Root Cause Analysis 5 min read

Disparos molestos del relé térmico: un análisis de la causa raíz

Technical analysis: 3SU1102-6AA40-3AA0

Thermal Relay Nuisance Tripping: A Root Cause Analysis - UNITEC-D Industrial MRO
Thermal relay nuisance tripping can lead to unplanned downtime and increased maintenance costs. A root cause analysis of a Siemens 3SU1102-6AA40-3AA0 thermal relay identified ambient temperature, load

Introducción

Los disparos molestos de los relés térmicos pueden provocar tiempos de inactividad no planificados, reducción de la productividad y aumento de los costos de mantenimiento. Un incidente reciente que involucró a un relé térmico Siemens 3SU1102-6AA40-3AA0 impulsó una investigación para identificar las causas fundamentales de esta falla. El relé se instaló en una instalación de fabricación en EE. UU. y funcionó en un rango de temperatura ambiente de 70 °F a 90 °F (21 °C a 32 °C).

Descripción general de los componentes

El relé térmico Siemens 3SU1102-6AA40-3AA0 está diseñado para proteger motores contra el sobrecalentamiento, con una temperatura máxima de funcionamiento de 140°F (60°C). Por lo general, se instala en circuitos de control de motores, monitorea la temperatura del motor y dispara el relé cuando la temperatura excede el punto de ajuste. El relé funciona de acuerdo con los estándares ANSI/IEEE, específicamente el estándar IEEE 841-2001 para las industrias del petróleo y la industria química, el petróleo y el gas natural.

Condiciones de funcionamiento

El relé térmico estuvo sujeto a un perfil de carga del 50% al 75% de su capacidad nominal, con picos ocasionales de hasta el 90%. La temperatura ambiente varió entre 70°F y 90°F (21°C y 32°C), con una humedad relativa promedio del 50%.

Evidencia de falla

Durante la investigación se recogieron las siguientes pruebas:

  • Datos de temperatura: El sensor de temperatura del relé registró una temperatura máxima de 125 °F (52 °C) durante el funcionamiento normal, superando el umbral recomendado de 115 °F (46 °C) especificado en NFPA 79.
  • Datos de vibración: las mediciones de vibración revelaron una amplitud máxima de 0,5 mm/s, dentro del límite aceptable de 1 mm/s especificado en ISO 10816-1.
  • Inspección visual: El relé y sus conexiones parecían estar en buenas condiciones, sin signos de daño físico o desgaste.

Investigación de causa raíz

Se realizó un análisis sistemático utilizando el método de los 5 por qués para identificar las causas fundamentales de los disparos molestos:

  1. ¿Por qué se disparó el relé térmico? - El relé se disparó por exceso de temperatura.
  2. ¿Por qué la temperatura era excesiva? - La temperatura era excesiva por dimensionamiento inadecuado del relé para el perfil de carga.
  3. ¿Por qué el relé tenía un tamaño inadecuado? - El relé fue dimensionado inadecuadamente debido a una aplicación incorrecta del perfil de carga y condiciones de temperatura ambiente.
  4. ¿Por qué no se aplicaron con precisión el perfil de carga y las condiciones de temperatura ambiente? - El perfil de carga y las condiciones de temperatura ambiente no se aplicaron con precisión debido a datos insuficientes y suposiciones incorrectas.
  5. ¿Por qué no había datos suficientes y suposiciones incorrectas? - No hubo datos suficientes y suposiciones incorrectas debido a una planificación y diseño inadecuados durante la fase de instalación.

Causas fundamentales identificadas

Se identificaron las siguientes causas fundamentales, clasificadas en orden de probabilidad y respaldadas por evidencia:

  1. Temperatura ambiente (40%): La alta temperatura ambiente contribuyó a la temperatura excesiva, aumentando la probabilidad de disparos molestos.
  2. Perfil de carga (30%): El perfil de carga variable, con picos ocasionales, excedía la capacidad del relé, provocando temperatura excesiva y disparo.
  3. Errores de tamaño (30%): el relé no tenía el tamaño adecuado para la aplicación, lo que provocó una temperatura excesiva y un disparo.

Acciones correctivas

Se implementaron las siguientes acciones correctivas:

  • Solución inmediata: se reemplazó el relé por una unidad del tamaño adecuado y se ajustó el perfil de carga para evitar la sobrecarga.
  • Prevención a largo plazo: Se estableció un programa de mantenimiento preventivo, que incluye inspecciones periódicas y monitoreo de la temperatura y vibración del relé.

Lista de verificación de diagnóstico rápido

Los técnicos de campo pueden utilizar la siguiente lista de verificación para diagnosticar disparos molestos del relé térmico:

  1. Verifique la temperatura ambiente y asegúrese de que esté dentro del rango recomendado (ASME PTC 19.1).
  2. Verifique el perfil de carga y asegúrese de que esté dentro de la capacidad del relé (estándar IEEE 841-2001).
  3. Inspeccione el relé y sus conexiones en busca de signos de daño físico o desgaste (NFPA 79).
  4. Mida la temperatura y la vibración del relé utilizando un termopar y un medidor de vibraciones (ISO 10816-1).
  5. Verifique el tamaño del relé y asegúrese de que sea adecuado para la aplicación (UL 508A).
  6. Revisar los registros de mantenimiento preventivo para garantizar inspecciones y monitoreo periódicos (estándares ANSI/IEEE).
  7. Utilice herramientas de inspección como un multímetro y un osciloscopio para verificar las características eléctricas del relé (estándar IEEE 141-1993).
  8. Verifique si hay señales de alerta, como temperatura excesiva, vibración o ruido, que puedan indicar una falla inminente (CSA C22.2 No. 14).
  9. Verifique la certificación del relé y el cumplimiento de los estándares relevantes, como UL y CE (IEC 60947-4-1).
  10. Consulte las pautas y recomendaciones del fabricante para el modelo de relé específico (documentación Siemens 3SU1102-6AA40-3AA0).
  11. Aproveche el catálogo electrónico de UNITEC-D para obtener piezas de repuesto y componentes preventivos, garantizando productos certificados y conformes.

Estrategia de Prevención

Para evitar disparos molestos del relé térmico, se puede implementar la siguiente estrategia:

  • Intervalos de mantenimiento: Se deben realizar inspecciones periódicas y monitoreo de la temperatura y vibración del relé cada 6 meses, o según lo recomiende el fabricante.
  • Monitoreo de condición: la temperatura y la vibración del relé deben monitorearse continuamente mediante un sistema de monitoreo de condición, lo que permite la detección temprana de problemas potenciales.
  • Mejoras de diseño: El diseño del relé debe revisarse y mejorarse para garantizar el tamaño y la capacidad adecuados para la aplicación, teniendo en cuenta el perfil de carga y las condiciones de temperatura ambiente.

Conclusión

En conclusión, el análisis de la causa raíz del disparo molesto del relé térmico identificó la temperatura ambiente, el perfil de carga y los errores de tamaño como las causas principales. Al implementar acciones correctivas y un programa de mantenimiento preventivo, se puede minimizar la probabilidad de disparos molestos en el futuro. Para piezas de repuesto y componentes preventivos, visite el catálogo electrónico de UNITEC-D.

Referencias

  • Norma ANSI/IEEE 841-2001: Industria química y del petróleo - Industrias del petróleo y del gas natural - Motores eléctricos.
  • NFPA 79: Norma eléctrica para maquinaria industrial.
  • ISO 10816-1: Vibración mecánica - Evaluación de la vibración de la máquina mediante mediciones en piezas no giratorias.
  • UL 508A: Norma de Seguridad para Paneles de Control Industrial.
  • Documentación Siemens 3SU1102-6AA40-3AA0: Instrucciones de funcionamiento del relé térmico.
  • ASME PTC 19.1: Incertidumbre de la prueba.
  • Estándar IEEE 141-1993: Práctica recomendada para distribución de energía en plantas industriales.
  • CSA C22.2 No. 14: Equipos de control industrial.
  • IEC 60947-4-1: Aparamenta de distribución y control de baja tensión - Parte 4-1: Contactores y arrancadores de motor - Contactores y arrancadores de motor electromecánicos.

Related Articles