ES2964778T3

ES2964778T3 - Método y piezas de desgaste para mantenimiento predictivo

Info

Publication number: ES2964778T3
Application number: ES20701352T
Authority: ES
Inventors: Arne Kjaer; Matias Titoff
Original assignee: Ptfe Eng AS
Current assignee: Ptfe Eng AS
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2020-01-28
Publication date: 2024-04-09
Anticipated expiration: 2040-01-28
Also published as: CN113614504A; CN113614504B; EP3918298B1; US11867586B2; WO2020157028A1; EP3918298C0; US20220057294A1; PL3918298T3; EP3918298A1

Abstract

La presente invención se refiere a un método y a piezas de desgaste para usar en un método para mantenimiento preventivo (PM) o mantenimiento predictivo (Pd M) basado en la condición basado en la detección del desgaste excesivo de una pieza de desgaste, cuya pieza de desgaste consiste principalmente en o está cubierto al menos parcialmente por una capa deslizante que consiste principalmente en un material polimérico y cuya parte de desgaste comprende una o más fibras ópticas que en el extremo proximal está conectada a un dispositivo de detección de luz proximal y en el extremo distal a una luz del extremo distal. dispositivo de detección. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método y piezas de desgaste para mantenimiento predictivo

Antecedentes

Las operaciones de mantenimiento incluyen comprobaciones funcionales, servicio, reparación o sustitución de dispositivos, equipos, maquinaria, infraestructura de construcción, y servicios de apoyo en instalaciones industriales, empresariales, gubernamentales y residenciales, lo que tiene como objetivo minimizar el tiempo de inactividad, ya sea en producción o procesos, con el fin de mantener la productividad y la rentabilidad de una planta, centro o instalación dados tan altas como sea posible.

Muchas, si no la totalidad, de las áreas de la tecnología, como plantas industriales, industrias de gestión de instalaciones, transporte marítimo, estructuras costa afuera, etc., dependen en gran medida de procedimientos de mantenimiento, reparación y revisión eficientes, incluyendo programas de mantenimiento planificados para mantener y/o restaurar la funcionalidad deseada de dispositivos, equipos, maquinaria, infraestructura de construcción, y servicios de apoyo en instalaciones industriales, empresariales, gubernamentales y residenciales.

Las operaciones de mantenimiento, sin embargo, están sujetas a una incertidumbre considerable. Existe incertidumbre tanto con respecto al momento oportuno, es decir, cuándo serán necesarios de hecho el mantenimiento o la sustitución, como con respecto al alcance real de una operación de mantenimiento dada, es decir, qué piezas necesitarán de hecho mantenimiento o sustitución.

Por la técnica anterior se conocen tanto métodos para el mantenimiento como piezas de desgaste que se han de usar en dichos métodos.

El aspecto de la detección de daños, etc. en la estructura de una pieza de desgaste mediante una fibra óptica es bien conocido, por ejemplo, por los documentos: US2011/0231110A1, US2009/0262331A1, US5656996A, US5525796A, US4636638, US5142141, WO07090436 A1, US7316154 y DE 10261 823 A1.

Así, por ejemplo, el documento US2011/0231110A1 describe un sistema de sensor óptico para detectar el desgaste superficial, que comprende una o más fibras ópticas, cada una de las cuales tiene un segundo extremo sobre el que se ha dispuesto fósforo en un sustrato a una profundidad dada por debajo de una superficie de desgaste. El sistema supuestamente se basa en monitorizar una segunda energía fotónica emitida por el fósforo a (o tal vez más bien de vuelta a) la fibra en respuesta a una primera energía fotónica inyectada en las fibras ópticas. Por lo tanto, cuando el desgaste da como resultado la eliminación del fósforo de una o más de las fibras descritas, un detector detecta una reducción proporcional de la segunda energía fotónica emitida por el fósforo, lo que indica que el desgaste ha alcanzado la profundidad dada.

De manera similar, el documento US2009/0262331A1 describe un sistema de detección de grietas y un método para detectar grietas en una estructura de ingeniería cargada, que incluye una fuente de luz acoplada a fibras ópticas que se conducen a través de la estructura. Se describe que las fibras ópticas tienen diámetros por debajo de 75 pm. La fuente de luz está acoplada a las fibras ópticas y se describe que, cuando está en uso, los impulsos de luz de la fuente de luz, en una situación en la que no haya grietas, pasarán por la fibra y la abandonarán en el extremo de la punta de la fibra de modo que los detectores de luz no detectarán ninguna luz, pero que en caso de una grieta podría producirse un corte en la fibra que conduciría a reflexiones de modo que la luz se reflejaría de vuelta desde la grieta al detector de luz. Por lo tanto, los sistemas y métodos descritos en el documento US2009/0262331A1 se refieren a estructuras de ingeniería cargadas en lugar de a piezas de desgaste.

A diferencia de los métodos y las piezas de desgaste de la presente invención, las soluciones descritas en los documentos US2011/0231110A1, US2009/026331A1, US5656996A, US5525796A, US4636638, US5142141, WO07090436 A1, US7316154 y DE 10261 823 A1 no hacen posible monitorizar a) cuándo se ha alcanzado un nivel de desgaste preseleccionado en cualquier lugar a lo largo de la circunferencia de piezas que lleven juntas o elementos de obturación dinámicos, o b) cuándo se ha alcanzado un nivel de desgaste preseleccionado en cualquier lugar desde un extremo al otro de una pieza de desgaste dada.

El documento US5581019 describe métodos para el mantenimiento y piezas de desgaste que se han de usar en dichos métodos, basados en el uso de un sistema de monitorización eléctrica, que hacen uso de juntas o elementos de obturación hechos de una resina sintética a base de flúor, por ejemplo, politetrafluoroetileno (PTFE), y que comprenden una parte de sensor que proporciona una función de detección de daños/fugas basada en la medición de conductividad. Se menciona que estas juntas/elementos de obturación pueden comprender opcionalmente una fibra óptica, es decir, además del sensor basado en conductividad, que se ha de utilizar en la determinación de datos de reflectometría con indicación temporal (TDR, por sus siglas en inglés). La TDR depende de un equipo relativamente complicado y costoso, que es capaz de detectar y analizar la retrodispersión de Rayleigh de la fibra.

También, por ejemplo, el documento KR20160020851A describe un elemento de obturación hecho de una resina sintética a base de flúor (tal como etilenotetrafluoroetileno (ETFE) o politetrafluoroetileno (PTFE)) que comprende un sensor que proporciona una función de detección de fugas. Sin embargo, el documento KR20160020851A no menciona el uso de fibras ópticas como parte del sensor.

Independientemente, existe una necesidad continua de mejoras en los procesos y las herramientas para su uso en operaciones de mantenimiento, dirigidas a optimizar la capacidad para poder prever o monitorizar cuándo se necesita un mantenimiento/una sustitución y, si es así, qué piezas específicas de un aparato dado necesitan mantenimiento/sustitución.

La presente invención satisface estas necesidades proporcionando tanto un método como piezas de desgaste como se definen en las reivindicaciones independientes 1,2, 5 y

Compendio de la invención

Aunque las operaciones de mantenimiento pueden por su propia naturaleza ser tanto programadas como no programadas, a menudo se usan, así llamadas, operaciones de mantenimiento preventivas y/o predictivas como prácticas rentables para mantener el equipo listo para funcionar en todo momento y para minimizar tanto el número como la duración de los períodos durante los cuales cualquier dispositivo, equipo, maquinaria, infraestructura de construcción y/o utilidad de apoyo dados no están disponibles para sus fines previstos. Las estrategias de mantenimiento que se dan más a menudo son mantenimiento preventivo y correctivo. Bajo una estrategia de mantenimiento correctivo, una pieza no se sustituye hasta que ha fallado, mientras que bajo una estrategia de mantenimiento preventivo, el objetivo es sustituir las piezas antes de que se produzca un fallo.

El mantenimiento preventivo (PM, por sus siglas en inglés), por lo tanto, es el cuidado y servicio por parte del personal con el fin de mantener el equipo en condiciones de funcionamiento satisfactorias previendo una inspección, detección y corrección sistemáticas de fallos incipientes, bien antes de que ocurran, bien antes de que se conviertan en defectos graves.

Las estrategias de mantenimiento preventivo (PM) pueden subdividirse además en mantenimiento preventivo basado en el uso y en el estado.

En un PM basado en el uso, se mide el tiempo total que se ha usado una pieza y se lleva a cabo el mantenimiento cuando se ha alcanzado cierto nivel umbral.

En un PM basado en el estado, también denominado a veces mantenimiento predictivo (PdM, por sus siglas en inglés), se monitoriza el estado real de una pieza y se planifica y realiza el mantenimiento basándose en el estado real de la pieza en cuestión en cualquier momento dado. Por lo tanto, el PM basado en el estado (o PdM) difiere del PM basado en el uso porque depende del estado real del equipo, en lugar de las estadísticas de vida media o esperada, para predecir cuándo se requerirá mantenimiento.

En el contexto de lo anterior, la presente invención proporciona un método y piezas de desgaste como se define en las reivindicaciones independientes 1, 2, 5 y 6.

Aunque los dispositivos de detección de un método según la presente invención se basen principalmente en la emisión de luz visible, la luz emitida desde el dispositivo emisor de luz al extremo proximal de una fibra óptica de un método según la presente invención puede ser de cualquier tipo, es decir, luz visible, láser o infrarroja. Breve descripción de las figuras

La Figura 1 muestra una representación esquemática de una pieza de desgaste según la presente invención y un dispositivo emisor de luz que se ha de utilizar en un método según la presente invención.

La Figura 2 muestra una realización preferida de una pieza de desgaste según la presente invención en forma de un elemento de obturación, en esta realización representado por un elemento de obturación dinámico, con fibras ópticas embutidas; como se muestra, una o más fibras pueden colocarse dentro del elemento de obturación hecho de un material polimérico según la presente invención.

La Figura 3 describe el principio utilizado en un método para detectar el desgaste excesivo de una pieza de desgaste según la presente invención en forma de una representación esquemática de una pieza de desgaste (por ejemplo, un elemento de obturación dinámico hecho de un material polimérico según la presente invención y que incorpora una banda de caucho), según una realización preferida de la presente invención, en la que las fibras ópticas están equipadas con y están interconectadas con conectores y reflectores, que pueden ser una multiplicidad de divisores.

La Figura 4 muestra cómo una o más fibras pueden colocarse dentro de un elemento de obturación dinámico según una realización preferida de una pieza de desgaste según la presente invención, lo que permitirá la indicación de desgaste a diferentes velocidades en diferentes posiciones en el elemento de obturación dinámico hecho de un material polimérico según la presente invención.

La Figura 5 muestra cómo una o más fibras pueden colocarse dentro de un elemento de obturación dinámico según una realización preferida de una pieza de desgaste según la presente invención, en donde unos soportes de instalación aseguran un posicionamiento más exacto de la fibra individual. Los soportes de instalación pueden estar hechos de cualquier material adecuado en el contexto del material polimérico, del que dicho elemento de obturación dinámico se compone principalmente, y pueden, por lo tanto, estar hechos de, por ejemplo, PTFE, caucho o cualquier tipo de material adecuado.

La Figura 6 muestra cómo una o más fibras pueden colocarse dentro de un elemento de obturación dinámico según otra realización preferida de una pieza de desgaste según la presente invención, en donde unos soportes de instalación aseguran un posicionamiento más exacto de la fibra individual. Los soportes de instalación pueden estar hechos de cualquier material adecuado en el contexto del material polimérico, del que dicho elemento de obturación dinámico se compone principalmente, y pueden, por lo tanto, estar hechos de, por ejemplo, PTFE, caucho o cualquier tipo de material adecuado.

La Figura 7 muestra cómo una o más fibras pueden colocarse dentro de un elemento de obturación dinámico según una realización preferida de una pieza de desgaste según la presente invención.

La Figura 8 muestra cómo una o más fibras pueden endentarse en un elemento de obturación según una realización preferida de una pieza de desgaste según la presente invención hecha de caucho o poliuretano o cualquier material adecuado para su uso con un elemento de obturación dinámico hecho de un material polimérico según la presente invención, por ejemplo, para su uso en la industria de energía eólica.

La Figura 9 muestra cómo una o más fibras pueden embutirse en un elemento de obturación dinámico según una realización preferida de una pieza de desgaste según la presente invención, en donde unos soportes de instalación aseguran un posicionamiento más exacto de la fibra individual en el elemento de obturación dinámico. El soporte de instalación puede estar hecho de caucho o poliuretano o cualquier material polimérico adecuado para su uso con un elemento de obturación dinámico hecho de un material polimérico según la presente invención, por ejemplo, para su uso en la industria de energía eólica.

La Figura 10 muestra cómo una o más fibras pueden colocarse dentro de un elemento de obturación dinámico según una realización preferida de una pieza de desgaste según la presente invención, previendo ranuras de instalación en el elemento de obturación dinámico, que guían las fibras individuales a una posición exacta. Las ranuras de instalación en el elemento de obturación dinámico se pueden hacer mediante diferentes técnicas adecuadas para el material polimérico concreto, del que dicho elemento de obturación dinámico se compone principalmente.

La Figura 11 muestra un elemento de obturación dinámico según una realización preferida de una pieza de desgaste según la presente invención equipado con 3 fibras ópticas. El elemento de obturación es estático y la capa inferior del elemento de obturación toca una parte giratoria de una máquina. La parte giratoria/móvil de máquina tendrá como resultado un desgaste del elemento de obturación dinámico desde la capa inferior. En el modo de funcionamiento normal, la luz láser recorrerá hasta el final las tres fibras, lo que indica que no hay desgaste detectable.

La Figura 12 muestra un elemento de obturación dinámico según una realización preferida de una pieza de desgaste según la presente invención equipado con 3 fibras ópticas y un sistema de detección de desgaste en modo de funcionamiento. La capa inferior del elemento de obturación toca una parte giratoria de una máquina. En la figura hay un desgaste local del elemento de obturación. Debido al desgaste local, una fibra óptica está desgastada/cortada localmente y la luz no podrá recorrer toda la longitud de la fibra. La luz láser recorrerá hasta el final las otras dos fibras. De esta manera, el hecho de que no se emita luz desde una de las fibras indica que se ha alcanzado el primer nivel de desgaste y que deben considerarse actividades de mantenimiento.

La Figura 13 muestra un elemento de obturación dinámico según una realización preferida de una pieza de desgaste según la presente invención equipado con 3 fibras ópticas y un sistema de detección de desgaste en modo de funcionamiento. La capa inferior del elemento de obturación toca una parte giratoria de una máquina. En la figura hay un desgaste local del elemento de obturación. Debido al desgaste local, dos fibras ópticas están desgastadas/cortadas localmente y la luz láser no podrá recorrer toda la longitud de estas dos fibras. La luz láser recorrerá hasta el final una fibra restante. De esta manera, el hecho de que no se emita luz desde dos de las fibras indica que se ha alcanzado el segundo nivel de desgaste y que deben considerarse actividades de mantenimiento.

La Figura 14 muestra un elemento de obturación dinámico según una realización preferida de una pieza de desgaste según la presente invención equipado con 3 fibras ópticas y un sistema de detección de desgaste en modo de funcionamiento. La capa inferior del elemento de obturación toca una parte giratoria de una máquina. En la figura hay un desgaste local del elemento de obturación. Debido al desgaste local, las 3 fibras ópticas están desgastadas/cortadas localmente y la luz láser no podrá recorrer toda la longitud de ninguna de las fibras. De esta manera, el hecho de que no se emita luz láser desde ninguna de las fibras indica que se ha alcanzado el tercer nivel de desgaste y que deben considerarse actividades de mantenimiento.

La Figura 15 muestra un ejemplo de un elemento de obturación dinámico según una realización preferida de una pieza de desgaste según la presente invención equipado con una fibra óptica. Debido a un alto desgaste o deformación local del elemento de obturación dinámico, la luz no podrá recorrer toda la longitud de la fibra y la señal se pierde. El hecho de que no se emita luz significa que se ha alcanzado cierto nivel de desgaste y que deben considerarse actividades de mantenimiento.

La Figura 16 muestra el principio de un elemento de obturación dinámico según una realización preferida de una pieza de desgaste según la presente invención instalado en una máquina con una parte giratoria dinámica de la máquina y una parte no giratoria estática de la máquina. El elemento de obturación dinámico se instala entre la parte giratoria y la parte estática de la máquina. La velocidad de desgaste de tal elemento de obturación dinámico puede monitorizarse mediante un método según la presente invención.

Descripción detallada de la invención

Como se ha expuesto anteriormente, la presente invención proporciona un método para, y piezas de desgaste que se han de usar en un método para, mantenimiento preventivo (PM) basado en el estado o mantenimiento predictivo (PdM) basado en la detección de desgaste excesivo de una pieza de desgaste, pieza de desgaste que, bien consiste principalmente en, bien está cubierta al menos parcialmente por un revestimiento antifricción que consiste principalmente en, un material polimérico, y pieza de desgaste que comprende una o más fibras ópticas, opcionalmente interconectadas por reflectores o divisores, que están conectadas en el extremo proximal a un dispositivo de detección de luz proximal y en el extremo distal a un dispositivo de detección de luz del extremo distal.

En realizaciones preferidas de la presente invención, una pieza de desgaste según la invención será sólida y tendrá una cara plana relativamente grande en una dimensión, también denominada la base de dicha pieza de desgaste, y su superficie general estará definida además por caras que se intersecan en líneas.

Las formas geométricas de relevancia para las piezas de desgaste según la presente invención incluirían, pero no se limitan a:

Prismas: piezas de desgaste con dos caras congruentes y paralelas, por ejemplo, en forma de prismas rectangulares, por ejemplo, en forma de cubos o láminas, preferiblemente en forma de láminas que definen una circunferencia alrededor de un centro vacío. Sin embargo, las piezas de desgaste de la presente invención también pueden tener forma de, por ejemplo, prismas hexagonales u octogonales triangulares.

Pirámides: piezas de desgaste con una base poligonal (por ejemplo, triangular o cuadrada) y lados triangulares.

Cilindros: piezas de desgaste con dos bases circulares paralelas, que preferiblemente definen ambas una circunferencia alrededor de un centro.

Conos: piezas de desgaste con una base circular y un lado curvo que termina en un punto.

Esferas: piezas de desgaste en las que todos los puntos de la superficie están a igual distancia del punto central.

Toros: piezas de desgaste cuya superficie se genera haciendo girar un círculo en un espacio tridimensional alrededor de un eje coplanario con el círculo.

En realizaciones preferidas según la presente invención, los objetos incluirían, pero no se limitan a, prismas o toros, preferiblemente láminas, y preferiblemente láminas que definen una circunferencia alrededor de un centro vacío.

En ciertas realizaciones preferidas, por ejemplo, láminas, una dimensión de una pieza de desgaste según la invención, por ejemplo, "x", podría ser relativamente muy pequeña en comparación con las otras dos dimensiones del objeto, por ejemplo, "y" y "z". Asimismo, en ciertas realizaciones preferidas, por ejemplo, láminas, una de las dimensiones de una pieza de desgaste según la invención, por ejemplo, "y", podría ser relativamente extensa en comparación con las otras dos dimensiones, por ejemplo, "x" y "z".

En el contexto de la presente invención, la circunferencia de una pieza de desgaste, por ejemplo, que tiene una forma circular, es la distancia (lineal) alrededor de la misma. Es decir, en el caso de una pieza de desgaste que tenga una forma circular, la circunferencia sería la longitud del círculo definida por la pieza de desgaste si ésta estuviera abierta y enderezada para formar un segmento de línea. En otras palabras, en el contexto de la presente invención, circunferencia, en el caso de piezas de desgaste de forma no circular, se utiliza como sinónimo de perímetro.

En el contexto de la presente invención, el tamaño de una pieza de desgaste, ya sea en su totalidad o en parte, se define preferiblemente para láminas que definen una circunferencia (es decir, circunferencia o perímetro según el caso) alrededor de un centro vacío en términos de su diámetro más grande (también denominado 0) en mm, cm o m, y para otras piezas de desgaste en términos de su longitud en cm, m o km. Si se define en términos de su diámetro, en el contexto de las piezas de desgaste no circulares esto se hará con referencia a la distancia entre dos puntos individuales que estén en la circunferencia (o perímetro según el caso) de dicha pieza de desgaste, mientras que al mismo tiempo están lo más alejados entre sí como sea posible.

En métodos y piezas de desgaste según la presente invención, la emisión y detección de luz visible en ambos extremos proximal y distal de dicha o dichas fibras ópticas sólo ocurrirá si dicha o dichas fibras ópticas todavía permiten (es decir, si la o las fibras aún no se han visto comprometidas por un desgaste excesivo de la pieza de desgaste) que la luz emitida recorra, bien a) toda la circunferencia de una pieza de desgaste dada, bien b) toda la longitud de una pieza de desgaste dada, a través de dicha o dichas fibras ópticas. De esta manera, la presente invención hace posible monitorizar cuándo se ha alcanzado un nivel de desgaste preseleccionado, por ejemplo, en cualquier lugar a lo largo de la anchura de circunferencia de una junta o un elemento de obturación dinámicos. En particular, la presente invención hace posible monitorizar cuándo se ha alcanzado un nivel de desgaste preseleccionado en cualquier lugar a lo largo de la circunferencia de juntas o elementos de obturación dinámicos de un tamaño relativamente grande, por ejemplo, en el caso de juntas o elementos de obturación dinámicos para su uso en la industria de la pasta papelera y el papel que tienen típicamente diámetros de 0900 a 06000 mm, tal como 0950 a 05500 mm, por ejemplo, 01000 a 05000 mm, tal como 01050 a 04500 mm, por ejemplo, 01100 a 04000 mm, tal como 01150 a 03500 mm, por ejemplo, 01200 a 03000 mm, tal como 01250 a 02500 mm, por ejemplo, 01300 a 02000 mm, tal como 01400 a 01500.

En el caso de juntas o elementos de obturación dinámicos para su uso en la industria del petróleo y el gas y costa afuera que tienen típicamente diámetros que varían de 0300 mm a 04000 mm, tal como 0350 a 03500 mm, por ejemplo, 0400 a 03000 mm, tal como 0450 a 02500 mm, por ejemplo, 0500 a 02000 mm, tal como 0550 a 01500 mm, por ejemplo, 0600 a 01000 mm.

De manera similar, para aplicaciones lineales, la presente invención hace posible monitorizar cuándo se ha alcanzado un nivel de desgaste preseleccionado en cualquier lugar desde un extremo al otro de una pieza de desgaste dada que tiene intervalos de hasta 30 km, tal como hasta 20 km, por ejemplo, hasta 15 km, tal como hasta 10 km, por ejemplo, hasta 5 km, tal como hasta 4 km, por ejemplo, hasta 3 km, tal como hasta 2 km, por ejemplo, hasta 1 km.

Si se desea, la junta o el elemento de obturación dinámicos en cuestión pueden estar equipados con varias fibras ópticas (es decir, en lugar de sólo una fibra), lo que permitirá la recopilación de datos/información más detallados sobre el nivel de desgaste. Los datos/información sobre el nivel de desgaste obtenidos mediante el uso de métodos y piezas de desgaste según la presente invención se pueden usar para optimizar las tareas de mantenimiento de una manera que no era posible basándose en el uso de los métodos y piezas de desgaste de la técnica anterior. Los métodos y piezas de desgaste de la presente invención son particularmente útiles para piezas de desgaste de maquinaria o estructuras donde sea complicado o imposible investigar rutinariamente el nivel real de desgaste de las piezas de desgaste. Esto sería aplicable, por ejemplo, a maquinaria grande en la que las piezas de desgaste estén ocultas de hecho dentro de la máquina en cuestión, tal como dentro de maquinaria para pasta papelera y papel, o a grandes construcciones en las que sea imposible o muy difícil inspeccionar la superficie de desgaste en cuestión, tal como puentes largos o molinos de viento. Los diámetros de las piezas de desgaste en tales máquinas o construcciones pueden ser típicamente de 0800 mm a 010000 mm.

En una realización preferida concreta de esta invención, es posible seguir el desgaste de un elemento de obturación dinámico de una manera que permite la recopilación de información en cuanto a cuándo está desgastado a nivel crítico y, por lo tanto, también permite la predicción en cuanto a la vida útil adicional esperada del elemento de obturación dinámico. En esta realización, las fibras ópticas se colocan de tal manera que la pérdida de luz emitida indicará cuándo hay tiempo suficiente para planificar un cambio de elemento de obturación, de modo que se pueda evitar un fallo repentino del elemento de obturación seguido de una parada de la producción inmediata que dé como resultado pérdidas económicas elevadas y altos costes de mantenimiento.

Tal como se usa en la presente memoria, "Desgaste" es la eliminación o deformación gradual, perjudicial, de material en superficies sólidas. Las causas de desgaste pueden ser mecánicas (por ejemplo, erosión) o químicas (por ejemplo, corrosión). El estudio del desgaste y procesos relacionados se denomina tribología. El desgaste en los elementos de una máquina, junto con otros procesos tales como fatiga y fluencia, provoca que las superficies funcionales se degraden, lo que eventualmente conduce a un fallo del material o pérdida de funcionalidad. Por lo tanto, el desgaste tiene gran relevancia económica.

La velocidad de desgaste se ve afectada por factores tales como el tipo de carga (por ejemplo, impacto, estática, dinámica), el tipo de movimiento (por ejemplo, deslizamiento, rodadura) y la temperatura. Dependiendo del tribosistema, se pueden observar diferentes tipos y mecanismos de desgaste.

El desgaste se clasifica comúnmente de acuerdo con los, así llamados, tipos de desgaste, que se producen en aislamiento o interacción compleja. Los tipos comunes de desgaste incluyen: desgaste adhesivo, desgaste abrasivo, fatiga superficial, desgaste por rozamiento, desgaste erosivo, desgaste por oxidación y corrosión. Otros tipos menos comunes de desgaste son el desgaste por impacto, por cavitación y por difusión.

Cada tipo de desgaste es causado por uno o más mecanismos de desgaste. Por ejemplo, el mecanismo de desgaste primario del desgaste adhesivo es la adhesión. Los mecanismos y/o submecanismos de desgaste frecuentemente se superponen y ocurren de una manera sinérgica, produciendo una mayor tasa de desgaste que la suma de los mecanismos de desgaste individuales.

El desgaste adhesivo puede encontrarse entre superficies durante el contacto por fricción y generalmente se refiere al desplazamiento y la unión no deseados de compuestos de material y residuos de desgaste de una superficie a otra.

El desgaste abrasivo ocurre cuando una superficie rugosa dura se desliza a través de una superficie más blanda. ASTM International lo define como la pérdida de material debida a partículas duras o protuberancias duras que se fuerzan contra y se mueven a lo largo de una superficie sólida.

Así, como ya se ha explicado anteriormente, las operaciones de mantenimiento pueden por su propia naturaleza ser tanto programadas como no programadas; a menudo se usan, así llamadas, operaciones de mantenimiento preventivas y/o predictivas como prácticas rentables para mantener el equipo listo para funcionar en todo momento y para minimizar tanto el número como la duración de los períodos durante los cuales cualquier dispositivo, equipo, maquinaria, infraestructura de construcción y/o utilidad de apoyo dados no están disponibles para sus fines previstos.

Con el fin de describir las operaciones de mantenimiento, un aparato dado puede describirse como un grupo de piezas interrelacionadas. Las operaciones de mantenimiento pueden considerarse entonces como consistentes en gran medida (pero no solamente) en sustituir cualquiera de estas piezas interrelacionadas de un aparato dado. Diferentes, así llamadas, estrategias de mantenimiento determinan cuándo deben sustituirse o someterse a mantenimiento piezas de un aparato dado. Las estrategias de mantenimiento que se dan más a menudo son mantenimiento preventivo y correctivo.

Bajo una estrategia de mantenimiento correctivo, una pieza no se sustituye hasta que ha fallado, mientras que bajo una estrategia de mantenimiento preventivo, el objetivo es sustituir las piezas antes de que se produzca un fallo.

Aunque el mantenimiento correctivo puede ser una opción atractiva para piezas que normalmente no estén sometidas a un desgaste excesivo, tales como la electrónica, puede ser beneficioso seguir una estrategia de mantenimiento preventivo en relación con las piezas que normalmente se desgasten.

En el contexto de la presente invención, el mantenimiento preventivo (PM) se entiende que es el cuidado y servicio por parte del personal con el fin de mantener el equipo en condiciones de funcionamiento satisfactorias previendo una inspección, detección y corrección sistemáticas de fallos incipientes, bien antes de que ocurran, bien antes de que se conviertan en defectos graves. Incluye el trabajo realizado en el equipo con el fin de evitar su avería o mal funcionamiento, y es, por lo tanto, normalmente una acción regular y rutinaria, que incluye, por ejemplo, pruebas, mediciones, ajustes, sustitución de piezas y limpieza, realizada específicamente para evitar que se produzcan fallos.

El objetivo principal detrás del PM es que el equipo pase de un servicio planificado al siguiente servicio planificado sin ningún fallo causado por fatiga, negligencia o desgaste normal (asuntos evitables). Esto puede ser evitando el fallo antes de que realmente ocurra. Está diseñado para preservar y restaurar la fiabilidad del equipo sustituyendo componentes desgastados antes de que realmente fallen. Las actividades de mantenimiento incluyen revisiones parciales o completas en períodos especificados, cambios de aceite, lubricación, ajustes menores, etc. Además, los trabajadores pueden registrar el deterioro del equipo para saber que tienen que sustituir o reparar piezas desgastadas antes de que causen fallos en el sistema. El programa de mantenimiento de máquina ideal evitaría cualquier reparación innecesaria y costosa.

En un PM basado en el uso, se mide el uso total de una pieza y se lleva a cabo el mantenimiento cuando se ha alcanzado cierto nivel umbral.

El uso de piezas puede medirse de muchas maneras dependiendo de la naturaleza del equipo. El tiempo sobre el terreno es quizás el medio más común para medir el uso. Para vehículos (por ejemplo, material móvil), el kilometraje es una medida común de uso. El número de ciclos de encendido-apagado es una medida de uso para el equipo que se carga principalmente al final o comienzo de los ciclos de encendido-apagado. Dado que el uso del equipo se programa habitualmente, también se puede programar el momento en que se realiza el mantenimiento. Si hay un gran coste de montaje asociado con el mantenimiento, puede ser beneficioso cambiar varias piezas simultáneamente (revisión y/o sustitución en bloque). De lo contrario, el mantenimiento se puede realizar en un solo componente (sustitución y/o revisión de componente).

En un PM basado en el estado, también denominado a veces mantenimiento predictivo (PdM), se monitoriza el estado real de una pieza y se planifica y realiza el mantenimiento basándose en el estado real de la pieza en cuestión en cualquier momento dado.

En el contexto de la presente invención, el mantenimiento preventivo (PM) basado en el estado, también denominado a veces mantenimiento predictivo (PdM), debe entenderse como técnicas diseñadas para ayudar a determinar el estado del equipo en servicio con el fin de predecir cuándo debería realizarse el mantenimiento. En la mayoría de los escenarios, este enfoque ahorrará costes en comparación con el mantenimiento preventivo rutinario o basado en el tiempo, ya que las tareas se realizan sólo cuando están justificadas.

Por lo tanto, en comparación con otros esquemas de mantenimiento, el mantenimiento preventivo (PM) basado en el estado o mantenimiento predictivo (PdM) permite una programación conveniente del mantenimiento correctivo, y evita fallos inesperados del equipo. La clave en el PM/PdM es que da acceso a "la información correcta en el momento adecuado". Sabiendo si un determinado aparato necesita mantenimiento o no, el trabajo de mantenimiento puede planificarse mejor (piezas de repuesto, piezas de desgaste, personas, etc.) y lo que habrían sido "paradas no planificadas" se transforman en "paradas planificadas", cuyo número, además, se minimiza, lo que aumenta la disponibilidad de la planta. Otras ventajas potenciales incluyen una mayor vida útil del equipo, mayor seguridad de la planta, menos accidentes con impacto negativo en la seguridad y el medio ambiente, y manejo optimizado de piezas de repuesto y de desgaste.

Por lo tanto, el PM basado en el estado (PdM) difiere del PM basado en el uso porque depende del estado real del equipo, en lugar de las estadísticas de vida media o esperada, para predecir cuándo se requerirá mantenimiento.

La fatiga superficial es un proceso por el cual la superficie de un material se debilita por la carga cíclica, que es un tipo de fatiga general del material. El desgaste por fatiga se produce cuando las partículas de desgaste se separan por propagación cíclica de microgrietas en la superficie. Estas microgrietas son, bien grietas superficiales, bien grietas subsuperficiales.

El desgaste por rozamiento es el frotamiento cíclico repetido entre dos superficies. Durante un periodo de tiempo de rozamiento que eliminará material de una o ambas superficies en contacto. Ocurre típicamente en apoyos, aunque la mayoría de los apoyos tienen sus superficies endurecidas para resistir el problema. Otro problema ocurre cuando se crean grietas en cualquiera de las superficies, conocidas como fatiga por rozamiento. Es el más grave de los dos fenómenos, porque puede conducir a un fallo catastrófico del apoyo. Un problema asociado se produce cuando las partículas pequeñas eliminadas por desgaste se oxidan en el aire. Los óxidos suelen ser más duros que el metal subyacente, por lo que el desgaste se acelera a medida que las partículas más duras desgastan por rozamiento aun más las superficies metálicas. La corrosión por rozamiento actúa de la misma manera, especialmente cuando hay agua presente. Los apoyos no protegidos en grandes estructuras como puentes pueden sufrir una grave degradación en el comportamiento, especialmente cuando se usa sal durante el invierno para deshelar las carreteras transportadas por los puentes. El problema de la corrosión por rozamiento estuvo involucrado en la tragedia del Silver Bridge y el accidente del puente del río Mianus.

El desgaste erosivo se puede definir como un movimiento deslizante extremadamente corto y se realiza dentro de un intervalo de tiempo corto. El desgaste erosivo es causado por el impacto de partículas de sólido o líquido contra la superficie de un objeto. Las partículas que impactan retiran gradualmente material de la superficie a través de deformaciones y acciones de corte repetidas. Es un mecanismo ampliamente encontrado en la industria. Debido a la naturaleza del proceso de transporte, los sistemas de tuberías son propensos al desgaste cuando han de transportarse partículas abrasivas.

El desgaste por oxidación y corrosión ocurre tanto en los contactos lubricados como en los no lubricados. La causa fundamental son reacciones químicas entre el material desgastado y el medio corrosivo. El desgaste causado por una acción sinérgica de tensiones tribológicas y corrosión también se denomina tribocorrosión.

En el contexto de la presente invención, "desgaste" puede ser cualquiera de los tipos de desgaste descritos anteriormente.

Tal como se usa en la presente memoria, una "pieza de desgaste" o una "pieza de repuesto", un "repuesto", una "pieza de servicio", una "pieza de reparación" o una "pieza de sustitución", son una pieza intercambiable que se mantiene en un inventario y se utiliza para la reparación o sustitución de unidades averiadas. Las piezas de repuesto son una característica importante de la ingeniería logística y la gestión de la cadena de suministro, que a menudo comprenden sistemas de gestión de piezas de repuesto dedicados.

Las piezas de repuesto primordiales son piezas de repuesto que, aunque se reconozca que tienen una larga vida útil o una posibilidad de fallo pequeña, provocarían un larga parada del equipo porque llevaría mucho tiempo conseguir un reemplazo para las mismas.

Las piezas de repuesto se pueden clasificar ampliamente en dos grupos, reparables y consumibles.

Económicamente, hay un compromiso entre el coste de pedir una pieza de sustitución y el coste de reparar una pieza averiada. Cuando el coste de reparación se convierte en un porcentaje significativo del coste de sustitución, resulta económicamente favorable simplemente pedir una pieza de sustitución. En tales casos, se dice que la pieza está "más allá de la reparación económica" (BER, por sus siglas en inglés), y el porcentaje asociado con este umbral se conoce como la tasa de BER. El análisis de los compromisos económicos se evalúa formalmente usando el Análisis de Nivel de Reparación (LORA, por sus siglas en inglés).

Las piezas reparables son piezas que se consideran dignas de reparación, normalmente en virtud de la consideración económica de su coste de reparación. En lugar de correr con el coste de sustituir completamente un producto terminado, las piezas reparables típicamente se diseñan para permitir un mantenimiento más asequible al ser más modulares. Esto permite que los componentes se extraigan, reparen y sustituyan más fácilmente, permitiendo una sustitución más barata. Las piezas de repuesto que se necesitan para soportar la condenación de piezas reparables se conocen como repuestos de reabastecimiento.

Las piezas que no son reparables se consideran piezas consumibles. Las piezas consumibles usualmente se desechan, o se "condenan", cuando se descubre que se han averiado. Puesto que no se realiza ningún intento de reparación, durante un tiempo medio entre fallos (MTBF, por sus siglas en inglés) fijo, las tasas de sustitución para el consumo de consumibles son más altas que un artículo equivalente tratado como una pieza reparable. Debido a esto, las piezas consumibles tienden a ser artículos de menor coste.

Una "pieza de desgaste" o una "pieza de repuesto", un "repuesto", una "pieza de servicio", una "pieza de reparación" o una "pieza de sustitución" según la presente invención pueden ser, bien una pieza reparable, bien una pieza consumible.

Tal como se usa en la presente memoria, las "fibras ópticas" son fibras transparentes flexibles hechas mediante estirado de vidrio (sílice), polímeros, por ejemplo, polímeros transparentes, plástico u otro material adecuado hasta un diámetro reducido. Por lo tanto, aunque las fibras ópticas están hechas principalmente de sílice, pueden usarse algunos otros materiales, tales como vidrios de fluorozirconato, fluoroaluminato y calcogenuro, así como materiales cristalinos como el zafiro, para aplicaciones de infrarrojos de longitud de onda más larga u otras aplicaciones especializadas. Tradicionalmente, las fibras ópticas se usan como un medio para transmitir luz entre los dos extremos de la fibra a través de distancias más largas de lo que es posible con cables eléctricos. Además, las señales viajan a lo largo de las fibras ópticas con menos pérdida que en los hilos metálicos, al igual que las fibras ópticas son, a diferencia de los hilos metálicos, normalmente inmunes a la interferencia electromagnética.

Poder unir fibras ópticas con baja pérdida es importante en la comunicación por fibra óptica. Esto es más complejo que unir hilo o cable eléctrico, pero normalmente implica cortar cuidadosamente las fibras, alinear con exactitud los núcleos de fibra y acoplar estos núcleos alineados.

Tal como se usa en la presente memoria, un "divisor de fibra óptica" o "divisor" es un dispositivo capaz de dividir un haz de luz entrante en uno o varios haces resultantes de una manera predeterminada. La división resultante de hacer pasar un haz entrante a través de un "divisor" puede dar como resultado un cambio en el patrón de longitud de onda y la dirección relativa de los haces resultantes en comparación con el haz entrante, al igual que puede dar como resultado una pérdida de señal de los haces resultantes en comparación con el haz entrante. Una multiplicidad de "divisores" pueden interconectarse para formar un, así llamado, "reflector".

Tal como se usa en la presente memoria, el "mantenimiento preventivo (PM) basado en el estado" o "mantenimiento predictivo (PdM)" es el cuidado y servicio por parte del personal con el fin de mantener el equipo en condiciones de funcionamiento satisfactorias previendo una detección y corrección sistemáticas de fallos incipientes, bien antes de que ocurran, bien antes de que se conviertan en defectos graves. Incluye el trabajo realizado en el equipo con el fin de evitar su avería o mal funcionamiento, incluyendo, por ejemplo, pruebas, mediciones, ajustes, sustitución de piezas y limpieza, realizado específicamente para evitar que se produzcan fallos.

El mantenimiento preventivo (PM) basado en el estado o mantenimiento predictivo (PdM) difiere del mantenimiento preventivo basado en el uso porque depende del estado real del equipo, en lugar de las estadísticas de vida media o esperada, para predecir cuándo se requerirá el mantenimiento.

Algunos de los componentes principales que son necesarios para implementar el PdM son la recolección de datos y el preprocesamiento, la detección temprana de fallos, la detección de fallos, la predicción de tiempo hasta el fallo, la programación del mantenimiento y la optimización de recursos.

El PdM evalúa el estado del equipo realizando una monitorización del estado del equipo periódica (fuera de línea) o continua (en línea). El objetivo final del enfoque es realizar el mantenimiento en un momento programado cuando la actividad de mantenimiento sea más rentable y antes de que el equipo pierda rendimiento dentro de un umbral. Esto da como resultado una reducción de los costes de la inactividad no planificada debida a un fallo, donde, por ejemplo, los costes pueden ser de cientos de miles al día dependiendo de la industria. En la producción de energía, además de la pérdida de ingresos y los costes de los componentes, pueden imponerse multas por falta de suministro, lo que incrementa aun más los costes.

Esto está en contraste con el mantenimiento basado en el recuento de tiempo y/o funcionamiento, donde un aparato se mantiene tanto si lo necesita como si no. El mantenimiento basado en el tiempo requiere mucha mano de obra, es ineficaz para identificar los problemas que surgen entre las inspecciones programadas y, por lo tanto, no es rentable.

El componente "predictivo" del PdM es el resultado del objetivo de predecir la tendencia futura del estado del equipo. Este enfoque utiliza principios de control estadístico de procesos para determinar en qué momento del futuro será apropiado realizar actividades de mantenimiento.

La mayoría de las inspecciones predictivas se realizan mientras el equipo está en servicio, minimizando así la interrupción de las operaciones normales del sistema. La adopción de PdM puede tener como resultado un ahorro considerable en costes y una mayor fiabilidad del sistema.

Una posibilidad es transferir los datos de PdM a un sistema de gestión de mantenimiento informatizado (CMMS, por sus siglas en inglés) de manera que los datos de estado del equipo se envíen al objeto de equipo correcto en el sistema CMMS con el fin de activar la planificación de mantenimiento, la ejecución de órdenes de trabajo y la elaboración de informes.

Para evaluar el estado del equipo, el PdM según la presente invención utiliza tecnologías de prueba no destructivas tales como dispositivos emisores de luz que emiten luz infrarroja, láser o visible y otras pruebas específicas en línea. Estas mediciones se pueden usar para medir no sólo el equipo real, sino también el rendimiento del proceso, que luego se puede usar para activar el mantenimiento del equipo.

Por lo tanto, el análisis, cuando se hace correctamente, permite al usuario evaluar el estado del equipo y evitar fallos.

A diferencia de otros métodos de evaluación, la monitorización y el análisis basados en luz, con independencia de que se logren a través de dispositivos emisores de luz que emitan luz infrarroja, visible o láser, tiene el más amplio ámbito de aplicación (equipos de alta a baja velocidad) y puede ser eficaz para detectar fallos tanto mecánicos como eléctricos.

Los métodos de la presente invención se pueden combinar con Monitorización de Estado Basada en el Modelo para programas de mantenimiento predictivo. Este método implica el análisis de los parámetros deseados y luego compara los parámetros medidos con un modelo conocido y aprendido del desgaste de la pieza de desgaste para diagnosticar diversas anomalías. Este proceso de monitorización de estado "basado en el modelo" permite la automatización de tareas de recolección y análisis de datos, proporcionando una monitorización permanente de estado y avisos sobre fallos a medida que se desarrollan.

En una realización preferida concreta de esta invención, es posible seguir el desgaste de una pieza de desgaste de una manera que permite la recopilación de información en cuanto a cuándo se desgasta a nivel crítico y, por lo tanto, también permite la predicción en cuanto a la vida útil adicional esperada de la pieza de desgaste. En esta realización, las fibras ópticas se colocan de tal manera que la pérdida de luz emitida indicará cuándo hay tiempo suficiente para planificar un cambio de la pieza de desgaste, de modo que se puede evitar un fallo repentino de la pieza de desgaste seguido de una parada inmediata de la producción que dé como resultado pérdidas económicas elevadas y altos costes de mantenimiento. Así, la necesidad de cambios repentinos de elementos de obturación dinámicos con diámetros de más de 0500 mm es típicamente muy cara y la indicación de cuándo se necesita un cambio, que se hace posible mediante la presente invención, reducirá espectacularmente el coste de la vida útil total de cualquier maquinaria que tenga diámetros grandes o que se coloque en áreas remotas o que se use en procesos con ganancias de producción muy altas. También se puede evitar cualquier cambio innecesario de piezas de desgaste y los costes resultantes, ya que los métodos y las piezas de desgaste de la presente invención permiten el cambio de piezas de desgaste sólo cuando sea necesario.

Los métodos y las piezas de desgaste de la presente invención pueden usarse en principio en todos los campos de la tecnología y la industria que impliquen el uso de piezas de desgaste y en los que el cambio de piezas de desgaste implique altos costes, por ejemplo, debido a la pérdida de producción. Sin embargo, los métodos y las piezas de desgaste de la presente invención son de particular relevancia para la industria de la pasta papelera y el papel, la industria de las turbinas eólicas, la industria costa afuera y en el contexto del soporte de puentes.

En ciertas realizaciones preferidas, los métodos y las piezas de desgaste de la presente invención se optimizan para su uso como elementos de obturación y/o juntas en la industria de la energía eólica. La energía eólica es una de las fuentes de energía alternativa más desarrolladas y, en los últimos años, la industria eólica ha instalado más de 38 GW de nueva capacidad de energía eólica a nivel mundial. Los elementos de obturación para la industria eólica según la presente invención incluyen elementos de obturación para engranajes y transmisiones, elementos de obturación para acumuladores, elementos de obturación para frenos y accionadores, elementos de obturación para cilindros de bloqueo y paso, elementos de obturación para soportes y cojinetes. En una realización preferida, los elementos de obturación para la industria eólica según la presente invención son los, así llamados, elementos de obturación dinámicos. Con la presente invención, el desgaste de, por ejemplo, elementos de obturación dinámicos colocados en un molino de viento se puede monitorizar a distancia sin estar en la parte superior del molino de viento, por ejemplo, a una distancia de varios cientos de metros.

En ciertas realizaciones preferidas, los métodos y las piezas de desgaste de la presente invención se optimizan para su uso como elementos de obturación y/o juntas en la industria costa afuera. Los elementos de obturación y/o las juntas usados en la industria costa afuera se usan típicamente en sistemas de transporte, escotillas, sistemas de deslizamiento, cámaras de máquinas y bombas. Además, ciertas piezas de desgaste en forma de manguitos se utilizan para proteger equipos de medición y control o bombas contra influencias del mar, la arena y el viento. En una realización preferida, los elementos de obturación para la industria costa afuera según la presente invención son los, así llamados, elementos de obturación dinámicos. Así, por ejemplo, se puede monitorizar mediante los métodos de la presente invención el desgaste de elementos de obturación en sistemas de carga remotos para instalaciones costa afuera con placas giratorias que permiten que el barco gire 360°, o de elementos de obturación de grúas (que también giran 360°), y se puede determinar el desgaste aplicable y la vida útil adicional estimada de los sistemas de obturación de la placa giratoria. En una realización de este tipo, los métodos y las piezas de desgaste de la presente invención se pueden usar para monitorizar el desgaste de elementos de obturación con diámetros desde 0400 mm hasta 0100000 mm.

En ciertas realizaciones preferidas, los métodos y las piezas de desgaste de la presente invención se optimizan para su uso en el contexto del soporte de puentes, en particular en forma de, así llamados, apoyos deslizantes. En una realización preferida, los elementos de obturación para su uso en el contexto del soporte de puentes según la presente invención son los, así llamados, elementos de obturación dinámicos. Los apoyos deslizantes pueden ser de muchos tamaños diferentes, uno muy largo o varios cortos. Para el soporte deslizante de puentes, las piezas de desgaste de la presente invención pueden colocarse en diferentes posiciones para obtener una mejor estimación de la tasa de desgaste real de la construcción total. Lo mismo se aplicaría a maquinaria grande con soporte deslizante de revestimiento.

En ciertas realizaciones preferidas, los métodos y las piezas de desgaste de la presente invención se optimizan para su uso en la industria de la pasta papelera y el papel. En una realización preferida, los elementos de obturación para la industria de la pasta papelera y el papel según la presente invención son los, así llamados, elementos de obturación dinámicos. Así, en realizaciones particularmente preferidas de los métodos y las piezas de desgaste de la presente invención, las piezas de desgaste son elementos de obturación desgastables, por ejemplo, elementos de obturación dinámicos, utilizados en el equipo típico de la industria de la pasta papelera y el papel. En estas realizaciones, el tiempo de vida útil del elemento de obturación varía de 0,5 años a 2 años (dependiendo del equipo específico y el equipo de procesamiento). Para la industria de la pasta papelera y el papel, los elementos de obturación dinámicos normalmente oscilan entre 03000 mm y más de 06000 mm. Sin embargo, el intervalo de dimensiones normal es desde 01000 mm hasta 06000 mm. Los elementos de obturación de filtro CD normalmente oscilan entre 01000 y 02000 mm, mientras que los elementos de obturación radiales o de cara tienen normalmente un diámetro >0500 mm.

En la actualidad es común que las fábricas de pasta papelera tengan sólo un periodo de parada cada 1, 1,5 o 2 años. Este período de parada será usualmente de 6 a 10 días, e incluirá operaciones de mantenimiento en todo el equipo. Por lo tanto, idealmente todo el equipo debería funcionar correctamente entre estas grandes paradas, y si se tiene que parar toda la fábrica entre los períodos de operaciones de mantenimiento regulares, por ejemplo, debido a fallos del equipo, los costes de pérdida de producción implicados son enormes. Por lo tanto, un fallo funcional del equipo central, tal como una lavadora DD, debido a un fallo de un elemento de obturación, detendrá el proceso de fabricación de pasta papelera. En ese caso, realizar una reparación normalmente supondrá de 16 a 24 horas, y en casos más complicados incluso de 48 a 72 horas, y conducirá a una capacidad de producción limitada y pérdidas de calidad.

Así, los presentes métodos implicarían la dependencia de indicadores indirectos del perfil y el desgaste del elemento de obturación mediante mediciones periódicas de los valores de flujo de agua de elemento de obturación (caudalímetros manuales, etc.) y mediciones de los valores de presión o aire propulsor (caudalímetros manuales).

La medición de tales valores sólo proporcionará información en cuanto a si un elemento de obturación dado (o incluso un grupo de elementos de obturación) está (o están) funcionando o no, pero no proporcionará ninguna información en cuanto al perfil del elemento de obturación como tal.

Por el contrario, los métodos y las piezas de desgaste, por ejemplo, los elementos de obturación tales como elementos de obturación dinámicos, de la presente invención proporcionarán información específica sobre el perfil del elemento de obturación como tal y permitirán paradas organizadas y planificadas. Así, usualmente los molinos tienen 1-3 paradas pequeñas (16-32 h) entre las paradas grandes, que -s i se conoce el estado del elemento de obturación- se pueden usar para cambiar los elementos de obturación de aviso. De nuevo, esto significaría evitar un fallo repentino del elemento de obturación y las costosas paradas que supondría el mismo.

Además, los métodos y las piezas de desgaste, por ejemplo, elementos de obturación tales como elementos de obturación dinámicos, de la presente invención permitirán la optimización del tiempo de vida útil de los elementos de obturación relevantes. Así, el cambio de un elemento de obturación es en sí mismo una tarea de mantenimiento costosa. En la mayoría de los molinos, los elementos de obturación se sustituyen cada año, mientras que ser capaz de monitorizar el desgaste de los elementos de obturación de acuerdo con los métodos y las piezas de desgaste de la presente invención podría ampliar el período de cambio del elemento de obturación de 1 año a 1,5 años o incluso 2 años. Ampliar el periodo de cambio del elemento de obturación sin los métodos y las piezas de desgaste de la presente invención implicaría el riesgo de un fallo del elemento de obturación y una parada repentina de la producción, ya que la situación del elemento de obturación sólo se puede obtener desmontando el equipo que se ha de comprobar. El desmontaje en sí mismo implica un gran riesgo de frenar el elemento de obturación.

Una pieza de desgaste según la presente invención, bien consistirá principalmente en, bien está cubierta al menos parcialmente por un revestimiento antifricción que consiste principalmente en, un material polimérico tal como politetrafluoroetileno (PTFE), policlorotrifluoroetileno (PCTFE), perfluoroalcoxi (PFA), tetrafluoroetilenoperfluoropropileno (FEP), ETFE, FEP, LCP, clorotrifluoroetileno (E-CTFE), PE, PEEK, PET, PVDF, THV y/o similares.

Además, una pieza de desgaste según la presente invención también puede, bien consistir principalmente en, bien estar cubierta al menos parcialmente por un revestimiento antifricción que consiste principalmente en, un material de caucho tal como:

Nitrilo - Caucho de acrilonitrilo-butadieno - NBR

Nitrilo hidrogenado - Caucho de acrilonitrilo-butadieno hidrogenado - HNBR

Etileno-propileno - Caucho de etileno propileno dieno - EPDM

Fluorocarburo - Caucho fluorado - FKM

Fluorocarburo - Caucho fluorado - FFKM

Cloropreno - Caucho de cloropreno - CR

Silicona - Caucho de silicona - VMQ

Fluorosilicona - Caucho de fluorosilicona - FVMQ

Poliacrilato - Caucho de poliacrilato - ACM

Etileno y acrílico - Caucho de etileno y acrílico - AEM

Estireno-butadieno - Caucho de estireno-butadieno - SBR

Caucho natural - NR

Finalmente, una pieza de desgaste según la presente invención también puede, bien consistir principalmente en, bien estar cubierta al menos parcialmente por un revestimiento antifricción que consiste principalmente en, un material elastomérico tal como poliuretano - poliéster uretano / poliéter uretano - AU / EU.

Las piezas de desgaste, por ejemplo, un elemento de obturación dinámico, según la presente invención tienen típicamente diámetros desde 0500 mm hasta 08000 mm, dando como resultado una circunferencia total de entre 1500 mm y 24000 mm, tales como diámetros desde 0900 mm hasta 06000 mm, dando como resultado una circunferencia total de entre 2700 mm y 18000 mm, tales como diámetros desde 01000 mm hasta 05000 mm, dando como resultado una circunferencia total de entre 3000 mm y 15 000 mm, tales como diámetros desde 01500 mm hasta 03000 mm, dando como resultado una circunferencia total de entre 4500 mm y 9000 mm. De manera similar, las piezas de desgaste lineales según la presente invención tendrán típicamente una longitud total de 3000 mm a 18000 mm, tal como de 4000 mm a 15000 mm, tal como de 5000 mm a 10000 mm, pero también longitudes de hasta 50, 60, 70, 80, 90 o varios cientos de metros o incluso kilómetros serían relevantes para las piezas de desgaste lineales según la presente invención.

Las fibras ópticas según la presente invención son fibras transparentes flexibles hechas de sílice, polímeros, por ejemplo, polímeros transparentes, u otros materiales adecuados como vidrios de fluorozirconato, fluoroaluminato, calcogenuro o materiales cristalinos como el zafiro.

Las fibras ópticas según la presente invención pueden interconectarse por medio de divisores o reflectores. Aunque los dispositivos de detección de un método según la presente invención se basen en la emisión de luz visible, la luz emitida desde el dispositivo emisor de luz al extremo proximal de una fibra óptica de un método según la presente invención puede ser de cualquier tipo, es decir, luz visible, láser o infrarroja.

Aunque los dispositivos de detección de una pieza de desgaste según la presente invención se basen en la emisión de luz visible, la luz emitida desde el dispositivo emisor de luz al extremo proximal de una fibra óptica de una pieza de desgaste según la presente invención puede ser de cualquier tipo, es decir, luz visible, láser o infrarroja.

En una realización particularmente preferida de la invención, dicho dispositivo emisor de luz es un dispositivo láser.

En otra realización particularmente preferida de la invención, dicho dispositivo de detección de luz consiste en una lente hecha de material semitransparente.

En otra realización más particularmente preferida de la invención, la presencia y/o ausencia de cualquier luz visible emitida por al menos uno de dichos dispositivos de detección de luz se detecta mediante un sensor fotoóptico, y la información sobre la misma se almacena, como una parte integral de un sistema de control de procesos (DCS).

En otra realización más particularmente preferida de la invención, dichas fibras ópticas, que están colocadas dentro de, embutidas en, endentadas en o fundidas con dicho material polimérico, se interconectan por medio de divisores o reflectores.

Otras realizaciones preferidas adicionales de dicho primer aspecto incluyen métodos:

- en donde dicha pieza de desgaste, cuando está en uso, está sometida a temperaturas en el intervalo de 426,85 a 1326,85 °C (700-1600 K) y presiones de 1 bar o superiores

- en donde dicha pieza de desgaste, cuando está en uso, está sometida a temperaturas en el intervalo de -263,15 a -3,15 °C (10-270 K) y presiones de 1 bar o inferiores

- en donde dicha pieza de desgaste, cuando está en uso, está sometida a un pH superior a 9, tal como superior a 13

- en donde dicha pieza de desgaste, cuando está en uso, está sometida a un pH inferior a 5, tal como inferior a 2

Otras realizaciones preferidas adicionales de dicho segundo aspecto incluyen piezas de desgaste:

- en donde dichas fibras ópticas tienen un diámetro de 1 a 150 um, es decir, entre 10 y 50 um, tal como 20 um

- en donde los tipos de dichas fibras ópticas se seleccionan entre el grupo de tipos que consiste en PG, JTFLH, JTFSH, JTFIH, FV, FI, FDP, FBP, FBPI, GI SMF-28, SM, PM panda, PM bow-tie, HWCA y HWEA - en donde dichas fibras ópticas, que están colocadas dentro de, embutidas en, endentadas en o fundidas con dicho material polimérico, están interconectadas por medio de divisores o reflectores

- en donde dichas fibras ópticas, que están colocadas dentro de dicho material polimérico, están colocadas por medio de soportes de instalación, hechos de un material adecuado en el contexto de dicho material polimérico y, por lo tanto, hechos de, por ejemplo, PTFE, caucho o cualquier tipo de material adecuado, con lo que se garantiza un posicionamiento más exacto de la fibra individual.

Las fibras ópticas aplicables para su uso en una pieza de desgaste o en un método según la presente invención son fibras transparentes flexibles hechas de sílice, vidrios de fluorozirconato, fluoroaluminato, calcogenuro o materiales cristalinos como el zafiro, por ejemplo, como las que se ven en, por ejemplo, www.lasercomponents.com

Ejemplos

Ejemplo 1:

Una fibra óptica se coció/hirvió en agua hirviendo y se curvó. Una fibra que tenía un diámetro de 1,5 mm se curvó fácilmente hasta un radio de 50 mm.

Ejemplo 2:

Una pieza de desgaste según la presente invención y un dispositivo emisor de luz que se ha de usar en un método según la presente invención están interconectados como se muestra en la Figura 1.

Una pieza de desgaste (es decir, un elemento de obturación dinámico hecho de un material polimérico según la presente invención y que incorpora una banda de caucho, según una realización preferida de la presente invención), en la que las fibras ópticas están equipadas con divisores/lentes e interconectadas con conectores y reflectores, que pueden ser una multiplicidad de divisores, se usa en un método para detectar un desgaste excesivo de una pieza de desgaste según la presente invención. En la Figura 3 se muestra una representación esquemática.

Ejemplo 3:

Una pieza de desgaste según la presente invención en forma de un elemento de obturación dinámico se equipa con fibras de varias maneras diferentes como se muestra en las Figuras 2 y 4-10.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para detectar el desgaste excesivo de una pieza de desgaste,

pieza de desgaste que:

a) es una junta o un elemento de obturación dinámicos que, bien consisten principalmente en, bien están cubiertos al menos parcialmente por un revestimiento antifricción que consiste principalmente en, un material polimérico tal como politetrafluoroetileno (PTFE), policlorotrifluoroetileno (PCTFE), perfluoroalcoxi (PFA), tetrafluoroetileno-perfluoropropileno (FEP), ETFE,<f>E<p>, LCP, clorotrifluoroetileno (E-<c>T<f>E), PE, PEEK, P<e>T, PVDF, THV y/o similares, y

b) comprende fibras ópticas interconectadas por medio de divisores o reflectores y colocadas dentro de, embutidas en, endentadas en o fundidas con dicho material polimérico, de las cuales:

- al menos una primera fibra óptica que en su extremo proximal está conectada a un dispositivo de detección de luz proximal, que consiste en una lente hecha de material semitransparente, que emite luz visible cuando se emite luz desde un dispositivo emisor de luz al extremo proximal de dicha al menos una primera fibra óptica, y

- al menos una segunda fibra óptica que en su extremo distal está conectada a un dispositivo de detección de luz de extremo distal, que consiste en una lente hecha de material semitransparente, que emite luz visible, cuando la luz, emitida desde dicho dispositivo emisor de luz a dicho extremo proximal de dicha al menos una primera fibra óptica, es emitida desde el extremo distal de dicha al menos segunda fibra óptica,

y pieza de desgaste y fibras ópticas que están definidas además por que

c) la luz emitida desde dicho dispositivo emisor de luz a dicho extremo proximal de dicha al menos una primera fibra óptica, bien ha viajado a lo largo de toda la circunferencia de dicha pieza de desgaste, bien ha recorrido toda la longitud de dicha pieza de desgaste, a través de dichas fibras ópticas, cuando se emite desde el extremo distal de dicha al menos segunda fibra óptica, y

d) la distancia recorrida por dicha luz a lo largo de toda dicha circunferencia de dicha pieza de desgaste, o cuando se recorre toda dicha longitud de dicha pieza de desgaste, entre dicho extremo proximal de dicha al menos una primera fibra óptica y dicho extremo distal de dicha al menos segunda fibra óptica, es al menos 500 mm,

y método que comprende al menos las siguientes etapas:

- encender dicho dispositivo emisor de luz,

- inspeccionar si dichos dispositivos de detección de luz proximal y distal emiten luz visible, y

- concluir que dichas piezas de desgaste no están sometidas a un desgaste excesivo si dichos dispositivos de detección de luz, tanto proximal como distal, emiten luz visible.

2. Un método para detectar el desgaste excesivo de una pieza de desgaste,

pieza de desgaste que:

a) es una junta o un elemento de obturación dinámicos que, bien consisten principalmente en, bien están cubiertos al menos parcialmente por un revestimiento antifricción que consiste principalmente en, un material polimérico tal como politetrafluoroetileno (PTFE), policlorotrifluoroetileno (PCTFE), perfluoroalcoxi (PFA), tetrafluoroetileno-perfluoropropileno (FEP), ETFE, f Ep , LCP, clorotrifluoroetileno (E-c Tf E), PE, PEEK, PeT, PVDF, THV y/o similares, y

b) comprende una fibra óptica colocada dentro de, embutida en, endentada en o fundida con dicho material polimérico, que:

- en su extremo proximal está conectada a un dispositivo de detección de luz proximal, que consiste en una lente hecha de material semitransparente, que emite luz visible cuando se emite luz desde un dispositivo emisor de luz al extremo proximal de dicha fibra óptica, y

- en su extremo distal está conectada a un dispositivo de detección de luz de extremo distal, que consiste en una lente hecha de material semitransparente, que emite luz visible, cuando la luz, emitida desde dicho dispositivo emisor de luz a dicho extremo proximal de dicha fibra óptica, es emitida desde el extremo distal de dicha fibra óptica,

y pieza de desgaste y fibra óptica que están definidas además por que

c) la luz emitida desde dicho dispositivo emisor de luz a dicho extremo proximal de dicha fibra óptica, bien ha viajado a lo largo de toda la circunferencia de dicha pieza de desgaste, bien ha recorrido toda la longitud de dicha pieza de desgaste, a través de dicha fibra óptica, cuando se emite desde el extremo distal de dicha fibra óptica, y

d) la distancia recorrida por dicha luz a lo largo de toda dicha circunferencia de dicha pieza de desgaste, o cuando se recorre toda dicha longitud de dicha pieza de desgaste, entre dicho extremo proximal de dicha fibra óptica y dicho extremo distal de dicha fibra óptica, es al menos 500 mm,

y método que comprende al menos las siguientes etapas:

- encender dicho dispositivo emisor de luz,

3. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en donde dicho dispositivo emisor de luz es un dispositivo láser.

4. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 o 3, en donde la presencia y/o ausencia de cualquier luz visible emitida por al menos uno de dichos dispositivos de detección de luz se detecta mediante un sensor fotoóptico, y la información sobre la misma se almacena, como una parte integral de un sistema de control de procesos (DCS).

5. Una pieza de desgaste, pieza de desgaste que comprende fibras ópticas conectadas a un dispositivo de detección de luz proximal y a un dispositivo de detección de luz de extremo distal, cada uno de los cuales consiste en una lente hecha de material semitransparente, pieza de desgaste que está definida además por que:

a) es una junta o un elemento de obturación dinámicos que, bien consisten principalmente en, bien están cubiertos al menos parcialmente por un revestimiento antifricción que consiste principalmente en, un material polimérico tal como politetrafluoroetileno (PTFE), policlorotrifluoroetileno (PCTFE), perfluoroalcoxi (PFA), tetrafluoroetileno-perfluoropropileno (FEP), ETFE, f Ep , LCP, clorotrifluoroetileno (E-c Tf E), PE, PEEK, PeT, PVDF, THV y/o similares,

b) dichas fibras ópticas están interconectadas por medio de divisores o reflectores y colocadas dentro de, embutidas en, endentadas en o fundidas con dicho material polimérico,

c) al menos una primera fibra óptica conectada en su extremo proximal a dicho dispositivo de detección de luz proximal da como resultado la emisión de luz visible cuando se emite luz desde un dispositivo emisor de luz al extremo proximal de dicha al menos una primera fibra óptica,

d) al menos una segunda fibra óptica conectada en su extremo distal a dicho dispositivo de detección de luz de extremo distal da como resultado la emisión de luz visible cuando se emite luz desde el extremo distal de dicha al menos segunda fibra óptica,

e) dichas fibras ópticas permiten que la luz emitida desde dicho dispositivo emisor de luz a dicho extremo proximal de dicha al menos una primera fibra óptica, bien viaje a lo largo de toda la circunferencia de dicha pieza de desgaste, bien recorra toda la longitud de dicha pieza de desgaste, a través de dichas fibras ópticas, para ser emitida desde el extremo distal de dicha al menos segunda fibra óptica, y

f) la distancia recorrida por dicha luz a lo largo de toda dicha circunferencia de dicha pieza de desgaste, o cuando se recorre toda dicha longitud de dicha pieza de desgaste, entre dicho extremo proximal de dicha al menos una primera fibra óptica y dicho extremo distal de dicha al menos segunda fibra óptica, es al menos 500 mm.

6. Una pieza de desgaste, pieza de desgaste que comprende una fibra óptica conectada en su extremo proximal a un dispositivo de detección de luz proximal y conectada en su extremo distal a un dispositivo de detección de luz de extremo distal, cada uno de los cuales consiste en una lente hecha de material semitransparente, pieza de desgaste que está definida además por que:

b) dicha fibra óptica está colocada dentro de, embutida en, endentada en o fundida con dicho material polimérico,

c) dicha fibra óptica conectada en su extremo proximal a dicho dispositivo de detección de luz proximal da como resultado la emisión de luz visible cuando se emite luz desde un dispositivo emisor de luz al extremo proximal de dicha al menos una primera fibra óptica,

d) dicha fibra óptica conectada en su extremo distal a dicho dispositivo de detección de luz de extremo distal da como resultado la emisión de luz visible, cuando la luz, emitida desde dicho dispositivo emisor de luz a dicho extremo proximal de dicha fibra óptica, se emite desde el extremo distal de dicha fibra óptica,

e) dichas fibras ópticas permiten que la luz emitida desde dicho dispositivo emisor de luz a dicho extremo proximal de dicha fibra óptica, bien viaje a lo largo de toda la circunferencia de dicha pieza de desgaste, bien recorra toda la longitud de dicha pieza de desgaste, a través de dicha fibra óptica, para ser emitida desde el extremo distal de dicha fibra óptica, y

f) la distancia recorrida por dicha luz a lo largo de toda dicha circunferencia de dicha pieza de desgaste, o cuando se recorre toda dicha longitud de dicha pieza de desgaste, entre dicho extremo proximal de dicha fibra óptica y dicho extremo distal de dicha fibra óptica, es al menos 500 mm.

7. Una pieza de desgaste según cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6, en donde dicho dispositivo emisor de luz es un dispositivo láser.