El mundo industrial del mantenimiento, conducción y operación tanto de maquinaria, sistemas mecánicos o plantas completas se encuentra rodeado y dependiente en gran medida de la electricidad y en consecuencia de sus equipos, elementos y la diversa y muy variada aparamenta eléctrica utilizada.

 En consecuencia a ello es de suponer que la naturaleza de los fallos y averías de estos equipos industriales sea en gran medida eléctrica. Y aunque dichos fallos en la mayoría de los casos no son de gravedad, si lo es el tiempo que la máquina o planta queda fuera de servicio, ya sea en parte o en su totalidad. Con lo cual el disponer de una buena documentación de esquemas y planos eléctricos de estas instalaciones es de vital importancia a la hora de localizar y solucionar estas averías de la mejor y más ágil manera.

Imagen nº1

Estos esquemas eléctricos de las instalaciones en muchas ocasiones constan de varias páginas (en muchos casos más de 40 hojas) y a primera vista resultan complicados de interpretar y comprender. Y es que aunque tengamos conocimientos a la hora de trabajar con esquemas eléctricos industriales, cuando nos enfrentamos a instalaciones completas no solo necesitaremos hacer uso de esos conocimientos en electricidad, y es que estos conjuntos de esquemas no solo muestran el cableado y la aparamenta instalados, sino que también constan de hojas en donde se muestran las regletas de conexión, listas de materiales, vistas interiores y exteriores de los cuadros eléctricos, etc.

Imagen nº2

Manejarse a lo largo de todas las hojas que componen la instalación completa de los equipos y sistemas industriales con los que trabajamos es vital y aunque las oficinas técnicas siguen una normativa de representación y numeración de conexiones, deberemos tener presente que hay instalaciones de todo tipo que van desde equipos con varias décadas de uso con esquemas antiguos hasta fabricantes de todas partes del mundo. Con lo cual lograr una unificación mundial a la hora de dibujar y representar estos esquemas iguales se nos antoja casi imposible.

Imagen nº3

 La soltura en lo referente a la interpretación de esquemas eléctricos de instalaciones industriales es la práctica, es decir, que a mayor número y variedad de planos que estudiemos mayor habilidad obtendremos e iremos adquiriendo una destreza mental e innata de tal manera que terminaremos por manejarnos con agilidad a través de la mayoría de estos circuitos eléctricos sin que algún tipo de aparamenta o elemento (temporizaciones, sensores, relés, plcs, etc.) nos obstaculice esta labor.

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 Recordando que prácticamente el 100% de la maquinaria industrial tiene una parte eléctrica más o menos importante, nos damos cuenta porqué es interesante poseer conocimientos en lo referente a la interpretación de las instalaciones eléctricas de estos equipos. Ya que esta habilidad se traducirá en localización acertada de fallos con lo que esto conlleva (mayor fiabilidad y menores tiempos de paradas por averías, lo cual implica reducción de costes), capacidad para modificar una instalación existente ya sea para mejorarla o simplemente modernizarla y sobre todo la tranquilidad que supone el tener controlada la parte eléctrica de los equipos con los que trabajamos.

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Desde sus comienzos, el motor de dos tiempos ha sido ampliamente utilizado en aplicaciones de pequeña y mediana potencias debido a su sencillez, ligereza, tamaño compacto, elevada potencia específica y robustez. Los principales inconvenientes frente al motor de cuatro tiempos son el elevado consumo de combustible y la producción de contaminación. Sin embargo, recientemente mejoras como la incorporación de la inyección directa y la unidad de control por computadora han propiciado el resurgimiento de este tipo de motores.

Es bien conocido que para el buen funcionamiento de un motor, tanto de cuatro como de dos tiempos, el proceso de renovación de la carga de gases frescos es fundamental (Arias-Paz, 2000; Blair, 1996). Un inconveniente general que presentan los motores de dos tiempos se debe a la utilización de un diagrama de distribución simétrico, ya que la renovación de la carga dentro del cilindro es gobernada por el propio pistón al subir y bajar, abriendo y cerrando las lumbreras de transferencia y de escape. Para que no se produzcan retrocesos al cárter, la presión dentro de la cámara debe ser inferior a la de las lumbreras de transferencia.

Para conseguir esto las lumbreras de escape deben ser abiertas antes que las de transferencia, lo cual tiene como consecuencia negativa la pérdida de cierta cantidad de gases frescos por el escape. Otro inconveniente es el cortocircuito, que tiene lugar cuando los gases frescos pasan directamente al escape dejando volúmenes de gases quemados sin ser barridos dentro del cilindro. El arrastre de gases frescos y el cortocircuito constituyen las principales desventajas de los motores de dos tiempos puesto que influyen muy negativamente en el rendimiento, consumo y generación de gases contaminantes.

La principal dificultad que aparece a la hora de diseñar un sistema de barrido eficaz es que son muchas las variables implicadas en el proceso: geometría, diseño de las lumbreras, tiempos de admisión y escape, relación de compresión, dosado, etc., siendo necesario un estudio detallado de cada uno de estos parámetros. Aunque actualmente se dispone de técnicas experimentales muy avanzadas para proporcionar información del flujo en el interior del cilindro, la dinámica de fluidos computacional (CFD) ofrece un método alternativo que permite reducir el coste de dinero y tiempo que supone un montaje experimental. El término CFD proviene de las siglas del inglés “Computational Fluid Dynamics”, lo cual se traduce al castellano como “Mecánica de Fluidos Computacional”. Es una rama de mecánica de fluidos que utiliza procedimientos iterativos para conocer en detalle las características de los flujos. En los últimos años, el avance del CFD y de la computación ha dado lugar a la generalización de uso en la industria.

El motor estudiado en el presente trabajo es monocilíndrico, con tres lumbreras de transferencia de forma rectangular y una lumbrera de escape de forma elíptica. Las características más importantes se enumeran a continuación:

En este trabajo se ha estudiado solamente el proceso de barrido sin considerar la combustión, para lo cual el instante inicial ha tenido que elegirse tal que la combustión se encuentre completada. Concretamente se ha simulado desde 90º de ángulo de cigüeñal hasta 270º, realizándose un total de 180º de recorrido, correspondiendo a 0,005 segundos, debido a que el motor gira a 6.000 rpm.

Fases del análisis:

Todo proceso de análisis CFD se compone de 3 etapas:

-       Preproceso o generación de la malla computacional.

-       Cálculo mediante la solución de las ecuaciones gobernantes.

-       Postproceso o visualización de los resultados.

Malla 3D:

Malla 3D estructurada a partir de elementos hexagonales.

Cálculo CFD:

Las ecuaciones gobernantes son las clásicas de mecánica de fluidos de conservación de la masa, cantidad de movimiento y energía. El proceso se ha modelado como mezcla de dos especies, aire y gases quemados, ambas con comportamiento de gases ideales. Se podrían modelar todos los componentes que intervienen realmente, pero al no estar tratando la combustión, la influencia en los resultados sería prácticamente irrelevante.

En cuanto a turbulencia, se ha empleado el modelo k-ε estandar debido a que tiene la ventaja de ser robusto, computacionalmente económico y lo suficientemente preciso para un amplio rango de casos. El tratamiento en las regiones cercanas a las paredes ha sido mediante las funciones estándar de pared.

Visualización de Resultados:

La siguiente secuencia de imágenes muestra el campo de velocidades durante el proceso de barrido para valores del ángulo de cigüeñal de 92,5º, 190º, 215º y 270º. Se muestra claramente como en las lumbreras de entrada (tranferencia) circulan gases frescos hacia el interior del cilindro y en la lumbrera de escape salen gases quemados. Además, en el interior del cilindro se observa como los gases frescos desplazan a los quemados dentro de la cámara de combustión. Las zonas de color rojo muestran velocidades más elevadas y en azul las velocidades más bajas, la escala no es la misma se va adaptando al rango de valores para cada paso de tiempo.

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Para análisis CFD recomendamos el software gratuito OpenFOAM, que permite reproducir y simular el funcionamiento de los motores de combustión interna.

Por medio del curso de Technical Courses en idioma español o en inglés, se puede introducir en el manejo de este potente Software de CFD.

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El propósito del bow thruster es ayudar a girar el buque durante las maniobras de atraque o cuando el buque opera a bajas velocidades.

El Bow Thruster que vamos a tomar como ejemplo pertenece al buque gasero Methane Kari Elin. La consola de mando del Bow Thruster está localizada en el puente de gobierno del buque.

El buque gasero Methane Kari Elin, cuenta con un bow thruster del fabricante Kawasaki Heavy Industries, modelo KT-255B3, y que posee las características siguientes;

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Las conocidas siglas GMAO significan Gestión de Mantenimiento asistida por ordenador, y que vienen a corresponder, en terminología anglosajona, con las siglas CMMS (Computer Maintenance Management Software).

Las aplicaciones GMAO, consisten en un programa informático que permite la gestión de los servicios de mantenimiento de los equipos e instalaciones dentro de una empresa, tanto mantenimiento correctivo como preventivo, predictivo, etc. En esencia, las aplicaciones GMAO trabajan como una gran base de datos que contiene información sobre la empresa y sus operaciones de mantenimiento.

Generalmente, los programas GMAO, suelen incluir los siguientes módulos;

Actualmente la tendencia general de los departamentos de mantenimiento de las empresas es hacia la informatización, y la utilización de aplicaciones GMAO es cada vez más la norma habitual. Sin embargo en muchas ocasiones la introducción de estas herramientas de gestión presenta más inconvenientes que ventajas, pero ¿cuál es el motivo?

El motivo muchas veces viene derivado del poco presupuesto que invierte la empresa para la adquisición de una aplicación GMAO, lo cual hace que se decida a implantar un software GMAO genérico de bajo coste (o incluso los hay gratuitos), las cuales en muchas ocasiones se convierten en un obstáculo de la labor que se venía desarrollando hasta ese momento, ralentizando y encareciendo la función del mantenimiento.

Es muy importante tener presente que los programas comerciales deben adaptarse a la forma de trabajo de cada empresa y no al revés, de lo contrario es muy fácil que se produzca rechazo, y que el personal asimile el cambio con un aumento de carga de trabajo, aumento de la burocracia y una sensación de estar sujetos a unas tareas que no crean valor a las labores de mantenimiento.

Por ello, es necesario analizar detenidamente las necesidades a la hora de la implantación de los programas GMAO, así como seleccionar el programa que más se ajuste a las necesidades reales de cada empresa.

Otra alternativa, que suele ser la mejor opción para la mayor parte de las empresas, es adquirir un software adaptado a las necesidades específicas de cada empresa, obviamente esto requiere crear un software GMAO hecho a medida, lo cual tiene el inconveniente de su alto coste y largo tiempo para su desarrollo e implementación, requiriendo además de una comunicación fluida entre el equipo de mantenimiento y el de la empresa que desarrolla el software.

Existe una última opción, que posiblemente será la mejor opción (en términos económicos y de funcionalidad), que consiste en que sea el propio personal del departamento de mantenimiento el que se encargue de desarrollar su propia aplicación GMAO hecha a medida y adaptada a las necesidades de su empresa. Para ello tan solo se necesita un software para gestión de bases de datos, como por ejemplo el difundido ACCESS, un programa con muchas posibilidades, tantas, que muchos programas GMAO comerciales han sido compiladas a partir de una aplicación desarrollada en ACCESS (una vez compilada ya no se puede volver a modificar).

Una ventaja de desarrollar una aplicación GMAO en ACCESS es que se trata de una aplicación muy conocida y fácil de conseguir (viene con el paquete Office), además de su facilidad de aprendizaje, existen multitud de recursos y material didáctico en Internet accesibles gratuitamente para su consulta. Es importante señalar también, que para desarrollar una aplicación GMAO en ACCESS no es necesario poseer conocimientos de lenguajes de programación, ni ser titulado en informática, algo muy importante si lo que se trata es de que el propio personal del departamento de mantenimiento desarrolle su propia aplicación GMAO, con la ventaja también, de ser los que mejor van a conocer las necesidades reales de su propio trabajo dentro de la empresa.

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