Universidad Austral de Chile

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1 Universidad Austral de Chile Facultad de Ciencias de la Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil en Obras Civiles REALIZAR UN PLAN DE MANTENCIÓN PREVENTIVA DEL CHANCADOR PRIMARIO FULLER EN DIVISIÓN CODELCO ANDINA Tesis para optar al Título de: Ingeniero Civil en Obras Civiles Profesor Patrocinante: Sr. Rolando Ríos R. M.Sc. Ingeniería Mecánica FABIÁN MAURICIANO FARFÁN BERTÍN VALDIVIA CHILE 2014

2 ÍNDICE GENERAL INDICE GENERAL...i RESUMEN/ SUMMARY. Xii INDICE DE ECUACIONES.... v INDICE DE FIGURAS.... vi INDICE DE GRAFICOS..... viii INDICE DE TABLAS... ix CAPITULO I: INTRODUCCION Planteamiento del Problema Objetivos Objetivos Generales Objetivos Específicos Metodología.4 CAPITULO II: ANTECEDENTES GENERALES Descripción de la empresa Descripción del equipo Descripción de los componentes principales del equipo..8

3 CAPITULO III: TIPOS DE MANTENCIONES Y APLICACIONES Mantenimiento Objetivos del mantenimiento Estrategia de mantenimiento Mantenimiento correctivo Mantenimiento preventivo Mantenimiento cíclico Mantenimiento según condición y predictivo Mantenimiento mejorativo CAPITULO IV: DETERMINACION COMPONENTE CRÍTICO DEL SISTEMA Análisis de modo de falla, efecto y criticidad (FMECA) Diagrama funcional de bloques Análisis por árbol de fallas

4 CAPITULO V: DETERMINACION COMPONENTE CRÍTICO DEL SISTEMA MEDIANTE ANALISIS PARETO Análisis de importancia en base a historiales Historiales de fallas Cambio de poste Limitador torque Sistema de Lubricación Cóncavas Mantos Estanque Aceite Araña Filtro Lubricación Filtro Válvula de Cierre Bonet Análisis costo de fallas Importancia modo de fallas Análisis Pareto a modo de fallas CAPITULO VI: MODELO WEIBULL PARA EL ELEMENTO DE FALLA CRÍTICO Implementación modelo Weibull para fallas Obtención de los parámetros de Weibull Curva de confiabilidad en el tiempo Determinar MTTF Tasa de fallas.. 52

5 CAPITULO VII: OPTIMIZACION DE MANTENCION Tiempo optimo entre mantenciones Calculo de costos asociados a la mantención Calculo de costos correctivos Calculo de costos predictivos Calculo de costos preventivos CAPITULO VIII: CUADRILLAS DE MANTENIMIENTO_Y CHECKLIST Descripción del procedimiento Hoja de inspección por medio de checklist.. 61 CAPITULO IX: CONCLUSIONES 63 BIBLIOGRAFIA 66

6 ÍNDICE DE ECUACIONES CAPITULO VI: MODELO WEIBULL PARA EL ELEMENTO DE FALLA CRÍTICO ECUACION 6.1 Curva de confiabilidad en el tiempo.. 49 CAPITULO VII: OPTIMIZACION DE MANTENCION ECUACION 7.1 ECUACION 7.2 ECUACION 7.3 ECUACION 7.4 ECUACION 7.5 Tiempo optimo entre mantenciones preventivas.. 55 Calculo de los costos correctivos MTBFx Calculo de los costos predictivos Calculo de los costos preventivos

7 ÍNDICE DE FIGURAS CAPITULO II: ANTECEDENTES GENERALES FIGURA 2.1 Ubicación Geográfica División Andina FIGURA 2.2 FIGURA 2.3 FIGURA 2.4 FIGURA 2.5 FIGURA 2.6 FIGURA 2.7 FIGURA 2.8 FIGURA 2.9 Chancador primario Fuller Denominación medidas chancador primario Fuller Conjunto de la araña Poste principal Manto Excéntrico Eje-piñón Estaque de aceite FIGURA 2.10 Chancador esquematizado CAPITULO III: TIPOS DE MANTENCIONES Y APLICACIONES FIGURA 3.1 Tipos de mantenimiento CAPITULO IV: DETERMINACION COMPONENTE CRÍTICO DEL SISTEMA FIGURA 4.1 FIGURA 4.2 Sistema de confiabilidad Diagrama funcional de bloques FIGURA 4.3 Árbol de fallas del sistema

8 CAPITULO VI: MODELO WEIBULL PARA EL ELEMENTO DE FALLA CRÍTICO FIGURA 6.1 FIGURA 6.2 Figura MTTF Figura Tasa de fallas CAPITULO VIII: CUADRILLAS DE MANTENIMIENTO Y CHECKLIST FIGURA 8.1 FIGURA 8.2 Figura Cuadrillas de mantenimiento Figura Checklist eje principal

9 ÍNDICE DE GRAFICOS CAPITULO V: DETERMINACION COMPONENTE CRÍTICO DEL SISTEMA MEDIANTE ANALISIS PARETO GRAFICO 5.1 Grafico Fallas v/s costos.. 43 CAPITULO VI: MODELO WEIBULL PARA EL ELEMENTO DE FALLA CRÍTICO GRAFICO 6.1 GRAFICO 6.2 GRAFICO 6.3 GRAFICO 6.4 Grafico Cronograma de fallas. 45 Grafico Probabilidad de Weibull. 48 Grafico Confiabilidad v/s Tiempo Grafico Ritmo de fallas v/s Tiempo... 53

10 ÍNDICE DE TABLAS CAPITULO II: ANTECEDENTES GENERALES TABLA 2.1 Datos principales del equipo CAPITULO IV: DETERMINACION COMPONENTE CRÍTICO DEL SISTEMA TABLA 4.1 TABLA 4.2 TABLA 4.3 TABLA 4.4 TABLA 4.5 Tabla de valores de criticidad Tabla FMECA Tabla de Mantención Preventiva Tabla de Mantención Correctiva Tabla Identificación de la simbología del árbol de fallas..28 CAPITULO V: DETERMINACION COMPONENTE CRÍTICO DEL SISTEMA MEDIANTE ANALISIS PARETO TABLA 5.1 TABLA 5.2 TABLA 5.3 TABLA 5.4 TABLA 5.5 TABLA 5.6 TABLA 5.7 Tabla Historial cambio de poste Tabla Historial limitador de torque Tabla Historial sistema de lubricación Tabla Historial cóncavas Tabla Historial cambio mantos Tabla Historial estanque de aceite Tabla Historial Araña

11 TABLA 5.8 TABLA 5.9 TABLA 5.10 TABLA 5.11 TABLA 5.12 TABLA 5.13 Tabla Historial filtro de lubricación Tabla Historial filtro válvula de cierre Tabla Historial Bonet..39 Tabla Resumen de Análisis Costo de Fallas Críticas.. 40 Tabla Análisis probabilidad modo de fallas en el equipo...41 Tabla Análisis Pareto a modo de fallas CAPITULO VI: MODELO WEIBULL PARA EL ELEMENTO DE FALLA CRÍTICO TABLA 6.1 TABLA 6.2 TABLA 6.3 Tabla Calculo del Modelo Weibull Tabla Calculo parámetros Weibull Tabla Tiempo entre fallas

12 RESUMEN El presente trabajo de titulación, tiene como objetivo la implementación de un plan de mantenimiento para la unidad de chancado de Codelco División Andina. Para la realización de este proyecto, se tomó como modelo al chancador cónico ubicado en la división Andina, debido a que estos equipos son unos de los más complejos y críticos dentro de la planta y a la vez, son por los cuales se procesa una mayor cantidad de mineral, llegando a un 70% aproximado del total procesado por la unidad. Inicialmente se realizó un estudio de estos equipos, describiendo los principales subsistemas que los componen, dando a conocer cómo interactúan estos mediante un diagrama funcional de bloques, para poder entender mejor el funcionamiento del equipo. Luego se determinaron los componentes críticos mediante herramientas basadas en el MCC como son FMECA y AAF. A partir de la evaluación de las consecuencias se determinó las estrategias de mantención más adecuadas para el equipo en estudio, de acuerdo a la criticidad que arroja FMECA. También mediante el análisis Pareto se determinara el componente crítico del chancador, la determinación de este componente es esencial en la realización del proyecto, dado que todo el programa de mantención está basado en el comportamiento de este modo de falla. En base al historial de fallas de la planta, se modelara el modo de falla critica, usando la distribución de Weibull, mediante un software apropiado, con los parámetros obtenidos se determinara el MTBF, la curva de tasa de fallas, el intervalo de inspecciones, el tiempo de reemplazo de equipos, etc. Todo esto buscando minimizar el costo global de mantención (CGM), objetivo primordial en todo plan de mantención. Finalmente al término de este estudio se calculara los costos asociados a los distintos tipos de mantenimientos, estableciendo de una manera más eficiente la priorización de los programas y planes de tipo correctivo, preventivo y predictivo, según los costos en los cuales incurren para la empresa.

13 SUMMARY This graduation work aims the implementation of a maintenance plan for the crushing unit Codelco Andina Division. For the accomplishment of this project, it was taken like model to the located gyratory crusher in Colón, because these equipment is of but complex and the critical ones within the plant and simultaneously, are by which a greater amount of mineral is processed arriving at an approximated 70% of the total processed by the unit. The study of these equipment was Initially made, describing the main subsystems that compose them, presenting as these by means of a functional diagram of blocks interact, beins able to understand better the operation of the MCC, as they are FMECA and AAF. From the evaluation of the consequences the strategies of suitable maintenance for the equipment in study are determined more; according to the hazard analysis hat throws FMECA. Also by Pareto analysis crusher critical component is determined, the determination of this component is essential to the project, since the entire maintenance program is based on the behavior of this failure mode. Based on the failure history of the plant, the critical failure mode, using the Weibull distribution by appropriate software, the parameters obtained with the MTBF, the failure rate curve, the interval of inspections is determined is modeled, time equipment replacement, etc. This attempt to minimize the overall cost of maintenance (CGM), mainly around maintenance plan. Finally at the end of this study the costs associated with the various types of maintenance, establishing a more efficient prioritization of programs and plans for corrective, preventive and predictive type way, as the costs that the company incurred to be calculated.

14 CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En la explotación de un recurso mineral finito no renovable, es imprescindible encontrar la secuencia lógica óptima de explotación. En minería la herramienta utilizada para determinar dicha secuencia de explotación es la planificación. [1].La planificación es aplicable a diferentes herramientas del proceso de extracción del mineral. La herramienta a analizar son los procesos de mantención industriales de una empresa minera. La mantención es un factor que busca optimizar la explotación del mineral y el plan de producción de la empresa. La planificación minera es la que define cuándo y cómo serán extraídos los recursos durante el horizonte de evaluación del proyecto [2], dentro de dicha planificación se encuentran los procesos de mantención de la industria como herramienta indispensable de la extracción del mineral. Dicha secuencia de extracción debe estar alineada con los objetivos estratégicos de crecimiento de la empresa, puesto que determinan reservas y capacidades productivas del proyecto que respaldan su valor [3]. El fin último de planificación minera será entregar un plan de producción, es decir el camino que se debe seguir en busca de encontrar el mayor valor a las inversiones realizadas para la explotación del recurso mineral. El programa de producción entrega la información del ritmo de producción de la mina y la ley media de explotación durante el periodo de planificación. La secuencia de extracción del mineral debe estar alineada con los objetivos, herramientas y el camino que se debe seguir para llevar a cabo un plan de producción óptimo, durante dicho 1

15 camino se debe considerar como herramienta fundamental la mantención de la maquinaria de la industria. Es sabido de ante mano que el proceso de extracción y producción del cobre consta de distintas etapas, cada una de gran importancia para la óptima producción del mineral. La etapa de nuestro interés es la del proceso de chancado primario, es el primer proceso por el cual se reduce el tamaño del material extraído, la maquinaria responsable de esta primera etapa de chancado, es el chancador primario, el cual abastece a la planta de aproximadamente el 70% del mineral para procesos de chancados posteriores. Siendo el chancador de mayor importancia, debido a que abastece a las demás unidades. El plan de mantención al cual apunta esta memoria es en base a un chancador Fuller 54 x 74, el cual realiza operaciones de chancado primario en la División Andina de CODELCO-CHILE. Un mal proceso de mantención de dicha maquinaria incurriría en gastos significativos para la empresa, tanto en dinero como producción. Es por esto que un plan de mantención es primordial para evitar efectos no deseados al interior de la empresa, para esto los informes recopilados en base a los historiales de mantención es de gran utilidad, para la realización de los óptimos modelos matemáticos a desarrollar. [4] Con estas modificaciones se pretende aumentar la rigurosidad de las normas de mantención ya existentes aumentando el nivel de confiabilidad, así optimizar la relación costo beneficio, por medio de este plan se busca mejorar la gestión de mantención de la planta de chancado, con el objetivo de minimizar el costo global de mantención (CGM). La medición de la confiabilidad es de suma importancia en el mercado actual. La teoría de la confiabilidad desarrolla métodos para determinar lo que está funcionando mal en un sistema, 2

16 como se puede prevenir lo que no está funcionando bien y si algo está funcionando mal como puede recuperarse el sistema y minimizar las consecuencias.[5] La falla se denomina a cualquier suceso que impida que un sistema funcione en condiciones normales, un falla de un chancador puede traer consecuencias trágicas en vida y en costes para la empresa, por lo cual la mantención por medio de la ingeniería juega un rol fundamental, los conocimientos deben ser amplios, un buen manejo de las herramientas y una buena ingeniería garantizaran una alta confiabilidad. [6] 1.2 OBJETIVOS Objetivo General: Realizar un plan de mantención preventivo, para el chancador primario Fuller 54 x 74 TC, Ubicado en la División Andina de CODELCO-CHILE OBJETIVOS ESPECIFICOS: Determinar los componentes críticos del equipo. Modelar el comportamiento de fallas mediante el modelo Weibull para determinar los parámetros asociados a la optimización de la mantención de la maquinaria. Obtener la relación costo-beneficio del plan de mantenimiento para determinar la factibilidad de la implementación del mismo. 3

17 1.3 METODOLOGÍA: Mediante el análisis Pareto, determinar el componente crítico del Chancador Primario de la planta. Establecer el modelo de falla crítico, usando la distribución de Weibull para fallas, basándose en historiales previos de mantención (historiales de fallas). Obtener los parámetros del modelo de Weibull, para determinar el MTBF (Mean Time Between Failures) Tiempo Medio Entre Fallas, intervalo de inspecciones, tasa de fallas, tiempo de reemplazo de equipos, todos los parámetros buscando minimizar el CGM (Costo Global de Mantención). Realizar un análisis económico, buscando cuanto se minimiza el CGM. 4

18 CAPÍTULO II 2. ANTECEDENTES GENERALES. 2.1 Descripción de la empresa. La Corporación Nacional del Cobre CODELCO CHILE, está integrada por cuatro Divisiones productoras de Cobre y subproductos: Codelco Norte (Ex Divisiones Chuquicamata y Radomiro Tomic), Salvador, Andina y El Teniente y dos Divisiones de apoyo (Casa Matriz en Santiago y Talleres en Rancagua). División Andina, es uno de los complejos minero metalúrgicos de la Corporación Nacional del Cobre de Chile (CODELCO) y considera entre sus activos principales la mina subterránea Andina y demás instalaciones productivas y de infraestructura necesarias para la concentración y fundición de minerales de cobre que comercializa. Actualmente se extraen anualmente T.M.F. (toneladas métricas finas). División Andina se encuentra ubicada en la parte alta de la cordillera de la V región, a 38 kms de la ciudad de Los Andes y a 50 kilómetros al nordeste de Santiago. Sus operaciones mineras, se desarrollan entre los y metros sobre el nivel del mar. Sus productos de exportación se embarcan regularmente, a través del Puerto de Ventanas. Los recursos de Andina provienen principalmente del yacimiento Río Blanco, que geológicamente corresponde a un yacimiento tipo pórfido cuprífero. Andina es propietaria de la parte oriental de este yacimiento. Actualmente la capacidad diaria de tratamiento es de toneladas métricas de mineral y cerca de toneladas métricas de Cobre fino anual como concentrado. 5

19 Figura 2.1 Ubicación Geográfica División Andina Fuente: Manual Codelco-Andina Descripción del equipo. El equipo con el cual se trabajara es un chancador primario Fuller, el cual siempre trabaja a capacidad máxima, por lo cual cualquier falla irrumpiría en costos excesivos para la empresa, dado que ningún otro chancador cumple sus funciones. 6

20 Figura 2.2 Chancador primario Fuller. Fuente: manual chancador Los datos principales del equipo se resumen en la tabla 1. Tabla 2.1 Datos principales del equipo. Marca Fuller Modelo Traylor 54 X 74 Apertura de alimentación 54pl. Capacidad Nominal 2550 t/h Setting Mínimo 6.0 pl. Setting Máximo 8.0 pl. Giros por minuto 157 Velocidad eje Piñón 600 rpm Fuente, elaboración propia según datos recolectados. 7

21 Figura 2.3 Denominación medidas chancador primario Fuller, denominación 54 x 74 (pulg). Fuente: Manual chancador Descripción de los componentes principales del equipo. El funcionamiento del equipo consta de 7 principales componentes: 1.- Carcasa superior y araña, cuya función es sostener al eje principal (figura 2.4). Propiedades del conjunto de la araña. Material: Construcción: Peso: Acero bajo en carbono con tratamiento térmico. Colada lb. 8

22 Figura 2.4 Conjunto de la araña Fuente: Manual chancador 2.- Eje principal: Realiza el chancado de mineral por medio de la presión ejercida entre planchas de revestimiento. Propiedades Eje Principal: Material: Construcción: Peso: Acero bajo carbono con tratamiento térmico. Acero forjado lb. 9

23 Figura 2.5 Eje principal Fuente: Manual chancador Propiedades del Manto: Material: Peso: Diámetro Mayor: Espesor: aleación de manganeso lb pl. 3,5 pl. 10

24 Figura 2.6 Manto Fuente: Manual chancador 3.- Carcasa inferior: soporta los conjuntos de excéntrica, eje piñón e hydroset. 4.- Excéntrico: elemento que da giro excéntrico del eje principal. Material: Diámetro interior: Diámetro exterior: Espesor: Acero con contenido medio de carbón. 29,75 pl. 56,12 pl. 1,62 pl. 11

25 Figura 2.7 Excéntrico Fuente: Manual chancador. 12

26 5.- Eje-Piñón: entrega torque al excéntrico proveniente de un motor. Figura 2.8 Eje piñón Fuente: Manual chancador 6.- Hydroset: Determina la altura del poste con la cual se realizara el chancado. 7.- Sistema de lubricación: proveer de lubricación al conjunto completo. Propiedades Bomba: Fabrica: Capacidad: Motor: Vicking (con stand by) 40 GPM 7,5 hp, 1500 rpm 13

27 Propiedades Filtro: Fabricación: Filtrado: Calentadores: Tipo: Nelson 40 micras Seis (2.0 Kw.) inmersión Propiedades enfriador: Motor: Volumen aire: 7,5 hp 1140 rpm 22 cfm Propiedades estanque de aceite: Capacidad: 170 galones Tipo: Móbil

28 Figura 2.9 Estanque de aceite Fuente: Manual chancador Figura 2.10 Chancador esquematizado, indicando los 7 componentes. Fuente, Manual chancador 15

29 CAPÍTULO III TIPOS DE MANTENCIONES Y APLICACIONES. En la última década, las estrictas normas de calidad certificada que se deben cumplir, así como la intensa presión competitiva entre industrias del mismo rubro para mantenerse en el mercado nacional e internacional, ha estado forzando a los responsables del mantenimiento en las plantas industriales a implementar los cambios que se requieren para pasar de ser un departamento que realiza reparaciones y cambia piezas y/o máquinas completas, a una unidad de alto nivel que contribuye de gran manera en asegurar los niveles de producción. Es por tanto necesario hacer notar que la actividad de mantener, si es llevada a cabo de la mejor manera, puede generar un mejor producto lo que significa producción de mejor calidad, en mayor cantidad y con costos más bajos.[7] 3.1 MANTENIMIENTO. El mantenimiento consiste en prevenir fallas en un proceso continuo, empezando en la etapa inicial de todo proyecto y asegurando la disponibilidad planificada a un nivel de calidad dado, al menor costo dentro de las recomendaciones de garantía y uso de las normas de seguridad y medio ambiente aplicables.[8] 3.2 OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO. El objetivo más importante de cualquier programa de mantenimiento es la eliminación de algún desarreglo de la maquinaria. Muchas veces una avería grave causará daños serios periféricos a la máquina, incrementando los costos de reparación. Una eliminación completa no es posible en la práctica en ese momento, pero se le puede acercar con una atención sistemática en el mantenimiento.[9] 16

30 El segundo propósito del mantenimiento es poder anticipar y planificar con precisión sus requerimientos. Eso quiere decir que se pueden reducir los inventarios de refacciones y que se puede eliminar la parte principal del trabajo en tiempo extra. Las reparaciones a los sistemas mecánicos se pueden planificar de manera ideal durante los paros programados de la planta.[9] El tercer propósito es de incrementar la disponibilidad para la producción de la planta, por medio de la reducción importante de la posibilidad de algún paro durante el funcionamiento de la planta, y de mantener la capacidad operacional del sistema por medio de la reducción del tiempo de inactividad de las máquinas críticas. Idealmente, las condiciones de operación de todas las máquinas se deberían conocer y documentar. El último propósito del mantenimiento es de permitir al personal de mantenimiento el trabajar durante horas de trabajos predecibles y razonables.[9] 3.3 ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO. Ref. [10] Es el análisis que se realiza para establecer los tipos de mantenimiento que permitan maximizar la disponibilidad de la instalación, al menor costo. En la Fig 3.1 se dan a conocer los distintos tipos de mantenimiento que existen en la actualidad con el propósito de tener una cierta perspectiva de estos. Figura 3.1 Tipos de Mantenimiento Fuente: Ref [10] 17

31 3.3.1 Mantenimiento Correctivo. El mantenimiento correctivo, también conocido como Run to Failure (RTF), consiste simplemente en una estrategia de reparar lo dañado, usualmente tiene asociado bajos niveles de planificación del mantenimiento y excesivos niveles de inventarios de repuestos y mano de obra como forma de resguardar la continuidad de los procesos productivos. La utilización exclusiva de esta estrategia de mantenimiento generalmente es insuficiente y puede representar costos extremadamente significativos si los tiempos medios de reparación se dilatan producto de la propagación de fallas o stockout de repuestos. Es relevante que el mantenimiento correctivo es, comúnmente, el más deficiente en cuanto a la seguridad de los operadores, si se comparan con otras estrategias que utilizan herramientas preventivas y predictivas de fallas Mantenimiento Preventivo. El mantenimiento preventivo surge como respuesta para superar las insuficiencias propias del mantenimiento correctivo. Su objetivo es reducir la probabilidad de ocurrencia de falla evitando detenciones repentinas en la producción. Esta estrategia posee una gama de herramientas para la definición de tareas de mantenimiento y reemplazo de equipos basadas en el tiempo de operación o la etapa en el ciclo de vida en que se encuentran. Las técnicas de mantenimiento preventivo se enmarcan dentro del Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad (MCC) y otras basadas en Life Cycle Cost (LCC) tales como Time Based Maintenance (TBM) y Time Based Discard (TBD). Las ventajas del mantenimiento preventivo sobre el correctivo son las siguientes: Permite planificar las actividades de mantenimiento y, por lo tanto, determinar los requerimientos de recursos humanos y materiales (partes, piezas y herramientas). Puede reducir los costos de falla puesto que se enfoca en evitar la ocurrencia de estos eventos. Minimiza el tiempo en reparación de los equipos al desarrollarse las tareas de mantenimiento de manera planificada. La seguridad de los operadores se ve incrementada al reducir los eventos de falla. 18

32 Estos antecedentes no implican que una estrategia de mantenimiento preventivo deba reemplazar completamente a una correctiva. La clave es determinar la criticidad de cada modo de falla considerando su efecto en la producción y la seguridad de las personas. Como regla general, las fallas críticas son tratadas de manera distinta a las que no lo son, lógicamente las más críticas son candidatas a modelos de mantenimiento predictivo o preventivo y las de menor impacto a procedimientos correctivos de reparación Mantenimiento Cíclico. El mantenimiento cíclico de mantención es la forma más básica de realizar mantenimiento preventivo, ya que las intervenciones se ejecutan de manera establecida según fecha (calendario) o según edad (horas de operación), siendo esta última una forma algo más evolucionada que la primera. Más allá de las intervenciones de carácter rutinario, esta forma de mantención tiene sentido sólo durante la fase de desgaste del equipo, ya que para el resto de las etapas, es necesario diagnosticar para decidir la conveniencia de intervenir, en cuyo caso estaríamos en presencia de una mantención preventiva según condición o del tipo predictiva Mantenimiento Según Condición y Predictivo. El mantenimiento basado en condición (CBM) consiste en el control de los activos industriales a través del monitoreo de parámetros representativos del rendimiento o condición de un equipo. Esta estrategia supone la definición de un rango aceptable de operación para cada parámetro observado y el monitoreo de su valor instantáneo o periódico según sea necesario. El mantenimiento se realiza cuando una variable de control presenta valores que exceden los límites aceptables de operación y no necesariamente en respuesta a una detención o falla verificada en el equipo. Un aspecto importante es que se pueden definir distintos estados de rendimiento dentro del rango aceptable de operación, lo que permite realizar un seguimiento y predecir la condición 19

33 futura del equipo. En este caso, estaríamos en presencia del Mantenimiento Predictivo, ya que a diferencia de la según Condición, en que la intervención se realiza cuando se alcanza un nivel crítico establecido, en la predictiva, a través del comportamiento de una variable en el tiempo, es posible modelar y predecir la condición futura y así decidir el tiempo para la intervención. Esta estrategia es aplicable a modos de falla críticos cuyo costo de falla justifica una inversión efectiva en equipamiento, si está disponible, y personal para el control de los procesos productivos por sobre estrategias de mantenimiento de tipo preventivo Mantenimiento Mejorativo. La estrategia de mantenimiento mejorativo se basa en la modificación técnica de equipos y de plantas industriales como respuesta a niveles de disponibilidad no convenientes para cumplir de manera más adecuada con los planes maestros de producción, incluso cuando se desarrollan políticas de mantenimiento optimizadas. El problema de la no disponibilidad amerita, generalmente, la evaluación de proyectos de inversión que involucren reemplazo de equipos más sofisticados o redundancia en los procesos productivos. Una alternativa que no involucra la materialización de inversiones de capital es la reconfiguración del Flow Sheet de planta para aumentar la disponibilidad de los subsistemas críticos que limitan la capacidad de producción, bajo el criterio de la reducción de los costos globales durante todo el ciclo de vida.[11] 20

34 CAPÍTULO IV DETERMINACIÓN COMPONENTE CRÍTICO DEL SISTEMA. El objetivo de un análisis de criticidad es establecer un método que sirva de instrumento de ayuda en la determinación de la jerarquía de procesos, sistemas y equipos de una planta compleja, permitiendo subdividir los elementos en secciones que puedan ser manejadas de manera controlada y auditable.[12] Confiabilidad: Se define como la probabilidad de que un equipo o sistema opere sin falla por un determinado período de tiempo, bajo unas condiciones de operación previamente establecidas. [13] Confiabilidad Operacional: Es la capacidad de una instalación o sistema (integrados por procesos, tecnología y gente), para cumplir su función dentro de sus límites de diseño y bajo un contexto operacional específico. [13] Es importante puntualizar que en un programa de optimización de Confiabilidad Operacional, es necesario el análisis de los siguientes cuatro parámetros: confiabilidad humana, confiabilidad de los procesos, manteniabilidad de los equipos y la confiabilidad de los equipos. [13] La variación en conjunto o individual de cualquiera de los cuatro parámetros presentados en la figura 4.1, afectará el comportamiento global de la confiabilidad operacional de un determinado sistema. [13] 21

35 Figura 4.1 Sistema de confiabilidad Confiabilidad Humana Confiabili dad Procesos Confiabilidad Operacional Mantenimi ento de Equipos Confiabilidad Equipos Fuente: Ref. [13] En el ámbito del mantenimiento, al tener plenamente establecido cuales sistemas son más críticos, se podrá establecer de una manera más eficiente la priorización de los programas y planes de mantenimiento de tipo: predictivo, preventivo, correctivo, detective e inclusive posibles rediseños al nivel de procedimientos y modificaciones menores; inclusive permitirá establecer la prioridad para la programación y ejecución de órdenes de trabajo. 22

36 4.1. ANÁLISIS DE MODO DE FALLA, EFECTO Y CRITICIDAD. (FMECA) [14] El FMECA (Failure mode effects and criticality analysis) (Tabla 4.2) es una metodología que permite clasificar y recopilar información de los componentes críticos, y con ello proyectar y diseñar las estrategias de mantención para un equipo o sistema. Este análisis se divide en cuatro fases: - Fase 1: Selección de la máquina crítica. - Fase 2: Descomposición de la máquina. - Fase 3: Individualización del modo de falla y evaluación de la criticidad de los elementos. - Fase 4: Análisis de la causa de falla e individualización de los componentes críticos. El equipo de trabajo responsable de llevar a cabo la metodología debe ser un equipo multidisciplinario formado principalmente por operadores, mantenedores y profesionales de ingeniería de mantención que actúan como facilitadores del proceso de análisis. El responsable de la unidad productiva en conjunto con el supervisor de planta define y localiza los equipos que afectan mayormente la productividad de los medios de trabajo y/o la calidad del producto, a través de la selección de los componentes críticos. La descomposición de la máquina (Fase 2), se desarrolla estudiando cada una de las partes o piezas que se obtienen como resultado de la disgregación por partes o subsistemas de la máquina. La Individualización del modo de falla y evaluación de la criticidad de los elementos (Fase 3) comprende el análisis de la criticidad de la falla. Esta fase es de gran importancia ya que aquí se establece los síntomas que evidencia cada uno de los componentes, es decir, la señal que genera el componente cuando no opera correctamente y la causa que lo produce. 23

37 El Análisis de la causa de falla e individualización de los componentes críticos (Fase 4) persigue el análisis de la falla y el origen de esta, de forma de disponer de la información necesaria para un diagnóstico precoz de la falla o para realizar una reparación transitoria rápida, cuando la falla ha ocurrido. En forma complementaria en la Tabla. 4.1 se presenta los índices de criticidad para procesos de distintas características. Tabla 4.1 Tabla de valores de criticidad INDICE TABLA DE VALORES DE CRITICIDAD 1 Ninguna criticidad cualitativa, el tipo de falla no influye sobre la calidad del producto. 2 Marginalmente critica, calidad aceptable al límite de lo estándar. 3 Poco critica, calidad no aceptable. 4 Critica. 5 Muy crítica, calidad no aceptable, riesgo de enviar al cliente el producto fuera de estándar. Peligro para el personal. Fuente: Ref. [14] 24

38 Subsistem a Eje Pricipal Excéntric o Hydroset Función Chancado de Mineral Chancado de mineral Chancado de mineral Chancado de Mineral Dar giro excéntrico Fijar altura de poste Modo de Falla Eje no gira Eje gira muy rápido o con régimen excéntric o Lainas quebrada s Eje con fracturas Buje de bronce quemado El chancado r no mantiene la ranura entre el poste y laina Eje Piñón Transmitir Sonidos extraño en chancado r Motor Carcazas superior o inferior Sistema de lubricació n Dar torque al chancador Fijación del equipo Mantener temperatur a aceptable en el equipo Motor no funciona, con ruidos extraños Fracturas, pernos de fijación cortados Desgaste en diferente s partes del equipo Causas Gripaje entre eje principal y buje excéntrico Gripaje en porta cojinetes de collar Elementos extraños en el chancador Fatiga de material debido a vibraciones presentes Aceite sucio, filtro de aceite tapado, sello no funciona Fuga de aceite, válvula de seguridad no estanca, aire en sistema hydroset, válvula maniobra no estanca Juego de engranaje mal montado, desgaste de buje Suministro de energía, correas, condiciones ambientales Impacto vibraciones Baja capacidad de aceite, perdida en mangueras, falla en intercambiad or de calor Tabla 4.2 Tabla FMECA Efectos Locales Mal funcionamient o del eje Mal funcionamient o del eje Fractura de material de desgaste Fractura de eje Aumento de desgaste en las piezas del buje Mala calidad del mineral Desgaste prematuro de piñón Motor no funciona Chancador con estructura abollada Desgaste en piezas Efectos de Nivel Superior Ruptura del eje Ruptura del eje Ruptura de eje Posibles daños con mayores consecuencia s Buje quemado Posibles daños con mayores consecuencia s Ruptura de piñón Posibles daños con mayores consecuencia s Posibles daños con mayores consecuencia s Ruptura de distintos componentes Fuente: Ref. [14] Efectos Finales Chancado r no opera Chancado r no opera Chancado r no opera Chancado r no opera Chancado r no opera Chancado r no opera Chancado r no opera Chancado r no opera Chancado r no opera Chancado r no opera Métodos de detección Color del eje más oscuro Color que toma el eje es más oscuro Virutas de acero a la salida del chancador Instrumento s Aumento de temperatura de aceite, baja de nivel Por instrumento Ruidos anormales en el chancador Verificar conexiones, estado de correas, indicadores básicos Revisar estado de pernos Revisar niveles y temperatura Acción Correctiva s Desmontar el eje principal y unidad excéntrica Parar y desmontar chancador, controlar piezas de cojinetes Reemplaza r lainas Reemplaza r ejes Cambiar filtro, controlar niveles de aceite Controlar tubos de aceites, nivel de aceite, limpiar o cambiar válvulas Medir distancia entre ejes, controlar tornillos Reparar, reemplazar o rellenar, según correspond a la causa de la falla Reemplaza r pernos en mal estado Cambio de aceite, reemplazar o reparar lo necesario Graveda d (1 a 5)

39 4.2. DIAGRAMA FUNCIONAL DE BLOQUES. En un diagrama de bloques se enlazan una con otra todas las variables del sistema, mediante bloques funcionales. El bloque funcional o simplemente bloque es un símbolo para representar la operación matemática que sobre la señal de entrada hace el bloque para producir la salida. [15] En el diagrama de bloques para el chancador, se aprecia la división de los principales sistemas con que cuenta el equipo, sus funciones y su interacción con el sistema. Este diagrama tiene la utilidad de que cualquier flecha que se vea interrumpida implica una falla en el equipo. Figura 4.2. Diagrama Funcional de Bloques Fuente: Ref. [15] 26

40 Condiciones de operación La máquina realiza operaciones de chancado primario, donde la exigencia es máxima debido a las presiones ejercidas para la trituración del mineral. Su funcionamiento es continuo durante el día, solo se detiene en caso de imprevistos o mantenciones programadas. El chancador recibe un flujo de mineral aproximado de 4200 ton/hr. Por distintos motivos, ya sea objetos, atollamiento en los alimentadores o la misma concentración de polvo que se genera el equipo, trae consigo fallas en distintos elementos. Tabla 4.3 Tabla de Mantención preventiva Operación de cambio del Elemento Frecuencia de Cambio (hrs). Cambio INNER 2400 Válvula Control 1200 Cambio Poste y Top Shell 2400 Laina Poste 1200 Cambio Aceite de Lubricación Relleno según necesidad Filtro Piñón 1200 Bomba Aceite 1200 Buje y sello grasa Top Shell 2400 Cambio Filtro de Lubricación 720 Fuente: Ref. Datos entregados por la empresa. Tabla 4.4 Tabla de Mantención Correctiva Operación de cambio del Elemento Sello Hydroset Manguera de Lubricación Intercambiador de Calor Válvula de alivio Hydroset Manguera Lubricación Retorno Válvulas Pieso Limitadoras Suples Top Shell Cuerpo Excéntrico Buje de Bronce del Excéntrico Quemado Perno Top Shell y Bottom Shell Frecuencia de Cambio(Hrs). Según Desgaste Según desgaste por inspección diaria Según Fallo del elemento Según desgaste Según desgaste Según desgaste Según desgaste Según desgaste Según desgaste Según desgaste Fuente: Ref. Datos entregados por la empresa. 27

41 4.3. ANÁLISIS POR ÁRBOL DE FALLAS (AAF). El análisis de árbol de fallas es uno de los métodos de más amplio uso en el análisis de confiabilidad. Es un procedimiento deductivo para determinar las diversas combinaciones de fallas a nivel de componente que pueden desencadenar eventos no deseados. Los arboles de fallas son usados para calcular la probabilidad de ocurrencia del evento en estudio a partir de la probabilidad de ocurrencia de las fallas de los componentes. Para un sistema dado, se pueden hacer tantos análisis como eventos no deseados que se deseen estudiar. La simbología se señala a continuación (Tabla 4.5). Tabla 4.5 Tabla Identificación de la simbología del árbol de fallas Símbolo Nombre Descripción Circulo Rectángulo Evento de falla primario, independiente. Evento de falla secundario, usualmente es resultado de otros eventos. Triangulo- IN Representa una rama del árbol desarrollado en otro lado. Diamante OR AND Evento de falla cuyas causas no han sido desarrolladas. El evento de salida ocurre si uno o más de los eventos de entrada ocurre. El evento de salida ocurre si y solo si todos los eventos de entrada ocurren. Fuente: Ref. [20] 28

42 Construcción del Árbol de Falla. [16] 1. Defina la condición de falla y escriba la falla más alta. 2. Utilizando información técnica y juicios profesionales, determine las posibles razones por la que la falla ocurrió. Recuerde, estos son elementos de nivel segundo porque se encuentran debajo del nivel más alto en el árbol. 3. Continué detallando cada elemento con puertas adicionales a niveles más bajos. Considere la relación entre los elementos para ayudarle a decidir si utiliza una puerta 'y' o una 'o' lógica. 4. Finalice y repase el diagrama completo. La cadena solo puede terminar en un fallo básico: humano, equipo o programa. 5. Si es posible, evalué la probabilidad de cada ocurrencia o cada elemento de nivel bajo y calcule la probabilidad estadística desde abajo para arriba. 29

43 Figura 4.3. Árbol de fallas del sistema 30

44 Fuente: Ref. [16] 31

45 El motivo principal del análisis árbol de falla es el ayudar a identificar causas potenciales de falla de sistemas antes de que las fallas ocurran. También puede ser utilizado para evaluar la probabilidad del evento más alto utilizando métodos analíticos o estadísticos. Estos cálculos envuelven sistemas de relatividad cuantitativos e información de mantenimiento tal como probabilidad de falla. Después de terminar un AAF, puede enfocar sus esfuerzos en mejorar el sistema de seguridad y relatividad. [17] Es importante destacar que este estudio (FMECA y AAF). Esto ayudará al mantenedor a actuar en caso de una falla imprevista en el equipo, de acuerdo al modo de falla y su causa y así tratar de aminorar los tiempos de mantenimientos correctivos. Finalmente de acuerdo a la Tabla 4.2, FMECA, se determinó de acuerdo a la experiencia tanto de personal encargado de la mantención, el componente crítico del sistema, el cual dio como resultado el poste o eje principal. Pero para el desarrollo final de nuestra investigación solo nos indica que con esto, se logra relacionar los distintos componentes del chancador con el fin de tener un diagnóstico inicial al momento de presentarse una falla. El componente crítico del sistema se verificara en el siguiente capítulo, dado que en el presente no se aplicó el factor de costo, solo criticidad de importancia en cuanto a fallas. 32

46 CAPÍTULO V DETERMINACIÓN COMPONENTE CRÍTICO DEL SISTEMA MEDIANTE ANÁLISIS PARETO El presente capitulo tiene como objetivo determinar el componente crítico del sistema, con el cual se va a desarrollar el plan de mantención en base a ese componente. Mediante el análisis Pareto se determinara el componente crítico del chancador, la determinación de este componente es esencial en la realización del proyecto, dado que todo el programa de mantención está basado en el comportamiento de este modo de falla. 5.1 ANÁLISIS DE IMPORTANCIA EN BASE A HISTORIALES. Dado que nuestro proyecto cuenta con un historial previo de 6 meses, que es el periodo donde la empresa, solicito los servicios de la empresa siemens para hacerse cargo de su mantención, tomaremos ese historial. La muestra del análisis de importancia, se hizo tomando en cuenta, como factores, tiempos que implican cada falla, sus costos asociados, detención o disminución del nivel de producción, cantidad de trabajadores asociados. 33

47 5.2 HISTORIALES DE FALLAS. En las siguientes tablas se señala las distintas fallas y el orden descendente de importancia, en cuanto a la detención o disminución de la actividad del chancador, el número de personal utilizado, la duración de la falla y si la falla ocasiono o no la detención del equipo. Además solo asumiremos para efecto del proyecto la fallas que impliquen detención en el proceso de chancado del mineral, dado que el periodo que la maquina deja de producir es el gasto más significativo en la empresa Cambio de poste. La falla en el poste o eje principal fue la que origino la mayor detención del chancador y la mayor demanda de trabajadores según el historial de fallas señalado a continuación (Tabla 5.1). FECHA COMPONENTE PARTE Tabla 5.1 Historial cambio de poste. NUMERO DE PERSONAL DURACION (HORAS) HH ESTADO EQUIPO poste Manto inferior 2 1,5 3,0 Con detención poste coraza 2 2 4,0 Con detención Poste Preparativos para metalado poste. 3 2,5 7,5 Con detención Poste cambio de poste Preparativos Cambio de Poste 4 7,5 30, ,0 Con detención Con detención Poste Inchancable 4 2,17 8,68 Con detención POSTE-ARAÑA SELLO Y EMPAQUETADURA 6 12,2 Fuente: Datos entregados por la empresa. 73,2 Con detención 34

48 Limitador de torque. Tabla 5.2 Historial cambio limitador de torque. FECHA COMPONENTE PARTE Limitador de torque Limitador de torque NUMERO DE PERSONAL DURACION (HORAS) HH sistema de sujeción ,0 Limitador de torque 2,00 0,66 1,3 ESTADO EQUIPO Con Detención Con Detención Fuente: Datos entregados por la empresa Sistema de Lubricación. Tabla 5.3 Historial sistema de lubricación. FECHA COMPONENTE PARTE NUMERO DE PERSONAL DURACION (HORAS) HH ESTADO EQUIPO SISTEMA DE LUBRICACION FILTRO DE ACEITE 2 0,83 1,7 Con Detención Fuente: Datos entregados por la empresa. 35

49 Cóncavas. Tabla 5.4 Historial cóncavas. FECHA COMPONENTE PARTE NUMERO DE PERSONAL DURACION (HORAS) HH ESTADO EQUIPO CONCAVAS OREJAS , CONCAVAS OREJAS ,0 Con detención Con detención CONCAVAS OREJAS 3 1,75 5,25 Con detención Fuente: Datos entregados por la empresa Mantos. Tabla 5.5. Historial cambio mantos. FECHA COMPONENTE PARTE NUMERO DE PERSONAL DURACION (HORAS) HH ESTADO EQUIPO Mantos Mantos ,0 Con detención Fuente: Datos entregados por la empresa. 36

50 5.2.6 Estanque Aceite. Tabla 5.6 Historial estanque de aceite. FECHA COMPONENTE PARTE NUMERO DE PERSONAL DURACION (HORAS) HH ESTADO EQUIPO Estanque de Aceite Piso N ,0 Con detención Fuente: Datos entregados por la empresa Araña. Tabla 5.7 Historial Araña. FECHA COMPONENTE PARTE NUMERO DE PERSONAL DURACION (HORAS) HH ESTADO EQUIPO ARAÑA PERNOS 3 0,5 1, CONJUNTO DE ARAÑA GOLILLAS PERNOS Y TUERCAS 3 Con detención 0,5 1,5 Con detención ARAÑA PERNOS 3 1,5 4,5 Con detención ARAÑA PERNOS ARAÑA 3 0,75 2,25 Con detención ARAÑA PERNOS Con detención Fuente: Datos entregados por la empresa. 37

51 Filtro Lubricación. Tabla 5.8 Historial filtro de lubricación. FECHA COMPONENTE PARTE NUMERO DE PERSONAL DURACION (HORAS) HH ESTADO EQUIPO FILTRO SISTEMA LUBRICACION FILTRO N Con detención Fuente: Datos entregados por la empresa Filtro Válvula de Cierre. Tabla 5.9. Historial filtro válvula de cierre. FECHA COMPONENTE PARTE NUMERO DE PERSONAL DURACION (HORAS) HH ESTADO EQUIPO Filtros Válvulas de Cierre 2 2,5 5 Con detención Fuente: Datos entregados por la empresa. 38

52 Bonet. Tabla Historial Bonet. FECHA COMPONENTE PARTE NUMERO DE PERSONAL DURACION (HORAS) HH ESTADO EQUIPO BONETT NUEVO N/A 2 3 6,0 Con detención Fuente: Datos entregados por la empresa. 5.3 Análisis Costo de Fallas. Para efectuar este análisis tomaremos en cuenta los siguientes factores. Los historiales de fallas recopilados en el pasado semestre, estos descritos anteriormente en el punto 5.3. El costo de almacenamiento se toma como el 5 % del valor del repuesto. El costo de hora de trabajo por cada hombre, es un promedio de 12 USD por hora. Como se señaló en el capítulo 2 en el punto 1, la producción de la empresa es de aproximadamente toneladas de cobre métrica fina anual, lo que nos representa un aproximado de 29 tonelada de cobre métrica fina por hora, si tomamos el precio del cobre 3USD/libra, por lo tanto el costo de falla (Cf) por no producción del chancador es de USD / hora. El costo de cada repuesto (C rep ) es un valor aproximado, bastante cercano al real, el cual se obtuvo de la entrevista con un jefe de planta de años de experiencia en el rubro. 39

53 Tabla Resumen de Análisis Costo de Fallas Críticas. Tabla 5.11 Resumen de Análisis Costo de Fallas Críticas. Modo de Falla Total detención (horas) Cant. Fallas Cant. Promedio Trab.x Falla Crep (KUSD) * Ci (KUSD) Cf (KUSD) Ca (KUSD) CGM (KUSD) Limitador de Torque Cambio Poste Sistema de lubricación 7, , , , , , , ,7 0,3 158,1 Cóncavas 17, , ,5 3373,5 Mantos , , ,39 Estanque Aceite , ,2 380,32 Araña 4, , ,5 1,25 808,903 Filtro Lubricación Filtro Válvula de Cierre , ,1 190,136 2, , ,05 475,11 Bonet , ,1 570,172 (*) KUSD, son miles de dólares Fuente: Datos entregados por la empresa. 40

54 5.4 Importancia de los modos de fallas. El objetivo del análisis en este punto es poder determinar el componente crítico del chancador y de esa forma basar nuestro plan de mantención en ese componente. Para el desarrollo del análisis Pareto primero hay que saber la probabilidad de cada modo de falla critica del chancador, es decir como cada modo de falla es responsable de la falla total del equipo. Esto se tomó en base historiales de fallas, tiempos de detención e información recopilada en base a supervisores y mantenedores de la planta. TABLA ANALISIS PROBABILIDAD DE MODO DE FALLAS EN EL EQUIPO Tabla 5.12 Análisis probabilidad modo de fallas en el equipo. Modo de Falla Probalidad de falla (%) Limitador de Torque 15 Cambio Poste 50 Sistema de lubricación 3 Cóncavas 8 Mantos 8 Estanque Aceite 3 Araña 3 Filtro Lubricación 3 Filtro Válvula de Cierre 2 Bonet 5 Fuente: Datos entregados por la empresa. 41

55 5.5 Análisis de Pareto a modo de fallas. Para la elaboración del análisis Pareto, se ubica en la tabla 5.13, los tipos de falla en forma descendiente, tomando en cuenta su importancia en cuanto a causar fallas en el sistema. Tabla 5.13 Tabla análisis Pareto a modo de fallas. Modo de Falla Fi Fi / Ft Costo Total (KUSD) Ci (KUSD) Ci / Ct (KUSD) Cambio Poste Limitador de Torque 7 0, , ,58 0,54 9 0,4 1455, ,88 0,62 Cóncavas 12 0, , ,38 0,8 Mantos 13 0, , ,77 0,862 Bonet 14 0,6 570, ,92 0,892 Estanque Aceite 15 0,65 380, ,262 0,91 Araña 20 0,86 808, ,165 0,956 Filtro Lubricación Sistema de lubricación Filtro Válvula de Cierre 21 0,91 190, ,301 0, , , ,4 0, , ,511 1 Fuente: Datos entregados por la empresa. 42

56 Grafico 5.1 Grafico Fallas v/s costos. Fallas vs Costos 1,2 1 0,8 Costos 0,6 0,4 0, ,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Fallas Fuente: Elaboración propia excel. 43

57 CAPÍTULO VI MODELO WEIBULL PARA EL ELEMENTO DE FALLA CRÍTICA. El presente capitulo tiene como objetivo adecuar una función para poder modelar el comportamiento de la frecuencia de fallas y así obtener los parámetros asociados, que se utilizaran posteriormente. 6.1 IMPLEMENTACION MODELO WEIBULL PARA FALLAS. Para la utilización del modelo se usa como tiempo entre falla el obtenido del historial de la planta, dado que nuestro proyecto cuenta con un historial previo de 6 meses, que es el periodo donde se solicitó los servicios de la empresa Siemens para hacerse cargo de su mantención, tomaremos ese historial. (Figura 6.1) Falla (i) Tabla 6.1 Tabla Calculo del Modelo Weibull. Tiempo entre fallas según historia (hrs) Fi ln(t) ln(ln( 1 (1 Fi) ,1 6,1-2, ,22 6,17-1, ,34 6,25-0, ,49 6,38-0, ,64 6,47 0, ,81 6,56 0, ,9 6,63 0,78 Fuente: Elaboración propia 44

58 Para la obtención de los parámetros de weibull (beta, etha y gamma), utilizaremos un software apropiado Weibull++(licencia limitada), además los datos de la tabla anterior. Grafico 6.1 Grafico Cronograma de fallas. Fuente: Software Weibull++. 45

59 6.2 OBTENCIÓN DE LOS PARAMETROS DE WEIBULL. El modelo de Weibull generaliza al modelo exponencial. Su razón de fallo es monótona. Este modelo depende de tres parámetros que definen la razón de fallo. - Parámetro Umbral: El parámetro umbral o de localización indica el principio de los tiempos, denotada por la letra griega beta β - Parámetro de Forma: Se define en términos del exponente de la función potencial que determina la razón de fallo del modelo, denotada por la letra griega eta η - Parámetro de escala: Define la razón de fallo del modelo exponencial, cuando el modelo de weibull se particulariza a este caso (parámetro de forma igual a la unidad), denotada por la letra griega gamma γ Para la obtención de los parámetros se utilizó el software WEIBULL++, el cual ingresando los valores solicitados indico los resultados en la siguiente tabla: 46

60 Tabla 6.2 Tabla Calculo parámetros Weibull. Fuente: Software Weibull++ Con este modelo triparamétrico de Weibull se obtienen los siguientes parámetros: β= 1, η= 192, γ=427,375 El valor de beta muy próximo a uno, indica que el componente posee un riesgo y una taza de fallos constante dado que se encuentra en etapa de madurez. El valor de gamma nos indica cuantas horas el equipo no debería presentar fallas, esto serian 18 dias aproximadamente, 427 horas. 47

61 Para la obtención de gamma tal que minimice el error cuadrático medio, se utilizó el software Weibull++, que muestra el siguiente gráfico, la curva de color negro señala error cuadrático medio y la de color azul es la distribución ajustada de weibull. Grafico 6.2 Grafico Probabilidad de Weibull. Fuente: Software Weibull++. 48

62 6.3. CURVA DE CONFIABILIDAD EN EL TIEMPO. La curva de confiabilidad de weibull viene dada por la siguiente expresión: R(t) = e (t γ η ) (6.1) Para obtener los resultados de R (t), se utilizan los parámetros obtenidos en el punto anterior, además tiempo entre fallas obtenidos de los registros de la empresa. Tabla 6.3 Tabla Tiempo entre fallas. Falla (i) Tiempo entre fallas según historia (hrs) R(t) , , , , , , ,177 Fuente: Datos entregados por la empresa. Estos datos nos proporcionan la curva de confiabilidad mostrada en el grafico

63 Grafico 6.3 Grafico Confiabilidad v/s Tiempo. Fuente: Software Weibull++. En la curva de confiabilidad (grafico 6.3) se ve que han transcurrido 600 horas y se tiene una confiabilidad de un 50 %, por otro lado el mantenimiento preventivo de 700 horas establecido por la empresa, posee una confiabilidad cercana al 10%, un valor muy bajo, por lo cual se debe establecer un ajuste en el plan de mantención preventiva. 50

64 6.4 DETERMINAR MTTF. Para de determinar el MTTF (tiempo medio para fallas), utilizaremos los resultados del software, utilizando los parámetros de weibull el programa nos muestra el siguiente resultado: Figura 6.1 Figura MTTF. Fuente: Software Weibull++. El programa nos dice que el tiempo estimado o tiempo medio para que el componente falle es de aproximadamente 25 días o 613 horas. 51

65 6.5. TASA DE FALLAS. Para de determinar la tasa promedio de fallas por hora utilizaremos los parámetros antes calculado por medio del mismo software, el que nos indica el siguiente resultado: Figura 6.2 Figura Tasa de fallas. Fuente: Software Weibull++. El programa nos indica que para un tiempo total de 4320 horas o 180 dias la taza de fallas es de 0, por hora. 52