Diseño de un sistema autodializante para mejorar la disponibilidad de las unidades de potencia hidráulica (HPU)

Abstract

En los sistemas hidráulicos empleados para la transmisión de potencia, el aceite es su componente principal, ya que transmite y convierte la energía hidráulica en energía mecánica. La operación de los sistemas hidráulicos implica la contaminación y degradación del aceite; por ello, debe ser dializado y se debe cambiar los filtros periódicamente; sin embargo, estas actividades de mantenimiento generan sobrecostos si no se ejecutan oportunamente. La velocidad de contaminación del aceite es variable, un sistema de filtración inadecuado conlleva a paradas no programadas, estas generan pérdidas de producción y reducción de la disponibilidad del equipo. Para ello, se plantea el diseño de una unidad hidráulica con un sistema de filtración secundario con respuesta automática y monitoreo constante del nivel de contaminación del aceite. Primero, se recopila la data de los servicios de filtración de aceite y los parámetros operacionales de la unidad de análisis. Luego, se plantea el diseño de una unidad de potencia hidráulica con sistema de filtración secundario a partir de la data recopilada. Se emplea el software AutoCAD para esquematizar la filosofía de operación de los circuitos primario y secundario. A continuación, se desarrolla una memoria de cálculo y se seleccionan los componentes para la unidad hidráulica autodializante. Asimismo, el sistema propuesto es modelado en el software Solidworks y, por último, se desarrolla la filosofía de control y programación ladder en el software TIA Portal. Finalmente, se evalúa la variación del nivel de contaminación del aceite y se determina la variación porcentual de la disponibilidad de la unidad hidráulica.

In hydraulic systems which had being employed for power transmission, the oil is the most valuable component due to transmit and convert mechanical energy to hydraulic energy. The operation of hydraulic systems implies the contamination and degradation of the oil, for that, it must be dialyzed, and the filters must be changed periodically. However, these maintenance activities could overrun maintenance costs if they aren’t carried out properly. The contamination of oil depends of the particular system, an inadequate filtration system leads to unscheduled shutdowns, that generate production loss and decrease of equipment availability. In order to improve hydraulic power unit (HPU) performance, the design of a secondary filtration system with automatic response and permanent monitoring of oil contamination is proposed. First, the historical data of the maintenance services and operational parameters are collected. Then, the design of a HPU with a secondary filtration system is proposed based on the operating characteristics collected previously. The software AutoCAD is used to schematize the philosophy of operation of the primary and secondary circuits. In the next step, a calculation memory is developed and the components for the autodialysing hydraulic unit are selected. In addition, the software SolidWorks is used to model the system proposed and the software TIA Portal is used to develop the philosophy of control and ladder program. Finally, the variation of polluting particles in oil and the percentage variation of availability is determined to prove the hypothesis.