Actividad 3: Infografía “Planteamiento del mantenimiento prescriptivo”
"RCM asistido por IA para un Motor de Inducción Trifásico"
Sherson Stivens Benavides BlancoEdwin Castillo Zaraza Wilmer Alfredo Rativa NiñoAnderson Jose Lopez Gomez
Especializacion en gerencia de mantenimiento y gestión de activos
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN
INTEGRACIÓN RCM + IA
ISO 17359
PLAN DE IMPLEMENTACIÓN (6 PASOS)
CONTEXTO DEL ACTIVO Y LIMITES
IMPACTOS Y BENEFICIOS ESPERADOS
FMECA
CONCLUSIONES
VARIABLES, SENSORES Y TECNICAS
BIBLIOGRAFÍA
INTRODUCCIÓN
Los motores de inducción de media tensión (4,16 kV) son el núcleo de múltiples procesos en estaciones de bombeo de crudo, donde interrupciones no planificadas repercuten directamente en seguridad, ambiente, continuidad operativa y metas de producción. Para gobernar ese riesgo de manera sistemática, el Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (RCM) define los criterios mínimos y la lógica de decisiones que debe cumplir todo proceso que se denomine RCM: identificación de funciones y límites, análisis de consecuencias, tratamiento de fallas ocultas mediante búsqueda de fallas, selección de on‑condition técnicamente factibles y restauración/reemplazo cuando exista patrón edad‑dependiente o la consecuencia lo exija. Esta estructura asegura decisiones defendibles y auditables.
Enfoque y alcance. ISO 17359 establece los procedimientos generales para implantar un programa de monitoreo de condición: selección de activos (criticidad), elección de técnicas (vibración, análisis eléctrico, termografía, ultrasonido, aceite), establecimiento de frecuencias, alarmas y procesamiento de datos. Subraya que el programa debe ser proporcional al riesgo y enlazarse con el proceso de decisión de mantenimiento (correctivo, preventivo, predictivo, rediseño), además de enlazar con normas complementarias de diagnóstico. Es agnóstica de industria y aplicable a máquinas rotativas y eléctricas. Valor para motores MV. La norma facilita:
- Definir variables mínimas del motor (vibración en chumaceras, RTDs de devanado y rodamientos, corriente/tensión, PD, temperatura del aire de enfriamiento).
- Estructurar rutas/monitoreo continuo.
- Establecer niveles de alarma por tendencia/baseline, integrando criterios de normas específicas como ISO 20816‑3 (vibración) y guías de IEEE 43/1434 (IR/PI y PD). Con ello, la IA se adopta como capa de análisis sobre un programa CBM sólido.
lectura seleccionada: ISO 17359
Contexto del activo y límites
Activo: Motor de inducción trifásico 4,16 kV, rodamientos antifricción (o sleeve según potencia), acoplado a bomba/compresor. Área clasificada (Zona/División); alimentación desde CCM o VFD. Funciones primarias: (F1) entregar par/velocidad para cumplir caudal/presión del equipo impulsado (F2) mantener temperaturas y vibraciones dentro de límite (F3) integridad eléctrica (aislamiento y bornes) (F4) funcionamiento de protecciones (relés, sondas) y seguridad.Límites: desde bornes del motor (caja de terminales) hasta acoplamiento con la máquina dirigida; incluye sistema de enfriamiento y sensores/RTDs servicio continuo S1 en estación de bombeo, área clasificada, red 60 Hz; operación con VFD. Normativos de diseño/servicio: API 541 (motores MV form‑wound, propósito especial) / IEEE 841 (LV severe‑duty).
FMECA Motor 4,16 kV
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Variables, sensores y técnicas
Integración RCM + IA
- Gobernanza de datos: taxonomías/eventos ISO 14224 y arquitectura CBM ISO 13374‑1 (adquisición → historizador → data lake → analítica → CMMS).
- Detección de anomalías multivariable (vibración + MCSA + RTDs + PD) mediante autoencoders o Isolation Forest; alarmas por desvío estadístico y reglas de negocio RCM.
- Clasificación de modos de falla (árboles/Random Forest) usando etiquetas consistentes con ISO 14224.
- Prognosis/RUL con ISO 13381‑1: degradación de rodamientos (HFE/envolvente), aislación (IR/PI + PD + T) y barras de rotor (MCSA).
- Eficiencia y decisiones reparar‑vs‑reemplazar respaldadas por el EASA/AEMT Rewind Study, que demuestra que un rewind bien ejecutado no degrada la eficiencia.
Plan de implementación (6 pasos)
- Definir funciones y límites del motor; valorar consecuencias por JA1011 y matriz de criticidad.
- Instrumentar y baselinar: vib (DE/NDE), RTDs devanado/rodamientos, MCSA, IR/PI y PD (si MV); criterios de vib ISO 20816‑3.
- Canal de datos conforme ISO 13374‑1; historización y control de calidad de señal.
- Modelos IA: anómalos + clasificación + RUL (ISO 13381‑1); alarmas y flujos a CMMS.
- Gobernanza RCM: periodicidades defendibles, búsqueda de fallas para protecciones (fallas ocultas) y auditoría.
- Revisión trimestral: KPIs (Disponibilidad, MTBF, tasa trips, % alarmas verdaderas, ahorro energético) y ajuste de tareas.
Impactos y beneficios esperados
- Mayor disponibilidad del tren (reducción de fallas por rodamientos, aislación y ventilación) gracias a detección temprana multivariable (ISO 17359 + ISO 20816‑3 + IEEE 43/1434).
- Decisiones RCM auditables (JA1011) y datos comparables (ISO 14224) que alimentan mejora continua y modelos IA.
- Optimización energética y soporte a reparar‑vs‑reemplazar con evidencia (EASA/AEMT), evitando sobrecostos y pérdidas de eficiencia tras rewind bien ejecutado.
- Mitigación de riesgos con VFD (IEC 60034‑25) al gestionar dv/dt y corrientes de eje.
Conclusiones
- ISO 17359 es una base idónea para integrar un programa CBM sobre el que el RCM (JA1011) toma decisiones, asegurando que cada tarea tenga una justificación funcional y alineada a la consecuencia.
- En motores MV, combinar vibración, MCSA, RTDs e inspecciones dieléctricas (IR/PI y PD) ofrece cobertura efectiva de los modos de falla dominantes; ISO 20816‑3, IEEE 43 y IEEE 1434 sustentan límites y criterios.
- La IA agrega valor cuando se alimenta de datos normalizados (ISO 14224/ISO 13374) y se usa para anomalías, clasificación y pronóstico (ISO 13381‑1), manteniendo la trazabilidad y explicabilidad del proceso.
- Si el motor opera con VFD, la aplicación disciplinada de IEC 60034‑25 y el control de corrientes de eje (aislamiento/grounding) reduce drásticamente fallas de rodamientos (fluting/EDM).
- La evidencia EASA/AEMT muestra que, con buenas prácticas, reparar/rewind no degrada la eficiencia, lo que permite sostener la estrategia RCM y las metas de energía a lo largo del ciclo de vida del activo.
Bibliografía
GRACIAS
La gestión de los datos y de los eventos de mantenimiento debe seguir ISO 14224, estándar de la industria de petróleo y gas que normaliza taxonomías, clases de equipos, modos y causas, para que los análisis (y la IA) sean reutilizables y comparables en todo el ciclo de vida. Así, el histórico alimenta modelos de detección de anomalías, clasificación de modos y prognosis/RUL (enmarcados por ISO 13374‑1 e ISO 13381‑1) y retroalimenta el propio RCM.
La ISO 17359 provee el andamiaje para implantar el programa de monitoreo de condición (CBM) sobre el que “vive” el RCM: qué variables medir, con qué técnicas e instrumentos, cómo definir frecuencias, alarmas y límites basados en línea base y tendencia, y cómo integrarlo con normas complementarias de diagnóstico. En un motor MV esto converge en señales mecánicas (vibración, temperatura de rodamientos), eléctricas (corriente/tensión, calidad de energía) y dieléctricas (aislación IR/PI, descargas parciales).
El Capítulo 3 del libro de autoria vincula mantenibilidad e IA, enfatizando que la mantenibilidad impacta directamente disponibilidad y costos, y que machine learning/deep learning y gemelos digitales habilitan decisiones en tiempo real —en línea con el propósito de un RCM moderno. Este marco justifica poner el foco en un motor MV crítico y articular un RCM asistido por IA para reducir fallas (rodamientos, aislación, ventilación) y optimizar energía y confiabilidad.
Para el diagnóstico mecánico en servicio, ISO 20816‑3 establece los requisitos de medición y evaluación de vibración para máquinas industriales acopladas > 15 kW (como estos motores), lo que permite fijar zonificación de severidad y umbrales de alarma por clase de máquina. En aislación, IEEE 43 regula el IR/PI (resistencia de aislamiento e índice de polarización) y IEEE 1434 guía la medición de descargas parciales (PD) on‑line/off‑line en máquinas de CA. Finalmente, cuando hay VFD, IEC 60034‑25 documenta los efectos del convertidor (armónicos, dv/dt, corrientes de eje) y las mitigaciones de diseño/operación.
Motor eléctrico de inducción trifásico de media tensión
Actividad 3: Infografía “Planteamiento del mantenimiento prescriptivo”
Hollman Restrepo
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Actividad 3: Infografía “Planteamiento del mantenimiento prescriptivo”
"RCM asistido por IA para un Motor de Inducción Trifásico"
Sherson Stivens Benavides BlancoEdwin Castillo Zaraza Wilmer Alfredo Rativa NiñoAnderson Jose Lopez Gomez
Especializacion en gerencia de mantenimiento y gestión de activos
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN
INTEGRACIÓN RCM + IA
ISO 17359
PLAN DE IMPLEMENTACIÓN (6 PASOS)
CONTEXTO DEL ACTIVO Y LIMITES
IMPACTOS Y BENEFICIOS ESPERADOS
FMECA
CONCLUSIONES
VARIABLES, SENSORES Y TECNICAS
BIBLIOGRAFÍA
INTRODUCCIÓN
Los motores de inducción de media tensión (4,16 kV) son el núcleo de múltiples procesos en estaciones de bombeo de crudo, donde interrupciones no planificadas repercuten directamente en seguridad, ambiente, continuidad operativa y metas de producción. Para gobernar ese riesgo de manera sistemática, el Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (RCM) define los criterios mínimos y la lógica de decisiones que debe cumplir todo proceso que se denomine RCM: identificación de funciones y límites, análisis de consecuencias, tratamiento de fallas ocultas mediante búsqueda de fallas, selección de on‑condition técnicamente factibles y restauración/reemplazo cuando exista patrón edad‑dependiente o la consecuencia lo exija. Esta estructura asegura decisiones defendibles y auditables.
Enfoque y alcance. ISO 17359 establece los procedimientos generales para implantar un programa de monitoreo de condición: selección de activos (criticidad), elección de técnicas (vibración, análisis eléctrico, termografía, ultrasonido, aceite), establecimiento de frecuencias, alarmas y procesamiento de datos. Subraya que el programa debe ser proporcional al riesgo y enlazarse con el proceso de decisión de mantenimiento (correctivo, preventivo, predictivo, rediseño), además de enlazar con normas complementarias de diagnóstico. Es agnóstica de industria y aplicable a máquinas rotativas y eléctricas. Valor para motores MV. La norma facilita:
lectura seleccionada: ISO 17359
Contexto del activo y límites
Activo: Motor de inducción trifásico 4,16 kV, rodamientos antifricción (o sleeve según potencia), acoplado a bomba/compresor. Área clasificada (Zona/División); alimentación desde CCM o VFD. Funciones primarias: (F1) entregar par/velocidad para cumplir caudal/presión del equipo impulsado (F2) mantener temperaturas y vibraciones dentro de límite (F3) integridad eléctrica (aislamiento y bornes) (F4) funcionamiento de protecciones (relés, sondas) y seguridad.Límites: desde bornes del motor (caja de terminales) hasta acoplamiento con la máquina dirigida; incluye sistema de enfriamiento y sensores/RTDs servicio continuo S1 en estación de bombeo, área clasificada, red 60 Hz; operación con VFD. Normativos de diseño/servicio: API 541 (motores MV form‑wound, propósito especial) / IEEE 841 (LV severe‑duty).
FMECA Motor 4,16 kV
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Variables, sensores y técnicas
Integración RCM + IA
Plan de implementación (6 pasos)
Impactos y beneficios esperados
Conclusiones
Bibliografía
GRACIAS
La gestión de los datos y de los eventos de mantenimiento debe seguir ISO 14224, estándar de la industria de petróleo y gas que normaliza taxonomías, clases de equipos, modos y causas, para que los análisis (y la IA) sean reutilizables y comparables en todo el ciclo de vida. Así, el histórico alimenta modelos de detección de anomalías, clasificación de modos y prognosis/RUL (enmarcados por ISO 13374‑1 e ISO 13381‑1) y retroalimenta el propio RCM.
La ISO 17359 provee el andamiaje para implantar el programa de monitoreo de condición (CBM) sobre el que “vive” el RCM: qué variables medir, con qué técnicas e instrumentos, cómo definir frecuencias, alarmas y límites basados en línea base y tendencia, y cómo integrarlo con normas complementarias de diagnóstico. En un motor MV esto converge en señales mecánicas (vibración, temperatura de rodamientos), eléctricas (corriente/tensión, calidad de energía) y dieléctricas (aislación IR/PI, descargas parciales).
El Capítulo 3 del libro de autoria vincula mantenibilidad e IA, enfatizando que la mantenibilidad impacta directamente disponibilidad y costos, y que machine learning/deep learning y gemelos digitales habilitan decisiones en tiempo real —en línea con el propósito de un RCM moderno. Este marco justifica poner el foco en un motor MV crítico y articular un RCM asistido por IA para reducir fallas (rodamientos, aislación, ventilación) y optimizar energía y confiabilidad.
Para el diagnóstico mecánico en servicio, ISO 20816‑3 establece los requisitos de medición y evaluación de vibración para máquinas industriales acopladas > 15 kW (como estos motores), lo que permite fijar zonificación de severidad y umbrales de alarma por clase de máquina. En aislación, IEEE 43 regula el IR/PI (resistencia de aislamiento e índice de polarización) y IEEE 1434 guía la medición de descargas parciales (PD) on‑line/off‑line en máquinas de CA. Finalmente, cuando hay VFD, IEC 60034‑25 documenta los efectos del convertidor (armónicos, dv/dt, corrientes de eje) y las mitigaciones de diseño/operación.
Motor eléctrico de inducción trifásico de media tensión