ANALISIS PROBABILISTICO DEL MANTENIMIENTO PREDICITIVO Y CORRECTIVO DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS ROTATIVAS EN UNA PLANTA SIDERÚRGICA

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1 ANALISIS ROBABILISICO DEL MANENIMIENO REDICIIVO Y CORRECIVO DE MÁQUINAS ELÉCRICAS ROAIVAS EN UNA LANA SIDERÚRGICA Maa, Danl Allr, José Manul Buno, Alxandr Rsun: El annno d oors lécrcos n prsas sdrúrgcas rprsna un ro poran dbdo a las condcons ndusrals xsns n s po d planas. Adás, los procsos d produccón nvolucrados pudn sr crícos. El annno juga un papl drnan para annr o ncrnar los nvls d dsponbldad. or s ovo db sr valuado y corrgdo con hrranas objvas. En s rabajo s ulzan odlos basados n cadnas d Markov ndcadors probablíscos qu prn analzar y corrgr los procsos d nspccón, annno prvnvo y corrcvo ulzado n s po d planas. Los daos obndos a parr d las nrvsas y rgsros d una plana sdrúrgca ral s han ulzado coo nsuo para analzar sus procsos d annno, valuar alrnavas y proponr cabos qu ncrnn la dsponbldad d la plana. alabras clav: Mannno prvnvo/ annno corrcvo/ cadnas d Harkov/ dsponbldad/ po do nr alla. ROBABILISIC ANALYSIS OF HE REDICIVE AND CORRECIVE MANEINANCE FOR ROAIVE ELECRIC MACHINES IN SEEL RODUCION LAN Suary: h lcrc oor annanc n sl copans rprsns a ajor challng du o h xsng ndusral nvronnal condons. In addon, ndusral procsss nvolvd can b crcal. Mannanc plays a dcsv rol n h producon and or ha rason should b valuad and corrcd wh objcv ools. hs papr appls odls basd on Markov chans and probably ndcaors ha analyz and corrc h nspcon, prvnv and corrcv annanc procsss usd n such plans. Daa oband ro nrvws and rcords o a ral sl plan has bn usd o analyz hr annanc procsss, valua alrnavs and propos changs ha wll nhanc h avalably o h sl plan. Kywords: prvnv annanc/ corrcv annanc/ Markov chans/ avalably/ an bwn alur. I. INRODUCCIÓN El annno s vso, n la ndusra, coo un al ncsaro, un gaso o una pérdda n qu db ncurrr la organzacón para annr opravo su procso producvo. Dbdo a so, las prordads d la prsa no s cnran noraln n l annno d sus qupos sno n la produccón qu sos prsnan [,]. La ulzacón d ndcadors objvos, qu pran valuar sos procsos pudn ayudar a corrgr dcncas ncrnar la produccón d una plana ndusral [3, 4]. Muchos d sos ndcadors pudn rlaconar los cosos dl annno con la produccón o las vnas, oros prn drnar s la dsponbldad s adcuada o qu acors s dbn odcar para lograr qu sa s ncrn [5]. Los objvos prncpals d las acvdads d annno n una plana ndusral s pudn rsur n: prr qu las opracons d annno pudan sr ralzadas runaran, rducr su candad y rcunca, nzar los nsuos ncsaros, opzar la candad d annno prvnvo rqurdo, asgurar la adcuada ulzacón d los allrs dond és s ralza y jorar su organzacón. Dnro d una prsa sdrúrgca, las áqunas lécrcas jugan un papl críco n l procso d produccón y rlado. Los qupos ncargados d annr las áqunas n opracón sán procupados spcaln por l droro d los oors lécrcos d corrn connua rsponsabls d los procsos d rlado. Esos qupos son sodos a rcuns nspccons dond s pud obsrvar dsgass aclrados d las scobllas y prauras suprors a las nonals n l ára dl colcor qu acan la conuacón d la corrn [6]. Esos problas rducn la dsponbldad d la cadna d produccón dbdo a la ocurrnca d allas n sas áqunas. Los oors d corrn connua ulzados n la d cadna d rlado cunan con un ssa d rrgracón por vnlacón orzada, qu ulza lros para annr la caldad dl ar y prr una ransrnca d calor adcuada. El polvo d hrro qu s dsprnd dl procso d dvasacón obsruy las rndjas d los lros y rduc la ransrnca d calor. El annno prvnvo d las áqunas db ralzars n so dbdo a sus dnsons, pro algunas rparacons (annno corrcvo s dbn ralzar n l allr. El dspño dl allr juga un papl poran dbdo a qu la probabldad d alla d un qupo pud dpndr hasa n un 75% d la caldad d las rparacons ralzadas [7]. Las prsonas qu opran los qupos son una un d noracón, drnan n algunos aspcos [8]. Sn bargo, para valuar la suacón gnral dl ssa d annno y corrgr algunos punos crícos s ncsara hrranas ás objvas [9]. Los odlos aácos y algunos ndcadors pudn valuar ano la probabldad d qu un oor sé n nspccón, n annno o n rparacón, coo l po do para qu un oor all lugo d una opracón d annno [].

2 Con la ayuda d sas hrranas y la noracón qu pudn proporconar los parcpans n l procso d rparacón y annno n l allr, s posbl drnar aqullos aspcos qu son ácln jorabls n l coro y dano plazo. En s rabajo s ulzan odlos d ranscón d Markov n po connuo d uno o ás sados, con los cuals s drnan las asas d nrada y salda, así coo la dsponbldad dl ssa []. S ulzan coo ndcadors ddas porals dl annno als coo l po do nr alla y l po do n annno prvnvo [,]. S prsnan los rsulados obndos ano n la rcoplacón d daos dl annno n una lína ral d rlado, coo n su corrspondn allr d annno. Los daos rcabados s ulzan para odlar aácan l procso y los rsulados son analzados, ndcando los acors qu nluyn sobr los drns ndcadors. Es análss pr proponr adapacons n l ssa d annno prvnvo y corrcvo qu jors los ndcadors ulzados. II. MARCO EÓRICO. Modología La odología ulzada n s rabajo s undana n la aplcacón d los odlos d ranscón d Markov n po connuo, d uno o ás sados, para valuar la dsponbldad d una cadna d rlado n uncón dl annno prvnvo y corrcvo d los oors lécrcos qu conoran la lína d produccón. ara la drnacón d las asas d nrada y salda d los drns qupos qu conoran la cadna d produccón s ulzaron los rpors d alla rgsrados duran los úlos ocho años, así coo una sr d nrvsas con l prsonal écnco d annno. Con sa noracón s ralzaron odlos d annno prdcvo y corrcvo, ano para la suacón acual d la plana coo para cada una d las alrbavas. Los ndcadors obndos n las drns suacons s coparan para valuar las vnajas d las solucons propusas y su paco n los nvls d produccón y coso dl annno n la plana sdrúrgca.. Mannno rvnvo El annno prvnvo s un coponn poran n la opravdad d una plana ndusral y rprsna probabln l ayor surzo dnro d su organzacón. S dn coo l cudado y srvco ralzado para annr la aqunara n un sado d opracón sasacora [,]. Eso s logra dan una nspccón ssáca qu pr la dccón y corrccón d allas prva a su ocurrnca o ans d qu causn un cabo n l sado d opracón ópo dl qupo. Los objvos dl annno prvnvo son [9]:. Asgurar y xndr la vda úl d los qupos d produccón.. Rducr l po duran l cual l qupo prsna la alla. 3. Ralzar cvan un prograa plancado d annno. 4. Mnzar las pérddas d produccón dbdas a allas n las áqunas. 5. roovr la lpza y la sgurdad. El annno prvnvo db sar ornado a la rnabldad d la prsa, d lo conraro sa dsnado al racaso [3]. Las accons dl annno prvnvo s pudn clascar d acurdo a su nauralza, n los sguns rnglons: Inspccón: ralzada d ora pródca n qupos y sus lnos, drna su sado coparando sus caracríscas íscas, lécrcas, cáncas, c., con sándars sablcdos. Srvco: lpza, lubrcacón, carga y prsrvacón pródca d los lnos y arals qu coponn al qupo para var allas. Calbracón: drna d ora pródca los valors qu caracrzan a un lno coparándolo con un sándar. ruba: drna pródcan l sado d unconano d una áquna y dca la dgradacón cánca y/o lécrca. Ajus: canso qu pr obnr l coporano ópo dl qupo al aplcarlo a pzas spcícas dl so. Insalacón: rplazo d las pars consubls d la aqunara, n su juso ono, para consgur las olrancas spcícas dl ssa. En l annno prvnvo s pudn dnr, nr oros, los sguns ndcadors porals [,]: po oal d Mannno rvnvo Mdo ( MM : Es l po prodo ncsaro para ralzar l annno prvnvo prograado. No s consdra l po d annno plado duran la opracón dl so o doras d po opravas o adnsravas []: Dond: MM MM candad d punos d dda ( rcunca d la -ésa accón d annno prvnvo por hora d opracón dspués d la úla valuacón d la vda úl dl qupo MM po do plado n la jcucón d la - ésa accón d annno prvnvo po Mdo d Mannno rvnvo (MM : po rqurdo para ralzar l 5% d las acvdads prograadas n los qupos y sus coponns n las condcons nconadas n l cálculo dl MM. ara dsrbucons noral-logarícas d pos d annno prvnvo l MM vn a sr [,]: Dond: log( MM MM (

3 asa d alla consan dl lno -éso dl qupo n l cual s ralza l sudo, ajusada a acors coo cclo d vda, olrancas, allas d nraccón y allas caasrócas, las cuals producn l droro dl qupo al puno d sr ncsara la nrvncón 3. Modlo opzado d annno prvnvo En uchas ocasons l annno prvnvo nrr la produccón pro n gnral nd a rducr los pos d parada orzada al dsnur l núro d allas. ara drnar l po ópo d parada d una plana s pud dnr un odlo qu drna s lapso n uncón d los pos d parada por alla o por nspccón coo []: Dond: β (3 β El po oal d parada n por undad dl po d la plana Núro d nspccons por undad d po d la plana Consan asocada con l po d plana po d parada por nspccón Fgura. Gráco dl po oal d parada n uncón dl núro d nspccons y dl paráro β propo para la plana n consdracón po d parada duran alla Drvando la xprsón 3 con rspco al núro d nspccons por undad d po gualando a cro, s pud obnr l núro ópo d nspccons y l corrspondn po oal d parada: op β (4 ( op β En la gura s usra un gráco d la volucón d los pos oals d parada con l núro d nspccons, para varos valors dl paráro β, n s jplo s consdraron pos d parada por alla d 5% y pos d nspccón d,5%. El valor dl paráro β db sr obndo d la xprnca acuulada n cada plana. 4. Modlo d Markov para drnacón d dsponbldad d annno prvnvo ara analzar la dsponbldad d un procso sodo a rparacons por allas y annno prvnvo s pudn ulzar odlos d cadnas d Markov con varos sados. El odlo básco rprsna un ssa qu pud prsnar una alla d opracón o una salda por annno prvnvo. En cada uno d sos sados xs la posbldad d rgrsar a la condcón noral d opracón. El dagraa d ranscons s v n la gura. Con s odlo s pud calcular la probabldad d alla, probabldad d nrada a annno y la dsponbldad dl ssa [,]. (5 Fgura. Dagraa d ranscons dl annno prvnvo Suponndo qu las asas d nradas y saldas d los sados son consans y qu l annno dl ssa ann las sas caracríscas qu al nco d la opracón, s dsarrolla l sgun odlo d Markov [,]: Dond: j d d d d d d ( ( ( ( ( ( ( (6 Es la probabldad d qu l ssa sé n l sado j n l po. asa d alla. asa d rparacón. asa d salda d annno. asa d nrada a annno. Consdrando las condcons ncals ( y ( (, s obnn las sguns xprsons coo solucons dl ssas d cuacons drncals 6:

4 ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( (7 (8 (9 Fgura 3. Dagraa d ranscón para la drnacón d la dsponbldad para annno corrcvo consdrando dos sados Dond: ( La probabldad d qu l ssa s dsponbl s calcula con la xprsón 7, d qu l ssa s n alla con la cuacón 8 y qu s n annno con la cuacón 9. El valor n sado saconaro d la probabldad d sar dsponbl ( s: l ( ( 5. Mannno corrcvo ara valuar objvan l dspño d un ssa d annno corrcvo s ulzan varos ndcadors probablíscos als coo []: po do d annno corrcvo: s ndcador sa l lapso n l qu un qupo prancrá n annno corrcvo: MMC j j MC j ( po do d annno corrcvo acvo: Es la dda poral n la qu s llvan a cabo l 5% d las acvdads dl annndo corrcvo. El cálculo dpnd d la dsrbucón probablísca qu rprsna l nóno consdrado. ara una dsrbucón noral-logaríca s: MMCA ( j log MC j j ( 6. Modlos d Markov para drnacón d dsponbldad d annno corrcvo ara calcular la dsponbldad dbda al annno corrcvo s consdran dos odlos d cadnas d Markov [,]. En l prro s ulzan dos sados, opracón y alla. El sgundo odlo pr nr n cuna ano las allas qu s pudn rparar n so, coo las qu nvolucran l raslado d los qupos al allr. En la gura 3 s prsna l dagraa d ranscón para l odlo d dos sados. En s caso s consdra qu las asas d alla y rparacón son consans, qu las caracríscas dl qupo rparado son déncas a las d un qupo nuvo y qu las allas dl ssa son ndpndns. El odlo d dos sados dndo n la gura 3 s pud rprsnar n cuacons drncals coo: d d d d (3 Consdrando las condcons ncals ( y (, s obnn la dsponbldad dl ssa coo solucons dl ssas d cuacons drncals 3: ( ( (4 El sgundo odlo d cadnas d Markov ulza rs posbls sados, unconano, rparacón n so y rparacón n l allr, al coo s lusra n la gura 4. Fgura 4. Dagraa d ranscón para la drnacón d la dsponbldad para annno corrcvo consdrando rs sados El odlo d rs sados s pud rprsnar con un ssa d cuacons drncals slars al odlo d cadna d Markov para annno prvnvo dsarrollado a parr d las xprsón (7. La dsponbldad n s caso s obn coo: ( ( ( ( ( ( ( Dond: ( (5 Exsn odlos ás copljos qu prn ranscons nr sados allados y annno prvnvo, pro l nvl d prcsón dl sudo ralzado no rqur s grado d dall.

5 III. RESULADOS. Mannno prvnvo El annno prvnvo d los oors d la lína d rlado s spcca n la abla I. Dsd su nsalacón n 976 no s han ralzado odcacons a la plana. La rcunca dl annno prvnvo s nsual. abla I. Acvdads dl annno prvnvo Acvdad d annno prvnvo Duracón d la acvdad (n Lpza dl oor 5 Lpza d lros d ac Cabo d scobllas 6 Mdcón d aslano En la abla II s han rgsrado los pos d parada por avría con sus rspcvos pos d rparacón. Fcha abla II. Avrías n la plana dsd 999 hasa 7 Dscrpcón dl Evno /6/99 Aprura d la conxón dl capo prncpal 3/8/ Explosón dl nducdo acando núclo y bobnado. 6//5 Roura d la psa nrna dl rodano, lado opuso al colcor. 5//6 Roura dl rodano lado colcor. /7/6 Roura dl rodano por dsprndno d aral dl lno rodan. /9/6 Faga dl zuncho, lado colcor dbdo a nvjcno. /8/7 Aprura d la conxón dl capo prncpal ar Capo prncpal Duracón (horas BF (horas 4 - Inducdo 6 93 Rodano Rodano 6 68 Rodano 6 44 Inducdo Capo prncpal En la acualdad, l po d dora por la nspccón d las áqunas s d una hora y s ralza cada qunc días. S no s l ralza annno a los oors, s sa qu allarán n ocho ss dbdo al dsgas d las scobllas. En las sadíscas d la prsa s rgsran 8 horas d parada al año por avrías y annno. Los pos d alla osclan nr 6 y 4 horas, sndo la duracón ás rcun (oda 6 horas, coo s obsrva n la abla II. Con sos daos s posbl drnar l cocn β ípco d la plana, a parr d la xprsón 3: β 4 ( ( nspccons año El núro d nspccons ópo y l po d parada corrspondn ulzando las cuacons 4 y 5 s: op nspccons 37 año ( op horas 73 año Calculando las asas d annno y alla d la plana n uncón dl núro d nspccons, su po d duracón y dl po d parada rgsrado n un año, ano para l squa d annno acual, coo para las nspccons opzadas, s obn: abla III. asas d annno prvnvo ulzando l odlo d Markov Acual Ópo 8 73,93, , 987, ,7, , 9973, 9844 Dsponbldad,964,954 ( Horas anuals d parada. Mannno corrcvo 89 4 En la plana sdrúrgca consdrada, l po d annno corrcvo corrspond al lapso n l cual s rplaza l oor dañado con un rpuso qu sá n spra n la lína o n l allr. El po d dora n un príodo anual s n prodo d 8 horas. Cuando un oor prsna una avría, és s llvado al allr para su rparacón. El po do n rparacón s d 3 horas. abla IV. Modlo Markov d annno corrcvo n dos y rs sados Modlo sados Modlo 3 sados Rparacón n so 3,77 744,83 Dsponbldad ,5 h/año,77,83,,999 73,3 h/año - -,, ,3 h/año

6 Al aplcar l odlo d cadnas d Markov para un oor d la lína d rlado consdrando l odlo d dos y rs sados, s obnn los rsulados qu s usran n la abla IV. 3. Análss d rsulados D los rsulados obndos para l annno prvnvo d la lína d rlado s obsrva una rduccón dl po ura d srvco dl 49% cuando s opza l núro d nspccons, pasando d un ssa quncnal a una nspccón cada 64 horas d unconano. Esa nspccón pud sr rparda a lo largo d la cadna d produccón. Eso s db a qu n cada nspccón s nvr un po aproxado d una hora y so va la posbl alla por dsgas d scobllas. Duran las paradas para l annno d la plana s ralza l annno d los oors lécrcos d la lína, las accons d annno prvnvo d los rns dvasadors pulsados por sos oors, quadors d gas dl horno d calnano, ssas hdráulcos y oros ssas qu prn la abrcacón d las cabllas y l alabrón. La cvdad y la cnca con la qu s db rabajar rqur ralzar l annno a la ayor candad d oors posbls, lo qu sgnca qu n una parada d un día s llvan a cabo acvdads d annno n l 7% d los qupos qu conoran la lína. Al conar con dos urnos al día (6 horas, para ralzar una parada prograada, s pud obsrvar qu las asas d nrada a opracón podría pasar dl 9% al 95% opzando l annno prvnvo. En lo rrn a las avrías, s nn asas d salda nrors al.% y asas d nrada suprors al 99.8%, ralzando nrcabo dl qupo por oro dl nvnaro n la lína d produccón. Esos rsulados s obnn dbdo a la xsnca sucn d rpusos para cada po d áquna, por lo qu los pos d rparacón dbdo a allas nn un prodo crcano a 6 horas. Consdrando qu odas las rparacons san ralzadas n l allr, la dsponbldad d la plana s rducría a un 8,3%. Consdrando un odlo d rs sados, n l cual algunas rparacons s ralzan n so y oras n l allr, la dsponbldad s 8,%. Es úlo caso sría la por suacón s s prsnas una dcnca n l nvnaro d rpusos. IV. CONCLUSIONES En s rabajo s sudaron las condcons d annno xsns n los oors d corrn connua d una plana d rlado. Dspués d rvsar los rsulados obndos dan los odlos aácos, n spcal las cadnas d Markov, para l annno prvnvo y corrcvo, s pud arar qu l puno críco s ncunra n l procso d rparacón n l allr. Aunar la rcunca d nspccón y rparacons nors hasa alcanzar l ópo, pr rducr cas un 5% l po ura d srvco d la plana dbdo a allas n las áqunas d corrn conínua. Al sr ayors las probabldads d sar n l sado d annno corrcvo qu n los sados d annno prvnvo nspccón, l co d rducr los pos d rparacón nn un ayor paco. Una posbl solucón para ncrnar la dsponbldad d la plana conss n aunar los nvnaros d qupos d rpuso, pro sa solucón ncrna los cosos d nvrsón dl procso producvo. Con los odlos aácos aplcados s pud nr una da objva d lo qu sa sucdndo n l procso, pro s posbl ralzar un análss d ayor prounddad ulzando un odlo qu pondr con ayor xacud y prcsón los daos plados. IV. REFERENCIAS. Dhllon, B.S. Engnrng annanc: a odrn approach CRC rss LLC, Boca Raon,.. Dhllon, B.S. Mananably, Mannanc, and Rlably or Engnrs CRC rss LLC, Boca Raon, Blshk, Wallac R. and rabhakar, D. Cas Suds n Rlably and Mannanc John Wly & Sons, Inc., Nw Jrsy, Kh, R. Mannanc undanals' Elsvr Inc., Burlngon, MA., Hnz, Bloch. Iprovng achnry rlably Gul ublshng Copany, raccal achnry anagn or procss plans, Vol., 3rd. Edon, Houson, Hggns, Lndly R. and Kh, R. Mannanc ngnrng handbook McGraw-Hll, 6h. Edon, Nw York,. 7. Gross, J.M. Fundanals o prvnv annanc Aaco. Nw York,. 8. Klly, A. Mannanc Syss and Docunaon Elsvr Inc., Oxord, 6 9. Kh, R. An nroducon o prdcv annanc' Elsvr Inc., scond don, Woburn, MA.,.. Crspo, A., h annanc anagn rawork: Modls and hods or coplx syss annanc, Sprngr-Vrlag, London, 7.. Johnson,. Dal. rncpls o conrold annanc anagn h Faron rss, Nw York,.

7 R E V I S A Unvrsdad Naconal Exprnal olécnca Anono José d Sucr, Drccón d Invsgacón y osgrado. Urb. Vlla Asa Fnal Call Chna o. Ordaz Edo. Bolívar Rpúblca Bolvarana d Vnzula. lax: ( E-al lud@lcl.n.v RUC-69-8 Cudad Guayana, 8 d ayo d 8 Cudadanos Ing. Danl Maa ro. José M. Allr ro. Alxandr Buno Unvrsdad Són Bolívar Caracas.- Esados Colaboradors: or do d la prsn councacón cuplos n norarls qu l arículo d su auoría ANÁLISIS ROBABILISICOS DEL MANENIMIENO REDICIVO Y CORRECIVO DE MÁQUINAS ELÉCRICAS EN UNA LANA SIDERÚRGICA ha sdo acpado para publcars n l jplar Nº 49 d nusra rvsa Unvrsdad, Cnca y cnología (UC, a dars n l s d dcbr dl prsn año. Rcban nusro agradcno por su colaboracón y cordals saludos. Anan, nusros Dr. Fdrco Gnol Edor Rvsa UC /zorlys c.c. cronológco