso
del depósito como sedimento o lodo. El agua después de haber pasado a través
de la cámara de pulverización puede recircularse. Prácticamente se pasa algo de
polvo a través de la cámara de pulverización, especialmente si éste contiene
trazas de aceite.
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En el lado de la salida de la cámara de pulverización se colocan deflectores,
generalmente forman un ángulo con respecto a la dirección del flujo de aire. El aire
pasa con facilidad alrededor de dichos deflectores, pero las gotitas de agua y las
partículas de polvo que se pasan a través de la cortina de agua pulverizada
chocan contra los deflectores húmedos y son transportados por la corriente de
agua que se utiliza en la cámara hacia el deposito de la misma.
Podrá pasar mucho polvo a través de la cámara si falla la bomba de circulación del
agua, o si se obstruye alguna de las toberas rociadoras. Esto prácticamente podrá
ser factible que ocurra. En trabajos de transferencia de calor o humidificación
cuando se usan rociadores en contacto directo con el aire, podrá no importar
mucho el que algunas cuantas toberas estén obstruidas; pero cuando se trabaja
en enfriamiento de aire o en deshumidificación, la falla de una de las toberas
empleadas para la eliminación del polvo podrá hacer fallar el proceso completo.
La velocidad del aire a través de lavadoras es en general de 500 ft/min, basada en
el área total.
La figura 3 muestra un lavador de aire. El aire entra por la izquierda y pasa a
través de los bancos de rociadores colocados en serie. En este caso el primer
banco (b) distribuye el agua hacia abajo y el segundo (c) lo hace hacia arriba, pero
se pueden usar otros arreglos. Se muestran también a las placas eliminadoras con
su equipo de inundación (d) y el depósito de colección.
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2.2.4. FILTRO SECO
Los primeros dispositivos de filtro seco que se usaron se usaban de tejidos
plegados unidos con hilo y colocados alrededor de aberturas circulares por donde
se tiene el paso del aire. El aire al pasar a través del tejido es atrapado en la malla
del mismo.
El sucesor moderno de este tamiz primitivo es, por lo general construido en forma
de acordeón para así aumentar el área del filtrado y sin tener una gran
profundidad en el mismo. Los filtros pueden construirse especialmente de tejido de
algodón o de composición de celulosa. Estos filtros pueden retener una excesiva
cantidad de polvo que es acumulado en los pliegues, lo que puede ocasionar un
aumento rápido en la resistencia al flujo de aire, por lo tanto, deben
frecuentemente reacondicionarse. Debe extraerse el polvo del filtro mediante la
aplicación de limpiador de vacío aplicado en el lado contrario a la dirección de la
corriente o bien reemplazando los elementos; tal es el caso de los del tipo de
celulosa.
La limpieza y el reemplazo de los filtros de aire seco es una labor desagradable y
requiere de una técnica hábil para prevenir el paso del polvo a uno de los lados del
sistema, mientras se está reemplazando el elemento.
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Cualquier ventilador suministrará una mayor cantidad de aire cuando se tengan
limpios los filtros y permanezcan constantes otras condiciones de operación.
Debido a la disminución de la resistencia al paso del aire, al estar
reacondicionados los filtros se causa un aumento en la velocidad del aire que pasa
a través de los ductos y la acumulación del polvo en los ductos puede causar
remolinos y tiro en los cuartos, lo cual puede ser notado por los ocupantes. Por
esta razón el área de filtrado seco deberá ser en secciones no mayores del 33 1/3
% del área total y únicamente una tercera parte o menos deberá reacondicionarse
cada vez. Bajo ninguna circunstancia deberá trabajar el ventilador, a menos de
los elementos filtrantes estén colocados en su lugar; esto es para prevenir que
entre el polvo hacia los ductos. La velocidad del aire a través de los filtros es de
10 a 50 ft/min, dependiendo del tipo de tejido que tengan. Los filtros secos tienen
que construirse de tal modo que las sustancias que los constituyen absorban el
mínimo de humedad, ya que esto podría obstruir el paso del aire a través del filtro.
Deberá instalarse en forma permanente un manómetro de presión diferencial para
mostrar la resistencia e indicar además la necesidad de reemplazar los elementos.
Prácticamente todos los filtros de aire de este tipo son hechos con soportes en
forma de V (véase en la figura 4), sobre los cuales el tejido es colocado, para en
esa forma proporcionar un área máxima de filtrado en un tamaño mínimo de
marco. La resistencia común cuando el filtro está limpio es aproximadamente de
0.1 plg de agua y la capacidad máxima es aproximadamente de 300 fts3/min/ft2 de
área de marco. Es posible aumentar el espesor del medio filtrante para
incrementar la capacidad de retención de polvo, pero esto aumenta también la
resistencia.
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2.2.5. LIMPIADORES DE AIRE CON CUBIERTA VISCOSA
Los limpiadores de aire con cubierta viscosa operan bajo en principio de operación
completamente diferente de los tejidos. El aire es dividido en una gran cantidad de
corrientes muy finas, pasando a gran velocidad a través del limpiador, mientras
que el polvo, debido a su impulso, es más difícil de desviar de su curso y, por lo
tanto, se acumula aun lado del elemento limador o bien pierde viscosidad y se
acumula en el otro lado del mismo. Los elementos son cubiertos con adhesivos
que no se evaporan, por lo que las partículas de polvo son atrapadas sin importar
el tamaño de las mismas. Los intersticios a través del filtro son siempre mayores
que el tamaño de las partículas, y el grueso (a menos de que sea necesario el uso
de elementos estrechos, o de filtros secos) del marco puede ser de varias
pulgadas de espesor. La eficiencia de arrastre de polvo puede mejorarse si la
densidad de las fibras comprimidas es mayor hacia el lado de la descarga del aire.
De esta manera las partículas mayores de polvo son atrapadas cuando el aire
pasa a la entrada del elemento y las partículas más finas son arrastradas hacia el
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lado de descarga a través de los pasos más angostos. La capacidad de retención
de los filtros de aire que trabajan bajo el principio de choque y reacción, superan a
los filtros de cualquier otro tipo y la acumulación del polvo puede llegar hasta el
punto de comenzar éste a romperse y entrar con la corriente de aire. Los
materiales usados en estos filtros de aire son muy diferentes, pero comercialmente
se emplean sustancias no orgánicas como lana de vidrio, alambre de hierro, fibra
tejida de cobre o de lámina metálica desplegada. Los filtros de aire de lana de
vidrio del tipo de celda, o del tipo reemplazable, en general están colocados en
marcos y rejillas, de tal modo que fácilmente pueden ser quemados o destruidos
cuando están muy sobrecargados de polvo. Otros utilizan fibras orgánicas
colocadas en forma de cojinetes que pueden rellenar con facilidad los marcos
metálicos que permanecen en el lugar por donde esta pasando el aire.
Otro tipo de filtro de celda está diseñado con un número indefinido de elementos
reemplazables. Por lo regular se tienen marcos para retener los elementos de
filtración y posteriormente ajustarlos en un segundo marco que permanece fijo en
el paso del aire el tiempo que sea necesario debido a la acumulación de polvo.
(Figura 5 y 6). El filtro de tipo de celda puede sacarse de su lugar para lavarlo con
agua caliente y sosa; durante este tiempo podrá ser usado un marco de reserva o
de repuesto. Después de haber sido limpiado el filtro tipo celda, es sumergido en
un fluido viscoso y se le deja escurrir por un tiempo mínimo de 12 horas. El
número de celdas por reserva que pueden tenerse en el sistema depende da la
cantidad de polvo que se tenga en el aire, pero es aconsejable tener un marco de
reserva con no más de seis celdas activas. Un diseño común es de celdas de 20
plg por 20 plg en las cuales el aire que puede pasar por ellas es de 800 ft3/min y
la resistencia promedio es aproximadamente de 0.28 plg de agua.
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Todos lo filtros del tipo de celda requieren reemplazo en forma manual y cuando el
reemplazo se hace en forma lenta dará oportunidad de introducirse algo de polvo
en el aire del sistema. Es también notoria la tendencia de colocarse algo de polvo
a través de las hendiduras que se tienen entre las celdas.
Por esta razón en muy deseable que el reemplazo de los filtros se haga
mecánicamente. En algunos sistemas se tiene una banda continua con elementos
filtradores, la cual movida intermitente o continuamente a través del paso del aire
en una dirección vertical el fondo de la banda se sumerge en un baño de un fluido
viscoso.
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La banda en general se mueve periódicamente una distancia predeterminada;
entonces se colocan las partes cargadas de polvo dentro del fluido (aceite)
donde se les adhiere una nueva cubierta limpia y fresca. Mientras que la banda
este en el aceite, se separan con lentitud las partículas de polvo del filtro, las
cuales se acumulan en el fondo de deposito de donde podrán ser sacadas,
digamos, cada año o cada 6 meses.
La única materia extraña que no puede sedimentarse después de haber sido
acumulada en los filtros. Es la hilacha producida en algunos procesos de
manufactura. La hilacha en el aire es muy común tenerla es ciertas partes de las
ciudades. La mejor solución de este problema parece ser emplear una rejilla
especial colocada paralela a los elementos del filtrado. La hilacha acumulada es
entonces extraída mediante escobillas o acumulada en forma de fieltro
prensado.
En la figura 7 se tiene un filtro de 7 celdas colocadas a través de un paso de aire.
Cuando la celda inferior es sacada del baño de aceite queda en posición de
escurrirse. Las celdas en condiciones de operación son elevadas y pasan sobre
poleas colocadas en la parte superior. El mismo lado de cada celda da siempre al
mismo lado de la corriente del aire, de tal modo que resulta deseable el tener más
presionado el material filtrante colocado en el lado de la descarga del aire.
26
El mecanismo que da movimiento a las celdas está indicado por una manivela
indicada en la parte derecha del dibujo, aun cuando se puede referir cualquier
otro método, sea eléctrico o con aire comprimido (hidráulico). Frecuentemente las
celdas son movidas bajo el control de un interruptor. Se tiene una gama muy
amplia de tamaños de filtro de este tipo, tanto en altura como en ancho, aunque
el ancho más usado no excede de 48plg.
27
En la figura 8 ilustra el filtro de aire de un fabricante con banda continua traslapada
y mecánicamente reacondicionada. Es un tipo distinto a la figura anterior; el paso
del aire no es siempre en la misma dirección a través del medio, de tal manera
que no resulta adecuado tener intersticios progresivamente disminuidos. A las
partes que trasportan polvo y que van bajando por la parte de la derecha se les
separa el polvo y se limpian a medida que las mismas van pasando lentamente a
través del aceite. El recogedor mostrado en la parte izquierda se usa para extraer
el sedimento acumulado en la parte inferior. El movimiento de la banda filtradora
debe ser controlado por un registrador de tiempo.
28
2.2.6. RELACIÓN ENTRE LOS FILTROS Y LAS OTRAS PARTES DEL SISTEMA
En la figura 9 muestra un arreglo común de un sistema de aire acondicionado, el
cual puede limpiar, calentar o enfriar y humidificar o deshumidificar al aire. El
precalentador para usarse en invierno, el cuál esta localizado antes del filtro, tiene
que ser controlado a fin de que no caliente el aire hasta tal temperatura que cause
la evaporación del aceite del filtro y también para que no cause sobre-
humidificación del aire lavado. Sin embargo, el aire debe estar suficientemente
caliente, para prevenir el congelamiento del agua pulverizada. El filtro de aire
actúa para atrapar las partículas gruesas de polvo, que de otro modo causarían un
desgaste rápido y obstrucción de las toberas rociadoras.
En invierno o en verano se usa el recalentador para calentar el aire limpio y
humidificado hasta una temperatura confortable, para así entregarlo a los cuartos
del edificio. No se tiene una objeción seria en colocar el filtro de aire antes del
precalentador excepto que para tal arreglo, el ducto de recirculación deberá estar
antes del filtro para que no pase aire al sistema sin haber sido limpiado
previamente.
29
2.2.7. LIMPIEZA ELECTROSTÁTICA (ELECTRÓNICA) DEL AIRE. El método electrostático (electrónico) para la precipitación de polvos u otras
partículas contenidas en el aire tuvo su comienzo con los precipitadores
industriales desarrollados, a principios del siglo por Cottrell, para el control de
polvos en chimeneas y en plantas metalúrgicas. Sin embargo, las unidades
modernas de limpieza de aire no tienen parecido con los modelos industriales
primitivos.
Las unidades actuales usan tubos electrónicos y fuentes de energía con voltaje en
corriente alterna tan bajos como 115 Watts y desarrollan voltajes de 13000 y 6000
volts en corriente directa, necesarios en los circuitos ionizador y colector. La
potencia necesaria en esta unidad es pequeña. Alrededor de 40 Watts por cada
mil pies cúbicos de aire purificado por minuto.
En la figura 10 muestra el funcionamiento de los limpiadores electrónicos de aire.
El aire pasa primero a través de una sección ionizadora. A medida que el aire y
las partículas cargadas fluyen hacia las celdas del colector, las partículas
cargadas son separadas del aire, por atracción eléctrica hacia la superficie de las
placas colectoras. Las partículas así separadas, se adhieren sobre las placas con
la ayuda de una cubierta adhesiva, mientras que el aire limpio pasa a través de
ellas. Para extraer la acumulación de polvo acumulado, las celdas colectoras se
limpian periódicamente lavándolas con agua caliente, la cual es rociada sobre las
placas colectoras utilizando para ellos una tobera.
30
Fig. 10. Principio de funcionamiento de limpiador de
aire electroestático.
El polvo es depurado y tirado al drenaje. Después del periodo del lavado y
drenado, las celdas del colector son rociadas con un líquido adhesivo, y queda
entonces listo para ser usado de nuevo.
2.2.8. SEPARACIÓN CENTRÍFUGA DEL POLVO
Las partículas muy grandes de polvo pueden separarse del aire mediante uso
apropiado de la fuerza centrífuga. Un dispositivo que emplea este principio es el
separador de polvo Roto-Clon que emplea una bomba centrífuga de aire de alta
velocidad, que tiene un gran número de paletas. El aire y polvo entran por A, en
la sección mostrada a la derecha de la figura 11.
Aire Sucio
Partículas sin cargar
Partículas cargadas
Partículas precipitadas
Partículas cargándo
31
Las partículas de polvo más pesadas son interceptadas por el disco B y las
partículas de polvo más ligeras son atrapadas por impacto sobre las superficies
curvadas C. Tanto las partículas ligeras como las pesadas se muevan hacia la
periferia del rotor debido a la acción de la fuerza centrífuga y salen por D. En el
lado opuesto a este punto, en la cubierta del separador, se tiene un pico protector
que atrapa y separa el polvo para enviarlo hacia la cámara E mientras que la
mayor parte del aire sigue por el espiral F y es descargado hacia la salida indicada
con líneas punteadas a la izquierda de la figura. Se tiene el circuito de aire
secundario en la cámara anular E, la cual es sustancialmente paralela a la que
está en F; el aire secundario pasa después a través del espacio G hasta la tolva H.
Está cámara es hermética, sirve de receptáculo para la acumulación del polvo y
está diseñada de tal modo que el aire es regresado por el espacio anular K hasta
E, para volverlo a usar. Así el aire que está en E está en recirculación constante.
32
El separador ciclónico (figura 12) comprende
una cubierta que tiene forma de embudo, la
cual recibe aire a alta velocidad con una
carga relativamente pesada de sólidos. El
ducto de descarga del ventilador de
extracción entra tangencialmente al cuerpo
del separador cerca de la parte superior del
mismo ý el aire gira como un vórtice
alrededor de la periferia exterior y baja por
los lados del separador. Continua el aire en
rotación, pasa por una sección central y sale
por una parte superior. Los sólidos
suspendidos en el aire chocan contra las
paredes y caen hacia la salida, mientras que
el aire escapa cerca del centro por la parte
superior.
El diámetro del ciclón debe ser por lo menos
31/2 veces el diámetro del ducto de descarga
del ventilador. Algunas veces se pueden instalar en serie varios ciclones con
ventiladores recogiendo el aire descargado por las diferentes unidades. Los
separadores ciclónicos se emplean especialmente con sistemas de extracción
usados en esmeriladoras, pulidoras, sierras, cepilladoras, etc.
Es de notarse que el aire viaja primero alrededor de vórtices exteriores de radio
gradualmente decreciente y a la salida se tiene un vórtice de radio menor pero con
gran velocidad de rotación. Se tiene una pérdida de presión incluida en los
vórtices, la cual está relacionada con la velocidad del aire a la entrada del
separador.
33
2.3. EQUIPO LAVADOR.
EL mas comúnmente usado es el general o de estación central.
Estos se componen de una cámara rectangular de acero, cerrada en las caras
superiores y laterales y montada sobre un depósito o taque hermético al agua y
poco profundo, de acero u hormigón. Deflectores o desviadores colocados en el
extremo de la entrada del aire en el lavador y reducen el efecto de rociado inverso
de agua en la cámara de entrada que se producen a consecuencia de las
corrientes de remolino de aire. En el extremo de salida de aire del lavador, se
proveen eliminadores para suprimir las gotitas de agua arrastradas.
Dentro de la cámara de rociado del lavador dos series de boquillas de rociado
opuestas producen gotitas finamente divididas de agua uniformemente
distribuidas. Después de entrar en contacto con el aire, el agua se recoge en el
tanque y es retornada a los rociadores por una bomba de recirculación.
Un lavador de estación central puede estar proyectando para utilizarlo como
humectador o como deshumectador.
Generalmente un deshumectador presenta al aire una trayectoria más corta que
un humectador.
Se muestra en la figura 13 un lavador compacto de rociado, de diseño y función
comparables al de estación central. Otros lavadores compactos se fundan en el
humedecimiento de un relleno fibroso o de un juego de almohadilla colocado en la
corriente de aire.
34
El lavador de la figura 13 funciona con elevadas velocidades en la cámara de aire
de rociado y, por consiguiente, es menos voluminoso que un lavador de estación
central para el mismo volumen de aire.
En la figura 14 tenemos indicada la trayectoria del aire a través de los
componentes de la unidad. Esta incluye un pleno para la mezcla del aire de
entrada, un ventilador de aletas axiales, una sección de difusor, una sección de
rociado y un eliminador giratorio.
El aire es tratado en dos a seis secciones de rociado y desprovisto de suciedad y
otras partículas de la atmósfera. Después de su contacto con el aire, el agua pasa
desde la sección de rociadores a un tanque central desde el cual es recirculada.
35
2.3.1. APLICACIÓN:
Los valores de aire se emplean principalmente en aplicaciones de
acondicionamiento industrial de aire. El uso de pulverizadores o rociadores
permite obtenerla humectación, o la refrigeración evaporativa, según convenga.
Además los pulverizadores proporcionan un grado de control de humedad que no
es posible cuando se emplean serpentines únicamente.
El equipo lavador es eficaz para suprimir ciertos tipos de olores y suciedad del
aire. En aplicaciones en los serpentines pueden llegar a atascarse con partículas
sólidas contenidas en la atmósfera, los lavadores requieren un cierto
entretenimiento.
Esta flexibilidad de función se obtiene con un coste relativamente bajo de equipo
por unidad de aire entregado. Con un equipo de peso relativamente pequeño, se
obtiene una gran capacidad de tratamiento de aire.
Este tipo de equipos es hidráulicamente abierto, por lo que presenta problemas
en el proyecto de tuberías y en el equilibrio del sistema.
La pulverización de agua a altas presiones, tales como las necesarias en el equipo
lavador, producen un nivel de ruido suficientemente alto para ser recusable en
algunas circunstancias.
El lavador unitario de rociado de la figura 13 requiere un espacio
considerablemente menor que uno de equipo de estación central, no siendo
necesaria su instalación en una sala de maquinas.
La instalación de lavador de estación central produce niveles más bajos de
funcionamiento del ventilador. Como el número de lavadores de estación central
36
suele ser menor y están situados más céntricamente que los lavadores
compactos, requieren menos tubería cuando se les utiliza como deshumectadores
para una instalación dada.
Se pueden adquirir lavadores de estación central para descargas de aire de 50 a
10000 m3/min. Existen lavadores compactos de rociado dentro de un margen de
descarga de 200 a 1300 m3/min.
2.4. HUMECTADOR.
Un humectador pulverizado o de rociado puede proporcionar enfriamiento o
refrigeración evaporativa durante todo el año y también calefacción durante la
estación de invierno, si es necesario. Es particularmente adecuado para
aplicaciones en que han de ser disipadas grandes cantidades de calor sensible, y
en las que tienen que ser mantenidas uniformemente humedades relativas altas
sin necesidad de controlar la temperatura seca por encima de un mínimo prescrito.
Este tipo de equipo lavador humectador se ha empleado extensamente en el
acondicionamiento de las dependencias industriales en que se fabriquen o se
traten materiales higroscópicos. En estas industrias están incluidas la textil, la de
fabricación de papel, las tipográficas y la del tabaco.
Frecuentemente se utiliza un sistema complementario de atomizadores interiores
conjuntamente con un humectador de rociado a fin de reducir el coste inicial del
sistema.
Los humectadores de rociado requieren la recirculación del agua sin refrigeración.
La recirculación tiene lugar en el aparato en el caso de lavador de estación central.
Con lavador compacto la recirculación se produce centralmente.
37
2.5. DESHUMECTADOR.
Un des-humectador de rociado proporciona el enfriamiento sensible y la des--
humectación durante el resto del año y, si es necesario, la calefacción durante el
invierno. Se le utiliza donde tienen que ser mantenidas uniformes humedades
relativas bajas y cuando las temperaturas secas tienen que ser controladas para
que se mantengan en un nivel de confort. Para esta aplicación se requiere de una
fuente de agua enfriada.
En una instalación de sistema múltiple de estación central, la cantidad de agua
recirculada permanece constante para cada lavador, y el agua enfriada es
introducida en cantidades variables de la bomba de aspiración y de recirculación
durante el proceso de des-humectación. El exceso de agua que vuelve al tanque
lavador es, o bien re-bombeado hasta un tanque colector central, o, lo que es mas
corriente, drenado desde el lavador hasta el tanque central por gravedad. Si se
emplea el retorno por gravedad en el tanque del lavador se requiere un vertedero
para mantener el nivel del agua constante. La velocidad de retorno en una
aplicación de bombeo inversa se puede variar mediante una válvula de control
mandada por un dispositivo de nivel de agua del tanque. La potencia de la bomba
de retorno debe ser suficiente para que tenga una capacidad del 10 al 20 % mayor
que la necesaria.
En cualquier caso la cantidad de agua enfriada admitida en el aparado debe ser
limitada a un máximo de 90% de la cantidad de agua recirculada.
En la figura 4 muestra varias disposiciones de tanque de estación central la 4a y
la 4b representa des-humectadores de retorno por gravedad y la 4c y 4d des-
humectadores de retorno por bombeo o aplicaciones de enfriamiento evaporativo.
Aunque los lavadores compactos de rociado pueden estar dispuestos de la misma
manera que los lavadores de estación central ordinariamente están alimentados
directamente con agua enfriada sin recirculación en la unidad.
38
Por consiguiente la densidad de rociado varía con la carga. El retorno del agua se
efectúa por gravedad hasta un tanque colector central.
Durante los meses en que no es necesaria la refrigeración la bomba de agua
enfriada que alimenta al des-humectador de rociado de la estación central no
funciona.
Aunque el contacto directo del aire y del agua de rociado en un lavador producen
la transferencia de calor, el flujo paralelo del agua y de aire no producen tanta
transferencia de calor como el proceso de contra flujo que es posible con un
serpentín.
La figura 16 ilustra un método de obtener un proceso de contra flujo con un des-
humectador de rociado de dos etapas. El flujo es paralelo a través de cada etapa
individual. Con esta disposición la temperatura del agua enfriada puede ser más
alta o el caudal del agua puede ser menor.
39
2.6. UNIDADES DE EXTRACCIÓN PARA TECHOS.
Estos son los ventiladores de potencia de uso mas común en construcciones
abiertas grandes como fabricas, bodegas y gimnasios. Se montan directamente en
el techo o la pared y comprenden un ventilador axial, una rejilla de seguridad y una
caja a prueba del clima normalmente están disponible dos formas, la de descarga
vertical que suele tener una forma de caja compleja pero que lanza el escape lejos
de la construcción y el tipo de baja descarga que tiene una caja simple pero que
dirige el escape sobre el techo de la construcción. La descarga al aplicar es
necesaria cuando se están expulsando humos o vapores. Estos ventiladores
normalmente pueden usarse con ductos o accesorios limitados. Está disponible
una variación provista de un ventilador centrífugo para instalaciones con ductos
más extensos y a menudo se usa para servicios tales como extracción de retretes
en edificios comerciales.
40
2.61. UNIDADES DE INGRESO PARA TECHO.
Esta forma especializada de sistema de suministro de aire se usa con frecuencia
en espacios industriales abiertos grandes; comprende un sistema modular de
componentes que pueden armarse para formar sistemas sencillos. Un sistema
típico podría tener una cubierta de entrada en el techo, un bafle de recirculación
una batería de calefactores, un ventilador, una o mas rejillas de salida y secciones
cortas de ductos de conexión, y manejaría flujos de aire de hasta 3-4 m3/seg.,
dependiendo del tamaño. Se usarían varios sistemas individuales para proveer el
flujo del aire total requerido en el espacio. Los sistemas normalmente se fabrican
con caja de aluminio para reducir la carga sobre el techo.
2.6.2. SISTEMAS CON DUCTOS
Los sistemas de ventilación por ductos más grandes, como los que se usan en
oficinas y locales comerciales con una unidad central de manejo de aire y ductos
de distribución fabricados, son similares a los sistemas de acondicionamiento de
aire pero con menos tratamiento de aire en la unidad central de manejo de aire
2.7. ACCESORIOS 2.7.1. DISPOSITIVOS DE LIMPIEZA DEL AGUA.
Para garantizar un funcionamiento correcto de la boquilla de rociado con la mínima
limpieza manual y entretenimiento, debe eliminarse del agua de rociado las
materias extrañas contenidas en la corriente de aire y arrastradas desde los
eliminadores y deflectores. Para este fin se emplean comúnmente dos tipos de
dispositivos limpiadores: rejillas fijas y tamices automáticos autolimpiadores. Estos
son usualmente del tipo de tambor giratorio o de correa sin fin.
41
Las rejillas fijas se colocan en el tanque del lavador de modo que el agua rociada
tenga que pasar forzosamente a través de ellas antes de ser recirculadas. La
limpieza de las rejillas en una operación manual y puede ser facilitada mediante el
uso de dos rejilla en serie, soportadas por guías independientes. Las aberturas de
las rejillas deben ser más pequeñas que los orificios de la boquilla de rociado. Los
tanques del lavador representados en la figura 15a y 15c deben estar equipados
con rejillas fijas. En lugar de rejillas fijas, o conjuntamente con ellas se puede
emplear un limpiador automático de correas sin fin el cual es adecuado
principalmente para aplicaciones en que las partículas de materias extrañas son
de tamaño relativamente grandes. Funciona continuamente, recogiendo las
partículas sobre una correa y luego transportándolas con el agua recirculada
desde la correa hasta una cesta. Si se emplea agua recirculada, habrá que añadir
a la cantidad de ésta la necesaria para las boquillas principal de rociado y de
inundación cuando se determina la capacidad necesaria de la bomba.
El limpiador de correa se puede montar dentro del tanque lavador (Fig. 15b y 15d).
La figura 17 representa un filtro limpiador de correa. El limpiador de tambor
giratorio si se instala en un tanque central colector y de almacenamiento.
Es un dispositivo limpiador más eficaz que el tamiz fijo o los de tipo de correas.
Por esa razón es particularmente adecuado para utilizarlo con un sistema
compacto de lavador de rociado en que toda el agua es retornada a un punto
central y en el que los tubos de un enfriador de agua y varías válvulas de control
deben ser protegidos contra las acumulaciones de materias extrañas.
42
La figura 18 ilustra un filtro limpiador del tambor giratorio. Con este método de
limpieza el agua es filtrada continuamente a través de un tambor perforado. Las
acumulaciones de residuos sobre las superficies del tambor hacen que el nivel del
agua aumente cuando no encuentra perforaciones libres. Las variaciones del nivel
del agua controlan la rotación del tambor mientras el flujo lo va limpiando de
materias extrañas y conduce estas hasta una cesta.
43
2.8. AISLAMIENTO ANTIVIBRATORIO
Un lavador de estación central no requiere aislamiento antivibratorio. Sin embargo,
deberán ser investigados los requisitos de aislamiento del ventilador del suministro
de aire en lo que respecta a los niveles de ruido ambiente en el edifico. Los
lavadores unitarios requieren pocas veces aislamiento antivibratorio en
aplicaciones industriales, pero en instalaciones críticas puede ser necesario un
análisis de la vibración.
44
2.9. AISLAMIENTO TÉRMICO
Las caras superiores y laterales del des-humectador de rociado deben estar
convenientemente aisladas térmicamente para impedir la condensación en el
aparato y reducir al mínimo la transferencia de calor. Un humectador de estación
central debe estar aislado analógicamente si el punto de rocío del aire de retorno
es más alto que la temperatura del agua de rociado, lo mismo que ocurre cuando
se emplean sistemas atomizadores complementarios.
El lavador unitario de alta velocidad antes escrito debe estar perfectamente
aislado, cualquiera que sea su aplicación.
Debajo del tanque lavador puede ser necesario un aislamiento grueso de corcho.
Si se utiliza una capa de corcho, ésta debe estar revestida en ambas caras con
una composición impermeable y colocada sobre la almohadilla del tanque antes
de que sea instalada la unidad.
Los lavadores colocados a la intemperie deben estar aislados, ser herméticos al
vapor y resi8stentes a los agentes atmosféricos. El aislamiento sobre las
superficies superiores debe presentar a su vez una superficie ligeramente
combada para que escurra el agua.
En aplicaciones industriales el aislamiento de los tubos ascendentes o montantes
de agua y vapor está expuesto algunas veces a deterioro por impactos de
vagonetas y el equipo de tratamiento del material. En este caso es recomendable
proteger el aislamiento con una chapa metálica.
45
2.10. VENTILADORES Y DISTRIBUCIÓN DE AIRE 2.10.1.- TIPOS DE VENTILADORES
Se usan cinco tipos principales de ventiladores en los sistemas de ventilación, se
describen a continuación:
Centrífugos:
El flujo de aire cambia de dirección en 90º, lo que puede hacer a este tipo de
ventilador difícil de usar dentro de un sistema con ductos. Se usan dos tipos de
aspas, con curva hacia atrás que proporciona presión elevada con flujo de
volumen bajo, y con curva hacia delante que proporciona presión y flujo de
volumen medianos. Las eficiencias estáticas típicas son de 70-75% y 80-85%,
respectivamente.
Axiales:
Los servicios usuales son tasas de flujo de volumen de altas a medianas
presiones de medianas a bajas. En su forma más sencilla hay solo un impulsor y
su motor montados dentro de la caja cilíndrica, y el flujo de descarga por lo regular
contiene un elemento pronunciado de movimiento rotacional que, si no se corrige,
puede incrementar sustancialmente la resistencia de la parte corriente abajo del
sistema. Las versiones más avanzadas incluyen álabes guía tanto corriente abajo
como corriente arriba para corregir los remolinos. Las eficiencias estáticas típicas
son de 60-65% o de 70-75% con álabes guía.
46
De hélice:
Ésta es en realidad una forma sencilla de ventilador axial pero con su impulsor
montado en un anillo o diafragma que le permite descargar aire con componentes
tanto axial como radial. Los servicios que cubren son alto volumen y baja presión.
La eficiencia estática suele estar por debajo del 40%.
Flujo mixto:
Este es un ventilador en el que la trayectoria del aire a través del impulsor es
inmediata entre los tipos axial y centrífugo, con el beneficio de un aumento de
presión, pero que puede construirse de modo que provea una descarga ya sea
axial o radial. La eficiencia estática suele ser de 70-75.
Flujo cruzado:
Este tipo normalmente tiene un impulsor cilíndrico largo con un número
relativamente grande de aspas angostas con curva hacia delante. En virtud de la
forma de la caja que rodea a este impulsor, el aire entra por un solo lado de la
superficie cilíndrica del impulsor, y sale por otro lado. La eficiencia estática suele
ser de 40-50%.
Nota: En general, se usan ventiladores axiales para las unidades de extracción en
techos y sistemas de ductos pequeños; los ventiladores centrífugos se usan en
sistemas con ductos grandes.
Los ventiladores son casi universalmente empleados para circulación de aire u
otros gases a través de sistemas de baja presión y se fabrican cuatro tipos
generales como se muestra en la Fig. 19.
47
El ventilador centrífugo ampliamente usado, es un tipo más versátil y puede mover
grandes o pequeñas cantidades de aire a una gama muy grande de presiones.
Este consiste en un rotor o rueda, montada en una cubierta tipo caracol. La rueda
puede girar de modo directo a más comúnmente por un motor y empleando
bandas y poleas. La rueda del ventilador, una de las cuales puede verse en la
figura 20 puede estar construida con paletas con curvatura hacia delante o con
curvatura hacia atrás o con paletas radiales (rectas). Las características del
ventilador pueden cambiarse dentro de límites muy amplios al variar la forma de
las paletas.
Para la cubierta del ventilador en general se emplean láminas de hierro, aunque
para unidades pequeñas se utiliza algunas veces metal vaciado. Cuando se
manejan gases corrosivos por medio de un ventilador, se protege la cubierta y el
rotor con cubiertas de hule, plomo, asfalto o pintura.
48
El ventilador de paletas axiales produce flujo axial de los gases a través de la
rueda y de las paletas. La rueda y sus paletas están localizadas en una cubierta
cilíndrica y se tienen paletas fijas que sirven de guía al aire antes de que salgan de
la rueda.
El ventilador turbo-axial es similar al ventilador de paletas axiales y puede mover
una gama grande de volúmenes de aire a través de una gama de presiones
medias. En la Fig. 21 se muestra un ventilador axial.
49
El ventilador de hélice puede mover grandes cantidades de aire, pero no produce
aumentos de presión significantes en el aire de circulación. Se le usa
principalmente para producir movimientos de aire dentro de un espacio, contra
pequeñas diferencias de presión.
2.10.2. VENTILADORES CENTRÍFUGOS
Los ventiladores centrífugos desarrollan principalmente presión para convertir
parte de la energía cinética impartida al aire por el rotor en elevar la presión del
aire. Además de la presión creada de esta manera se tiene un pequeño
incremento de presión desarrollada centrífugamente por el movimiento de las
paletas del rotor. Sin embargo, esta contribución al aumento de presión es
pequeña cuando las paletas están a una distancia radial corta con respecto al
centro del rotor, así como también resulta pequeño el aumento de presión
resultante del cambio de velocidad relativa de las paletas del rotor. El aire al salir
del rotor del ventilador entra a la sección del caracol (voluta) la cual está diseñada
para que se tenga una disminución en la velocidad del aire. Esto constituye
propiamente difusión del aire (una sección con incremento de la sección
transversal en la dirección del flujo).
En la siguiente tabla se da una lista en general de características relativas de
ventiladores centrífugos: además de los tres tipos indicados se tiene un número
de tipos intermedios.
50
TABLA 1. Características para comparación de tipo de ventiladores centrífugos.
Partida Paletas curvadas hacia adelante
Paletas radiales (rectas)
Paletas curvadas
Hacia atrás Eficiencia Media Media Alta Estabilidad de operación Mala Buena Buena Espacio requerido Pequeña Media Media Velocidad tangencial para una velocidad conocida de presión
Baja Media alta
Resistencia a la abrasión Mala Buena Media Características de ruido Mala Regular Buena
2.10.3.- VENTILADORES DE FLUJO AXIAL Los ventiladores de flujo axial, son incapaces de desarrollar presiones altas, por lo
mismo no son adecuados para forzar aire a través de ductos y de los equipos de
baja resistencia que pueden ser colocados en dichos ductos, tales como filtros
ligeros y serpentines de calentamiento y enfriamiento. Estos ventiladores son
particularmente apropiados para mejorar volúmenes grandes de aire a bajas
presiones. Su costo inicial es bajo y poseen buena eficiencia; ya que están
colocados directamente en el ducto con flujo de aire a través de ellos, eliminando
el cambio de 90° en la dirección del aire, lo cual es característico de los
ventiladores centrífugos.
En general, los ventiladores axiales tienen una masa grande y las paletas son de
forma aerodinámica. Las paletas son cortas y no están próximas entre sí.
51
Las paletas guía de este tipo de ventilador alinean y dirigen las corrientes de aire
hacia las paletas del ventilador. Las paletas le imparten energía al aire y entregan
éste aun difusor de salida que es sección del ventilador.
Para reducir las pérdidas, los soportes y las poleas son de perfil aerodinámico, lo
mismo que la cubierta para la banda V del motor. En algunos diseños el
ventilador es accionado directamente por el motor y éste se encuentra montado en
el ducto.
Las paletas se construyen de muchas maneras, pero la más común es de sección
aerodinámica. Sus paletas pueden cambiar a varias posiciones combinando el
ángulo al producirse un giro en ellas. Los ventiladores más censillos, sin embargo,
podrán tener sólo paletas planas.
Las unidades de ventiladores axiales se construyen actualmente con un grado de
efectividad. Muestran buenas eficiencias y pueden operar a presiones estáticas
altas si tal operación es necesaria. El ventilador puede estar diseñado de tal modo
que su curva característica de potencia sea suave y no tenga sobrecarga. Se
acostumbra incluir un cono a la salida de la descarga, lo cual constituye la sección
del difusor. Los remolinos de aire producidos por las paletas del ventilador pueden
eliminarse mediante el uso de paletas guía en el lado de la entrada y en algunos
diseños también en el lado de la salida.
2.11. EQUIPO AUXILIAR. 2.11.1. BOMBA CENTRÍFUGA.
En una bomba centrifuga existen dos elementos fundamentales: un rodete
montado sobre un eje que se apoya sobre cojinetes provistos de empaquetaduras,
y una carcasa o cámara de impulsión (voluta).
52
El rodete es el que impulsa el líquido, y la voluta lo conduce desde su entrada
hasta la salida, convirtiendo al mismo tiempo la energía cinética en presión.
2.11.2. VENTAJAS.
La bomba centrífuga es preferida en virtud de las siguientes características
favorables:
1. Sencillez de construcción.
2. Ausencia de válvulas y partes con movimiento alternativo.
3. Pocas piezas móviles.
4. Ausencia de tolerancias muy estrictas.
5. Mínimas pérdidas de potencia por transmisión.
6. Caudal constante, sin pulsaciones.
7. Funcionamiento en vacío sin excesivo aumento de presión.
8. Ausencia de contacto entre el lubricante y el líquido bombeado.
9. Es compacta y pesa poco.
10. Puede montarse en conexión directa con los motores corrientes.
11. Vida prolongada.
12. De fácil mantenimiento y pocas averías.
13. De precio razonable.
La bomba centrífuga tiene dos inconvenientes:
1. No se auto-ceba, mientras no tenga un dispositivo especial de cebado (o
una válvula de pie).
2. es de poco rendimiento con caudales menores de 3 m3/h, a alturas mayores
de 10 m.
53
2.11.3. CLASIFICACIÓN Y DESIGNACIÓN.
Rodetes:
Los rodetes se construyen de tres formas distintas:
1. Cerrados (los álabes situados entre dos placas laterales).
2. Semi-cerrados (los Álabes montados sobre una placa lateral).
3. Abiertos (sin paredes, haciendo la carcasa el efecto de las placas laterales).
Aspiración:
La entrada de líquido en la bomba puede hacerse:
1. A través de una entrada con una sola boca de aspiración en el rodete.
2. A través de una sola entrada con doble aspiración en el rodete, entrando el
liquido en el mismo por los dos costados a lo largo del eje.
Carcasa:
La voluta puede estar partida axialmente (horizontalmente como suele ocurrir en
las bombas de doble aspiración) o radialmente (verticalmente, en las de aspiración
simple).
Fases:
La bomba de una sola fase es la que tiene un solo rodete, con aspiración simple o
doble. Si la presión necesaria es mayor que la que puede obtenerse con un solo
rodete, se pueden utilizar bombas de dos o más fases en serie, o sea un conjunto
de rodetes sobre un mismo eje y dentro de una sola carcasa. El ultimo conjunto se
designa con el nombre de bomba multifase, o multicelular.
54
Montaje:
En relación con el eje de rotación, las bombas centrifugas pueden ser de montaje
horizontal o vertical (en algunos casos inclinado). Las bombas horizontales se
montan con entradas de aspiración lateral o de aspiración vertical; las bocas de
aspiración también pueden estar en la parte superior o en la inferior. Las bombas
de aspiración doble se construyen generalmente con bocas de descarga lateral.
Normalmente las bombas de aspiración simple están construidas de forma que
pueda adoptarse una posición de entrada de líquido y distintas posiciones de la
boca de salida. La boca de salida o descarga es una o dos veces más pequeña
que la de aspiración. Las bombas centrifugas se identifican en ocasiones por
medio de un numero que corresponde al tamaño de la boca de descarga; no
obstante esto no da idea de su capacidad, que tiene que definirse en cada caso.
Accionamiento:
Los motores mas empleados para mover las bombas centrifugas son los
eléctricos. Con bombas pequeñas los motores que más emplean son los
monofásicos con condensador. Entre los polifásicos, los más empleados son de
inducción de jaula de ardilla. En determinadas circunstancias y por razones
especiales de distribución de energía o de conveniencia económica del cliente una
bomba puede ser movida por un motor síncrono o de rotor bobinado.
Las bombas de tamaños pequeños se encuentran con frecuencia acopladas
directamente al motor; el rodete se monta sobre el eje del motor y la voluta y la
carcasa del motor forman un solo conjunto. Las bombas son accionadas por
motores mediante un acoplamiento.
55
2.12.- CAPACIDAD DE CARGA Y DURACIÓN DE LOS RODAMIENTOS.
Se entiende por duración de un rodamiento el número de revoluciones (o el
número de horas de funcionamiento a una velocidad constante dada) que puede
efectuar un rodamiento antes de que aparezcan signos de fatiga en alguno de sus
aros o de sus cuerpos rodantes. El desgaste del material es la única causa de
averías en los rodamientos que no puede eliminarse. Una disposición defectuosa,
una falta de cuidado, una lubricación insuficiente o inadecuada, una obturación
poco satisfactoria, los ajustes inexactos, etc. pueden inutilizar el rodamiento en un
tiempo imposible de calcular por adelantado, pero en general estas causas de
averías de rodamientos pueden evitarse adoptando disposiciones de montaje
adecuadas.
La experiencia ha demostrado que dos rodamientos del mismo tipo, tamaño y
material tienen diferente duración funcionando incluso en las mismas condiciones.
El cálculo del tamaño de un rodamiento exige pues una definición especial de la
palabra “duración”. Para conciliar convenientemente las exigencias de seguridad
de servicio y el menor precio de adquisición posible, SKF toma como base para
sus cálculos de capacidad de carga, la duración alcanzada o sobrepasada por el
90% del conjunto de los rodamientos. Esta es la llamada “duración nominal”. De
hecho, para la mayoría de los rodamientos, la verdadera duración es
considerablemente más elevada que la nominal; para la mitad de los rodamientos
es más de cinco veces mayor.
56
2.12.1. REVISIÓN DE LOS RODAMIENTOS
Como todas las piezas esenciales de una máquina, los rodamientos deben ser
limpiados y revisados periódicamente. La frecuencia de esta operación depende,
ante todo, de las condiciones de funcionamiento. Si el rodamiento está sometido a
una carga elevada, es recomendable limpiarlo a fondo y revisar una vez cada año
sus aros, porta-bolas o porta-rodillos y elementos rodantes. Al mismo tiempo se
verifica el apriete de todas las tuercas y la fijación de los manguitos, efectuándose
los reglajes necesarios. En muchos casos estas revisiones puede hacerse a
intervalos mayores de un año, especialmente si hay posibilidad de controlar los
rodamientos durante su funcionamiento, por ejemplo, escuchando su marcha,
midiendo su temperatura u observando el color y estado del lubricante.
Para limpiar los rodamientos, se emplea, con preferencia, petróleo refinado (white
spirit), petróleo de buena calidad (water white), gasolina o benzol. Estos últimos,
por su inflamabilidad, deben emplearse con mucha precaución.
Después del lavado, no conviene dejar los rodamientos mucho tiempo en seco,
sino que, acto seguido, deben ser aceitados o bien lubricados con grasa. Durante
la operación, se hace dar algunas vueltas al rodamiento para que el aceite o la
grasa alcance todas las partes vitales y el rodamiento quede bien protegido contra
la oxidación. Esta norma debe ser observada sobre todo cuando se trata de
rodamientos montados en máquina que deban estar paradas durante largo tiempo.
57
2.12.3. FALLAS EN RODAMIENTOS
Fig. 22. Falla en pista interna. FALLA EN PISTA INTERNA:
Agrietamiento o desastillamiento del material en la pista interna, producido por
errores de ensamble, esfuerzos anormales, corrosión, partículas externas o
lubricación deficiente.
Se produce una serie de armónicos siendo los picos predominantes 1X y 2X RPS
la frecuencia de falla de la pista interna, en dirección radial. Además el contacto
metal - metal entre los elementos rodantes y las pistas producen pulsos en el
dominio del tiempo del orden de 1-10 KHz.
El rodamiento debe ser reemplazado, debido a que la falla seguirá
incrementándose. Antes revise el estado de lubricación del rodamiento.
Nota: Generalmente la medida mas confiable es en dirección de la carga.
Fig. 23. Falla en pista externa.
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FALLA EN PISTA EXTERNA:
Agrietamiento o desastillamiento del material en la pista externa, producido por
errores de ensamble, esfuerzos anormales, corrosión, partículas externas o
lubricación deficiente.
Se produce una serie de armónicos siendo los picos predominantes 1X y 2X RPS
la frecuencia de falla de la pista externa, en dirección radial. Además el contacto
metal - metal entre los elementos rodantes y las pistas producen pulsos en el
dominio del tiempo del orden de 1-10 KHz. El rodamiento debe ser reemplazado,
debido a que la falla seguirá incrementándose. Antes revise el estado de
lubricación del rodamiento.
Nota: Generalmente la medida mas confiable es en dirección de la carga
2.13. BANDAS.
Fig. 24. Distensión en bandas.
DISTENSIÓN:
Ocurre por sobrepaso de la vida útil de la banda, o por desgaste excesivo de la
misma. Las frecuencias de bandas siempre están por debajo de la frecuencia del
motor o maquina conducida. Normalmente se encuentran cuatro picos y
generalmente predomina el de 2x frecuencia de banda. Tienen amplitudes
inestables. Para corregir el problema, si la banda no presenta demasiado desgaste
intente tensionarla, de lo contrario reemplácela.
59
Fig. 25. Desalineación en poleas.
DESALINEACIÓN EN POLEAS:
Puede ocurrir por que los ejes de las poleas no están alineados o por que las
poleas no están paralelas. También puede ocurrir ambos casos simultáneamente.
Produce alta vibración axial a 1x RPS de la conductora o la conducida,
generalmente la conducida. La buena medida de las amplitudes de las vibraciones
depende de donde sean tomados los datos. Para solucionar el problema deben
alinearse las poleas tanto angular como paralelamente.
2.14. CHUMACERAS.
Fig. 26. Desgaste o juego en chumaceras
DESGASTE O JUEGO:
Producido frecuentemente por desgastes de bujes o aflojamiento de manguitos.
El espectro muestra presencia de armónicos a velocidad nominal. Para corregir el
problema debe reemplazarse el buje o manguito.
60
Fig. 27. Remolino de aceite.
REMOLINO DE ACEITE:
Normal en chumacera y crítico si el desplazamiento supera 0.5 veces la holgura
eje-agujero. Ocurre entre 0.40 x y 0.48 x RPS y es muy grave si supera 0.5 veces
la holgura eje agujero. El fenómeno es excesivo si sobrepasa el 50% del juego.
Se recomiende volver a seleccionar el lubricante o modificar las especificaciones
de la chumacera para corregir el problema.
2.15. DESBALANCEO:
Fig. 28. Desbalanceo en un plano EN UN PLANO:
Generalmente producido por desgaste radial superficial no uniforme en rotores en
los cuales su largo es despreciable en comparación con el diámetro.
El espectro presenta vibración dominante con una frecuencia igual a 1 X RPS del
rotor.
61
Se recomienda para corregir la falla balancear el rotor en un sólo plano (en el
centro de gravedad del rotor) con la masa adecuada y en la posición angular
calculada con un equipo de balanceo. Debe consultar a un experto en balanceo de
máquinas.
DINÁMICO:
El desbalanceo dinámico ocurre en rotores medianos y largos. Es debido
principalmente a desgastes radiales y axiales simultáneos en la superficie del
rotor.
El espectro presenta vibración dominante y vaivén simultáneo a frecuencia
igual a 1 X RPS del rotor.
Se recomienda para corregir la falla balancear el rotor en DOS PLANOS con
las masas adecuadas y en las posiciones angulares calculadas con un equipo de
balanceo dinámico.
Fig. 29. Desbalanceo Dinámico
2.16. DESALINEACIÓN.
Fig. 30. Desalineación angular.
62
ANGULAR:
Ocurre cuando el eje del motor y el eje conducido unidos en el acople, no sean
paralelos.
Caracterizado por altas vibraciones axiales. 1x RPS y 2x RPS son las mas
comunes, con desfase de 180º a través del acople. También se presenta 3x RPS.
Estos síntomas también indican problemas en el acople. Para corregirlo, el motor y
el rotor conducido deben alinearse.
Fig. 31. Desalineación paralela.
PARALELA:
Los ejes del motor y del rotor conducido están paralelos, pero no son colineales.
Se pueden detectar altas vibraciones radiales a 2x RPS, predominante, y a 1x
RPS, con desfase de 180º a través del acople. Cuando aumenta la severidad,
genera picos en armónicos superiores (4x, 8x).
El acople debe alinearse para corregir el daño.
63
2.17. HOLGURA MECÁNICA.
Fig. 32. Holgura mecánica
HOLGURA EJE-AGUJERO: Aflojamiento de manguitos, tolerancia de manufacturas inadecuadas (con juego), y
holgura entre el impulsor y su eje en bombas. Causa un truncamiento en la forma
de onda en el dominio del tiempo.
La falla genera múltiples armónicos y subarmónicos de 1x RPS, destacandose los
armónicos fraccionarios 1/2x, 1/3x, 1.5x, 2.5x,… frecuentemente la fase es
inestable y el nivel máximo tiende a una dirección notable realizando lecturas
radiales espaciadas 30º entre si.
Fig. 33. Holgura eje- agujero
64
2.18. PROBLEMAS DE LUBRICACIÓN. DEFECTO DE LUBRICACIÓN:
Puede suceder por pérdida de propiedades del lubricante tales como viscosidad
debido a temperatura excesiva o por contaminación. También puede ser producida
por falla de cumplimiento con el programa de lubricación.
El espectro muestra presencia de vibración aleatoria al inicio del espectro en bajas
frecuencias o presencia de ruido de piso en frecuencias medias.
Fig. 34. Contacto metal-metal
CONTACTO METAL-METAL:
Se produce por falla del lubricante, por contaminación de agua o polvo que no deja
trabajar correctamente el lubricante o por exceso de velocidad.
El espectro muestra presencia de vibración aleatoria en rangos específicos del
espectro, localizada en altas frecuencias por encima de 1 KHz. Si el contacto es
primitivo y alrededor de los 400 a 900 Hz cuando es avanzado.
Fig. 35. Rozamiento del rotor
65
ROZAMIENTO DEL ROTOR:
Puede ser muy serio y de poca duración si es causado por el eje en contacto del
metal antifricción del rodamiento y menos serio cuando el eje esta rozando un
sello o un acople esta presionando contra el eje.
El espectro es similar al de holgura mecánica entre eje y agujero. Se genera una
frecuencia excitando una o mas resonancias. También excita subarmónicos de
fracciones enteras a velocidad nominal (1/2x, 1/3x….1/nx).
2.19 MOTORES ELÉCTRICOS. 2.19.1. PARTES DE LOS MOTORES ELÉCTRICOS
CARCASAS DE MOTOR.
Las condiciones de medio ambiente del motor son la temperatura, la humedad, la
altitud y acceso al aire de ventilación seco y limpio. La carcasa del estator y del
rotor sirve, además de envolvente de protección contra las siguientes condiciones
ambientales:
Humedad: goteo, salpicadura, corrosión, niebla o vapor.
Gases (humos): corrosivos o explosivos.
Polvo: arenoso, combustible (explosivo) o conductivo.
Instalación Exterior: lluvia, viento, sol etc. A la vez que las condiciones anteriores;
insectos, pájaros y pequeños animales.
Temperaturas inferiores a 10°C.
Estas condiciones excepto la última, son bien patentes en su ambiente físico. El
funcionamiento del motor por debajo de 10°C reduce la resistencia del conductor,
lo que se traduce en un pequeño aumento de la intensidad de arranque y una
disminución del par de arranque.
66
Otro peligro del funcionamiento a bajas temperaturas es la probable condensación
de humedad sobre el aislamiento del motor. Al variar la temperatura de
funcionamiento pueden producirse desperfectos en el aislamiento.
Los motores que se emplean en los sistemas de refrigeración y acondicionamiento
de aire, son de tipo normal abierto, que son los mas baratos y de construcción
mas sencilla. Una maquina de construcción abierta tiene aberturas de ventilación
que permiten la entrada del aire exterior para refrigerar los arrollamientos de la
maquina.
COJINETES
Después del estator, rotor y carcasa, la parte mas importante del motor la
constituyen los cojinetes. Existen dos tipos principales: 1 rodamientos a bolas o
cilindros y 2 de casquillo. Estos últimos pueden ser de desgaste ( utilizados en los
motores de potencias fraccionarias), lubricados por aceite, o por aceite a presión
en los grandes motores. Los cojinetes a bolas pueden ser lubricados por aceite o
por grasa.
En los motores grandes se suelen utilizar cojinetes a bolas lubricados por aceite;
estos cojinetes exigen un alojamiento mas complejo y un cuidadoso control del
nivel de aceite, debiendo montarse en una posición determinada. El cojinete debe
estar provisto de una mirilla para observar el correcto nivel de aceite.
2.19.2. MOTOR DE ROTOR BOBINADO
Otra variedad de motor de inducción capaz de producir un gran par de arranque y
obtener una variación de velocidad dentro de cierto margen, es el de rotor
bobinado o de anillos rozantes.
El funcionamiento a velocidad reducida es muy interesante porque permite el
funcionamiento de los compresores centrífugos de refrigeración con carga parcial.
67
Aunque no tanto como con la turbina, con sus limitadas posibilidades de variación
de velocidad, con el motor de rotor bobinado es posible un control eficaz de su
potencia por variación de velocidad.
El motor de rotor bobinado se construye con un arrollamiento trifásico en el rotor.
Un extremo de cada fase esta unido al correspondiente anillo fijo al eje del rotor.
Las escobillas en contacto con estos anillos se conectan a un circuito exterior cuya
resistencia puede modificarse para obtener la velocidad necesaria. Cuando la
resistencia externa se ha eliminado, el motor posee las características de
velocidad y par correspondientes a un motor tipo B de jaula, según NEMA.
Fig. 36. Motor de rotor bobinado.
MOTOR SINCRÓNICO
El motor sincrónico es, por naturaleza, un motor de velocidad constante. Su
aplicación se caracteriza por el gran rendimiento de conversión de la energía
eléctrica en mecánica y por trabajar con factores de potencia del orden de la
unidad o bien con valores tales como 0.9 y 0.8. Su velocidad no se modifica por
cambios en la tensión de alimentación o en la carga.
68
Fig. 37. Motor sincrono.
En cuanto a su construcción, el motor sincrónico consiste en un estator al que se
conecta la corriente alterna, produciendo la rotación del campo magnético, y el
rotor que posee unas piezas polares y un arrollamiento amortiguador, este
arrollamiento es semejante al de los motores de inducción. El arrollamiento
amortiguador produce la mayor parte del par de arranque y de aceleración. En el
momento del arranque el motor sincrónico actúa como motor de inducción de jaula
de ardilla; sus características de arranque dependen de la disposición de las
ranuras y los arrollamientos.
En los sistemas de refrigeración y manejadoras de aire los mas utilizados son los
motores con excitación directa. Sobre el eje del rotor existen unos anillos
colectores a los que se conectan los devanados de excitación. Otra forma de
excitar el motor es por medio de una corriente suministrada por un grupo motor
dinamo independiente. En cuanto el motor alcanza la velocidad de régimen y
funciona con deslizamiento de 2 a 3%, se aplica a los arrollamientos de campo de
los polos del rotor una corriente continua procedente del excitador. Los polos del
rotor al ser magnetizados, se acoplan al campo giratorio del estator, girando en
sincronismo con este. El par que obliga al motor a pasar al sincronismo toma el
nombre de par de enganche. Si la corriente continua de campo se aplicase al rotor
antes de que este alcance el 97 o 98% de la velocidad de sincronismo, puede
ocurrir que no se consiga la sincronización del rotor, produciéndose vibraciones y
un aumento de pulsaciones de la corriente de entrada.
69
Cuando la carga mecánica (par resistente) se conecta al eje de un motor que esta
funcionando a la velocidad de sincronismo, los polos del rotor tienden a retrasarse
con respecto al campo giratorio. Cualquier aumento de carga va acompañado por
un nuevo aumento del ángulo de retraso, produciéndose con ello un aumento en el
par del motor opuesto al resistente. Aumentando progresivamente la carga puede
llegar a salirse de sincronismo el rotor y pararse el motor. El par máximo que
normalmente puede soportar el motor es el 150% del nominal funcionando con
factor de potencia unidad y de 200 a 250 % con factor de potencia en adelanto de
0.8.
Mientras el motor esta trabajando en carga, variando la intensidad de excitación,
pueden producirse modificaciones en intensidad de la corriente alterna que
alimenta al estator, con lo que se modifica el factor de potencia; hace que la
corriente este en fase o adelantada respecto a la tensión en bornes para una
carga dada. Si el campo es débil, el factor de potencia disminuye y la intensidad
queda desfasada en retraso respecto a la tensión. Generalmente, el motor
síncrono no se hace funcionar en estas condiciones. Si se sobreexcita el circuito
inductor, el campo en los polos es superior al requerido y esto se manifiesta
mediante la aparición de energía reactiva que el motor suministrara a la red.
Esta última característica puede ser conveniente en los sistemas que además de
emplear el motor sincrónico emplean otros motores de jaula de ardilla. El exceso
de potencia reactiva que produce el motor sincrónico lo consumen los motores de
inducción de la misma instalación, consiguiéndose con ello la corrección del factor
de potencia.
Los motores sincrónicos pueden ser muy útiles a causa de su tendencia a la
regulación de la tensión en la línea de alimentación. Cuando se produce una caída
de tensión en la línea la potencia reactiva en adelante del motor síncrono
aumenta, mejorando la tensión de alimentación al corregir el factor de potencia de
la línea. Los aumentos de tensión de línea invierten el proceso. Esta regulación de
tensión puede ser muy útil en los extremos de largas líneas de transmisión,
especialmente cuando existe una gran carga inductiva.
70
2.19.3. MOTORES MONOFASICOS
Los motores de pequeña potencia suelen ser trifásicos. No obstante, en muchas
aplicaciones se utilizan los monofásicos. Los motores trifásicos tienen tres
devanados separados y uniformemente distribuidos en el estator, uno para cada
fase. La corriente de estos devanados varia alternativamente, produciendo el
campo giratorio y dando lugar a un par que hace girar el rotor.
En los motores de inducción monofásicos, el estator tienen solamente un
arrollamiento. La corriente alterna produce un campo magnético de polaridad
alternativa, que no es giratorio. Entonces, para producir el par de giro es necesario
recurrir a otros medios auxiliares capaces de arrancar el motor y producir la
aceleración necesaria para que alcance la velocidad de régimen. A plena
velocidad, el motor monofásico funciona como polifásico en cuanto a su
rendimiento, deslizamiento en cuanto a su capacidad de sobrecarga, estando
limitada su construcción a motores fraccionarios y de pequeña potencia desde
1/100 hasta unos 6 CV.
TABLA 2. Motores monofásicos más empleados (Tipos y características).
Tipo de Motor Tensión Potencia Con bobina de sombra 115 y 230 V 1/100 a ¼ de CV De fase partida con resistencia 115 y 230 V 1/20 a 1/3 de CV
De inducción y arranque por condensador 115 y 115/230 V 1/20 a 1.2 de CV
Con condensador permanente. 115 y 230 V 1/20 a 5 de CV
Con condensador de arranque y condensador de marcha
115 y 230 V 1/20 a 6 de CV
71
La grasa utilizada en los cojinetes debe ser del tipo silencioso y bajos índices de
rozamiento y oxidación, además de estar limpios. En aplicaciones en las que los
motores están expuestos a las bajas temperaturas invernales, debe hacerse uso
de grasas especiales. El exceso de grasa puede producir el recalentamiento del
cojinete.
MONTAJE Y AISLAMIENTO MECÁNICO
Para reducir las vibraciones del motor y de la maquina existen algunos montajes
amortiguadores. Los elementos amortiguadores se colocan bajo las patas del
motor o debajo de la bancada.
72
2.19.4. NORMAS NEMA La NEMA ha establecido normas para la construcción de motores de inducción
jaula de ardilla hasta una potencia de 200 HP. En ellas se especifica las
condiciones del par de arranque, del par máximo, de la corriente de arranque y del
deslizamiento.
TABLA 3. Características de los MOTORES DE INDUCCIÓN DE JAULA TIPOS
NEMA A, B y C. PAR (POR CIENTO DE
PLENA CARGA) TIPO NEMA ARRANQUE MÁXIMO
INTENSIDAD DE
ARRANQUE
DESLIZA-MIENTO
APLICACIONES
A
NORMAL 100 a 275
Mas alto que el de
tipo B.
Normal
Normal
Con Cargas moderadamente fáciles que requieran un par de arranque algo mayor que el de plena carga, pequeño deslizamiento y par máximo moderadamente alto para soportar sobrecargas eventuales Tipo A mejor que tipo B.
B
NORMAL 100 A 275
200 A 300
Normal
Bajo
Para ventiladores e insufladores, bombas y compresores centrífugos, compresores alternativos ( arranque sin carga)
C
ALTO
200 a 250
190 a 225
Normal
Bajo
Con cargas de arranque difícil que requieren un par de arranque mas elevado, no altas demandas de sobrecarga. Utilizados con compresores alternativos abiertos (arranque con carga), bombas rotatorias.
Los tipos D y F no se incluyen por no utilizarse en el acondicionamiento de Aire.
73
74
UNIDAD III. MANTENIMIENTO
3.1. ANTECEDENTES 3.1.2. LA PREHISTORIA DEL MANTENIMIENTO (ENFOQUE REACTIVO).
La función de mantenimiento hasta principios de los años 70’s tenia un enfoque
esencialmente reactivo, es decir, se actuaba en base a fallas ocurridas en los
equipos que tenían el proceso de producción y representaban grandes pérdidas
para el negocio no solo en producción, sino también en la procuración y la
utilización de los insumos requeridos para reparar el equipo en forma no empleada
y programada, como son: partes del repuesto, personal apropiado o contratado,
equipo especial, etc.
3.1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
• Fomentar la cultura de eliminación de defectos (fallas) con un enfoque
proactivo de mantenimiento para asegurar la confiabilidad de los equipos.
• Presentar las tecnologías del mantenimiento predictivo más utilizadas por
las industrias de la clase mundial para el buen desempeño de un programa
de mantenimiento.
• Presentar los procesos de soporte y los sistemas administrativos que
deberán implementarse para ser más efectivo el programa de
mantenimiento.
75
3.1.4. PRINCIPIOS.
El éxito de un programa de mantenimiento se fundamenta en la implementación
sistemática y disciplinada de las mejores prácticas y tecnologías de mantenimiento
para identificar, prevenir y eliminar los defectos en los equipos o sus
componentes.
• Sistemática en cuanto a la sección y aplicación de las tecnologías más
apropiadas en cuanto a efectividad y costo para identificar, prevenir y
eliminar defectos (fallas) en los equipos a o sus componentes
• Disciplinada en cuanto al cumplimiento de manera planeada y programada
de las actividades determinadas dentro de un programa óptimo de
mantenimiento, el cual debe ser definido para cada componente del
equipo y realizado por parte de personal capacitado de la función de
mantenimiento a través de procedimientos apoyados en la disciplina
operativa.
76
3.1.5. LA EVOLUCIÓN DE LA FUNCIÓN DEL MANTENIMIENTO
La función de mantenimiento en la industria está en la transición de un
departamento de reparaciones a una función de alto nivel dentro del negocio. Por
una parte, la necesidad de contar con capacidad productiva que permita cumplir
con los compromisos de producción de una forma segura, con productos de
calidad, a tiempo y con un costo competitivo.
77
3.1.6. ORDEN DE TRABAJO
Instrucción detallada y escrita que define el trabajo que debe realizarse por la
organización de Mantenimiento en la Planta. 3.1.7. PLAN DE MANTENIMIENTO. Relación detalla de las actuaciones de Mantenimiento que necesita un elemento y
de los intervalos temporales con que deben efectuarse
3.1.8. MANTENIMIENTO.
Tareas necesarias para que un equipo sea conservado o restaurado de manera
que pueda permanecer de acuerdo con una condición especificada.
3.2. MANTENIMIENTO PREVENTIVO:
Posteriormente y en base a la incidencia de fallas, surgen los primeros programas
de mantenimiento preventivo, que consistían en programar reparaciones o
cambios en los equipos por intervalos de tiempo, antes de que la falla se
presentara, lo cual significo un avance importante en el desarrollo de la función de
mantenimiento al disminuir las pérdidas de producción por paros no programados
y mejorar la disponibilidad de insumos para las actividades de mantenimiento. Sin
embargo, esto creo una sensación de éxito un tanto ficticia, ya que en realidad
tales programas de mantenimiento se enfocaban a resolver los efectos de fallas,
mas no las causas de las mismas.
Con el advenimiento de sistemas computarizados, muchas industrias
implementaron estrategias de mantenimiento preventivo para la ejecución de las
órdenes de trabajo y la administración de los costos asociados, así como otras
78
funciones administrativas relacionadas como historia de equipos y control de
inventarios de partes de repuesto.
El mantenimiento preventivo basado en intervalos de tiempo es el sistema de
mantenimiento más ampliamente usado, principalmente por que esta metodología
ha existido por mucho tiempo. El beneficio probado del mantenimiento preventivo
es que provee el primer nivel de control de mantenimiento más allá del nivel
reactivo. Estudios han demostrado que un programa exitoso de mantenimiento
preventivo puede reducir hasta el 30% los costos en comparación a los
resultantes en mantenimiento reactivo. Sin embargo, contrario al pensamiento
popular en cuanto a los equipos industriales, no hay una fuerte relación entre la
edad de operación y la confiabilidad a menos que haya una fuerte relación entre la
edad y un modo de falla del equipo. Estos típicamente ocurre cuando por las
características del producto al entrar en contacto con los componentes del equipo
causa desgaste, fatiga o corrosión. Un ejemplo claro se da en componentes tales
como impulsores de bombas.
Actividades típicas de mantenimiento preventivo incluyen:
• Reparación o reemplazo de manera programada de componentes de
equipos en base a intervalo de tiempo.
• Inspecciones programadas de equipo como grúas, escaleras, válvulas de
relevo, etc.
• Actividades de rutina como lubricación y pintura.
Elementos clave en el proceso de mantenimiento son:
• Conocimiento del equipo crítico.
• Disciplina en el ambiente de trabajo para asegurar cumplimiento.
79
• Análisis de historia de fallas para ajustar frecuencias de mantenimiento
preventivo.
• Historia de reparación y fallas del equipo.
Si el mantenimiento preventivo basado en intervalos de tiempo se usa en toda una
unidad, el riesgo es que una gran cantidad de mantenimiento innecesario será
realizado para asegurar que ningún equipo falle en servicio. Recientemente, las
técnicas de mantenimiento preventivo han previsto la habilidad para medir la
condición del equipo y así adecuar el mantenimiento preventivo.
3.3. MANTENIMIENTO PREDICTIVO
El surgimiento a finales de los 80’s de tecnologías para monitoreo de parámetros
específicos que permitían determinar la condición de los equipos en operación, dio
forma al concepto de mantenimiento predictivo, lo cual vino a complementar los
programas de mantenimiento preventivo, creando una perspectiva más amplia en
la mejora de la confiabilidad de los equipos a través de programas de
mantenimiento predictivo / preventivo.
El objetivo de mantenimiento predictivo es la eliminación de paros no programados
por fallas de equipo, mediante la aplicación de tecnologías para medir la
condición del equipo, identificar cualquier problema presente o incipiente y
predecir cuándo una acción preventiva debe ser hecha. La base técnica que
respalda este concepto es que la mayoría de los componentes del equipo dan
alguna advertencia del hecho de que están en el proceso de fallar o fallando.
Estas advertencias incluyen vibración, temperatura, disminución de espesor,
partículas de desgaste en el aceite, etc.
80
Fig. 38. Etapas del procedimiento de mantenimiento predictivo.
Implementación
y seguimiento
¿Están los valores
medidos, dentro de los límites?
SI
Emitir recomendaciones
NO
Análisis(ACR)
Mediciones de campo
NO
SI¿Se corrigió
el problema?
Documentar
Cambio de Diseño
Los beneficios derivados del mantenimiento preventivo incluyen:
• La condición de los equipos bajo el programa de mantenimiento predictivo
es conocida, permitiendo que las acciones preventivas sean realizadas de
manera planeada y sin afectar la producción.
• Las necesidades del mantenimiento pueden ser anticipadas y planeadas.
Como resultado de las prácticas de mantenimiento predictivo, las órdenes
de trabajo de emergencia pueden ser reducidas a menos del 5% del total
de órdenes de trabajo y el tiempo extra puede ser reducido a un 3% o
menos del total de horas-hombre de mantenimiento. Las actividades de
trabajo de mantenimiento son empleadas más eficientemente en lo que
respecta a fuerza de trabajo, partes de repuesto y herramientas.
81
• La cantidad del producto es mejorada. Con frecuencia, la cantidad del
producto es adversamente afectada por equipo mecánicamente degradado.
Ya que la calidad es frecuentemente medida en la etapa final del proceso,
pueden ser producidas grandes cantidades de producto de mala calidad
antes de que el problema sea detectado. Las tecnologías del
mantenimiento predictivo pueden medir la condición mecánica del equipo,
de tal manera que las correcciones sean realizadas antes de que se afecte
la calidad.
• La seguridad es mejorada al eliminar trabajo de mantenimiento preventivo
innecesario y al eliminar trabajo de mantenimiento resultante de fallas
catastróficas. Ya que las actividades del mantenimiento son anticipadas,
planeadas y llevadas a cabo en un ambiente de no-emergencia, la
exposición a condiciones riesgosas se reduce.
• Los ahorros de energía pueden ser sustanciales. El mantenimiento
predictivo provee varias áreas potenciales para ahorro de energía. La
eliminación de fuentes de vibración de alta energía tales como
desalineación y desbalance puede producir un consumo de energía del
equipo en un 10 a 155%.
La piedra angular de un programa de mantenimiento predictivo es el monitoreo de
u equipo basado en vibración. Las historias de éxito en la implementación de un
programa de mantenimiento predictivo se iniciaron con la evaluación de equipos a
través del monitoreo de vibración y la utilización de la mayor parte de sus recursos
en esta área debido al tremendo impacto económico obtenido. La tecnología de
análisis por vibración, cuando se amplia una forma rutinaria y sistemática al equipo
rotatorio de una unidad, usualmente reporta ahorros de 10 a 50 veces el costo del
programa total en el primer año.
82
Posteriormente, otras tecnologías de mantenimiento predictivo son aplicadas para
realizar otras mejoras y ahorros a través del monitoreo de la condición de los
sistemas eléctrico, estructural y mecánico y otros componentes de una instalación
industrial. En la gráfica se muestra un análisis del costo de mantenimiento por
caballo de fuerza (HP) para mantenimiento reactivo, preventivo y predictivo.
3.4. MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD (MCC)
3.4.1. INTRODUCCIÓN.
El análisis de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad es la herramienta que se
presenta, para determinar las mejores estrategias de mantenimiento dentro del
marco del proceso de mejora continua para identificar, prevenir y eliminar defectos
(fallas potenciales) que podrían afectar los resultados en: producción, calidad y
costos.
3.4.2. OBJETIVO.
El objetivo principal es presentar al personal la metodología de Análisis de
Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (MCC) y su aplicación durante el
Proceso de Mejora Continua para identificar, prevenir y eliminar los defectos que
pueden afectar los resultados del negocio en producción, calidad o costos.
Como objetivos secundarios y en congruencia con la aplicación de esta
metodología, se pretende que los participantes logren:
• Definir y establecer las funciones de los equipos (seguridad, protección
ambiental, producción y calidad) y que estas funciones sean conocidas por
el personal a cargo de producción y mantenimiento como las funciones que
hay que sostener en forma explicita y consistente.
83
• Establecer los modos de falla que puedan afectar a la producción y calidad
a partir de la información de tecnología (ARP, Sistemas de calidad, etc.)
que permite que el personal se entrene y encuentre formas o estrategias de
mantenimiento para prevenir estos modos de falla y aumentar a si la
producción en especial, disminuir las perdidas por calidad y paros no
programados.
• Adecuar las estrategias de mantenimiento de tal manera que, a través de
una implantación y seguimiento consistente, se convierta en la plataforma
del mantenimiento predictivo y preventivo ideal para iniciar un proceso de
mejora continua de la confiabilidad del equipo.
• Aplicar esta metodología dentro del proceso de mejora continua, en la
optimización de los sistemas de mantenimiento, a través de la aplicación de
Análisis de causa Raíz para identificar y eliminar defectos que se pueden
convertir en fallas que afecten la producción.
• Se logre a través de la eliminación de defectos, un uso mas efectivo de los
activos (equipos), reduciendo también los costos de mantenimiento y de
capital.
• Suministrar un marco de referencia dentro del cual se pueda evaluar el
mantenimiento predictivo y preventivo, así como evaluar la efectividad de
cada una de las técnicas empleadas.
Un programa de mantenimiento centrado en confiabilidad nos va ayudar a
sostener los volúmenes de producción y los niveles de calidad, lo cual esta
íntimamente ligado con los ingresos. Adicionalmente nos ayuda a reducir los
costos de mantenimiento
84
3.4.3. PRINCIPIO.
La metodología MCC tiene como principio el que deben ser eliminados todos los
defectos en los equipos a través del análisis de funciones, fallas potenciales,
modos y consecuencias de las fallas de cada equipo y la determinación de su
correspondiente tarea de mantenimiento para prever y eliminar tales defectos.
Hablamos de evitar que estos defectos entren al sistema, y si entran, identificarlos
y eliminarlos entes de que ocurra una falla que afecte la producción.
Todas estas tareas deben quedar en procedimientos que incluyen listas de
verificación que previenen la repetición de estos defectos.
Las recomendaciones emitidas de un Análisis de MCC deberán contener las
mejores prácticas de mantenimiento para lograr el aprovechamiento óptimo de los
activos y podrían incluir:
1. Planes de mantenimiento predictivo. Como determinación de modos de
falla, procedimientos, rutas y listas de verificación, ordenes de trabajo
programado de mantenimiento predictivo, evaluación de efectividad y ajuste
de frecuencia y aplicación de tecnologías de predictivo como termografía,
vibraciones, ultrasonido, tribología, etc.
2. Planes de mantenimiento preventivo. Procedimientos y rutas de
verificación, ordenes de trabajo programadas de mantenimiento preventivo,
evaluación de efectividad y ajuste de frecuencias. Procedimientos de
inspección y limpieza de equipos y otras tareas como lubricación, alineación
por láser, apriete de tortillería, etc.
3. Rediseño de instalaciones.
4. Definición de partes de repuesto criticas en almacén.
85
3.4.4. ANTECEDENTES Y METODOLOGÍA DE MCC. 3.4.4.1. ANTECEDENTES.
3.4.4.2. EL MUNDO CAMBIANTE DEL MANTENIMIENTO.
En los últimos 20 años la función de mantenimiento ha tenido un desarrollo
acelerado dentro de las empresas industriales debido a los siguientes factores:
• La cantidad de equipos a los que hay que dar mantenimiento y su
complejidad (planta, equipo y edificios).
• Han crecido las expectativas que se tienen de esta función.
• Ha habido cambios fundamentales en el entendimiento de cómo se
comporta el equipo y como se producen las fallas.
• Hay nuevas tecnologías de mantenimiento.
3.4.4.3. FACTORES DEL CAMBIO (“DRIVERS”).
Se ha desarrollado la conciencia y certeza de que el desempeño del equipo en
cuanto a sus fallas contribuye significativamente a los resultados de todo negocio,
lo cual podemos constatar al considerar la estrecha relación entre las fallas del
equipo y:
• La seguridad de las instalaciones.
• Impacto al medio ambiente.
• La calidad.
• Los costos de operación y mantenimiento.
• El impacto en la producción y la efectividad de activos.
• El ciclo de vida de las instalaciones.
86
3.4.4.4. SURGIMIENTO Y EVOLUCIÓN DEL MCC.
En el año de 1959 surge MCC en la industria de aviación de Estados Unidos, de
un esfuerzo por mejorar el mantenimiento de las aeronaves con el objetivo de
mejorar su confiabilidad disminuyendo el número de fallas. Los primeros
resultados de este esfuerzo llevaron a una disminución de 50% en inventario de
partes y un mejor aprovechamiento de las horas-hombre utilizadas en
inspecciones estructurales de las flotillas de aviones.
En 1974 el departamento de defensa de Estados Unidos aplica esta metodología a
barcos y aviones de guerra.
En 1981 se desarrolla la versión de MCC para su aplicación en la industria en
general.
3.4.4.5. METODOLOGÍA MCC COMO MEJOR PRÁCTICA DE MANTENIMIENTO.
3.4.4.6. DEFINICIÓN.
El MCC es un proceso utilizado para determinar los requerimientos de
mantenimiento de cualquier equipo en su contexto de operación para asegurar
que continué satisfaciendo sus funciones de la manera mas efectiva durante toda
su vida útil.
87
3.4.4.7. FUNCIONES.
Una declaración de función deberá consistir de un verbo, un objeto y un estándar
de desempeño requerido. Los objetivos de mantenimiento con respecto a
cualquier equipo (activo) están definidos por las funciones de ese equipo (activo) y
sus estañares de desempeño asociados.
3.4.5. DIFERENTES TIPOS DE FUNCIONES.
Funciones primaria:
Es la razón por la cual el equipo (activo) existe.
Funciones secundaria:
Estas son otras funciones que el equipo deberá desempeñar además de su
función primaria.
Para ayudar a asegurar que ninguna de estas funciones es pasada por alto, se
dividen en siete categorías como:
1. Integridad ambiental.
2a. Seguridad.
2b. Integridad estructural.
3a. Control.
3b. Contención.
3c. Confort.
4. Apariencia.
5. Equipos de protección.
6. Economía / Eficiencia.
7. Funciones Superfluas.
88
3.4.6. ESTÁNDARES DE DESEMPEÑO.
El objetivo de mantenimiento es asegurar que los activos continúen haciendo lo
que los usuarios deseen que hagan. El límite hasta el cual un usuario desea que
un activo haga algo puede definirse como el mínimo estándar de desempeño. Si
pudiéramos construir un activo que pudiera dar ese mínimo desempeño sin
deteriorarse de alguna forma, entonces ese seria el final del asunto. Una maquina
operaria continuamente sin necesidad de mantenimiento. Sin embargo, en el
mundo real, las cosas no son tan simples. Las leyes de la física nos dicen que
cualquier sistema organizado que está expuesto al mundo real se deteriorará.
3.4.6.1. FALLA FUNCIONAL.
Una falla se define como la inhabilidad de un equipo (activo) para cumplir un
estándar de desempeño deseado.
3.4.6.2. MODOS DE FALLA.
Para cada perdida de función de un equipo se necesita un análisis para
determinar todas las fallas potenciales (defectos) que pueden provocar que la falla
funcional se presente. Estas no deberán ser síntomas, sino la causa de la falla.
El proceso de anticipar, prevenir, detectar o corregir fallas es aplicado a modos de
fallas individuales.
Los programas de mantenimiento deben incluir estratégicas predictivas y
preventivas adecuadas para identificar, prevenir y eliminar fallas del equipo.
89
La confiabilidad es un resultado directo del trabajo de la gente en cuanto a diseño,
mantenimiento y operación.
Elementos a considerar cuando se listan causas de falla.
• Suciedad. Falla en conservar adecuadamente limpio o sellado.
• Lubricación inadecuada. Tipo erróneo o no suficiente.
• Desensamblado o mal ensamblado.
• Incorrecta instalación u operación
• Proceso o material(es) incorrecto(s)
Al hacer la lista de modos de falla se debe considerar la probabilidad de
ocurrencia de la falla. Si ha ocurrido antes o si se esta haciendo ya algún
mantenimiento preventivo que esta diseñado para prevenirlo o si hay una alta
probabilidad de que pudiera ocurrir algún día, entonces se deberá incluir.
Conforme las consecuencias se hacen mas severas, se requiere considerar
modos de falla aunque su probabilidad sea muy baja.
Como fuentes de información acerca de modos de falla y su probabilidad, se
deberán considerar las siguientes:
• Operadores.
• Mecánicos / Técnicos.
• Cabos / Supervisores / Lideres de equipo.
• Fabricantes / Distribuidores / Vendedores del equipo.
• Otros usuarios del mismo equipo
• Datos históricos
• Registros de mantenimiento
• Bitácoras de operación.
90
3.4.6.3. EFECTOS DE FALLA. Este es un análisis de qué ocurriría si se presenta una falla en alguno de los
modos de falla determinados.
Para determinar los efectos des fallas, considerar todo lo siguiente:
• Tiempo perdido.
• Efectos en la calidad del producto.
• Probable acción correctiva inmediata.
• Pone en riesgo la seguridad.
• Pone en riesgo al medio ambiente.
3.4.6.4. CONSECUENCIAS DE LA FALLA.
Según estimaciones con base estadística, una planta industrial estándar tendrá de
3,000 a 10,000 modos potenciales de falla.
MCC. clasifica las consecuencias en cuatro categorías:
1. Consecuencia de falla escondida. Una función escondida es una cuya falla
no se hará evidente al personal de operación bajo circunstancias normales,
si ocurre por si misma.
2. Consecuencia de seguridad y ambientales. En un nivel, seguridad se refiere
a la integridad física de los individuos en el lugar de trabajo. Un modo de
falla tiene consecuencias de seguridad si causa una perdida de función u
otro daño que pudiera resultar en una lesión o una fatalidad. En otro nivel,
Seguridad se refiere a la seguridad o bienestar de la comunidad en su
contexto general. Un modo de falla tiene consecuencias ambientales si
causa una perdida de función u otro daño que pudiera afectar al medio
ambiente o conducir al incumplimiento de cualquier estándar o normatividad
ambiental.
91
3. Consecuencias Operacionales. La función primaria de la mayoría de los
equipos en la industria esta conectada de alguna manera con el proceso
productivo y la necesidad de obtener ingresos o dar soporte a las
actividades / operaciones para ganar ingresos. Una falla tiene
consecuencias operacionales si tiene un efecto adverso directo sobre la
capacidad productiva.
4. Consecuencias No-operacionales. Las consecuencias de una falla evidente
que no tiene un efecto directo adverso sobre la seguridad, el medio
ambiente o la capacidad productiva con clasificadas como no-
operacionales. Las únicas consecuencias asociadas con estas fallas son
los costos directos de reparación (solo consecuencias económicas).
3.4.6.5. TAREAS PREVENTIVAS. Las tareas preventivas son las tareas emprendidas antes de que una falla ocurra,
con el propósito de prevenir que el equipo (activo) entre a un estado de falla. Estas
tareas abarcan lo que tradicionalmente se conoce como mantenimiento
“predictivo” y “preventivo”, aunque MCC usa los términos mantenimiento para
asegurar la condición de equipo, mantenimiento programado de restauración y
mantenimiento programado de reemplazo.
“Si una tarea preventiva es técnicamente factible o no, depende de las
características del modo de falla y de la tarea”
MCC genera tres tipos de tareas de mantenimiento:
1. Tareas programadas para asegurar condición del equipo en operación.
2. Tareas programadas de restauración del equipo.
3. Tareas programadas para reemplazar el equipo.
92
3.4.6.6. TAREAS PREDETERMINADAS.
Si no puede encontrarse una tarea preventiva que sea tanto técnica como
económicamente factible, entonces deberá tomarse una acción predeterminada
adecuada.
Las tareas predeterminadas incluyen:
1. Tareas programadas para encontrar fallas.
2. Mantenimiento de rutina no critico.
3. Rediseño.
4. Programas de lubricación.
5. Inspecciones y verificaciones de campo.
3.4.6.7. PROCESOS DE LA INFORMACIÓN EN EL ANÁLISIS DE MCC.
Los documentos que se utilizan para conjuntar y manejar la información generada
en el análisis de MCC son:
• Hoja de cálculo. Se usa para listar los modos de falla encontrados durante
el análisis.
• Diagrama de decisión. Se usa para procesar cada modo de falla y
determinar la acción a seguir.
• Hoja de trabajo de decisión. Se usa para registrar las acciones a seguir
para cada modo de falla.
93
3.5. MANTENIMIENTO CORRECTIVO: 3.5.1. NO PLANIFICADO:
Corrección de las averías o fallas, cuando éstas se presentan, y no
planificadamente, al contrario del caso de Mantenimiento Preventivo.
Esta forma de Mantenimiento impide el diagnostico fiable de las causas que
provocan la falla, pues se ignora si falló por mal trato, por abandono, por
desconocimiento del manejo, por desgaste natural, etc.
El ejemplo de este tipo de Mantenimiento Correctivo No Planificado es la habitual
reparación urgente tras una avería que obligó a detener el equipo o máquina
dañada.
3.5.2. PLANIFICADO:
El mantenimiento Correctivo Planificado consiste la reparación de un equipo o
máquina cuando se dispone del personal, repuestos, y documentos técnicos
necesarios para efectuarlo
3.6. MANTENIMIENTO SELECTIVO
Componentes de equipos prioritarios, de acuerdo con recomendaciones de
fabricantes o entidades de investigación
Mantenimiento en Parada Tareas de Mantenimiento que solamente pueden
realizarse cuando la máquina está parada y/o fuera de servicio.
94
3.7. HISTORIA DEL MANTENIMIENTO PRODUCTIVO TOTAL:
El Mantenimiento Productivo Total, cuyas siglas en ingles son PTM
(Total Productive Maintenance), nace en los años 70, 20 años después del inicio
del Mantenimiento Preventivo.
Las metas del Mantenimiento PTM eran:
- Maximizar la eficacia de los equipos.
- Involucrar en el mismo a todos las personas y equipos que diseñan, usan o
mantienen los equipos.
- Obtener un sistema de Mantenimiento Productivo para toda la vida del equipo:
- Involucrar a todos los empleados, desde los trabajadores a los directivos.
- Promover el PTM mediante motivación de grupos activos en la empresa.
3.7.1. MEDIDORES DE LA GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO.
Los medidores fundamentales de la gestión de Mantenimiento son:
Disponibilidad:
La fracción de tiempo en que los equipos están en condiciones de servicio.
Eficacia:
La fracción de tiempo en que su servicio resulta efectivo para la producción.
95
3.7.2. OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO PRODUCTIVO TOTAL:
- Cero averías en los equipos.
- Cero defectos en la producción.
- Cero accidentes laborales.
- Mejorar la producción.
- Minimizar los costes.
3.7.3. TRES RAZONES PARA LA PALABRA "TOTAL":
- Búsqueda de la Eficacia Total de los equipos.
- Plan de Mantenimiento para la vida TOTAL de los equipos.
- Implicación del TOTAL de la plantilla de las empresas en su desarrollo.
3.7.4. INCONVENIENTES DEL MANTENIMIENTO PRODUCTIVO TOTAL:
- Proceso de implementación lento y costoso.
- Cambio de hábitos productivos.
- Implicación de trabajar juntos todos los escalafones laborales de la empresa.
3.7.5. FACTORES CLAVE PARA EL ÉXITO DE UN PLAN DE MANTENIMIENTO PRODUCTIVO TOTAL.
- Compromiso e Implicación de la Dirección en la implantación del Plan TPM.
- Creación de un Sistema de Información y el Software necesario para su análisis
y aprovechamiento.
- Optimización de la Gestión de recursos, como Stock, servicios, etc.
96
3.8. MANTENIMIENTO DETECTIVO O BÚSQUEDA DE FALLAS.
Consiste en al inspección de las funciones ocultas, a intervalos regulares, para ver
si han fallado y reacondicionarlas en caso de falla (falla funcional).
3.9. MANTENIMIENTO MEJORATIVO O REDISEÑOS
Consiste en la modificación o cambio de las condiciones originales del equipo o
instalación.
3.10. MANTENIMIENTO CONTRATADO
El mantenimiento contratado es un recurso valioso -según ha sido comprobado
por empresas de clase mundial-, que permite a los Centros de Trabajo resolver
sus problemas de mantenimiento rápidamente, sin comprometer demasiados
recursos económicos propios, y es económicamente rentable. La competencia
entre varios contratistas tiende a abatir los costos, ya que los costos de
habilidades especializadas se distribuyen entre muchos clientes servidos por el
mismo contratista. El Mantenimiento Contratado también ofrece flexibilidad
durante periodos cuando la economía general va a la baja y para empresas cuyos
negocios son cíclicos. Algunos servicios son contratados en forma continua,
normalmente para trabajos en que los contratistas cuentan con personal que
posee las habilidades requeridas por la empresa contratante, dichos contratistas
normalmente tienen su sede en la localidad, y no requieren, o requieren solo un
mínimo de entrenamiento de su personal por parte de la empresa que contrata sus
servicios.
97
3.10.1. ESTRATEGIA DE OPERACIONES PARA EL MANTENIMIENTO CONTRATADO
El Mantenimiento Contratado, al igual que cualquier otra función dentro de un
centro de trabajo requiere el involucramiento de los recursos humanos con que
cuenta la empresa; pero dichos recursos deben hacer uso de un sistema
establecido para el desempeño de sus funciones y a través del proceso de la
mejora continua alcanzar la excelencia en esas funciones. Este inciso enumera y
describe las actividades que deben llevarse a cabo en un sistema de
mantenimiento contratado.
3.10.2. FILOSOFÍA Y PROCESO DE ADMINISTRACIÓN PARA MANTENIMIENTO CONTRATADO.
Cultura de Empresa y Ambiente Local
• Disponibilidad de mano de obra. • Flexibilidad para contratar mano de obra. • Sindicato. • Restricciones por tecnología. • Seguridad del trabajo. • Disponibilidad de habilidades. • Costos de mano de obra propia y contratada. • Recursos propios actuales. • Fluctuación de la demanda de mano de obra.
D e t e r m i n a
Filosofía del Mantto. Contratado
• Nivel de Mantenimiento Contratado. • Habilidades a ser contratadas. • Nivel de supervisión y apoyo a ser contratado. • Selección y calificación de contratistas. • Tipos de contratos.
D e t e r m i n a
Proceso de Administración de Mantto. Contratado
MEJORES PRÁCTICAS
• Negociación de contratos. • Mutuo entendimiento de los factores de éxito. • Sistema de calificación claro, detallado y acordado. • Proceso de planeación y programación mejorado.
98
3.10.3. INVOLUCRACIÓN DE RECURSOS HUMANOS.
Cualquier sistema que se implante en un centro de trabajo requiere del concurso
de muchas funciones y responsabilidades para que tenga éxito, y un sistema de
Mantenimiento Contratado no es la excepción. La asignación de esas funciones y
responsabilidades se hace adaptándolas a la cultura y al entorno de la
organización. No obstante, es imperativo que todas las funciones se asignen a
alguien a quien se responsabilice de su desempeño.
El recurso humano interviene en todas las etapas de contratación de cualquier
servicio:
Antes de asignar el contrato, para:
• Seleccionar al contratista.
• Preparar el contrato.
• Negociar el contrato.
• Orientar y capacitar al equipo humano del contratista, especialmente en el
área de seguridad.
Durante el desempeño del trabajo, para:
• Administrar el contrato.
• Supervisar el desarrollo del trabajo contratado.
• Monitorear el avance y desempeño de seguridad del personal del
contratista.
• Asegurarse de que el contratista observa rigurosamente los procedimientos
de seguridad del centro de trabajo.
• Ver que se reporten de inmediato todos los incidentes y lesiones sin
importar su gravedad.
99
• Mantener una comunicación estrecha entre las dos partes contratantes para
que ambas tengan siempre información actualizada sobre todos los
aspectos de trabajo.
Después de terminar el trabajo, para:
• Evaluar el nivel de éxito del contratista para cumplir las expectativas de la
empresa en seguridad, calidad y costo de trabajo
• Determinar si el contratista se hizo merecedor para ser considerado para
trabajos futuros.
3.10.4. PROCESO DE MEJORA CONTINUA – MEJORES PRÁCTICAS PARA EL MANTENIMIENTO CONTRATADO.
Siguiendo el proceso de Mejora Continua, podemos establecer las siguientes
como las mejores prácticas desarrolladas por empresas de clase mundial para el
proceso de mantenimiento contratado:
1) Desarrollar una estrategia para identificar oportunidades para implementar
contratos por servicios de mantenimiento con ventaja para el negocio y
conservar el mantenimiento de equipos críticos que conviene realizar con
personal propio.
2) Desarrollar una estrategia para clasificar a los contratistas de
mantenimiento por especialidad, para ser sustentable la calidad de los
trabajos.
3) Implementar un sistema de precios unitarios para validar por costo la
conveniencia para el negocio para la asignación de contratos.
4) Desarrollar una estrategia de contratos preestablecidos para servicios
requeridos en trabajos repetitivos de mantenimiento, de tal manera que
estén disponibles los servicios al momento de ser requeridos.
5) Seguir el proceso de seis etapas para la administración de Mantenimiento
Contratado buscando obtener resultados excelentes para el negocio.
100
TABLA 4. PASOS A SEGUIR PARA SELECCIÓN DE CONTRATISTA.
ETAPAS ELEMENTOS / ACCIONES CLAVE.
1. Selección del Contratista • Solo asignar contratos a contratistas
que hayan demostrado un
desempeño satisfactorio en SSPA,
Calidad y Costos. 2. Preparación del Contrato • Fijar las “Reglas del Juego”.
• Seguir un proceso de preparación del
contrato. 3. Adjudicación del Contrato • Comunicar y comprobar la
comprensión de las expectativas en
seguridad, ejecución del trabajo,
habilidades, comportamientos, etc. 4. Orientación y Capacitación • Preparar al equipo del contratista
para que tenga éxito en el proyecto,
incluyendo el cumplimiento de los
procedimientos de seguridad. 5. Auditoria y Monitoreo • Asegurarse de que todos sigan el
plan delineado en los 4 pasos
anteriores. 6. Evaluación posterior al contrato • Evaluar el nivel de éxito y las
lecciones aprendidas.
• Determinar si convendría utilizar
nuevamente al contratista. SSPA: Administración de la Seguridad y Salud de Protección Ambiental.
101
CONCLUSIONES:
• Para alcanzar un mantenimiento de clase mundial, los Centros de
Trabajo deben desarrollar una estrategia de mantenimiento clara y bien
definida. El Mantenimiento Contratado es un recurso estratégico para
dar soporte a la estrategia de Mantenimiento.
• Una estrategia efectiva de Mantenimiento debe satisfacer tanto las
necesidades del negocio como las de los empleados.
• La efectividad del Mantenimiento Contratado depende de la relación que
se establezca con los contratistas. Los Centros de Trabajo deben revisar
y actualizar continuamente estas relaciones. La relación más efectiva es
el trabajo en equipo.
• El Mantenimiento Contratado deberá ser valorado y administrado para
alcanzar la máxima efectividad.
102
103
UNIDAD IV.- MANTENIMIENTO APLICADO ACTUALMENTE Y PLAN PROPUESTO. 4.1. INTRODUCCIÓN. El mantenimiento que se realiza actualmente a los equipos es en un 80%
correctivo y el 20% restante es preventivo.
Existe un serio problema de mantenimiento en Restaurante “japonés” que es: El
Mantenimiento inadecuado a los Sistemas de Aire Lavado.
Esto se debe a que no existe el presupuesto suficiente para poder reparar los
equipos, además de que éstos equipos no operan los 365 días del año, sino en su
mayoría en las temporadas en que hace mucho calor o cuando están muy lleno el
lugar, por consiguiente, no existe un programa establecido de mantenimiento para
evitar su deterioro.
En este trabajo proponemos un plan de mantenimiento para mejorar las
condiciones de servicio de los equipos de aire lavado que se muestran en los
siguientes planos AA-04, AA-05, AA-06, AA-07, AA-08.
104
4.1.2. ACTIVIDADES DE MANTENIMIENTO CORRECTIVO
Actualmente se realizan a los equipos las siguientes actividades:
• Bandas:
Cambio de las bandas que se acoplan entre la polea motriz del motor y la
conducida que mueve el eje de los ventiladores.
Las bandas se cambian únicamente en los casos en que éstas estén deterioradas
por condiciones ambientales, por ruptura y agrietamiento total de la misma.
• Cambio de flotador del depósito de agua de recirculación.
Se lleva a cabo sólo en los casos en que se encuentre deteriorado a causa de las
impurezas que contiene el agua, generando incrustaciones de sales, o por
infiltración.
• Cambio de agua del depósito.
Cuando se encuentra muy contaminada por polvo y sales.
• Filtros de aire.
Solo se cambian cuando se encuentran deteriorados por causa de las condiciones
del medio ambiente, dentro de las que enumeramos: El contacto directo con el
agua y el sol, por la incrustación excesiva de polvo en ellos y cuando estos ya han
disminuido demasiado sus dimensiones.
105
• Rodamientos.
El reemplazo de éstos se lleva a cabo cuando el desgaste es excesivo, o cuando
por causa de un incremento de temperatura y por falta de lubricación, impide que
giren. En general éste reemplazo se efectúa cuando el rodamiento ha rebasado su
vida útil.
• Reemplazo de chumaceras
Esta acción se lleva a cabo cuando la corrosión ha dañado severamente éste
elemento.
• Reemplazo del eje de los ventiladores (mismo eje para los dos
ventiladores).
Solamente cuando se encuentre totalmente deteriorado debido al desgaste
ocasionado en la sección de rodamientos, y cuando esté demasiado corroído.
• Limpieza de tuberías en general.
Esta se efectúa cuando las incrustaciones provocan obstrucción dentro de las
mismas, utilizando para ello los medios que se tengan al alcance.
• Cambio de conductores eléctricos.
Se lleva a cabo cuando éstos conductores sufren alguna avería ocasionada por
factores externos (sobrecargas eléctricas) o por exceder la vida útil del material.
106
• Recubrimientos.
Se aplican pinturas anticorrosivas en la carcasa principal y en las carcasas de los
ventiladores cuando existe una notable corrosión en ellas.
• Reemplazo de ventiladores.
Se realiza sólo hasta que exista una corrosión excesiva en los alabes
• Motor de 7.5 HP girando a 1750 RPM.
Se repara en los siguientes casos:
1.- Cuando los rodamientos del motor están fuera de su vida útil.
2.- Cuando se quema el embobinado del motor.
3.- Cuando se oxida totalmente la carcasa.
El reemplazo total se lleva a cabo cuando la mayoría de los factores anteriores
ocurre.
• Bomba centrífuga de ½ HP.
Se realizan reparaciones en casos críticos como son:
1. Rodamientos totalmente desgastados o dañados por temperatura.
2. Carcasa corroída excesivamente.
3. Cambio de sello mecánico.
107
Por lo general cuando surge un problema mayor se compra otro equipo.
• Material Antivibratorio entre equipo lavador y ductería.
Se reemplaza totalmente cuando esta agrietado o roto, debido a condiciones
atmosféricas.
4.1.3. ACTIVIDADES DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO
Se realizan frecuentemente a los equipos las siguientes actividades:
• Tanque de agua de recirculación:
Aplicación de impermeabilizante (Fester), aproximadamente cada 6 meses. Para
evitar corrosión ocasionada por el agua.
• Ductería:
Aplicación de impermeabilizante (Fester) en uniones cada 6 meses para evitar que
existan fugas de aire o infiltración de agua.
108
4.2. PLAN DE MANTENIMIENTO. El equipo Lavador de aire al que se le aplicara el plan de mantenimiento consta de
los siguientes elementos:
1. Filtro
2. Motor de Turbina
3. Rodamientos
4. Chumaceras
5. Banda V
6. Motobomba centrifuga
7. Turbina
8. Eje
9. Contactores Turbina
10. Aislamiento antivibratorio
11. Tubería
12. Rejilla
13. Depósito de agua recirculada
14. Flotador
15. Barrenos en tuberías (Funcionando como rociadores)
109
Fig. 39. Equipo lavador de aire del Cinepolis “Center Plaza”
Fig. 40. Motor de la turbina (7.5 hp girando a 1720rpm)
6
13
1
2
11
12
110
Fig. 41. Interior del equipo lavador.
7
3
4
8
111
Planos de equipo lavador. Vista frontal
Vista lateral
112
4.3. MANTENIMIENTO PROPUESTO. 4.3.1. FILTRO.
1.- La función de este radica en eliminar la mayoría de impurezas que
contiene el aire exterior, y el agua de recirculación, el equipo consta de
siete filtros de dimensiones 0.3 × 0.3 × 1.1 mts.
2.- Problema: Flujo de aire disminuido.
3.- Causa: Demasiadas impurezas en el filtro.
4.- Se recomienda:
Inspecciones diarias.
- Apariencia (color, checar dimensiones, agrietamientos)
-Condiciones de servicio (muestra aparente deficiencia en su
funcionamiento)
-Checar en bitácora fecha de la ultima vez que fue cambiado)
Solución
Preventiva: Sopletear con aire a presión cada 6 meses hasta que se
alcancen los dos años una vez cumplidos remplazarlo.
Correctiva: En caso de que el filtro se vea deteriorado por alguna causa
reemplazarlo.
4.3.2. MOTOR ELÉCTRICO DE TURBINA.
1.- Función: Proporcionar el movimiento mecánico a la turbina para lograr la
alimentación de aire a los ductos del sistema. El motor es trifásico de 7.5
HP girando a 1730 rpm.
Recomendación general.
Hacer una revisión cada 500 horas o 3 meses, lo que suceda primero.
Que este se encuentre limpio y que las aberturas de ventilación no estén
obstruidas.
113
Preventivo:
Realizar los siguientes pasos en cada inspección recomendada
anteriormente.
• Checar que en el exterior e interior del motor no exista suciedad, como
puede ser polvo, agua, aceite.
• En la ventilación del motor puede haber pelusa, pulpa de papel, esto puede
provocar una falla prematura.
• Revisar la instalación eléctrica para confirmar las condiciones óptimas de
estas.
• Verificar voltajes en las líneas (Que en las tres fases sean iguales).
• Verificar si el motor gira libremente.
• Rotor y estator: Limpieza general cada 2 años sopleteado con dieléctrico.
• Devanado de cobre del rotor: Aplicación de barniz rojo secado a intemperie
cada 2 años.
Correctivo:
Debido a que este tiene un costo elevado el reemplazo total solo sucederá
cuando este no pueda ser reparado.
Y esto puede ser hasta mas de 12 años (actualmente el equipo con el que
cuenta el cine tiene 8 años de operación).
4.3.3. RODAMIENTOS.
1.- Consideradas como las partes móviles más críticas de la turbina, es por
ello que debemos tener una atención especial a estos.
2.- Problema:
Los rodamientos no giran libremente
3.- Posible causa
• Que estos se encuentren muy sucios (polvo y grasa incrustados)
114
• Calentamiento provocado por mala lubricación.
4.- Solución:
Preventiva:
La lubricación adecuada reduce la fricción y el desgaste, la transmisión y la
disipación de calor, alarga la vida de los rodamientos y los protege de la
oxidación.
Recomendación:
Engrasar cada 4 meses, añada grasa lentamente con una pistola de grasa
a la unidad funcionando, debiendo llenar de un 75% de la capacidad de la
coraza de los rodamientos.
Utilizar grasa de segundo grado de consistencia, con alta calidad de litio
como base de su composición.
Como ejemplo:
Mobil 532
Mobilux # 2
B Shell Alavania # 2
Texaco Multifak # 2
Texaco Primum # 2
Unirex N 2
Preventivo:
Recomendamos reemplazar los rodamientos cada 18 meses.
4.3.4. CHUMACERAS.
Encargadas de soportar a los rodamientos para lograr una buena sujeción y
alineación de estos.
1.- Problema:
Corrosión.
115
2.- Posible causa:
Esto sucede debido al ambiente húmedo en el que se encuentra
funcionando.
3.- Solución:
Preventiva:
Pintar con pintura secado rápido cada 12 meses.
Reemplazo total cada 36 meses
4.3.5. BANDA EN V. .
Encargada de trasmitir el movimiento entre el motor y la turbina, esta con el
uso tiende a agrandarse.
Se recomienda revisar la banda periódicamente por el desgaste o deterioro.
Reemplazar la banda cada 18 meses.
Inspecciones visuales cada mes (verificar el estado general a si como la
atención adecuada.
4.3.6. TURBINA.
1.- Suministra el aire lavado al sistema de ductos para llegar hasta salas.
2.- Problema:
Desbalance de la turbina.
Corrosión de la carcasa.
3.- Causa:
Polvo y aceite en los alabes.
Existe corrosión en la carcasa y alabes.
4.- Solución:
Preventiva:
Limpiar los alabes de la turbina cada 6 meses
Pintar la carcasa con pintura anticorrosiva cada año.
116
Nota:
Si efectuamos adecuadamente el mantenimiento preventivo nuestra turbina
nos puede durar hasta más de 15 años.
Debido al costo demasiado elevado de este elemento el reemplazo total se
efectuara cuando este se encuentre dañado completamente.
4.3.7. REJILLAS.
Se recomienda pintar con pintura anticorrosiva cada año, para prevenir
posibles corrosiones.
4.3.8. DEPÓSITO DE AGUA RECIRCULADA.
Lavar y drenar el depósito cada 3 meses para optimizar la limpieza del
agua.
Aplicar una capa de recubrimiento (impermeabilizante) cada 1.5 años
podría considerarse el FESTER, si se requiere un material mas optimo se
puede aplicar una resina epóxica a base de fibra de vidrio.
4.3.9. FLOTADOR.
Este equipo nos sirve para mantener siempre el nivel óptimo de agua en el
depósito de recirculación.
• Inspecciones visuales cada 3 meses.
• Verificar si no existe filtración.
• Únicamente se recomienda el reemplazo total cuando se requiera
(que existieran alguna fisura permitiendo filtración, o no cumpliendo
con su objetivo principal).
117
4.3.10. BARRENOS EN TUBERÍAS (ROCIADORES).
Se recomienda revisar cada 3 meses que estos no estén obstruidos por
algún sarro u objeto extraño (lodo, piedras pequeñas).
Si es así, remover con un pedazo de alambre.
4.3.11. BOMBA CENTRIFUGA.
1.- Objetivo:
Elevar el agua desde el deposito de agua recirculada hasta los orificios
rociadores.
2.- Problema:
a) La bomba gira pero no eleva el agua.
b) La bomba no gira.
3.- Causas:
a) Burbujas de aire en tuberías de succión.
b) Rodamientos dañados, motor dañado.
4.- Solución:
a) Preventiva:
Verificar cada que se arranque la bomba que el nivel del tanque sea el
adecuado.
b) Preventiva:
Limpiar la carcasa cada 3 meses; pintar cada 12 meses con pintura
anticorrosivo.
Construcción de una pequeña caseta de lámina, con el fin de proteger del
medio ambiente, dejando sus extremos destapados para ventilación.
Correctiva:
118
Si la falla es pequeña, reparar el embobinado del motor; si es irremediable
reemplazo total aproximadamente cada 6 años
4.3.12. EJE.
1.- Encargado de conducir el movimiento mecánico de la polea conducida a
la turbina.
2.- Problema:
Eje oxidado; desgaste en zona de rodamientos.
3.- Causas:
Exceso de humedad; fricción entre eje y rodamientos
4.- Solución:
Preventiva:
• Aplicar pintura anticorrosiva cada 12 meses.
• Verificar que no exista juego entre el eje y rodamiento.
Correctiva:
• Reemplazo del eje cada 36 meses.
119
Análisis de PARETTO de acuerdo al impacto económico e impacto en cuanto a funcionamiento.
El Análisis 80-20 (Curva ABC) de acuerdo al impacto económico se realizo en base los precios cotizados de los
componentes.
Rod
amie
ntos
Ban
da V
Eje
Filtr
o
Chu
mac
eras
Con
tact
ores
Tur
bina
Ais
lam
ient
o an
tivib
rato
rio
Mot
obom
ba c
entr
ifuga
Turb
ina
Mot
or d
e Tu
rbin
a
0.000
0.100
0.200
0.300
0.400
0.500
0.600
0.700
0.800
0.900
1.000
Prob
abili
dad
de F
alla
X T
rimes
tre
Curva ABC- PROBABILIDAD DE FALLA E IMPACTO TECNICO
120
1USD= 11.60MXN
Componente Qty Un Precio Total Moneda % IMPACTO ECONOMICO
Motor de Turbina 1 pz 3,662.14 USD 51.961%Turbina 2 pz 2,900.00 USD 41.147%Aislamiento antivibratorio 1 pz 172.41 USD 2.446%Contactores Turbina 1 pz 133.62 USD 1.896%Eje 1 pz 68.97 USD 0.979%Motobomba centrifuga 1 pz 57.33 USD 0.813%Filtro 7 pz 34.48 USD 0.489%Banda V 1 pz 9.48 USD 0.135%Chumaceras 4 pz 6.47 USD 0.092%Rodamientos 4 pz 3.02 USD 0.043%
7,047.92 USD
La curva ABC en cuanto al impacto en su funcionamiento:
Componente Qty UnVida Util según
fabricante
Probabilidad de Falla/ Trimestre
Tiempo restablecer
Servicio
Tiempo de entrega Acciones Porcentaje
Rodamientos 4 pz 12 meses 0.250 4 hrs Inmediato Inspeccionar y 2 Rodamientos de Repuesto 25.00%Banda V 1 pz 12 meses 0.250 2 hrs Inmediato Inspeccionar y 1 banda de Repuesto 25.00%Eje 1 pz 12 meses 0.250 8 hrs 0.5 semanas Inspeccionar 25.00%Filtro 7 pz 18 meses 0.167 3 hrs 2 semanas 1 Filtro de Repuesto 16.67%Chumaceras 4 pz 24 meses 0.125 4hrs Inmediato Inspeccionar y 1 Chumacera de Repuesto 12.50%Contactores Turbina 1 pz 24 meses 0.125 2 hrs Inmediato Inspeccionar Voltajes adecuados 12.50%Aislamiento antivibratorio 1 pz 24 meses 0.125 4 hrs 2 semanas Inspeccionar y Repuesto 12.50%Motobomba centrifuga 1 pz 36 meses 0.083 6 hrs Inmediato Inspeccionar 8.33%Turbina 2 pz 60 meses 0.060 8 hrs 2 semanas Inspeccionar 6.00%Motor de Turbina 1 pz 36 meses 0.028 4 hrs 1 semanas Inspeccionar 2.78%
En base al análisis de Vida útil según el fabricante y la experiencia adquirida con
el mantenimiento que se realizaba antiguamente.
Se propone el siguiente programa de Mantenimiento, así como el seguimiento de
la Bitácora que también se anexa.
121
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
E s p e c if ic a c ió n : In s p e c c ió n v is u a l 1 . R e e m p la zo to ta l d e f iltro c a d a 2 4 m e s e sL im p ie za e x te r io r, lu b r ic a c ió n 2 . R e e m p la zo to ta l d e ro d a m ie n to s y b a n d a e n "V " c a d a 1 8 m e s e s .M a n te n im ie n to p re ve n tivo 3 . R e e m p la zo to ta l d e c h u m a c e ra y e je c a d a 3 6 m e s e s .R e e m p la zo to ta l d e l e le m e n to 4 . E l m a n te n im ie n to p re ve n tivo d e l m o to r s e re a liza rá a lo s 2 4 m e s e s .
5 . L o s e le m e n to s d e in s ta la c ió n u n a ve z a l a ñ o s e rá n p in ta d o s y lim p ia d o s6 . E l a g u a d e l d e p o s ito s e rá c a m b ia d a c a d a d o s m e s e s
CO
MP
ON
EN
TES
ELE
ME
NTO
S D
E IN
STA
LAC
IÓN
O C T U B R E N O V IE M B R E D IC IE M B R ES E M A N A S E M A N A
M A Y O J U N IO J U L IO A G O S T OE N E R O F E B R E R O M A R Z O A B R IL
8
7
6
5 B A N D A S E N "V "
T U R B IN A
S E M A N A S E M A N AS E M A N A S E M A N A
P R O G R A M A A N U A LIN S P E C C IO N E S Y M A N T E N IM IE N T O P R E V E N T IV O
C A L E N D A R IO D E A C T IV ID A D E S
S E M A N A S E M A N A S E M A N A S E M A N AS E M A N A S E M A N AS E P T IE M B R E
1
M O T O R E L É C T R IC O
R O D A M IE N T O S
C H U M A C E R A S4
3
2
F IL T R O
B O M B A C E N T R ÍF U G A
1 2
E J E
D E P Ó S IT O D E A G U A
F L O T A D O R
R O C IA D O R E S
R E J IL L A S
1 1
1 0
9
122
Bitácora de mantenimiento
FECHA:
ELEMENTO:
INSPECCIONES: Si No
1 Visuales
2 Sucio (Polvo, grasa, pelusas)
3 Tamaño optimo
FECHA:ELEMENTO: "MOTOR ELÉCTRICO"
Si No
1 Visuales
2 Sucio (Polvo, grasa, pelusas)
3 El motor arranca
4 Zumbido excesivo
5 Recalentamiento del motor
6 Recalentamiento de cojinetes
7 Vibración inadecuada
8 Ruidos anormales
INSPECCIONES: SUPERVISORFECHA DE ACCIÓN
"FILTRO"
COMENTARIOS
COMENTARIOS FECHA DE ACCIÓN
SUPERVISOR
FECHA:ELEMENTO:
INSPECCIONES: Si NoFECHA DE
ACCIÓN
1 Visuales
2 Sucio (Polvo, grasa, pelusas)
3 Gira libremente
4 Ruido anormal
5 Recalentamiento
FECHA:ELEMENTO:
INSPECCIONES: Si NoFECHA DE
ACCIÓN
1 Visuales
2 Tensión adecuada
3 Existencia de grietas
"RODAMIENTOS"
"BANDA EN V"
COMENTARIOS
COMENTARIOS SUPERVISOR
SUPERVISOR
123
FECHA:ELEMENTO:
INSPECCIONES: Si NoFECHA DE
ACCIÓN
1 Visuales
2 Sucio (Polvo, grasa, pelusas)
3 Existe corrosión en la carcasa
4 Zumbido
5 Vibración excesiva
6 Aspecto de alabesPicadurasAbolladurasEsquinas dobladasEsquinas despuntadas
FECHA:ELEMENTO:
INSPECCIONES: Si NoFECHA DE
ACCIÓN
1 Visuales
2 Checar deflexión del eje
3 Acabado Superficial
"EJE"
COMENTARIOS SUPERVISOR
SUPERVISOR
"TURBINA"
COMENTARIOS
FECHA:ELEMENTO:
INSPECCIONES: Si NoFECHA DE
ACCIÓN
1 Visuales
2 Sucio (Polvo, grasa, pelusas)
3 Gira libremente
4 Ruido anormal
5 Recalentamiento
6 Aspecto del lubricante
CHUMACERAS
COMENTARIOS SUPERVISOR
124
125
UNIDAD V.- COSTOS. Estudio ECONÓMICO. Una vez hecho el Programa de Mantenimiento Preventivo, es importante conocer los costos y beneficios que este nos dará a mediano y largo plazo. Es importante tomar en cuenta ya que algunos estudios han demostrado que un programa de mantenimiento exitoso puede reducir hasta en un 30% los costos de mantenimiento, y que en este apartado se referiran a costos por paros inesperados. Que aunque el impacto en este caso no es en producción, si lo es en el servicio. Y es que ese 30% es importante ya que si por equipo se ahorra un 30% y se cuentan con 10 equipos ya es una cifra considerable en la operación del establecimiento. El primer paso es identificar el costo del equipo en su conjunto:
Componente Qty Un Precio Total Moneda % IMPACTO
ECONOMICO Motor de Turbina 1 pz 3,662.14 USD 51.961% Turbina 2 pz 2,900.00 USD 41.147% Aislamiento antivibratorio 1 pz 172.41 USD 2.446% Contactores Turbina 1 pz 133.62 USD 1.896% Eje 1 pz 68.97 USD 0.979% Motobomba centrifuga 1 pz 57.33 USD 0.813% Filtro 7 pz 34.48 USD 0.489% Banda V 1 pz 9.48 USD 0.135% Chumaceras 4 pz 6.47 USD 0.092% Rodamientos 4 pz 3.02 USD 0.043% 7,047.92 USD
Tomando en cuenta que el equipo tiene un costo aproximado a los $ 7,050 USD, es importante identificar los componentes que mas impacto económico tienen como podemos ver la turbina y el motor eléctrico forman aproximadamente el 90% del costo total del equipo. Pero sus demás accesorios y componentes son imprescindibles para el correcto funcionamiento de este. Es por esto que se realizo un estudio en cuanto al impacto económico y uno en cuanto al impacto técnico. Una vez realizada la inversión de los equipos lavadores que son los 7,050 USD por equipo, lo siguiente es ver el PRESUPUESTO ANUAL DE MANTENIMIENTO.
126
PRESUPUESTO ANUAL DE MANTENIMIENTO: Los principales insumos por año son: MANO DE OBRA DIRECTA
1 Técnico de Mantenimiento: $54,000.00 MANO DE OBRA INDIRECTA:
1 Supervisor de Mantenimiento: $ 110,000.00 MATERIAL DIRECTO: 1 Filtro $400.00 2 Rodamientos $ 75.00 2 Chumaceras $ 75.00 1 Banda 3VX96 $110.00 MATERIAL INDIRECTO: EQUIPO: Lavador de Aire $ 7,050.00 USD
