Innovación y desarrollo tecnológico de los procesos y técnicas de mantenimiento para las válvulas en buques de última generación

Abstract

This PhD thesis analyzes and sets the bases the new contributions of maintenance engineering for motorized valves, as well as the most appropiate strategies and technologies to guarantee the operational safety margin. Well-performed maintenance implies minimizing corrective maintenance while performing the least possible preventive maintenance. This might seem like a utopia, but during the last decades maintenance engineering has developed strategies and technologies to support it. The valve diagnosis technology has allowed the implementation of a condition based maintenance program on the motor operated valves, avoiding the most extensive preventive maintenance procedures, reducing the direct costs of the Maintenance Plan and limiting the unavailabilities that may affect the safety and the production. The main objective of this PhD thesis is to demostrate the possibility of innovating in the naval sector with a new technology for the motor operated valves maintenance on the sfips. This technology, as condition based maintenance, is the valve diagnosis test, wich recommends predictive maintenance actions based on measurement, monitoring and analysis of the essential electrical and mechanical parameters for the evaluation of their condition. Therefore, innovation in the naval sector is proposed through the application of valve diagnosis technology and the good practices of the nuclear power plants that have proven their effectivenessThe methodology followed in this PhD tesis consist of, firts of all, in a necessary clarification of maintenance engineering concepts. Furthermore, a detailed investigation of the State of the Art is carried out on the motor operated valves programe developed in the nuclear power plants. This programme was driven by the Nuclear Regulatory Commission and the Nuclear Safety Council after the Three Mile Island accident. In the same chapter, the methodology used and the design hypotheses updates have been analyzed. Additionally, the evolution of its know-how in maintenance engineering developed between 1989 and 2017 has been studied. In chapter III, the analysis of the systems of the ships studied and their actuated valves that can be object of diagnosis is presented, as well as the justification of this technology to solve the uncertainties of the preventive maintenance by periods. Moreover, chapter IV specifies the innovation proposal and the methodology for the implementation of this technology in the naval industry. It also deals with the expected cost reduction and the inherent benefits on the safety and the production by reducing the unavailabilities of the motorized valves. Finally, chapter V includes the conclusion of the PhD thesis and the proposals for future research.

Esta tesis analiza y fundamenta las nuevas aportaciones de la Ingeniería de mantenimiento sobre las válvulas motorizadas, así como las estrategias y tecnologías más adecuadas para garantizar el margen de seguridad operativa de las mismas. Además de garantizar dicho margen de seguridad o tasa de supervivencia, la estrategia elegida deberá minimizar el mantenimiento correctivo a la vez que se realiza el menor mantenimiento preventivo posible. Esto parece casi una utopía, pero durante las últimas décadas la Ingeniería de mantenimiento ha desarrollado nuevas tecnologías para conseguirlo La tecnología de diagnosis de válvulas ha hecho posible implementar un programa de mantenimiento basado en la condición, evitando los procedimientos más extensivos de mantenimiento preventivo, reduciendo los costes directos del Plan de mantenimiento y limitando a su vez las indisponibilidades que pueden afectar tanto a la seguridad como a la producción El objetivo principal de esta tesis es demostrar la posibilidad de innovar en el sector naval con una nueva tecnología para el mantenimiento de válvulas motorizadas en los buques. Dicha tecnología, como mantenimiento basado en la condición, es la diagnosis de válvulas, la cual recomienda las acciones de mantenimiento predictivo basadas en la medida, la monitorización y el análisis de los parámetros mecánicos y eléctricos que son fundamentales para la evaluación de su estado o condición. Se propone, en consecuencia, la innovación en el sector naval a través de la transferencia tecnológica de la diagnosis de válvulas y de las buenas prácticas de la industria de generación nuclear que han demostrado su efectividad. La metodología seguida consiste, en primer lugar, en una necesaria clarificación de conceptos sobre la Ingeniería de mantenimiento. En segundo lugar, se realizó una investigación detallada del Estado del Arte sobre la estrategia de mantenimiento de las válvulas motorizadas desarrollada en las centrales nucleares de generación eléctrica. Dicha estrategia fue impulsada por la Nuclear Regulatory Commission y el Consejo de Seguridad Nuclear después del accidente de Three Mile Island. En el mismo capítulo se analiza, tanto la metodología utilizada como la actualización de las hipótesis de diseño y la evolución de su know-how en Ingeniería de mantenimiento desarrollados entre 1989 y 2017. A continuación, se realizó el análisis sobre los sistemas de los buques estudiados y de las válvulas actuadas que pueden ser objeto de diagnosis, así como de la justificación de la tecnología de diagnosis para solucionar las incertidumbres del mantenimiento preventivo por plazos. Además, en el capítulo IV, se concretó la propuesta de innovación y la metodología para la implantación de esta tecnología en la industria naval, así como la reducción de costes esperada y los beneficios inherentes sobre la seguridad y la producción por la reducción de las indisponibilidades de las válvulas motorizadas. Finalmente, el capítulo V recoge las conclusiones de la tesis y las propuestas para futuras investigaciones.