Les interrupcions no planificades a causa de fallades mecàniques poden costar milions de dòlars de temps de producció perdut per a les empreses de petroli i gas. Tot i que és difícil quantificar el cost dels temps d’inactivitat no planificats, una interrupció d’un sol dia pot superar els 6,5 milions de dòlars per a la refineria mitjana dels EUA1. El canvi de manteniment reactiu (RM) a estratègies de manteniment proactiu (PAM) basat en dades no només pot reduir la pèrdua d’ingressos per interrupcions no planificades, sinó també reduir els costos globals associats a l’explotació i manteniment d’equips de la planta en un 60%2.
Els acoblaments de disc i diafragma no són un "element de desgast", com les juntes d'una turbina o un compressor, que poden provocar una disminució del rendiment dels equips i normalment se substitueixen en un horari basat en el temps. La majoria dels acoblaments d’alt rendiment estan dissenyats per no necessitar manteniment i, si funcionen amb les seves capacitats nominals, poden perdurar l’equip al qual estan connectats3. Per maximitzar la producció, cada actiu, crític o no, hauria de tenir una estratègia de manteniment adequada que es segueixi, sigui auditada per obtenir efectivitat i s’ajusti segons sigui necessari per garantir la fiabilitat.
La criticitat és un procés de classificació quantitativa basat en: cost operacional, cost de manteniment, pèrdues de rendiment, qualitat, seguretat i implicacions ambientals. El gràfic següent representa la distribució de la criticitat de l’equip en una planta típica (Figura 1). Només el 10% de l'equipament d'aquesta planta es considera crític a causa dels costos incorreguts si es posa fora de servei. El 25% es pot definir com a essencial. El 30 per cent és important. El 35% restant no és essencial. Cada nivell de criticitat es pot combinar amb una estratègia de manteniment eficaç per equilibrar el cost de la implementació amb els nivells de fiabilitat requerits.
Després d'una anàlisi de criticitat, es realitza una anàlisi d'efectes i modes de fallada (FMEA) per determinar tots els tipus de fallades potencials, quin és l'efecte de fallada i què es pot utilitzar per mitigar o eliminar el mode de fallada. A continuació, s’utilitza la FMEA com a fonament en el procés de presa de decisions per determinar l’estratègia de manteniment correcta dels equips nous. A continuació s’enumeren les estratègies de manteniment més habituals.
Els acoblaments de disc i diafragma estan dissenyats per a una vida infinita quan s’utilitzen dins dels seus límits de disseny d’aplicacions; no obstant això, un canvi en les condicions de funcionament pot comportar una vida útil dels acoblaments4. A les seccions següents es destaquen els modes de fallida potencials que es poden mitigar o eliminar mitjançant el Kop-Flex®Servei de certificació de fàbrica. Els acoblaments usats es condicionen de forma similar a la de "Com a nou" i es retornen amb la garantia de fàbrica original, per obtenir un valor significatiu en comparació amb la compra de nous5.
Tot i que la recertificació d’acoblaments d’alt rendiment durant cada canvi seria l’estratègia de manteniment més conservadora, pot ser que no sigui la més rendible o factible a causa de la logística de la programació. Les directrius que combinen la recertificació de fàbrica i el control de l'estat, amb la comprensió i prevenció de problemes anteriors, proporcionen una estratègia de manteniment proactiu eficaç per als vostres equips rotatius crítics.6. Les seccions següents proporcionen una comprensió fonamental dels factors que poden resultar en la reducció de la vida útil efectiva dels acoblaments.
Desalineació
Tot i que normalment no es mesura la desalineació mentre l’equip està en servei, és útil tenir en compte algunes variables problemàtiques que poden reduir la vida útil de l’acoblament. Una de les preguntes més freqüents sobre l'alineació de l'acoblament es refereix a les compensacions tèrmiques durant el funcionament. Si l’equip i l’acoblament estan sotmesos a grans diferencials de temperatura, la precisió dels valors de creixement tèrmic és extremadament important. Es va realitzar una comprovació d'alineació en calent de l'equip per mitigar el moviment no qualificat entre eixos i confirmar els valors subministrats? Altres dificultats en la determinació de l'alineació durant el funcionament es poden deure a un fonament canviant o a una tensió de canonada. La vigilància de les vibracions o l’anàlisi de les causes fonamentals (RCA) d’un acoblament fallit poden ajudar en gran mesura a la identificació i resolució d’aquests problemes. La recertificació de fàbrica es pot utilitzar per restablir l'acumulació de danys que pot haver suportat l'acoblament i tornar-lo a la seva condició "com a nova".
Mediambiental
Un altre factor que s'ha de tenir en compte és l'entorn operatiu de l'acoblament. Per a moltes aplicacions en alta mar, l'aigua salada resulta en un entorn altament corrosiu que pot accelerar l'oxidació de metalls ferrosos. En algunes aplicacions, els acoblaments funcionen a temperatures molt superiors a la qualificació de disseny a causa del disseny de protecció i problemes imprevistos de camp. Aquesta temperatura més alta pot afectar la vida útil de l'acoblament. Si aquests o altres factors ambientals són certs, la freqüència d'inspecció de l'equip s'ha d'ajustar en conseqüència. La recertificació de fàbrica torna el factor de servei d’acoblaments al valor original, tal com s’ha dissenyat.
Equips i condicions de funcionament
La simulació de la resposta a la vibració torsional d’un tren motriu és una tècnica d’anàlisi crítica perquè permet avaluar els parells transmesos durant la fase de disseny de l’equip. Com que hi ha un cert grau d’incertesa als resultats del model, les normes API requereixen un marge de separació del 10% de qualsevol freqüència d’excitació. Tot i que millors dades i tècniques de modelatge han augmentat la precisió dels sistemes torsionals, els problemes poden persistir, provocant vibracions torsionals sense amortiment que poden danyar l’equip.
A més, si l’equip està subjecte a un programa de funcionament irregular, l’acoblament pot experimentar un parell transitori d’alta magnitud amb cada arrencada. Un ajust inadequat dels motors controlats per VFD pot sotmetre l’acoblament a oscil·lacions torsionals perjudicials que no es van tenir en compte en la fase de disseny, reduint així la vida útil de l’acoblament i possiblement de l’equip.
Condicions del procés
La vida útil de l'acoblament també es pot reduir per variacions en les condicions del procés. El compressor ha estat sotmès a esdeveniments de sobretensió coneguts? Potser el tren d’equips no funciona tan bé com s’esperava a causa de les pulsacions del flux del procés o de l’excitació inesperada d’una freqüència natural del sistema. Aquests esdeveniments solen identificar-se mitjançant tècniques de control de condicions, normalment no és possible determinar com podrien afectar el cas de càrrega de l'acoblament.
Resum
Els acoblaments estan dissenyats per ser l’enllaç més feble i el component de menor cost en equips rotatius. Sovint es passen per alt a causa d’això, però sovint proporcionen informació sobre les condicions de funcionament de l’equip. Els discs exteriors esquerdats d’un acoblament de disc us poden indicar si l’equip funciona amb un desalineament excessiu i l’excitació d’una freqüència de torsió ressonant pot causar trastorns al centre d’un paquet de discos. Si aquests problemes continuen sent desconeguts i no s’aborden, hi ha un major risc de fallada de l’equip, així com el temps d’inactivitat no planificat associat i la pèrdua de producció.
Tingueu en compte aquest escenari: la planta A i la planta B operen trens de compressors idèntics amb turbina de vapor des que es van posar en marxa fa set anys. A la planta A, l’acoblament ha estat funcionant contínuament amb vibracions baixes des de l’inici, mentre que a la planta B, el tren té un historial de problemes que causen aturades i funciona amb vibracions més altes atribuïdes al desalineament degut a l’expansió tèrmica. Tot i que ambdues plantes haurien d’incloure l’acoblament al pla de manteniment aplicable per al seu actiu principal, hi ha una major probabilitat de fallada de l’acoblament a la planta B a causa de la càrrega addicional a la qual s’ha sotmès mentre estava en servei. Suposant que el tren d’equips a la planta B costa uns 20 milions de dòlars, el cost d’una recertificació d’acoblament durant la segona volta als 14 anys és un preu petit a pagar per un rendiment continu assegurat.
Les seccions anteriors cobreixen alguns modes de fallada possibles que es poden mitigar mitjançant Kop-Flex®Servei de certificació de fàbrica. Aquests elements poden proporcionar una base de preguntes sobre el vostre equip per determinar el calendari de manteniment adequat de l’equip i l’aplicació. Com a pas inicial, utilitzar els intervals de manteniment preventiu de la resta d’equips del tren proporciona un moment ideal per inspeccionar l’acoblament flexible. En funció dels factors de risc d’un tren específic, la recertificació de fàbrica pot ser la millor pràctica per aconseguir el màxim temps d’activitat del vostre equip.