UNIVERSIDAD DEL BIO-BIO FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA
ESTUDIO DE MANTENIMIENTO BASADO EN CONFIABILIDAD (RCM) APLICADO EN TRANSMISIÓN DE LEVANTE DE PALAS ELÉCTRICAS BUCYRUS 495HR EN COMPAÑÍA MINERA DOÑA INES DE COLLAHUASI SCM.
Informe de Habilitación Profesional presentado en conformidad a los requisitos para optar al Título de Ingeniero Civil Mecánico.
Profesor Guía: Sr. CLAUDIO VILLEGAS ULLOA
DANIEL ARÉVALO OLIVERA CONCEPCION – CHILE 2013
SUMARIO
El presente trabajo de título se desarrolló en Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi, perteneciente a Anglo American plc, Glencore y Japan Collahuasi Resources B.V. Esta organización, ubicada a unos 186 kms. de la ciudad de Iquique solicitó el desarrollo de un estudio de confiabilidad de su flota de Palas Electricas Bucyrus 495HR . Estos equipos se desempeñan en la unidad de apoyo de los trabajos mineros (movimiento de tierra) y pertenecen a la Gerencia de Operaciones Mina. Los equipos poseen índices de desempeño muy bajos de acuerdo a lo esperado por la empresa, por lo que este estudio está orientado a determinar el porqué de esta situación y recomendar estrategias que disminuyan tales comportamientos. El desarrollo del estudio se basa en la implementación de la técnica del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (RCM), por lo cual, una introducción en los conceptos de confiabilidad, mantenimiento general y la metodología del RCM se desarrollan como base para efectuar el trabajo. Una vez interiorizados de los conceptos claves del estudio, el primer paso consiste en determinar los sistemas de componentes críticos del equipo, los cuales serán analizados posteriormente. Dicha etapa consiste en realizar un Análisis de Fallas de los sistemas pertenecientes a la pala, entregando como resultados valores de indicadores de gestión de mantenimiento como el MTBF, MTTR, método de Jack Knife, entre otros; que permiten determinar cuáles componentes presentan la condición de criticidad. El resultado de este análisis determinó que el sistema de levante, sistema estructural y sistemas secundarios de la pala presentan dicha condición. La siguiente sección analiza el sistema más crítico obtenido anteriormente por medio de la metodología entregada por el RCM, la cual permite evaluar las consecuencias y frecuencias de las diversas fallas que pueden afectar a las funciones principales del sistema en cuestión,
entregando estrategias de mantenimiento a cada una de ellas. Esto consiste en asignarles tareas preventivas o acciones determinadas que busquen de alguna manera disminuir sus efectos. A partir de esto se obtuvieron estrategias para las fallas frecuentes que se analizaron.
Estos análisis fueron apoyados por la realización de un árbol de falla para el sistema de levante, sistema estructural y sistemas secundarios, con el fin de observar las posibles fallas y combinaciones de éstas que se pueden presentar en estos sistemas.
TABLA DE CONTENIDOS
1
INTRODUCCION ...................................................................................................... 1
2
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................... 3
3
OBJETIVOS ............................................................................................................... 5
4
3.1
OBJETIVO GENERAL ....................................................................................... 5
3.2
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................... 5
MARCO TEÓRICO.................................................................................................... 6 4.1
CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE CONFIABILIDAD. ............................. 6
4.1.1
Teoría de la Confiabilidad ............................................................................. 6
4.1.2
Funciones de Confiabilidad ........................................................................... 6
4.1.3
Teoría de Falla .............................................................................................. 8
4.1.3.1
Definición de Falla ................................................................................ 8
4.1.3.2
Tasa de Falla.......................................................................................... 9
4.1.4
Tiempo Promedio Entre Fallas (MTBF) ...................................................... 11
4.1.5
Tiempo Promedio Para Reparar (MTTR) .................................................... 11
4.1.6
Disponibilidad ............................................................................................ 11
4.1.7
Método del Jack Knife ................................................................................ 12
4.2
CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE MANTENIMIENTO ......................... 14
4.2.1
Técnicas de Mantenimiento ........................................................................ 15
4.2.1.1
Mantenimiento Predictivo o a Condición ............................................. 15
4.2.1.2
Mantenimiento Preventivo o Programado: ........................................... 15
4.2.1.3
Mantenimiento Correctivo: .................................................................. 15
4.2.1.4
Mantenimiento Detectivo: .................................................................... 16
4.2.1.5
Mantenimiento Mejorativo: ................................................................. 16
4.2.2
Relación entre Mantenimiento y Confiabilidad ........................................... 16
4.3 CONCEPTOS FUNDAMENTALES DEL MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD (RCM)........................................................................................... 17 4.3.1
Definición ................................................................................................... 17
4.3.2
Metodología de RCM ................................................................................. 18
4.3.2.1
Funciones y Parámetros de Funcionamiento:........................................ 19
4.3.2.2
Fallas Funcionales: .............................................................................. 20
4.3.2.3
Modos de Fallas (Causas de Falla): ...................................................... 20
4.3.2.4
Efectos de Fallas: ................................................................................. 20
4.3.2.5
Consecuencias de Modos de Fallas: ..................................................... 20
4.3.2.6
Tareas Proactivas: ................................................................................ 21
4.3.2.7
Acciones “A Falta De”: ....................................................................... 21
4.3.3
Beneficios del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad ........................... 22
4.4 CONCEPTOS FUNDAMENTALES DEL ANÁLISIS DE ÁRBOL DE FALLA (AAF) ……………………………………………………………………………………23 5
DESARROLLO DEL TRABAJO ............................................................................. 25 5.1
ANÁLISIS DE FALLAS DE LOS SISTEMAS DE LA PALA BUCYRUS 495HR 25
5.1.1
Análisis de Detenciones .............................................................................. 27
5.1.2
Análisis de Indicadores de Gestión de Mantención ...................................... 29
5.1.3
Análisis de Tasas de Fallas y Confiabilidad................................................. 36
5.1.3.1
Tasas de Fallas ..................................................................................... 36
5.1.3.2
Confiabilidad ....................................................................................... 37
5.2
IDENTIFICACIÓN DE SISTEMAS CRÍTICOS ............................................... 39
5.3 APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA DEL MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD (RCM). .............................................................. 40 5.3.1
7
5.3.1.1
Funciones Principales .......................................................................... 47
5.3.1.2
Fallas Funcionales ............................................................................... 47
5.3.1.3
Modos de Fallas ................................................................................... 48
5.3.1.4
Ocurrencia de Modos de Fallas ............................................................ 48
5.3.1.5
Efecto de los modos de falla. ............................................................... 48
5.3.2
Hoja RPN ................................................................................................... 49
5.3.3
Hoja RCM .................................................................................................. 49
5.4 6
Hoja FMEA ................................................................................................ 47
5.3.3.1
Consecuencia de Modos de Fallas ........................................................ 50
5.3.3.2
Tareas Preventivas ............................................................................... 50
ANÁLISIS DE ÁRBOL DE FALLA ................................................................. 52
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ......................................................... 53 6.1
Conclusiones...................................................................................................... 53
6.2
Recomendaciones .............................................................................................. 55
BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS........................................................................ 57
ANEXO N° 1:.................................................................................................................. 59 ANÁLISIS DE CRITICIDAD DE FLOTA DE PALAS BUCYRUS 495HR. ............... 59 ANEXO N° 2:.................................................................................................................. 62 DESCRIPCION DE EQUIPOS BUCYRUS 495HR. .................................................... 62 ANEXO N° 3:.................................................................................................................. 74 COMPONENTES Y SISTEMAS PRINCIPALES DE LA PALA BUCYRUS MODELO 495HR. ......................................................................................................................... 74
ANEXO N° 4:.................................................................................................................. 78 RESULTADO DE ANALISIS DE FALLA PARA LA FLOTA DE PALAS BUCYRUS 495HR EN LOS AÑOS 2011 Y 2012. .......................................................................... 78 ANEXO N° 5:.................................................................................................................. 85 FRECUENCIA DE FALLAS PARA LOS SISTEMAS CRITICOS DE LA FLOTA DE PALAS BUCYRUS 495HR. ........................................................................................ 85 ANEXO N° 6:.................................................................................................................. 87 HOJA FMEA PARA EL SISTEMA DE LEVANTE DE LA PALA BUCYRUS 495HR. 87 ANEXO N° 7:.................................................................................................................. 96 ENCUESTA REALIZADA PARA DETERMINAR NÚMERO DE PRIORIDAD DE RIESGO. ...................................................................................................................... 96 ANEXO N° 8:................................................................................................................ 100 HOJA RPN PARA EL SISTEMA DE LEVANTE DE LA PALA BUCYRUS 495HR. 100 ANEXO N° 8:................................................................................................................ 109 ARBOL DE DECISIÓN DE RCM. ............................................................................ 109 ANEXO N° 9:................................................................................................................ 111 HOJA RCM PARA EL SISTEMA DE LEVANTE DE LA PALA BUCYRUS 495HR. 111 ANEXO N° 10: .............................................................................................................. 120 ANALISIS DE ARBOL DE FALLA. ......................................................................... 120
INDICE DE FIGURAS
Figura 4.1. Patrones de Fallas relacionados con la edad del equipo o componente. ........... 10 Figura 4.2. Dispersión logarítmica con límites integrados................................................. 13 Figura 4.3. Dispersión con todos sus límites graficados. ................................................... 14 Figura 4.4. Relación entre mantenimiento y confiabilidad. ............................................... 17 Figura 4.5. Preguntas básicas del mantenimiento centrado en confiabilidad ...................... 19 Figura 5.1. Fallas en sistemas de componentes flota palas Bucyrus 495HR ...................... 28 Figura 5.2. Tiempo indisponible por sistemas de componentes en la pala bucyrus 495 HR para el periodo 2011-2012 (Tiempo total anual en horas considerado: 8760 hr x 4 equipos). ........................................................................................................................................ 29 Figura 5.3. Tiempo promedio entre fallas para sistemas de la pala Bucyrus 495HR en el periodo 2011-2012 (Tiempo total anual en horas considerado: 8760 hr x 4 equipos). ....... 30 Figura 5.4. Tiempo promedio para reparar para sistemas de la pala Bucyrus 495HR en el periodo 2011-2012 (Tiempo total anual en horas considerado: 8760 hr x 4 equipos). ....... 31 Figura 5.5. Disponibilidad de sistemas de la pala para el periodo 2011-2012. ................... 32 Figura 5.6. Jack Knife de los sistemas de la pala para el periodo 2011-2012. .................... 33 Figura 5.7. Vida útil de los componentes vs duración real periodo 2011-2012 .................. 34 Figura 5.8. Costos de compra de componentes sistema de levante periodo 2011-2012...... 35 Figura 5.9. Tazas de fallas del sistema levente de equipos 06, 08, 09 y 10 para el periodo 2011 y 2012 ..................................................................................................................... 36 Figura 5.10. Confiabilidad del sistema levante equipos 06, 08, 09 y 10 para el periodo 2011 y 2012 .............................................................................................................................. 38 Figura 5.11. Tiempo indisponible por fallas en sistema de levante en flota de palas periodo 2011-2012. (Tiempo total anual considerado: 8760 h x 4 equipos). .................................. 41 Figura 5.12. Cantidad de detenciones por fallas en sistema de levante en flota de palas periodo 2011-2012. (Tiempo total anual considerado: 8760 h x 4 equipos). ...................... 41
Figura 5.13. Análisis Jack Knife aplicado a las fallas del sistema de levante para el periodo 2011-2012........................................................................................................................ 42 Figura 5.14. Tiempo indisponible por fallas en sistema estructural en flota de palas periodo 2011-2012. (Tiempo total anual considerado: 8760 h x 4 equipos). .................................. 44 Figura 5.15. Cantidad de detenciones por fallas en sistema estructural en flota de palas periodo 2011-2012. (Tiempo total anual considerado: 8760 h x 4 equipos). ...................... 44 Figura 5.16. Análisis Jack Knife aplicado a las fallas del sistema estructural para el periodo 2011-2012........................................................................................................................ 45 Figura 5.17. Tiempo indisponible por fallas en sistemas secundarios en flota de palas periodo 2011-2012. (Tiempo total anual considerado: 8760 h x 4 equipos). ...................... 45 Figura 5.18. Cantidad de detenciones por fallas en sistemas secundarios en flota de palas periodo 2011-2012. (Tiempo total anual considerado: 8760 h x 4 equipos). ...................... 46 Figura 5.19. Análisis Jack Knife aplicado a las fallas de sistemas secundarios para el periodo 2011-2012 ........................................................................................................... 46 Figura A1.1. Comparación de disponibilidad flota de Palas año 2011 y 2012. .................. 60 Figura A1.2. Mantenciones programadas versus mantenciones no programadas en año 2011 y 2012. ............................................................................................................................. 60 Figura A1.3. Tiempo promedio entre fallas de flota de Palas comparados con el valor esperado por la empresa. (Promedio año 2011-2012) ....................................................... 61 Figura A1.4. Tiempo promedio para reparar de flota de Palas comparados con el valor esperado por la empresa. (Promedio año 2011-2012) ....................................................... 61 Figura A2.1. Esquema general de los componentes exteriores del equipo. ........................ 64 Figura A2.2. Dimensiones generales del equipo acotadas. ................................................ 65 Figura A2.3. Esquema de la infraestructura de la Pala Bucyrus 495HR (Fuente: Manual de Servicio de Pala Electrica Bucyrus Modelo HR). ............................................................. 67 Figura A2.4. Esquema general sistema de rodado (Fuente: Manual de Servicio de Pala Electrica Bucyrus Modelo HR). ....................................................................................... 68 Figura A2.5. Conjunto de bastidores y orugas del sistema de rodado (Fuente: Manual de Servicio de Pala Electrica Bucyrus Modelo HR). ............................................................. 68
Figura A2.6. Esquema general superestructura Palas Bucyrus 495HR (Fuente: Manual de Servicio de Pala Electrica Bucyrus Modelo HR). ............................................................. 69 Figura A2.7. Esquema general del sistema de levante del equipo (Fuente: Manual de Servicio de Pala Electrica Bucyrus Modelo HR). ............................................................. 70 Figura A2.8. Disposición de los cables de empuje y recoge (Fuente: Manual de Servicio de Pala Electrica Bucyrus Modelo HR). ................................................................................ 71 Figura A2.9. Conjunto sistema de empuje y recoge con tambor, transmisión y motor (Fuente: Manual de Servicio de Pala Electrica Bucyrus Modelo HR). .............................. 71 Figura A2.10. Esquema general del sistema de giro de la Pala (Fuente: Manual de Servicio de Pala Electrica Bucyrus Modelo HR). ........................................................................... 72 Figura A2.11. Esquema general de las estructuras de operación de la Pala (Fuente: Manual de Servicio de Pala Electrica Bucyrus Modelo HR). ......................................................... 73 Figura.A4.1. Jack Knife sistemas Pala 06 año 2011 y 2012. ............................................. 80 Figura A4.2. Jack Knife sistemas Pala 08 año 2011 y 2012. ............................................. 81 Figura A4.3. Jack Knife sistemas Pala 09 año 2011 y 2012. ............................................. 83 Figura A4.4. Jack Knife sistemas Pala 10 año 2011 y 2012. ............................................. 84
INDICE DE TABLAS
Tabla A3.1: Componentes principales de la Pala Bucyrus 495HR. ................................... 75 Tabla A4.1. Análisis de detenciones para Pala 06 en el año 2011. .................................... 79 Tabla A4.2. Análisis de detenciones para Pala 06 en el año 2012. .................................... 79 Tabla A4.3: Análisis de detenciones para Pala 08 en el año 2011. .................................... 80 Tabla A4.4: Análisis de detenciones para Pala 08 en el año 2012. .................................... 81 Tabla A4.5: Análisis de detenciones para Pala 09 en el año 2011. .................................... 82 Tabla A4.6: Análisis de detenciones para Pala 09 en el año 2012. .................................... 82 Tabla A4.7: Análisis de detenciones para Pala 10 en el año 2011. .................................... 83 Tabla A4.8: Análisis de detenciones para Pala 10 en el año 2012. .................................... 84 TablaA5.1. Fallas principales en el sistema estructural de las Palas en los años 2011 y 2012. ........................................................................................................................................ 86 Tabla A5.2. Fallas principales en el sistema secundarios de las Palas en los años 2011 y 2012. ................................................................................................................................ 86 Tabla A5.3. Fallas principales en el sistema levante de las Palas en los años 2011 y 2012. 86
1
1
INTRODUCCION
La continua evolución de las ciencias y tecnologías han aumentado la complejidad de los activos de las empresas, lo cual ha generado que se desarrollen nuevas técnicas de mantención. Además, la gran competitividad de los mercados ha provocado que el mantenimiento tome una gran importancia a la hora de garantizar la disponibilidad de los sistemas productivos. Esto último se encuentra bastante distanciado de lo que se hacía en el pasado, en donde el proceso de mantención solamente actuaba cuando el equipo o sistema fallaba, realizándose de esta manera una tarea correctiva del componente. Esta situación ante lo estable o estancado del mercado no acarreaba grandes problemas a la hora de vender o producir, debido a que no existía una competencia real. Sin embargo, a la postre, este actuar podía traer graves consecuencias a las maquinarias, ya que dichas fallas podían afectar a otros componentes relacionados con el sistema en falla produciéndose grandes pérdidas económicas. Con el pasar de los años y el aparecimiento de nuevos productos y compañías, los directivos de las empresas comenzaron a darse cuenta de que una mayor disponibilidad de las plantas productoras, una mayor vida útil de sus equipos y costos más bajos, eran aspectos claves en lograr una ventaja competitiva y una supervivencia de sus empresas. No obstante, aunque existen empresas que todavía se manejan con estos principios, éstos ya no son suficientes para lograr los objetivos gerenciales acordes con la dinámica de los mercados actuales. Por lo tanto, es en este punto en donde las grandes empresas no planean permanecer, como es el caso de Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi SCM empresa que busca adoptar los nuevos conceptos de mantención. Una mayor disponibilidad y confiabilidad de sus equipos y plantas, mejor relación costo efectividad, mayor seguridad, mejor cuidado del medio ambiente, mejor calidad de sus
2 productos, mejor servicio y satisfacción al cliente, cumplimientos de plazos y una mayor duración de sus equipos son garantías de competitividad, reconocimiento y supervivencia de las empresas hoy en día. De esta manera es como surgen hoy en día herramientas que ayudan a la obtención de dichos objetivos, una de ellas es el Mantenimiento Centrado en Confiabilidad. Ésta entrega el desarrollo de un trabajo en conjunto con los sistemas productivos de las empresas como lo son mantenimiento, operación y producción. En base a lo anterior se logran mejoras significativas en los procesos, ya que se obtienen posibilidades de obtener un mayor y mejor flujo de información, mayor conocimiento por parte del capital humano de sus equipos o procesos y un resultado directo de su propio análisis, correspondiente a nuevas estrategias de mantención para sus equipos. Entre muchos otros logros que se obtienen al desarrollar un mejoramiento continuo en dirección al nuevo destino de la ingeniería de mantención. Dadas estas características, esta herramienta es la utilizada para desarrollar el Estudio de Confiabilidad de la Flota de Palas Bucyrus modelo 495HR, pertenecientes a la Vicepresidencia Operaciones Mina de Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi. El presente informe tiene como objetivo explicar a grandes rasgos los trabajos realizados hasta el día de hoy en la compañía y también contextualizar al lector en el marco de trabajo actual.
3
2
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La flota de Palas Bucyrus modelo 495HR de Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi está considerada como sistemas que poseen una alta criticidad, dados los bajos parámetros de desempeño que estos presentan. Los motivos principales que llevan a esta condición se señalan a continuación:
Baja Disponibilidad: En los años 2011 y 2012, los valores del indicador disponibilidad se encuentran por debajo de lo esperado por la empresa. En este periodo se esperaba que tal indicador fuese de un 82%, debido a que como promedio en la flota se alcanzaron valores de 79% y 80% en ambos años respectivamente, las metas propuestas por la empresa no fueron cumplidas y cabe mencionar que este indicador tiene gran importancia para la gerencia de operaciones mina.
Mantenciones Programadas: Otra condición de criticidad la entrega la comparación entre el porcentaje de mantenciones programadas versus las mantenciones no programadas, en donde la primera alcanza un 53% y la segunda el 47% de las tareas realizadas en ambos años. Esta situación demuestra un claro indicio sobre insuficiencias en la gestión de mantenimiento.
Tiempo promedio para reparar: Este indicador trabaja directamente con la gestión de mantenibilidad, es decir, las reparaciones, señalando que para ambos años la duración de éstas se encuentran como promedio en 2.5 hrs, valor que no cumple con las expectativas de la empresa que son de 2 hrs como promedio.
4
Costo compra de repuestos mecánicos: En este aspecto el presupuesto establecido por la empresa en 2011 es de US$1.812.039 y para 2012 es de US$2.174.050 siendo las cifras de gastos reales para 2011 US$2.073.238 superando en un 14% lo esperado para este periodo y para 2012 los gastos son de US$3.234.912 superando en un 49% lo pronosticado para este periodo.
Por otro lado, es necesario destacar que estos equipos se desenvuelven en un contexto operacional poco amistoso, debido a que deben operar a una altura sobre el nivel del mar de aproximadamente de 4.400 metros, soportando una temperatura media anual de 0.9C° En base a estos antecedentes, en este trabajo se trata de establecer las causas que condicionan la obtención de los estándares señalados, de manera de mejorar el empleo de los equipos señalados.
5
3
OBJETIVOS
3.1
OBJETIVO GENERAL
Aplicar la metodología entregada por el Mantenimiento Centrado en Confiabilidad a los sistemas críticos de las palas Bucyrus modelo 495HR obtenidos de un análisis de fallas. Esto para la determinación de nuevas estrategias de mantención y aprovisionamiento.
3.2
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar un análisis de falla de los sistemas de componentes de la pala Bucyrus modelo 495HR (MTBF, MTTR, tasa de falla y confiabilidad).
Determinar los sistemas de componentes críticos del equipo.
Realizar el análisis de los sistemas críticos mediante el mantenimiento centrado en confiabilidad.
Apoyar el análisis de los sistemas críticos con la realización de un análisis de árbol de falla de los mismos.
Obtener en conjunto con las áreas de mantención y operación las nuevas estrategias de mantención y aprovisionamiento entregadas por RCM.
6
4
MARCO TEÓRICO
Este capítulo contiene los conceptos claves manejados por cada uno de los temas que se utilizan como base para los análisis que se realizarán en el próximo capítulo. Estos tópicos corresponden a Confiabilidad, Mantenimiento, Mantenimiento Centrado en Confiabilidad y el Análisis de Árbol de Fallas, los cuales se detallan a continuación.
4.1
CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE CONFIABILIDAD.
En esta sección se señalan los elementos básicos para la obtención de la confiabilidad de un equipo tales como Tasas de Fallas e Indicadores de Desempeño.
4.1.1 Teoría de la Confiabilidad La confiabilidad de un equipo, componente, sistema, etc. en función del tiempo, 𝑅(𝑡) se define como la probabilidad de que éste mantenga sus especificaciones operacionales, es decir, que no falle durante un período determinado de tiempo. Se deduce de la definición anterior que la no – confiabilidad, 𝐹(𝑡) es la probabilidad de que un equipo trabaje fuera de especificaciones en un periodo definido. Basándose en lo anterior, se tiene la siguiente relación 𝑅 𝑡 + 𝐹 𝑡 = 1. La obtención matemática de estos parámetros se describe a continuación.
4.1.2 Funciones de Confiabilidad El ingeniero sueco Weibull, estableció un tipo de distribución general para determinar la confiabilidad de los equipos, en base a los registros de fallas de los mismos. Este método es aplicable para cualquier situación de arranque, operación y desgaste de equipos, permitiendo de esta manera analizar sistemas con tasa variable.
7 Esta distribución de densidad de Weibull se caracteriza por tres parámetros:
Parámetro de escala 𝛼 > 0, valor que comprime o expande la distribución.
Parámetro de Forma 𝑏 ≥ 0, el cual genera distribución:
Exponencial
si 𝛽 = 1
Logarítmica normal
si 1 < 𝛽 < 3
Normal
si 3 < 𝛽 < 6
Parámetro de localización 𝜇 < 𝑥, que permite desplazar la distribución en el eje de las abscisas.
A partir de ellos la función de densidad de falla queda dada por: 𝛽 𝑓 𝑡 = ∙ 𝛼
𝑡−𝜇 𝛼
𝛽 −1
∙𝑒
𝑡−𝜇 𝛼
𝛽
Integrando se obtiene la función acumulada de falla 𝐹(𝑡), llegando la siguiente expresión. 𝐹 𝑡 = 1 −∙ 𝑒
𝑡−𝜇 𝛼
𝛽
= 1 − 𝑅(𝑡)
Sin embargo, este análisis es para sistemas continuos, por lo que por necesidad para este estudio, es necesario determinar la metodología para datos discretos. Este análisis se presenta a continuación, determinando todas las variables necesarias e incluidas en este estudio, y que finalmente se comparan con el resultado de la aplicación de la distribución de Weibull. Para el análisis mencionado anteriormente, se citan las siguientes notaciones básicas: 𝑁0 : Número de elementos buenos en el instante 𝑡0 𝑁𝑖 : Números de elementos buenos en el instante 𝑡𝑖 𝑛𝑖 : Número de elementos que fallaron entre 𝑡𝑖 y 𝑡𝑖+1 ∆𝑡𝑖 : Intervalo de tiempo analizado, igual a 𝑡𝑖+1 + 𝑡𝑖
8 De esta manera la función de falla 𝐹(𝑡), o la probabilidad de que el elemento falle en el intervalo ∆𝑡𝑖 , también conocida como función de densidad de probabilidad de falla, es entregada por: 𝑓 𝑡𝑖 ∙ ∆𝑡𝑖 =
𝑛𝑖 𝑁0
Por lo tanto, la función de fallas acumuladas𝐹(𝑡), se obtiene de la manera siguiente: 𝑖
𝐹 𝑡𝑖 =
𝑓(𝑡𝑖 ) ∙ ∆𝑡𝑖 = 0
𝑖 0
𝑛𝑖
𝑁0
=1−
𝑁𝑖 𝑁0
Este resultado permite obtener de forma inmediata la función de confiabilidad, la que viene dada por: 𝑅 𝑡 =
𝑁𝑖 = 1 − 𝐹(𝑡𝑖 ) 𝑁0
Sin embargo existe una variable determinante en el cálculo de la confiabilidad, corresponde a la tasa de falla, la cual se explica a continuación.
4.1.3 Teoría de Falla La teoría de la falla corresponde al estudio de los posibles comportamientos o patrones de falla que se pueden presentar en un equipo, componente o sistema como resultado del análisis de sus tasas de fallas. Por ende, lo primero en esta sección consiste en dar una definición para el concepto de falla que se utilizará. 4.1.3.1 Definición de Falla Se produce una falla en un sistema cuando los sistemas o equipos dejan de trabajar bajo sus especificaciones o capacidades iniciales para los cuales fueron diseñados o adquiridos.
9 4.1.3.2 Tasa de Falla La tasa de falla se define como la probabilidad de que un equipo entre en estado de falla entre los instantes 𝑡 y 𝑡 + ∆𝑡, con la salvedad que el equipo en cuestión no presente ninguna falla hasta el tiempo 𝑡. Esta tasa de falla está representa por 𝜆(𝑡), y se calcula de la siguiente manera: 𝜆 𝑡𝑖 =
𝑛𝑖 𝑁𝑖 ∙ ∆𝑡𝑖
Donde: 𝑁0 : Número de elementos buenos en el instante 𝑡0 𝑛𝑖 : Número de elementos que fallaron entre 𝑡𝑖 y 𝑡𝑖+1 . 𝑁𝑖 : Números de elementos buenos en el instante 𝑡𝑖 ∆𝑡𝑖 : Intervalo de tiempo analizado, igual a 𝑡𝑖+1 − 𝑡𝑖
Este resultado corresponde al caso de datos discretos, en el caso de un análisis continuo se obtiene lo siguiente: 𝜆 𝑡 𝑑𝑡 =
𝐹 𝑡 + 𝑑𝑡 − 𝐹(𝑡) 𝑑𝐹(𝑡) = 𝑅(𝑡) 1 − 𝐹(𝑡)
En donde 𝑅(𝑡) y 𝐹(𝑡) corresponden a las ya conocidas funciones de confiabilidad y no confiabilidad. Integrando se encuentran las expresiones continuas para la obtención de 𝑅(𝑡), 𝐹(𝑡) y la función densidad de falla 𝑓(𝑡).
𝑅 𝑡 =𝑒
𝑖 𝜆 0
𝑡 𝑑𝑡
;𝐹 𝑡 = 1−𝑒
𝑖 𝜆 0
𝑡 𝑑𝑡
;𝑓 𝑡 = 𝜆 ∙ 𝑒
𝑖 𝜆 0
𝑡 𝑑𝑡
10 En relación con el mantenimiento, es necesario destacar que existen fallas súbitas o espontáneas para las cuales no es posible el desarrollo de algún tipo de mantenimiento convencional. Además, existen las fallas relacionadas con la edad del equipo o componente que se presentan en seis patrones de comportamiento característicos, permitiendo que se practique algún tipo de tarea proactiva. Estos patrones se muestran en la Figura 4.1 donde se observa la probabilidad de falla (ordenada) en función de la edad del componente (abscisa).
Figura 4.1. Patrones de Fallas relacionados con la edad del equipo o componente.
El patrón A, es la distribución de probabilidad de fallas conocida como la curva de “La Bañera”, la que demuestra una mayor probabilidad condicional de falla tanto en la puesta en marcha del sistema o componente como en la zona de desgaste del mismo. Observándose una zona intermedia, en donde la tasa de falla se mantiene constante y corresponde al período de vida útil del sistema o equipo. El patrón B y C, presentan un aumento de la probabilidad condicional de falla con la edad, notándose que en el patrón C dicho comportamiento es menos apreciable. El patrón de falla D, posee una baja probabilidad condicional de falla en su puesta en marcha, manteniéndose constante después de alcanzar un punto estable; en cambio el patrón E hace referencia a lo que se considera fallas totalmente al azar, debido a que la tasa de falla es constante. Por
11 último, el patrón F, presenta una amplia probabilidad de falla en el período de juventud o infantil, disminuyendo luego hasta un valor constante. Con estos conceptos básicos ya introducidos, se puede analizar indicadores primordiales en confiabilidad como lo son el Tiempo Promedio Entre Fallas (MTBF), el Tiempo Promedio Para Reparar (MTTR) y la Disponibilidad.
4.1.4 Tiempo Promedio Entre Fallas (MTBF) Este es un indicador que tiene relación con el tiempo promedio que transcurre entre que el equipo sale, de mantención o una reparación de falla, y vuelve a entrar por igual motivo. Su forma de cálculo para un análisis continuo, está dada por la siguiente expresión: ∞
𝑀𝑇𝐵𝐹 =
∞
𝑡 ∙ 𝑓 𝑡 𝑑𝑡 = 0
𝑅(𝑡) 0
Para el análisis discreto, como ocurre en el presente trabajo, la expresión está definida como sigue: 𝑀𝑇𝐵𝐹 =
1 𝜆
4.1.5 Tiempo Promedio Para Reparar (MTTR) Indicador que señala el tiempo promedio utilizado tanto para realizar una mantención preventiva, como correctiva. Se calcula simplemente como el tiempo de una mantención determinada, dividido por el número de fallas ocurridas en ese período.
4.1.6 Disponibilidad El porcentaje de tiempo que el equipo se encuentra disponible para su operación, sin la presencia de fallas, es lo que se conoce como disponibilidad, y que con la ayuda de los indicadores mencionados anteriormente es posible obtener una relación matemática para obtener su valor, esta expresión viene dada por:
12
𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 =
𝑀𝑇𝐵𝐹 ∙ 100 𝑀𝑇𝐵𝐹 + 𝑀𝑇𝑇𝑅
4.1.7 Método de Jack Knife El método de Jack Knife es una técnica usada ampliamente para determinar de manera acertada la criticidad que tiene un elemento dentro de un conjunto de elementos con solo conocer indicadores estadísticos básicos. El método consiste en graficar en una escala logarítmica el número de detenciones versus el tiempo medio para reparar (MTTR). Entonces se tiene: 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 = 𝑁° 𝑑𝑒𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 ∙ 𝑀𝑇𝑇𝑅 log 𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 = log 𝑁° 𝑑𝑒𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 + log(𝑀𝑇𝑇𝑅)
Para poder determinar la criticidad de los puntos, es necesario determinar límites que sean dependientes de las magnitudes de cada uno de los puntos graficados. Es por esto que se fijan dos límites como básicos en la grafica; limite MTTR y limite cantidad de detenciones. El límite cantidad de detenciones se determina de la siguiente forma: 𝑙𝑖𝑚. 𝑐𝑎𝑛𝑡. 𝑑𝑒𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 = Con: D= suma total de detenciones. N= número de elementos estudiados.
Y el límite MTTR está definido como: 𝑙𝑖𝑚. 𝑀𝑇𝑇𝑅 =
𝑄 𝑁
𝐷 𝑁
13 𝑛
𝑄=
𝑀𝑇𝑇𝑅 1
Con los límites obtenidos se obtiene el siguiente grafico:
Figura 4.2. Dispersión logarítmica con límites integrados
De la figura 4.2 se pueden distinguir cuatro cuadrantes, los que indicaran la criticidad de los puntos. Agudos: Son fallas que se repiten poco, pero que tardan mucho en repararse. Son típicas de sistemas confiables complejos que producen fallas catastróficas. Crónicos: Son fallas repetitivas y fáciles de reparar y que podrían ser minimizadas con estrategias de mantenimiento preventivo acorde a la falla. Agudas crónicas: Son fallas recurrentes y de gran complejidad para reparar características de sistemas complejos. Bajo control: Son fallas poco habituales y fáciles de reparar, se les llama así porque en general no presentan una amenaza a la disponibilidad de los equipos.
14 Ahora bien, existe un tercer límite que es que define si estamos frente a problemas de disponibilidad, el limite ISO Disponibilidad. Se define como: 𝑙𝑖𝑚. 𝐼𝑆𝑂 𝑑𝑖𝑠𝑝 =
𝑀𝑇𝐵𝐹 𝑀𝑇𝐵𝐹 + 𝑀𝑇𝑇𝑅
Y en el grafico queda de la siguiente manera:
Figura 4.3. Dispersión con todos sus límites graficados.
Para la compañia el limite ISO disponibilidad es el más relevante porque para ellos el indicador disponibilidad es de alta importancia, es por esto que cualquier punto que se encuentre sobre el limite ISO disponibilidad será considerado como crítico.
4.2
CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE MANTENIMIENTO
Esta sección señala las prácticas de mantención que se pueden utilizar en las empresas, dándose a conocer cuáles son las más convenientes de manejar.
15 4.2.1 Técnicas de Mantenimiento El desarrollo de las tecnologías y las constantes investigaciones han llevado a la obtención de nuevas técnicas de mantención, las cuales buscan asegurar una mayor disponibilidad y confiabilidad de los equipos. Estas técnicas de mantenimiento o tipos de mantenimiento corresponden al mantenimiento predictivo,
mantenimiento
preventivo
o
programado,
mantenimiento
correctivo,
mantenimiento detectivo y mantenimiento mejorativo.
4.2.1.1 Mantenimiento Predictivo o a Condición Este mantenimiento corresponde a la inspección de los equipos a intervalos regulares para verificar su condición o estado, con la función de tomar, a partir de estos resultados, acciones para prevenir de fallas o controlar o evitar las consecuencias de las mismas. Estas inspecciones pueden realizarse a simple vista (Análisis Técnico Visual) como también por medio de instrumentos.
4.2.1.2 Mantenimiento Preventivo o Programado: Este mantenimiento consiste en la acción de reacondicionar (recomponer) o sustituir a intervalos regulares los componentes de un equipo, con el fin de prevenir una falla por desgaste, debido a que tales intervalos de cambio están relacionados con la edad del elemento y con su aumento en la probabilidad de que este falle. Por tal motivo, esta acción no considera el estado en el cual se encuentre el componente en ese instante.
4.2.1.3 Mantenimiento Correctivo: Este tipo de mantenimiento consiste en el reacondicionamiento o sustitución de los elementos de un equipo una vez que éstos han fallado. Es simplemente la reparación de la falla la que se lleva a cabo con este mantenimiento.
16 4.2.1.4 Mantenimiento Detectivo: Se relaciona con la inspección regular de aquellos componentes que poseen funciones ocultas, vale decir que en caso de falla éstas no son evidentes para los operadores debiéndose reacondicionar o sustituir en caso de falla.
4.2.1.5 Mantenimiento Mejorativo: Consiste en la posibilidad de efectuar un rediseño al equipo, debido a que una función acarrea grandes consecuencias tanto operacionales como a su entorno, las cuales ya no pueden ser sostenidas. Cabe señalar, que esta actividad no es un mantenimiento propiamente tal, pero sus características o tareas lo hacen uno.
4.2.2 Relación entre Mantenimiento y Confiabilidad La relación entre mantenimiento y confiabilidad queda demostrada en Figura 4.4, en esta se observa que para lograr una buena disponibilidad es necesario poseer valores óptimos en los indicadores relacionados con dichos conceptos, al lograr esto, se asegura la obtención de buenos resultados en la probabilidad de poseer un buen funcionamiento del equipo como también en la probabilidad de duración de una buena reparación del mismo.
17
Figura 4.4. Relación entre mantenimiento y confiabilidad.
4.3
CONCEPTOS FUNDAMENTALES DEL MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD (RCM)
El Mantenimiento Centrado en Confiabilidad entrega la posibilidad de ampliar las variables que se consideran en la obtención de las estrategias o tipos de mantención para un equipo o sistema en estudio, entregando resultados más aplicables y apegados a la realidad del contexto operacional del equipo. Esta sección entrega los conceptos que se utilizan en cada análisis de esta metodología para la obtención de dichos logros. 4.3.1 Definición El mantenimiento centrado en confiabilidad (Reliability-Centred Maintenance) puede ser definido como: “un proceso utilizado para determinar qué debe hacerse para asegurar
18 que todo activo físico continúe haciendo lo que sus usuarios quieren que haga en su actual contexto operacional”. En esta definición se distinguen aspectos de confiabilidad, ya que, se busca que el activo permanezca el mayor tiempo posible sin fallar como también se introduce un nuevo concepto en la visión de mantenimiento que es el denominado contexto operacional, relacionado en que cada ente de la organización debe conocer el tipo de actividad y bajo qué condiciones el activo estudiado desempeña sus labores. De esta manera, el mantenimiento centrado en confiabilidad entrega una metodología para analizar las fallas principales de un activo, bajo la respuesta a preguntas comunes y que entrega un completo análisis con el fin de tomar las decisiones más acertadas para cada una de las causas de fallas identificadas.
4.3.2 Metodología de RCM El desarrollo del procedimiento entregado por el mantenimiento centrado en confiabilidad consiste en dar respuesta a siete preguntas básicas sobre temas que van desde las funciones que realizan los componentes en estudio, a la toma de decisiones sobre sus causas de fallas (modos de fallas). Las mencionadas preguntas de RCM, se muestran a continuación en la Figura 4.5, en donde se señala la información que se obtiene de cada una de ellas sobre el elemento en estudio. A continuación, se describen cada uno de los siete conceptos principales que las preguntas buscan responder y que entregan la información necesaria para una adecuada toma de decisión en cuanto a las estrategias de mantenimiento a utilizar.
19
Figura 4.5. Preguntas básicas del mantenimiento centrado en confiabilidad
4.3.2.1 Funciones y Parámetros de Funcionamiento: El primer paso de la metodología consiste en determinar las funciones de cada activo en su contexto operacional; es decir, determinar qué es lo que usuarios quieren que haga y asegurar que sea capaz de realizarlo (en base a sus especificaciones de diseño). Todo esto debido a que la pérdida de alguna de ellas afecta a la productividad de la organización. Estas funciones se clasifican en primarias y secundarias, las primeras corresponde a aquellas que hacen relación con el motivo de la adquisición del activo; y las segundas a aquellas funciones que se espera que posea el sistema, tales como consideraciones de seguridad, comodidad, etc.
20 4.3.2.2 Fallas Funcionales: Este concepto hace relación a la incapacidad de cumplir una función, por parte del activo, de acuerdo a él o los parámetros de funcionamiento que el usuario considera aceptable, definidos en el paso anterior. 4.3.2.3 Modos de Fallas (Causas de Falla): A continuación del paso anterior, lo que sigue es determinar todos los hechos que pueden haber causado cada estado de falla o falla funcional, con el fin de determinar qué es lo que realmente se está tratando de analizar. Para este análisis se pueden analizar fallas de equipos similares actuando en igual contexto operacional, como también las que se manejan en el mantenimiento preventivo ó las que no se han analizado y cuentan con gran posibilidad de producirse. Por otro lado, hay que preocuparse de detallar tales causas de una manera que permita obtener un pleno conocimiento de la falla, evitando un exceso de detalles que generan una gran pérdida de tiempo y recursos.
4.3.2.4 Efectos de Fallas: El cuarto paso del proceso consiste en describir que ocurre cuando sucede la falla. Esta descripción consiste en rescatar la evidencia de que ha ocurrido la falla, sus efectos en la producción, en las personas, medio ambiente y que debe hacerse para reparar la falla. Tal detalle es necesario para determinar la importancia de la falla.
4.3.2.5 Consecuencias de Modos de Fallas: En esta etapa se busca clasificar las fallas, según sus efectos, en consecuencias de fallas ocultas, consecuencias ambientales y para la seguridad; también en consecuencias operacionales y no operacionales. Esto, con el objetivo de determinar “según su grado de importancia” las estrategias de mantenimiento a tomar; las cuales pueden consistir en tareas proactivas de mantenimiento, rediseño o ningún mantenimiento convencional, entre otros.
21 Cabe señalar que anteriormente se integra el concepto de falla oculta, el cual tiene relación con aquellas fallas que no son perceptibles a simple vista, debido a que no poseen un mecanismo de control asociado a ellas, y que sólo son evidentes cuando una función relacionada con ella entra en estado de falla (por ejemplo mecanismos de seguridad). Estas fallas son de gran importancia debido a que podrían ser la causa de fallas múltiples, es decir, que afecten a otros componentes.
4.3.2.6 Tareas Proactivas: A partir del análisis anterior se obtienen qué modos de fallas, debido a su importancia, son necesarios analizar para intentar prevenirlas. El mantenimiento centrado en confiabilidad reconoce tres categorías de tareas proactivas: las tareas de reacondicionamiento cíclicas, tareas de sustituciones cíclicas y las tareas a condición.
4.3.2.7 Acciones “A Falta De”: Éstas son las acciones que se realizan a aquellos modos de fallas a los cuales no se les hace factible la realización de una tarea proactiva. Estas acciones pueden ser:
La búsqueda de fallas: Revisiones periódicas de las funciones de los componentes que poseen funciones que si fallan incurren en fallas ocultas
Rediseñar: Incluir cambios en el diseño original del activo, debido a que sus consecuencias operacionales o al medio ambiente como a la seguridad son insostenibles
Ningún mantenimiento programado; Sólo se cambian o reparan los activos cuando éstos fallan
Estos siete conceptos son analizados por un grupo de personas relacionadas directamente con el activo en cuestión, debido a que las mencionadas preguntas pueden ser respondidas de una manera más completa por quienes trabajan directamente con el sistema, por lo tanto
22 se habla de mecánicos, eléctricos, planificador, operador y un técnico especialista; todos ellos guiados por el facilitador que se encarga de organizar la reunión y que debe ser pleno conocedor de la metodología RCM. El resultado del trabajo del grupo de análisis del mantenimiento centrado en confiabilidad son la hoja FMEA, la hoja RPN y la hoja RCM. La primera responde y registra las respuestas a las cuatro primeras preguntas fundamentales de la metodología. En la segunda hoja se determina el número de prioridad de riesgo (RPN) que corresponde al producto de la probabilidad de ocurrencia, detectabilidad y severidad de los modos de falla. Este número es calculado para cada modo de falla. La tercera hoja responde y registra las respuestas a las tres últimas preguntas del mantenimiento centrado en confiabilidad, obteniéndose de esta manera una estrategia de mantenimiento para cada modo de falla en análisis. El llenado de esta hoja, se basa en seguir un formato de preguntas entregados por el árbol de Decisión de RCM.
4.3.3 Beneficios del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad Finalmente, al terminar este análisis e implementar esta metodología se pueden obtener los siguientes beneficios:
Generar sinergias comunicacionales entre el personal de mantención y operaciones.
Estrategias de mantención para cada tipo de falla que se presenta en los sistemas de manera frecuente.
Con el conocimiento y habilidad de cada componente del grupo se logra analizar de mejor forma las fallas potenciales de los equipos; los esfuerzos individuales no conducen a nada.
Se logra realizar un mejor análisis de cada uno de los componentes del equipo, ya que se encuentra con personal altamente calificado y conocedor de éste.
Se logra detectar fallas antes de que ocurran, porque se involucran a nuevos estamentos al trabajo, como es el área de inspección sintomática, entre otros.
23 4.4
CONCEPTOS FUNDAMENTALES DEL ANÁLISIS DE ÁRBOL DE FALLA (AAF)
Este análisis determina cuales son las funciones o sistemas más críticos de un equipo y desglosa estas para encontrar y registrar las causas raíces de las fallas, es decir identifica los modos de fallas en un diagrama de fácil lectura para el personal de mantenimiento. Con esto se planifican acciones sobre las mismas, con la finalidad de atenuar o eliminar la frecuencia de las fallas en el equipo y así lograr una mayor disponibilidad de ellos. El análisis cuantitativo corresponde a estudiar las probabilidades de ocurrencias de cada una de esas fallas, para de esta forma, mediante el análisis de las diversas combinaciones, determinar cuáles son las más críticas o con una mayor probabilidad de ocurrencia. De esta manera, se obtendrán aquellas fallas a las cuales es necesario realizarles un plan de mantenimiento o incluirlas en los ya existentes. La simbología a utilizar en el diagrama AAF se presenta a continuación:
Evento Principal o Falla Principal, del cual comienza el flujo de posibles fallos que se pueden suceder. También es utilizado como un evento intermedio con iguales características.
Puerta “Y”, señala que para que se produzca la falla saliente, todas las señales de entrada deben de suceder simultáneamente, es decir, deben de coexistir.
Puerta “O”, señala que se produce la falla saliente si alguna de las entradas se encuentra presente.
24
Evento básico, el cual establece el límite de análisis, señalando el origen de una falla general.
Este símbolo señala un evento terminal, del cual no es necesario un mayor análisis, debido a que no se justifica o porque no se tiene información.
El triángulo simboliza la derivación a un árbol secundario, debido a que su análisis es igual de extenso que el principal.
De esta forma, se han entregado los conceptos teóricos que serán utilizados en el Capítulo 5, en éste se realizarán los análisis correspondientes para la determinación de los sistemas críticos del equipo, las posibles combinaciones de fallas que los afecten y las estrategias de mantención que se llevarán a cabo para cada uno de ellos, como también, el estudio del impacto económico de un aumento en la disponibilidad de la flota.
25
5
DESARROLLO DEL TRABAJO
El desarrollo del trabajo consistirá en realizar en primera instancia un análisis de fallas de los sistemas de la pala Bucyrus modelo 495HR, con el fin de obtener los principales indicadores señalados en el marco teórico. Luego, a partir de ellos, determinar cuál de aquellos sistemas es crítico para ser estudiado en la metodología que entrega el Mantenimiento Centrado en Confiabilidad, obteniendo las estrategias de mantenimiento que deberían realizarse a cada estatus de falla asociados a las detenciones de aquel sistema. Dichos resultados serán apoyados con un Análisis de Árbol de Falla de aquellos sistemas catalogados como críticos, con el fin de ilustrar aquellas fallas más frecuentes que afectan a los mismos. Finalmente, se realizará un análisis de indicadores asociados a las horas disponibles y horas de pana (Parada involuntaria de un equipo por avería, Ref: Diccionario Enciclopédico Vox 1. © 2009 Larousse Editorial, S.L). del equipo, con el objetivo de visualizar la situación en que se encuentra actualmente el área.
5.1
ANÁLISIS DE FALLAS DE LOS SISTEMAS DE LA PALA BUCYRUS 495HR
Para el análisis de las fallas de los diversos sistemas que forman parte del equipo, se utiliza la base de datos de las detenciones de las máquinas que operan en la mina. Esta información la provee SIGEMM, mediante la emisión de informes diarios y mensuales sobre los movimientos que se producen en todas las áreas del proceso productivo de la mina.
26 De estos datos se obtiene información relacionada con los motivos de detención (falla) de los equipos, la fecha y hora de la misma, la duración de la reparación más un comentario más específico de la falla. El universo de aplicación de este estudio, corresponde a las palas eléctricas Bucyrus modelo 495HR de la Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi, estas son la pala 06, 08, 09 y 10 de la Gerencia de operaciones mina. Estos cuatro equipos son considerados como equipos maduros debido a que poseen un horómetro mayor a 17.000 horas. La recopilación de los datos para los equipos mencionados anteriormente, se efectuó para los años 2011 y 2012 con el fin de obtener un análisis más representativo y acertado. A partir de esta información se realiza un análisis elaborado a los sistemas del equipo, los cuales corresponden a una agrupación de los componentes principales de las palas eléctricas y se resumen a continuación. Sistema de lubricación Sistema de empuje y recoge Sistema de Propulsión Sistema de rodado Sistema de virar Sistema de levante Sistema eléctrico potencia Sistema estructural Sistemas secundarios (sistema abrir balde, sistema de aire comprimido, sistema de mando) Otros (sistema de aire acondicionado, sistema de refrigeración, accesorios y otros mina) Por lo tanto para estos sistemas se obtuvieron los indicadores correspondientes a número de detenciones, tiempo promedio entre fallas (MTBF) y tiempo promedio para reparar (MTTR) y disponibilidad de cada uno de ellos, los cuales serán los responsables de evaluar cuáles son los sistemas más críticos.
27 5.1.1 Análisis de Detenciones Para el análisis de las detenciones de las palas se utilizó un estudio de las frecuencias de falla de los sistemas, como también del tiempo indisponible asociado a ellas. Los parámetros a utilizar en este estudio corresponden a la utilización del tiempo en horas, tomando en consideración que un año posee 8760 (se trabaja las 24 horas de cada día, los 365 días del año) por cuatro equipos, lo que nos da un tiempo nominal de 35040 horas. Además, como se trata de un estudio de las fallas de los sistemas de las palas, se excluyeron del análisis aquellas fallas relacionadas con las tareas preventivas (MP 50 horas, MP 250 horas, etc.) y los Back-logs. Estas últimas, corresponden a fallas que se detectan en el instante de la mantención programada, planificando sus reparaciones para otra mantención en el caso de que no se pueda efectuar en el mismo instante. El criterio señalado anteriormente, se debe a que se busca con este estudio determinar qué fallas no han sido consideradas previamente para analizarlas y tomar estrategias de mantenimiento que reduzcan su frecuencia o las prevengan. Por consiguiente, al llevar a cabo este análisis en la flota de palas se obtuvieron los gráficos señalados en las figuras 5.1 y 5.2. El primero corresponde a la cuantificación de las fallas asociadas a cada sistema y el segundo a un diagrama de Pareto de los tiempos de indisponibilidad de la pala, asociados a cada uno de estos para el periodo 2011-2012.
28
Figura 5.1. Fallas en sistemas de componentes flota palas Bucyrus 495HR
Como se observa en dichas figuras, los sistemas correspondientes al sistema estructural, sistemas secundarios y sistema de levante, presentan las condiciones más adversas con respecto a este análisis, ya que poseen la mayor frecuencia de fallas durante el período de análisis, como también el mayor tiempo indisponible asociado a sus detenciones o fallas.
29
Figura 5.2. Tiempo indisponible por sistemas de componentes en la pala bucyrus 495 HR para el periodo 20112012 (Tiempo total anual en horas considerado: 8760 hr x 4 equipos).
5.1.2 Análisis de Indicadores de Gestión de Mantención Bajo las mismas consideraciones del análisis anterior, se desarrollan a continuación el cálculo de los diversos indicadores de desempeño del equipo, bajo la metodología desarrollada en el Capítulo 4. Los resultados obtenidos se desarrollan en forma completa para la flota, mostrándose a continuación un resumen de los resultados para la flota de palas Bucyrus 495HR en el periodo 2011-2012, tal como se hizo en la sección anterior. En el caso de los indicadores MTBF y MTTR, se obtuvieron los gráficos presentados en las figuras 5.3 y 5.4, con los que se busca señalar aquellos componentes que están actuando de manera insatisfactoria. Esto bajo el criterio de que aquellos sistemas que poseen un bajo
30 tiempo promedio entre fallas y un alto tiempo promedio para reparar son los más críticos y requieren de una atención e investigación de las causas de estos hechos.
Figura 5.3. Tiempo promedio entre fallas para sistemas de la pala Bucyrus 495HR en el periodo 2011-2012 (Tiempo total anual en horas considerado: 8760 hr x 4 equipos).
Como se puede observar en dichas figuras el sistema estructural, sistemas secundarios y sistema de levante mantienen la tónica de ser aquellos sistemas que requieren de un análisis más exhaustivo.
31
Figura 5.4. Tiempo promedio para reparar para sistemas de la pala Bucyrus 495HR en el periodo 2011-2012 (Tiempo total anual en horas considerado: 8760 hr x 4 equipos).
En el gráfico mostrado en la Figura 5.3, correspondiente a los tiempos promedios entre fallas de los sistemas en análisis, se pueden observar que aquellos que presentan el menor valor corresponden a los mencionados sistema estructural y sistema secundarios, hecho que está directamente relacionado con la alta frecuencia de fallas que éstos presentan. Para el gráfico de la Figura 5.4, el que corresponde al análisis de los tiempos promedios para reparar, se observa que el sistema de levante posee el valor más alto. Esta situación se explica porque la reparación del sistema conlleva un gran tiempo de reparación debido a la complejidad y envergadura de sus fallas. En este caso en particular, al analizar la base de datos se observa que las fallas que se presentan en el sistema de levante principalmente corresponden a excesivas vibraciones en la transmisión de levante, hecho que como se verá más adelante, conlleva a fallas catastróficas del equipo y también a fallas múltiples ocasionadas por fallas ocultas que no son detectadas.
32 Una vez obtenidos ambos parámetros para cada sistema de la pala, como se vio en la metodología expresada en el marco teórico, es posible obtener el valor de la disponibilidad de cada uno de ellos. Tal resultado se muestra en la Figura 5.5. El resultado logrado muestra nuevamente que la disponibilidad obtenida es la menor para los sistemas estructural, secundarios y levante. Este resultado era de esperarse debido a que ambos poseen valores adversos en los indicadores obtenidos anteriormente. Sin embargo, corresponde señalar que los valores elevados que éstos presentan se deben a que se está considerando cada tiempo indisponible de un sistema en comparación con el tiempo total de cálculo de dos años, por lo que el porcentaje de disponibilidad de cada uno de ellos para un año se refleja en los resultados señalados en la figura.
Figura 5.5. Disponibilidad de sistemas de la pala para el periodo 2011-2012.
Por otro lado, se observa que estos valores no concuerdan con lo obtenido por el equipo para dicho periodo, en donde se alcanzó un promedio de 79.5% de disponibilidad. Este hecho se debe a que los sistemas internos de la pala están relacionados en serie, ya que si algunos de éstos fallan el equipo lo hace también. De esta manera, al aplicar la metodología de cálculo para estas condiciones, es decir, multiplicar cada valor de disponibilidad de los
33 sistemas, se obtiene el valor correspondiente al equipo. Este resultado es de un 86.52% dado que falta considerar las detenciones del equipo por falla de operación, falta personal, mantenciones programadas y otras, que no son consideradas al estudiar el comportamiento de cada sistema en particular y que al hacerlo se obtendría el valor real de disponibilidad del equipo. Dado los antecedentes anteriores y con el objetivo de clasificar la criticidad de los sistemas, se efectúa un análisis bajo el método de Jack Knife explicado en el capítulo 4. De este análisis se obtienen los siguientes resultados.
Figura 5.6. Jack Knife de los sistemas de la pala para el periodo 2011-2012.
La figura 5.6 muestra los resultados para el año 2011 por separado del año 2012 con el fin de conocer como se han desplazado los sistemas durante el tiempo estudiado. De esta manera, se puede concluir que los sistemas secundarios y estructural tienden a fallas crónicas pero de relativa fácil reparación, y el sistema de levante que posee fallas agudas, es decir de difícil reparación pero que son relativamente poco habituales.
34 Estudiando otros antecedentes relacionados como cambio de componentes y costos asociados a ellos, se concluye junto con Germán Pacheco ingeniero en confiabilidad de palas y perforadoras, que el sistema más crítico es el sistema de levante por la siguiente razon:
No se cumple la vida útil esperada por los componentes del sistema de levante cambiados en el periodo 2011-2012.
Figura 5.7. Vida útil de los componentes vs duración real periodo 2011-2012
Como se observa de la figura 5.7, la tendencia de los componentes del sistema de levante es ser reemplazados prematuramente, en la mayor parte de ocasiones sin cumplir el 50% de horas esperadas de funcionamiento, lo que indica una gestión inadecuada en las mantenciones preventivas o condiciones inapropiadas de funcionamiento del equipo, por ejemplo, altas vibraciones producidas por el sistema de levante más específicamente por la transmisión de levante.
35
Costos asociados a cambio de componentes del sistema de levante en el periodo 2011-2012.
Figura 5.8. Costos de compra de componentes sistema de levante periodo 2011-2012
De la figura 5.8 se observa, que el costo acumulado solo por concepto de compra de componentes para el periodo de análisis bordea los 4.5 millones de dólares, teniendo en cuenta que lo presupuestado en compra de componentes mecánicos por la empresa para los años 2011 y 2012 eran 1.8 y 2.7 millones de dólares respectivamente. Considerando también la complejidad de estos componentes, el stock de estas piezas es escaso a nivel mundial, lo que lleva a clasificar a esos componentes como de alta criticidad a nivel de la compañía. Por los antecedentes expuestos anteriormente, los esfuerzos se centraran en el sistema de levante de la pala Bucyrus 495HR, a través de la confección de un RCM a medida de las necesidades de la empresa.
36 5.1.3 Análisis de Tasas de Fallas y Confiabilidad Como se observó en el Capítulo 4, un análisis primordial es el referente al estudio de las tasas de fallas, con fin de verificar la existencia de patrones de fallas o comportamientos de estacionalidad de los sistemas de la pala. Para este análisis se usara la distribución de Weibull explicada en detalle en el capítulo 4, aplicada al sistema de levante de la pala 06, 08, 09 y 10 de forma separada para cada una con el propósito de identificar diferencias entre cada una de ellas.
5.1.3.1 Tasas de Fallas Para el análisis de las tasa de falla del sistema de levante de la pala se han considerado las detenciones respectivas a cada pala de la flota y luego filtradas solo considerando las que corresponden al sistema de levante. Los resultados son los siguientes.
Figura 5.9. Tazas de fallas ajustada del sistema levente de equipos 06, 08, 09 y 10 para el periodo 2011 y 2012
37 Lo que se observa de la figura 5.9 es que las palas 06 y 10 poseen mayor probabilidad de falla prematura en el sistema de levante, posiblemente por solturas mecánicas de anclajes del sistema de levante al revolving frames producidas por excesivas vibraciones. Con respecto a las palas 08 y 09 se puede concluir que el sistema de levante es más confiable que en los otros equipos, pero que igual poseen una alta probabilidad de falla en las primeras horas de funcionamiento. Esta probabilidad disminuye a través del tiempo, esto quiere decir que hoy en día todas las palas de la flota se encuentran en la condición de mortalidad infantil en la curva de la bañera, el parámetro β o parámetro de forma es el que determina en que zona de la curva de la bañera esta el equipo, los parámetros obtenidos con la distribución de Weibull dan como resultado parámetros de forma que oscilan entre 0.5 y 0.8 (si el parámetro β es menor que 1 el equipo está en la zona de mortalidad infantil). Esta condición de mortalidad infantil del sistema de levante puede ser causada por componentes defectuosos, malas reparaciones o montajes, o malas prácticas operacionales.
5.1.3.2 Confiabilidad Este último parámetro está relacionado de manera directa con la tasa de falla y el tiempo promedio entre fallas (ver Capítulo 4) por lo que su resultado ya es conocido de antemano o se tiene una noción de él. No obstante, para la obtención de este parámetro se han tenido en consideración las mismas premisas usadas para la determinación del parámetro tasa de falla. Del análisis realizado se obtiene lo siguiente:
38
Figura 5.10. Confiabilidad del sistema levante equipos 06, 08, 09 y 10 para el periodo 2011 y 2012
Tal y como se presento en la figura 5.9, las palas 06 y 10 poseen los resultados más adversos en cuanto a tasa de falla y confiabilidad. Evidentemente el sistema de levante es un sistema muy poco confiable en la flota en general, pero se observa claramente de la figura 5.10, que los problemas son más agudos en algunas palas, esto lleva a preguntar el por qué. Según lo investigado, no todas las palas poseen los componentes idénticos. Por ejemplo las trasmisiones son de distintos fabricantes y algunas están nuevas otras restauradas, cosa que incide de manera significante en el desempeño en general del equipo. También es relevante considerar que no todos los equipos poseen el mismo anclaje de la transmisión al revolving frames, las palas 06 y 08 poseen el sistema de locking assembly en todos sus anclajes, en cambio las palas 09 y 10 son una mezcla entre sistema locking assembly en algunos anclajes, y pasadores convencionales en otros. Las ventajas del sistema locking assembly versus pasadores tradicionales, es que esta unión no permite desplazamiento en sentido alguno, lo que en teoría vuelve el sistema más rígido y atenúa las vibraciones del equipo. El problema es alinear todo el sistema, porque como se señalo el sistema locking assembly no permite desplazamiento en ninguna dirección, lo que
39 se traduce en que la trasmisión tiene una posición única cuando está anclada al revolving frames. En consecuencia, los acoplamientos entre motor hoist y el engranaje de entrada de la transmisión son un problema a la hora de ser alineados, y sumando que después los engranajes planetarios de salida de la transmisión se acoplan a la corona del tambor, lo que conlleva a vibraciones por des-alineamiento lo que muchas veces cuestiona la implementación del sistema locking assembly.
5.2
IDENTIFICACIÓN DE SISTEMAS CRÍTICOS
Como conclusión de los análisis anteriores, se determinan a continuación aquellos sistemas que presentan los parámetros considerados críticos para cada uno de dichos estudios:
Análisis de Detenciones: En este estudio se determinó que los sistemas correspondientes a Sistema estructural, sistemas secundarios, sistema de levante y sistema de control presentan generalmente el mayor número de detenciones y el mayor tiempo indisponible que acarrean dichos eventos. Se observó que estos sistemas abarcan el 76 % de las detenciones y sobre el 75 % de los tiempos indisponibles del equipo. Estas características se presentan de forma general en la totalidad de la flota con excepción de lo visto en las palas 06 y 10 donde los problemas en el sistema de levante se agudizan.
Análisis de Indicadores de Gestión: En cuanto a los indicadores de MTBF y MTTR, se determinó que el sistema correspondiente a secundarios presenta el valor más crítico de tiempo promedio entre fallas, debido a que puede llegar a alcanzar valores de 60 hrs. Lo sigue en importancia el sistema estructural, debido a que es el segundo más bajo de los valores obtenidos para dicho indicador.
40 Los resultados del análisis del MTTR, demuestran que las fallas presentes en sistema de levante requieren de un elevado tiempo de reparación y es el cuarto sitema con menor MTBF, y considerando que una falla en este sistema es de carácter catastrófico por tema de stock de repuestos y costo, por lo que para la compañía pasa a ser el sistema de mayor criticidad hoy en día.
Análisis con el método Jack Knife A modo de reafirmar todos los antecedentes expuestos, esta herramienta proporciona los sistemas críticos en cuales enfocar los esfuerzos. Estos sistemas serán; sistema estructural, sistemas secundarios y por último el sistema de levante, al cual se aplicara la herramienta del RCM. Los otros sistemas serán estudiados con árboles de falla con el fin de analizar con detalle las fallas más recurrentes en estos sistemas.
5.3
APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA DEL MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD (RCM).
Una vez determinado el sistema que será analizado por la metodología establecida en el Capítulo 4 sobre el Mantenimiento Centrado en Confiabilidad, el siguiente paso es establecer un criterio sobre la extensión de dicho análisis. Esto quiere decir, cuan detallado será el estudio de los distintos modos de fallas (causas de fallas), ya que, se debe optimizar los recursos y tiempos disponibles para realizar los análisis, descartando de esta manera, incorporar al estudio sucesos que no se presentan con frecuencia o no tienen la posibilidad de hacerlo según el contexto operacional del equipo. De esta manera, se procede a analizar las detenciones que han ocurrido en el sistema de levante durante los años 2011 y 2012 para las cuatro palas, considerados equipos maduros por sus horas de operación.
41 Tales análisis consisten en el estudio de las frecuencias de fallas y del tiempo indisponible asociado a ellas y cuyos resultados obtenidos para el sistema de levante se presentan en las Figuras 5.11 y 5.12.
Figura 5.11. Tiempo indisponible por fallas en sistema de levante en flota de palas periodo 2011-2012. (Tiempo total anual considerado: 8760 h x 4 equipos).
Figura 5.12. Cantidad de detenciones por fallas en sistema de levante en flota de palas periodo 2011-2012. (Tiempo total anual considerado: 8760 h x 4 equipos).
42
Para complementar este análisis y poder determinar de manera clara y precisa cuales son las fallas mas criticas del sistema de levante, se procede a aplicar el método de Jack Knife. Los resultados son los siguientes.
Figura 5.13. Análisis Jack Knife aplicado a las fallas del sistema de levante para el periodo 2011-2012
De estos gráficos se puede determinar cuáles son los componentes del sistema de levante que afectan con mayor importancia su funcionamiento. Estas son:
Transmisión de levante.
Sistema de control.
43 Bajo el mismo desarrollo, se obtendrán las fallas mas criticas del sistema estructural y secundarios, con el fin de estudiar los elementos más importantes en el árbol de falla respectivo.
44
Los resultados son los siguientes para el sistema estructural:
Figura 5.14. Tiempo indisponible por fallas en sistema estructural en flota de palas periodo 2011-2012. (Tiempo total anual considerado: 8760 h x 4 equipos).
Figura 5.15. Cantidad de detenciones por fallas en sistema estructural en flota de palas periodo 2011-2012. (Tiempo total anual considerado: 8760 h x 4 equipos).
45
Figura 5.16. Análisis Jack Knife aplicado a las fallas del sistema estructural para el periodo 2011-2012
De estos gráficos de determina que la falla crítica para el sistema estructural es: Elementos de desgaste. Los resultados son los siguientes para sistemas secundarios son:
Figura 5.17. Tiempo indisponible por fallas en sistemas secundarios en flota de palas periodo 2011-2012. (Tiempo total anual considerado: 8760 h x 4 equipos).
46
Figura 5.18. Cantidad de detenciones por fallas en sistemas secundarios en flota de palas periodo 2011-2012. (Tiempo total anual considerado: 8760 h x 4 equipos).
Figura 5.19. Análisis Jack Knife aplicado a las fallas de sistemas secundarios para el periodo 2011-2012
Se concluye de los gráficos anteriores que la falla mas critica para sistemas secundarios es: Sistema abrir balde.
47 5.3.1 Hoja FMEA Esta hoja consiste en recopilar la información de las respuestas a las cuatro primeras preguntas básicas del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad. Su desarrollo general se presenta a continuación, en cada una de sus etapas. 5.3.1.1 Funciones Principales El primer paso consiste determinar las funciones que el usuario espera que realicen ambos sistemas; estas funciones no son únicas, señalando a continuación los tópicos que éstas pueden abarcar: Funciones Primarias: Corresponden a aquellas funciones por las cuales el sistema fue adquirido o diseñado. Este hecho hace que no presente un mayor problema obtenerlas. Funciones Secundarias: Son aquellas que el sistema espera que haga, ya sea por diseño o por funcionamiento. Pueden presentar graves consecuencias si no se analizan a conciencia. Funciones de Seguridad: Corresponden a aquellas funciones que posee el sistema debido a lo complejo de sus componentes y que impiden que las fallas se propaguen a otros sistemas internos. Para determinar las funciones del sistema de levante se agendan reuniones con personal de operaciones mina y mantenedores eléctricos y mecánicos quienes son los que mejor conocen las funciones del sistema de levante. 5.3.1.2 Fallas Funcionales Luego se determinan las Fallas Funcionales que pueden impedir que los sistemas no desarrollen las funciones principales que fueron definidas. Estas fallas funcionales estarían dadas, en forma general, por aquellas que se obtuvieron en el desarrollo anterior.
48 De manera similar que el punto anterior, los trabajos se realizan con personal de operaciones mina y mantenedores eléctricos y mecánicos quienes son los que mejor conocen las fallas funcionales del sistema de levante. 5.3.1.3 Modos de Fallas A continuación, se deben establecer las causas que producen estas fallas funcionales, pero bajo el criterio de señalar aquellas que ocurren con más frecuencia. Esta información fue recopilada de los mecánicos y eléctricos de mantenimiento del área. El reconocimiento de estos modos de fallas, como se mencionó anteriormente, debe empezar por determinar aquellas fallas que tengan la probabilidad alta de producirse en el contexto operacional de desempeño del equipo, con el fin de no desperdiciar esfuerzo en estudios sin sentido. Esta información se puede determinar a partir de los datos del historial de fallos del equipo pero en esta ocasión la base de datos de la compañía es poco detallada y no contiene la suficiente información para determinar la causa de los fallos. Es por esto que se recurre a la confección de una encuesta entregada al personal asociado al mantenimiento de los equipos, con el propósito de obtener información de expertos acerca de los modos de falla. 5.3.1.4 Ocurrencia de Modos de Fallas A cada modo de falla se le determina su ocurrencia en base al conocimiento que tiene el personal de mantenimiento, ya que resulta imposible determinarlo de manera estadística dado la precariedad de la base de datos existente. 5.3.1.5 Efecto de los modos de falla. A continuación se debe registrar que pasa cuando cada modo de falla ocurre, considerando que no se realiza ninguna acción para impedir la ocurrencia del modo de falla y solamente registrando la hipótesis básica.
49 5.3.2 Hoja RPN Esta hoja determina el número de prioridad de riesgo (RPN) primordial a la otra de darle criticidad a cada modo de falla. Corresponde al producto de la detectabilidad (D), ocurrencia (O) y severidad (S) del modo de falla. Este número es calculado para cada modo de falla. La severidad se descompone en cinco índices a considerar, poderando cada índice según las necesidades de la empresa. 1. Impacto de las consecuencias en la seguridad de las personas (S1), se pondera con un 25%. 2. Impacto de las consecuencias sobre el medio ambiente (S2), se pondera con un 10%. 3. Impacto de las consecuencias sobre la producción (S3), se pondera con un 20%. 4. Impacto de las consecuencias en el tiempo de reparación (S4), se pondera con un 25%. 5. Impacto de las consecuencias sobre el costo de reparación (S5), se pondera con un 20%.
5.3.3 Hoja RCM Esta hoja recopila la información referente a las respuestas de las últimas tres preguntas básicas de RCM. De éstas se obtienen las estrategias de mantenimiento para cada uno de los modos de fallo analizados, considerando la tarea propuesta, la frecuencia a la cual se realiza y quien es el responsable de efectuarla. Este análisis está siendo realizado bajo un grupo de estudio, tal como lo recomienda la metodología que se aplica. Éste está compuesto por un mecánico especialista, un eléctrico, un operador, el planificador del área y el facilitador. Todos ellos trabajan conjuntamente para obtener los resultados que se esperan, apegándose al desarrollo correspondiente.
50 5.3.3.1 Consecuencia de Modos de Fallas A cada modo de falla se le determina sus consecuencias asociadas y el tiempo que implica su reparación con el objeto de evaluar la importancia de cada una de ellas. El detalle de las consecuencias puede componerse de información referente a la evidencia de que ésta se produjo, consecuencias materiales y operacionales ó aquellas consecuencias que pueden producir daños físicos o al medio ambiente. 5.3.3.2 Tareas Preventivas Cabe mencionar que estas tareas corresponden a las citadas en el Capítulo 4, es decir, se habla de tareas a condición, tareas de reacondicionamiento cíclicas, tareas de sustitución cíclicas y acciones “a falta de”, las cuales se obtienen luego de implementar el Árbol de Decisión. La primera etapa es evaluar si la causa de falla es evidente o no, vale decir, determinar si es una falla oculta para analizar la factibilidad de realizar tareas preventivas que disminuyan de manera considerable los posibles efectos múltiples que ellas conllevan. En caso de no encontrar ninguna actividad preventiva, se procede a realizar la acción “a falta de” que corresponda para este tipo de falla la tarea a realizar es una búsqueda de fallas. Si la falla es evidente, se procede a evaluar si ésta acarrea consecuencias a la seguridad de las personas o al medio ambiente con el mismo objetivo anterior evaluar la factibilidad de realizar tareas preventivas que disminuyan o eliminen dichos eventos. En caso de no encontrar ninguna actividad preventiva, la acción “a falta de” a realizar corresponde a un rediseño obligatorio. Si el modo de falla no trae consecuencias al ítem anterior, se procede a analizar si afecta o no a la operación o funcionamiento del sistema en que se involucra. Si se reconocen efectos operacionales, se evalúa la factibilidad de realizar una tarea preventiva que los disminuya o elimine. En caso de no ocurrir esto, las acciones “a falta de” que se pueden llevar a cabo corresponden a un rediseño que debe ser justificado o ningún tipo de mantenimiento programado, bajo el análisis correspondiente.
51 Por último, si la causa de falla en análisis no presenta consecuencias operacionales, de igual manera se procede a evaluar la factibilidad de realizar tareas preventivas, con el fin conocido de disminuir o eliminar dichos efectos. En caso de no justificarse la realización de dichas actividades, las acciones “a falta de” que se podrían efectuar corresponden a un rediseño justificado ó ningún tipo de mantenimiento programado. Como resultado de este proceso se obtiene alrededor de un 20% de nuevas estrategias de mantenimiento para los sistemas estudiados. No obstante, el resto de las tareas ya existían pero se reconoció por el grupo de análisis que no se respetaban a cabalidad o no estaban de manera correcta ejecutadas. Por ejemplo, el monitoreo de condiciones pretendía monitorear los modos de falla más frecuentes de la pala, pero los equipos utilizados no eran los correctos para la condición de operación del equipo, es por esto que los análisis hechos eran erróneos y distaban de poder detectar las fallas potenciales a tiempo. También se detectan desviaciones muy altas en el tiempo de reparaciones idénticas, esto se explica según jefes de área “hay mantenedores que saben y otros que no” lo que lleva a pensar si bajo esta situación las reparaciones se efectúan de la manera más apropiadas a la condición del equipo. Además, se rescata la necesidad de crear una nueva pauta de mantenimiento para el área eléctrica, debido a que las ya existentes no poseen muchas tareas proactivas de este tipo tomando en consideración lo importante de este sistema, ya que la pala es controlada netamente por sistemas eléctricos. Por otro lado, hay que señalar que al revisar las pautas de mantenimiento existentes, se concluyó que es necesario actualizarlas y agregarles las nuevas estrategias de mantenimiento encontradas. Sin embargo, el resultado más considerable consiste en el hecho de que los participantes pueden observar la importancia de realizar cada una de las actividades de mantenimiento, como también la necesidad de mejorar los flujos de información entre las áreas de operación y mantenimiento.
52 5.4
ANÁLISIS DE ÁRBOL DE FALLA
La realización de un análisis de este tipo, se hizo necesaria ante la diversidad de fallas que presentan los sistemas. Esta herramienta permite mostrar mediante diagramas cuáles son los principales sistemas que están involucrados en las fallas de los componentes. Dichos esquemas relacionan los sistemas con sus posibles combinaciones de causas de fallas, entregando información sobre si la pérdida de la función de un componente es producida por una falla, o es necesario que varios sistemas entren en falla para lograr dicho estado. Esta posibilidad la entrega la simbología que utiliza el análisis, las cuales se expresaron en el Capítulo 6 del presente documento. Su aplicación en el presente estudio, consiste en apoyar de una manera más gráfica cuáles pueden ser las causas de fallas de los sistemas levante, estructural y secundarios.
53
6
6.1
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
La implementación de la Metodología del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad a los sistemas críticos de las palas modelo Bucyrus 495 HR alcanzó de manera satisfactoria los objetivos que se buscaban con ella, debido a la obtención de nuevas estrategias de mantenimiento para el equipo como también la reafirmación de aquellas ya existentes. Este desarrollo fue logrado gracias a un análisis de fallas de la flota de palas de la empresa. La obtención de indicadores de desempeño para los sistemas internos del equipo, sean éstos el MTBF, MTTR y el método de Jack Knife entregaron la información necesaria para efectuar un análisis realista de la criticidad de dichos componentes. Con los resultados obtenidos en el presente trabajo, se determinó que el sistema de levante del equipo presenta los parámetros más alejados de los estándares de funcionamiento óptimos de la pala, concluyéndose de esta manera, que este sistema seria analizado en los pasos siguientes a través de la metodología del RCM. Además, la información entregada por las tasas de fallas del mismo, revela un comportamiento decreciente en el número de detenciones del sistema estudiado, y un aumento en los valores de probabilidad de falla para el sistema, correspondiente al desgaste prematuro de los componentes. Este análisis también fue realizado para la determinación del estado actual de la flota de palas en comparación con lo que se espera por parte de la compañía, según parámetros de comparación manejados para el resto de las mineras a nivel nacional. Este estudio, el cual es presentado en los anexos del trabajo, entrega resultados negativos para la gestión del área de Servicios Mina en variables como el tiempo promedio para reparar y disponibilidad. Además, se encuentra que las mantenciones no programadas de la flota conllevan el 47% del tiempo indisponible asociado a ellas, lo que es un claro indicio de lo deficiente de la gestión del mantenimiento y operación de las palas. También se detecta, gracias a la
54 realización del RCM, que falta capacitación a mantenedores eléctricos y mecánicos para estandarizar mejor tiempos de reparación y mejorar calidad de las mismas. Al aplicarse la metodología del RCM, se demuestra lo fácil y práctico de su uso, ya que, entrega la posibilidad de registrar gran información acerca de las fallas de los sistemas y sus consecuencias en aspectos como seguridad, medio ambiente y operación, los cuales corresponden a temas considerados en la nueva visión del mantenimiento actual. Por otro lado, este método permite analizar fallas de tipo ocultas presentes en cualquier componente. Estas fallas en sistemas son aquellas que no se detectan hasta que un elemento, por lo general ligado a ella, entra en estado de falla produciendo en ese instante la percepción de la pérdida del funcionamiento de dicho sistema. Generalmente, se trata de elementos de seguridad que están encargados de controlar el actuar de componentes más importantes, desprendiéndose de ahí el motivo por el cual es necesario conocer e identificar tales elementos, debido a que se previene con ellos la presencia de fallas múltiples en los equipos. Los resultados obtenidos a partir de esta herramienta, consistieron en la obtención de nuevas tareas de mantenimiento, con sus frecuencias y el personal responsable de llevarlas a cabo para el sistema crítico analizado. También se logró la reafirmación de la importancia de las ya existentes. Sin embargo, las tareas desarrolladas no fueron en gran número, pero éstas complementan y hacen más eficiente la gestión del mantenimiento de las palas. Estos resultados se vieron apoyados por el desarrollo de un análisis de árbol de fallas de los sistemas considerados críticos, los que permitieron visualizar qué fallas pueden estar presente en los componentes de cada uno de ellos y de qué modo afectan a las detenciones del equipo. Esta herramienta facilitó el análisis de fallas y la implementación del RCM gracias a que se encuentran expuestos gráficamente. De este modo se concluye de manera general, que la gestión de mantenimiento del área de Servicios Mina de la empresa en cuestión y también el área de Operación de la misma están realizando sus actividades de manera insuficiente para lograr que el equipo analizado
55 alcance los estándares de funcionamiento entregados por la compañía, alcanzando dicha insuficiencia a niveles de la Superintendencia. De esta manera, a continuación se entregan las recomendaciones que se encontraron después de la realización de cada uno de los análisis del presente estudio.
6.2
Recomendaciones
Como resultado de las actividades realizadas en el presente trabajo se recomiendan acciones que son necesarias de forma primordial en el actuar de las áreas de mantenimiento y operación del equipo analizado. Es primordial “para mejorar la situación actual” la capacitación del personal encargado del mantenimiento en terreno, tanto eléctricos como mecánicos, con el fin de obtener reparaciones de calidad y en tiempos prudentes en cada una de las tareas a realizar en el equipo. Esta acción es de suma importancia, ya que todo el trabajo realizado hasta aquí carece de valor si las reparaciones en terreno se siguen haciendo como hasta ahora. Otro punto muy importante es mejorar la base de datos actual de detenciones. El presente trabajo es de mucha utilidad para este cometido, ya que en él se exponen todos los modos de fallas posibles del sistema de levante. También la confección de los arboles de falla tanto para el sistema estructural y sistema secundarios brindan la suficiente información para empezar a registrar las detenciones identificando claramente el modo de falla producido y así poder llevar una estadística sobre la ocurrencia de ellos, tiempo de reparación, etc. Se sugiere a la superintendencia de mantención mina a trabajar en los sistemas que no fueron tratados en el siguiente trabajo, para obtener resultados óptimos a la hora del registro de información. El monitoreo de condiciones efectuado a las palas a resultado ser ineficiente hasta el momento, las fallas no han sido detectadas a tiempo y como consecuencia se ha llegado a fallas catastróficas en el sistema de levante, en la mayoría de las oportunidades por vibraciones excesivas del sistema de levante, las cuales no se pueden estudiar de forma
56 correcta. La razón que explica esta situación, es que los equipos y métodos de monitoreo no son los propicios para la condición de operación existente en la pala, que consiste en cargas y velocidades variables. Las tareas definidas para muchos modos de fallas, consisten en la realización de mantenimiento predictivo, teniendo como pilar fundamental el monitoreo de vibraciones. Es por esto que se recomienda reforzar el departamento encargado del monitoreo de condiciones, adaptándolo a las necesidades demandadas por el equipo, con esto se obtendrá una detección oportuna de las fallas y así programar los trabajos de reparación de la mejor manera, contando con los recursos necesarios en el momento justo. Por otro lado, es necesario actualizar las pautas de mantenimiento, ya sea con las tareas obtenidas de este estudio. También, como se mencionó en las conclusiones, el desarrollo de una pauta de mantenimiento eléctrica es relevante para el fin que se persigue, dada la importancia de dicho sistema en el funcionamiento del equipo. Otro tema relevante es realizar la difusión de los indicadores de desempeño que se obtienen diariamente para los equipos del área, con el fin de que los trabajadores observen la condición en que se encuentran sus equipos y de qué manera ellos pueden mejorar dichos resultados, provocando que se tome conciencia y se cree un sentido de pertenencia con el logro de los objetivos y metas planteadas para cada área.
57
7
BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS
1. “Curso de Mantenimiento centrado en confiabilidad”, MAHUIDA LTDA, septiembre 2012. 2. “Curso de Formación en Reliability Centred Maintenance Versión II”, ELLMAN Y ASOCIADOS, Mayo 2007. 3. “Administración Moderna del Mantenimiento”, Lourival Augusto Tavares, Editorial Datastream, 1ª edición en español, año 2009. 4. “Fault Tree Analysis”, 4a Edición, P. L. Clemens, Febrero 2009. 5. “Manual de Servicio de Pala Electrica Bucyrus Modelo HR”, E.E.U.U., 2000. 6. “Aporte al Desarrollo de Modelo de PYME Metalmecánica, Utilizando Enfoque Centrado en Confiabilidad (RCM)”, Trabajo de Título de Ingeniería Civil Mecánica, Universidad Técnica Federico Santa María, Rodrigo Andrés Gómez Donoso, Marzo 2008. 7. “Indicadores y Modelos de Mantenimiento”, Gerencia Negocios y Administración Contratos, FINNING. 8. Documentos otorgados por Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi.
58
ANEXOS
59
ANEXO N° 1: ANÁLISIS DE CRITICIDAD DE FLOTA DE PALAS BUCYRUS 495HR.
Descripción: El presente anexo entrega la información referente al análisis de la situación actual de los equipos en cuanto a sus indicadores de desempeño, con fin de verificar la situación de criticidad que éste posee.
60
Figura A1.1. Comparación de disponibilidad flota de Palas año 2011 y 2012.
Figura A1.2. Mantenciones programadas versus mantenciones no programadas en año 2011 y 2012.
61
Figura A1.3. Tiempo promedio entre fallas de flota de Palas comparados con el valor esperado por la empresa. (Promedio año 2011-2012)
Figura A1.4. Tiempo promedio para reparar de flota de Palas comparados con el valor esperado por la empresa. (Promedio año 2011-2012)
62
ANEXO N° 2: DESCRIPCION DE EQUIPOS BUCYRUS 495HR.
Descripción: En este anexo se explica brevemente las características y funciones de los sistemas de la Pala.
63
PALA DE CABLE
La pala de cable es uno de los equipos mineros de mayor uso en faenas de rajo abierto por su alta disponibilidad y capacidad de desplazamiento de material, características esenciales para alcanzar alta productividad con costos unitarios bajos. Las palas de cable son en general equipos de gran envergadura. En Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi se cuenta con tres flotas de palas de cable: 1. Pala Bucyrus 495BI (5 equipos) 2. Pala Bucyrus 495HR (4 equipos) 3. Pala P&H 4100 XPC (2 equipos)
DESCRIPCION GENERAL PALAS DE CABLE.
Las palas de cable han sido diseñadas buscando entregar un servicio eficiente ante las dificultades que puedan presentarse en terreno. El equipo es construido con los más altos estándares, entregando gran confiabilidad si el equipo recibe la mantención apropiada. La capacidad de producción que tenga el equipo está limitada a la capacidad de carga que tenga el balde, alcanzando en el presente valores superiores a 60yd 3 en algunos modelos.
64
Figura A2.1. Esquema general de los componentes exteriores del equipo.
65 DIMENCIONES Y RANGOS DE TRABAJO DEL EQUIPO.
Figura A2.2. Dimensiones generales del equipo acotadas.
US
Métrico
Capacidad Balde (nominal)………………………………………60 yd3……..…..46 m3 Capacidades de Baldes (rango)………………………..…………40-80 yd3…30.6-61-2 m3 Longitud de la Pluma…………………………………….………..67’……………20.4 m Ángulo de la Pluma………………………….…………………....45°……………..45° Longitud Efectiva del Mango del Balde………………………..35’-10”…………10.9 m
66 Longitud Total del Mango del Balde……………………………..47’…………….14.3 m A: Altura de Descarga………………………………………….34’-10”………….10.6 m A1: Altura de Descarga a Radio Máximo……………....………28’-3”……...……8.61 m B: Radio de Descarga-Máximo…………………………………66’-9”……....….20.34 m C: Altura de Corte-Máximo……………………………………..59’-3”……….….18.1 m D: Radio de Corte-Máximo……………………………………..78’-2”………….23.83 m E: Radio a Nivel del Suelo……………………………………..56’-1”……..….….17.1 m F: Profundidad Bajo Nivel de Suelo-Máxima……………….…10’-6”……….…..3.20 m G: Altura Libre a Poleas Punta Pluma…………………………...68’-6”…………….20.9 m H: Radio Libre a Poleas Punta Pluma…………………..……….63’-1”…..……….19.02 m I: Altura Libre a Estructura Giratoria…………………………….29’-7”…………... 9.02 m J: Altura Libre Estructura Giratoria al Suelo…………..………...10’-10”……..……..3.3 m K: Altura de la estructura A…………………..………………….44’-4”…….……13.51 m L: Ancho Total de la Maquina…………………………..……….42’-8”…………13.01 m M: Altura al Suelo ……………………………………………….22”……..…....….0.57 m N: Nivel Visual Desde la Cabina del Operador……………….….29’-0”…………..8.84 m
67
Las palas de cable tienen tres secciones principales que se encuentran interrelacionadas:
INFRAESTRUCTURA O TRUCK FRAMES. Es la estructura encargada de soportar el peso de la superestructura y es la base del equipo.
Figura A2.3. Esquema de la infraestructura de la Pala Bucyrus 495HR (Fuente: Manual de Servicio de Pala Electrica Bucyrus Modelo HR).
En la infraestructura operan los sistemas propulsión y rodado, que son los encargados de mover el equipo dentro de la mina al frente de carguío.
68
El sistema de propulsión cuenta con dos motores unidos a transmisiones planetarias que traspasan toda la potencia al tambor de propulsión de las orugas que como resultado mueve la Pala.
Figura A2.4. Esquema general sistema de rodado (Fuente: Manual de Servicio de Pala Electrica Bucyrus Modelo HR).
Figura A2.5. Conjunto de bastidores y orugas del sistema de rodado (Fuente: Manual de Servicio de Pala Electrica Bucyrus Modelo HR).
69
SUPERESTRUCTURA O REVOLVING FRAMES.
Sobre la infraestructura va montada la superestructura, es capaz de girar sobre sí misma 360° para poder realizar las operaciones de carga y descarga de material fácilmente. La superestructura es también la sala de maquinas de muchos sistemas de la pala.
Figura A2.6. Esquema general superestructura Palas Bucyrus 495HR (Fuente: Manual de Servicio de Pala Electrica Bucyrus Modelo HR).
70
Los sistemas al interior de la superestructura son:
SISTEMA LEVANTE O HOIST. Es el sistema encargado de levantar y bajar el balde, lo hace a través de cables que son enrollados en un tambor que es accionado por un sistema que consta de motor y transmisión.
Figura A2.7. Esquema general del sistema de levante del equipo (Fuente: Manual de Servicio de Pala Electrica Bucyrus Modelo HR).
71
SISTEMA DE EMPUJE Y RECOGE O SISTEMA CROWD. Montado en la parte frontal de la superestructura, es el encargado de empujar el balde sobre el frente de carguío para llenar el balde y luego hacerlo retroceder. Para las palas Bucyrus, este sistema funciona a través de cables.
Figura A2.8. Disposición de los cables de empuje y recoge (Fuente: Manual de Servicio de Pala Electrica Bucyrus Modelo HR).
Figura A2.9. Conjunto sistema de empuje y recoge con tambor, transmisión y motor (Fuente: Manual de Servicio de Pala Electrica Bucyrus Modelo HR).
72
SISTEMA DE GIRO O SWING. Es el sistema que se encarga de girar la superestructura sobre si misma. Para lograrlo cuenta con dos motores ubicados en los costados del equipo, que a través de la cremallera de giro es capaz de hacer girar el equipo en 360° en ambas direcciones.
Figura A2.10. Esquema general del sistema de giro de la Pala (Fuente: Manual de Servicio de Pala Electrica Bucyrus Modelo HR).
73
ESTRUCTURAS DE OPERACIÓN. La última estructura principal del equipo es la encargada de ejecutar las funciones del sistema de levante y sistema de empuje y recoge, por medio de la pluma, mango y balde es capaz finalmente de cargar el balde con mineral.
Figura A2.11. Esquema general de las estructuras de operación de la Pala (Fuente: Manual de Servicio de Pala Electrica Bucyrus Modelo HR).
74
ANEXO N° 3: COMPONENTES Y SISTEMAS PRINCIPALES DE LA PALA BUCYRUS MODELO 495HR.
Descripción: Este anexo contiene la información detallada sobre los componentes generales que constituyen cada sistema del equipo junto con la vida útil de cada uno de ellos.
75 Tabla A3.1: Componentes principales de la Pala Bucyrus 495HR. Sistema
Componente
Vida Útil [Horas]
EMPUJE- RECOGE
CORONA 1ER INTERMEDIO CROWD
25,000
EMPUJE- RECOGE
CORONA 2DO.INTERMEDIO CROWD
25,000
EMPUJE- RECOGE
CORONA TAMBOR EMPUJE
25,000
EMPUJE- RECOGE
CORONA Y EJE PRIMER INTERMEDIO CROWD
25,000
EMPUJE- RECOGE
CORONA Y EJE SEGUNDO INTERMEDIO CROWD
25,000
EMPUJE- RECOGE
EJE 1ER.INTERMEDIO CROWD
25,000
EMPUJE- RECOGE
EJE 2DO.INTERMEDIO DE CROWD
25,000
EMPUJE- RECOGE
EJE EXTENSION MOTOR CROWD
20,000
EMPUJE- RECOGE
FRENO CROWD
EMPUJE- RECOGE
MACHON ACOPLAMIENTO MOTOR CROWD
20,000
EMPUJE- RECOGE
MOTOR CROWD W/TACH GEN
20,000
EMPUJE- RECOGE
RODAMIENTO EJE 1ER.INTERMEDIO EMPUJE L/DERECHO
25,000
EMPUJE- RECOGE
RODAMIENTO EJE 1ER.INTERMEDIO EMPUJE L/IZQUIERDO
25,000
EMPUJE- RECOGE
RODAMIENTO EJE 2DO.INTERMEDIO DE EMPUJE L/DERECHO
30,000
EMPUJE- RECOGE
RODAMIENTO EJE 2DO.INTERMEDIO DE EMPUJE L/IZQUIERDO
30,000
EMPUJE- RECOGE
RODAMIENTO EJE EXTENSION MOTOR DE EMPUJE LADO MACHON
20,000
EMPUJE- RECOGE
RODAMIENTO EJE EXTENSION MOTOR DE EMPUJE LADO TAPA
20,000
EMPUJE- RECOGE
RODAMIENTO TAMBOR EMPUJE L/DERECHO
30,000
EMPUJE- RECOGE
RODAMIENTO TAMBOR EMPUJE L/IZQUIERDO
30,000
EMPUJE- RECOGE
TACOGENERADOR CROWD
EMPUJE- RECOGE
TAMBOR EMPUJE
30,000
ESTRUCTURAL
ECUALIZADOR DERECHO
40,000
ESTRUCTURAL
ECUALIZADOR IZQUIERDO
40,000
ESTRUCTURAL
FRAME PADLOCK LADO DERECHO
40,000
ESTRUCTURAL
FRAME PADLOCK LADO IZQUIERDO
40,000
ESTRUCTURAL
PADLOCK LADO DERECHO
40,000
ESTRUCTURAL
PADLOCK LADO IZQUIERDO
40,000
ESTRUCTURAL
AMORTIGUADOR MANGO
30,000
ESTRUCTURAL
CORREDERA
15,000
ESTRUCTURAL
EJE CORREDERA
30,000
ESTRUCTURAL
MANGO
30,000
SECUNDARIOS
MOTOR DIPPER TRIP
20,000
SECUNDARIOS
TRANSMISION DIPPER TRIP
25,000
ESTRUCTURAL
cables de suspensión
50,000
ESTRUCTURAL
CATALINA PUNTA PLUMA LADO DERECHO
50,000
ESTRUCTURAL
CATALINA PUNTA PLUMA LADO IZQUIERDO
50,000
5,000
3,723
76
ESTRUCTURAL
PLUMA
50,000
ESTRUCTURAL
BUJE CAMISA CENTRAL
50,000
ESTRUCTURAL
CAMISA CENTRAL
50,000
ESTRUCTURAL
COMPRESOR DE AIRE
20,000
ESTRUCTURAL
CREMALLERA DE GIRO
50,000
ESTRUCTURAL
FAJAS POLINES TORNAMESA
50,000
ESTRUCTURAL
POLINES TORNAMESA
50,000
ESTRUCTURAL
RIELES INFERIORES TORNAMESA
50,000
ESTRUCTURAL
RIELES SUPERIORES DELANTEROS TORNAMESA
50,000
ESTRUCTURAL
RIELES SUPERIORES TRASEROS TORNAMESA
50,000
ESTRUCTURAL
VIGA A-FRAME
50,000
GIRO
EJE VERTICAL VIRAR DELANTERO DERECHO
30,000
GIRO
EJE VERTICAL VIRAR DELANTERO IZQUIERDO
40,000
GIRO
EJE VERTICAL VIRAR TRASERO DERECHO
30,000
GIRO
EJE VERTICAL VIRAR TRASERO IZQUIERDO
50,000
GIRO
FRENO MOTOR GIRO LADO DERECHO
5,000
GIRO
FRENO MOTOR GIRO LADO IZQUIERDO
5,000
GIRO
MOTOR GIRO LADO DERECHO
20,000
GIRO
MOTOR GIRO LADO IZQUIERDO
20,000
GIRO
PLANETARIO SWING DERECHO
20,000
GIRO
PLANETARIO SWING IZQUIERDO
20,000
GIRO
RODAMIENTO EJE VERTICAL VIRAR DELANTERO DERECHO
20,000
GIRO
RODAMIENTO EJE VERTICAL VIRAR DELANTERO IZQUIERDO
20,000
GIRO
RODAMIENTO EJE VERTICAL VIRAR TRASERO DERECHO
30,000
GIRO
RODAMIENTO EJE VERTICAL VIRAR TRASERO IZQUIERDO
30,000
GIRO
TACOGENERADOR DE GIRO
GIRO
VENTILADOR MOTOR GIRO LADO IZQUIERDO
LEVANTE
CORONA TAMBOR HOIST
50,000
LEVANTE
EJE SALIDA PLANETARIO HOIST SUPERIOR
20,000
LEVANTE
FRENO HOIST
LEVANTE
MOTOR HOIST WTACH GENERATOR
25,000
LEVANTE
PLANETARIO HOIST
30,000
LEVANTE
RODAMIENTO TAMBOR LEVANTE LADO DERECHO
50,000
LEVANTE
RODAMIENTO TAMBOR LEVANTE LADO IZQUIERDO
50,000
LEVANTE
TACOGENERADOR HOIST
LEVANTE
TAMBOR HOIST
50,000
OTROS
ANILLOS DE CONTROL
10,000
PROPULSION
EJE PROPULSION DERECHO
60,000
PROPULSION
EJE PROPULSION IZQUIERDO
50,000
PROPULSION
MOTOR PROPEL DERECHO
30,000
5,000
5,000
5,000
77
PROPULSION
MOTOR PROPEL IZQUIERDO
30,000
PROPULSION
PLANETARIO PROPEL DERECHO
30,000
PROPULSION
PLANETARIO PROPEL IZQUIERDO
30,000
RODADO
BASTIDOR LADO DERECHO
50,000
RODADO
BASTIDOR LADO IZQUIERDO
50,000
RODADO
ORUGA DERECHA
40,000
RODADO
ORUGA IZQUIERDA
40,000
RODADO
RODILLO INFERIOR TRASERO LADO DERECHO
30,000
RODADO
RODILLO INFERIOR TRASERO LADO IZQUIERDO
30,000
RODADO
RODILLOS INFERIORES DERECHO
30,000
RODADO
RODILLOS INFERIORES IZQUIERDO
30,000
RODADO
RUEDA PROPULSORA DERECHA
30,000
RODADO
RUEDA PROPULSORA IZQUIERDA
30,000
RODADO
RUEDA TENSORA DERECHA
30,000
RODADO
RUEDA TENSORA IZQUIERDA
30,000
78
ANEXO N° 4: RESULTADO DE ANALISIS DE FALLA PARA LA FLOTA DE PALAS BUCYRUS 495HR EN LOS AÑOS 2011 Y 2012.
Descripción: En el presente anexo se señala los resultados obtenidos en el análisis de falla para la Flota de Palas bucyrus 495HR de Compañía Minera Doña Inés De Collahuasi (Pala 06, Pala 08, Pala 09, Pala 10).
79
Tabla A4.1. Análisis de detenciones para Pala 06 en el año 2011.
Sistema
Horas de mantención
Sistema Levante Estructural Sistema Eléctrico Potencia Propulsión Secundarios Sistema Rodado Otros Sistema Virar Sistema Empuje/Recoge Lubricación
355.04 164.67 146.11 134.60 109.69 45.52 40.39 34.32 29.53 9.03
Indisponibilidad N° Fallas (%) (Detenciones) 22.15% 10.27% 9.11% 8.40% 6.84% 2.84% 2.52% 2.14% 1.84% 0.56%
50 115 87 38 110 15 35 21 13 6
MTBF (Horas)
MTTR (Horas)
175.20 76.17 100.69 230.53 79.64 584.00 250.29 417.14 673.85 1460.00
7.10 1.43 1.68 3.54 1.00 3.03 1.15 1.63 2.27 1.51
MTBF (Horas)
MTTR (Horas)
236.76 89.39 282.58 282.58 58.40 324.44 796.36 438.00 461.05 876.00
2.18 1.13 1.41 1.96 1.23 2.55 0.70 0.87 1.50 1.72
Tabla A4.2. Análisis de detenciones para Pala 06 en el año 2012.
Sistema
Horas de mantención
Sistema Levante Estructural Sistema Eléctrico Potencia Propulsión Secundarios Sistema Rodado Otros Sistema Virar Sistema Empuje/Recoge Lubricación
80.61 110.86 43.86 60.91 184.87 68.80 7.73 17.38 28.42 17.22
Indisponibilidad N° Fallas (%) (Detenciones) 10.23% 14.06% 5.56% 7.73% 23.45% 8.73% 0.98% 2.21% 3.61% 2.18%
37 98 31 31 150 27 11 20 19 10
80
Figura.A4.1. Jack Knife sistemas Pala 06 año 2011 y 2012.
Tabla A4.3: Análisis de detenciones para Pala 08 en el año 2011.
Sistema
Horas de mantención
Sistema Levante Estructural Sistema Eléctrico Potencia Propulsión Secundarios Sistema Rodado Otros Sistema Virar Sistema Empuje/Recoge Lubricación
20.35 390.27 164.93 18.27 91.63 6.69 60.50 20.96 25.45 3.52
Indisponibilidad N° Fallas (%) (Detenciones) 1.26% 24.17% 10.21% 1.13% 5.67% 0.41% 3.75% 1.30% 1.58% 0.22%
16 163 92 13 78 5 31 15 23 3
MTBF (Horas)
MTTR (Horas)
547.50 53.74 95.22 673.85 112.31 1752.00 282.58 584.00 380.87 2920.00
1.27 2.39 1.79 1.41 1.17 1.34 1.95 1.40 1.11 1.17
81 Tabla A4.4: Análisis de detenciones para Pala 08 en el año 2012.
Sistema
Horas de mantención
Sistema Levante Estructural Sistema Eléctrico Potencia Propulsión Secundarios Sistema Rodado Otros Sistema Virar Sistema Empuje/Recoge Lubricación
48.87 275.21 31.82 14.70 90.81 19.89 20.47 177.43 13.61 12.99
Indisponibilidad N° Fallas (%) (Detenciones) 5.87% 33.04% 3.82% 1.76% 10.90% 2.39% 2.46% 21.30% 1.63% 1.56%
17 131 21 12 108 8 11 72 17 13
Figura A4.2. Jack Knife sistemas Pala 08 año 2011 y 2012.
MTBF (Horas)
MTTR (Horas)
515.29 66.87 417.14 730.00 81.11 1095.00 796.36 121.67 515.29 673.85
2.87 2.10 1.52 1.23 0.84 2.49 1.86 2.46 0.80 1.00
82 Tabla A4.5: Análisis de detenciones para Pala 09 en el año 2011.
.Sistema
Horas de mantención
Sistema Levante Estructural Sistema Eléctrico Potencia Propulsión Secundarios Sistema Rodado Otros Sistema Virar Sistema Empuje/Recoge Lubricación
54.32 271.23 250.14 8.86 196.10 7.17 18.84 39.71 24.60 10.08
Indisponibilidad N° Fallas (%) (Detenciones) 3.36% 16.75% 15.45% 0.55% 12.11% 0.44% 1.16% 2.45% 1.52% 0.62%
18 118 94 14 180 4 24 9 18 9
MTBF (Horas)
MTTR (Horas)
486.67 74.24 93.19 625.71 48.67 2190.00 365.00 973.33 486.67 973.33
3.02 2.30 2.66 0.63 1.09 1.79 0.79 4.41 1.37 1.12
MTBF (Horas)
MTTR (Horas)
625.71 130.75 461.05 584.00 42.73 292.00 461.05 417.14 547.50 730.00
2.85 1.32 0.55 2.53 1.04 2.81 0.90 4.17 1.25 1.33
Tabla A4.6: Análisis de detenciones para Pala 09 en el año 2012.
Sistema
Horas de mantención
Sistema Levante Estructural Sistema Eléctrico Potencia Propulsión Secundarios Sistema Rodado Otros Sistema Virar Sistema Empuje/Recoge Lubricación
39.95 88.46 10.53 37.91 214.12 84.44 17.11 87.52 20.01 15.95
Indisponibilidad N° Fallas (%) (Detenciones) 5.57% 12.33% 1.47% 5.28% 29.83% 11.77% 2.38% 12.20% 2.79% 2.22%
14 67 19 15 205 30 19 21 16 12
83
Figura A4.3. Jack Knife sistemas Pala 09 año 2011 y 2012.
Tabla A4.7: Análisis de detenciones para Pala 10 en el año 2011.
Sistema
Horas de mantención
Sistema Levante Estructural Sistema Eléctrico Potencia Propulsión Secundarios Sistema Rodado Otros Sistema Virar Sistema Empuje/Recoge Lubricación
15.05 334.91 142.55 7.28 171.60 85.47 37.18 14.33 10.10 11.71
Indisponibilidad N° Fallas (%) (Detenciones) 1.03% 23.03% 9.80% 0.50% 11.80% 5.88% 2.56% 0.99% 0.69% 0.81%
15 111 90 8 133 21 27 10 14 6
MTBF (Horas)
MTTR (Horas)
584.00 78.92 97.33 1095.00 65.86 417.14 324.44 876.00 625.71 1460.00
1.00 3.02 1.58 0.91 1.29 4.07 1.38 1.43 0.72 1.95
84
Tabla A4.8: Análisis de detenciones para Pala 10 en el año 2012.
Sistema
Horas de mantención
Sistema Levante Estructural Sistema Eléctrico Potencia Propulsión Secundarios Sistema Rodado Otros Sistema Virar Sistema Empuje/Recoge Lubricación
444.60 106.73 25.20 19.34 91.79 50.60 7.79 18.55 29.76 6.05
Indisponibilidad N° Fallas (%) (Detenciones) 41.18% 9.89% 2.33% 1.79% 8.50% 4.69% 0.72% 1.72% 2.76% 0.56%
72 89 21 14 92 19 8 20 14 9
Figura A4.4. Jack Knife sistemas Pala 10 año 2011 y 2012.
MTBF (Horas)
MTTR (Horas)
121.67 98.43 417.14 625.71 95.22 461.05 1095.00 438.00 625.71 973.33
6.17 1.20 1.20 1.38 1.00 2.66 0.97 0.93 2.13 0.67
85
ANEXO N° 5: FRECUENCIA DE FALLAS PARA LOS SISTEMAS CRITICOS DE LA FLOTA DE PALAS BUCYRUS 495HR.
Descripción: Se señala a continuación la base de datos con la que se obtiene la frecuencia de fallas y el tiempo indisponible en los sistemas críticos de las Palas.
86 TablaA5.1. Fallas principales en el sistema estructural de las Palas en los años 2011 y 2012.
Fallas Sistema Estructural
Cant. Detenciones
MTTR (Horas)
Estructuras Principales Cabina Elementos De Desgaste Otros Pasamanos
50 21 589 133 101
4.63 1.25 1.46 3.05 2.19
Tiempo Total (Horas) 231.60 26.22 862.28 406.07 221.42
%
MTBF (Horas)
13% 2% 49% 23% 13%
885.44 2108.20 75.16 332.87 438.34
Tabla A5.2. Fallas principales en el sistema secundarios de las Palas en los años 2011 y 2012.
Fallas Sistema Secundarios Sistema Abrir Balde Sistema de Aire Sistema de Mando
Cant. Detenciones
MTTR (Horas)
748 186 123
1.05 1.37 0.93
Tiempo Total (Horas) 783.67 255.03 114.64
%
MTBF (Horas)
68% 22% 10%
59.19 238.02 359.94
Tabla A5.3. Fallas principales en el sistema levante de las Palas en los años 2011 y 2012.
Fallas Sistema Levante Cant. Detenciones Freno Sistema Control Sistema Lubricación Transmisión Motor Taco
15 93 49 67 15 1
MTTR (Horas) 3.48 4.96 1.63 5.86 5.06 0.09
Tiempo Total (Horas) 52.24 461.16 80.00 392.71 75.87 0.09
%
MTBF (Horas)
5% 43% 8% 37% 7% 0%
2951.47 476.04 903.51 660.78 2951.47 44272.11
87
ANEXO N° 6: HOJA FMEA PARA EL SISTEMA DE LEVANTE DE LA PALA BUCYRUS 495HR.
Descripción: Anexo que presenta la Hoja FMEA que responde a las cuatro primeras preguntas básicas del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad.
88
FMEA
SISTEMA LEVANTE TAG -
N° DOCUMENTO 4323 FECHA 26-06-2013
FUNCION
FALLA FUNCIONAL
MODO DE FALLA
HOJA DE ANALISIS
1
CARGAR DE MINERAL EL BALDE Motor no arranca o no entrega A TOTALMENTE LLENO la potencia necesaria
REALIZADO POR DANIEL AREVALO O. REVISADO POR FRANCISCO LOPEZ B.
GERENCIA MANTENCION MINA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA Y CONFIABILIDAD
OCURRENCIA
TIPO DE FALLA
EFECTOS DE LA FALLA
1
FALLA RODAMIENTOS MOTOR HOIST POR USO
Baja
O
La temperatura de los rodamientos se eleva. La reparación consiste en cambio de motor que demora de 36 a 48 horas.
2
FALLA RODAMIENTOS MOTOR HOIST POR MONTAJE
Moderada baja
O
Se produce juego axial en el eje del motor, sobretemperatura de los rodamientos. La reparación consiste en cambio de motor que demora de 36 a 48 horas.
3
FALLA ACOPLAMIENTO MOTOR HOIST POR USO
Baja
E
No existe conexión entre transmisión y motor. La reparación demora alrededor de 18 horas.
4
FALLA ACOPLAMIENTO MOTOR HOIST POR MONTAJE
Remota
E
No existe conexión entre transmisión y motor. La reparación demora alrededor de 18 horas.
5
SOLTURA TACOMETRO MOTOR HOIST
Moderada baja
O
El sistema de control de la pala detecta fallas en el tacómetro. La reparación consiste en ajustar pernos de sujeción del tacómetro que demora alrededor de 1 hora.
6
CONTAMINACION TACOMETRO MOTOR HOIST
Moderada alta
O
El sistema de control de la pala detecta fallas de sobre corriente en el inversor del motor. Se chequea el estado del componente.
7
FALLA FRENO MOTOR HOIST POR DESGASTE Moderada baja COMPONENTES
E
El sistema de control detecta fallas en el freno y activa alarma. Se procede a regular los frenos o a cambiar el componente si el desgaste no es aceptable.
89
FUNCION
FALLA FUNCIONAL
MODO DE FALLA
OCURRENCIA
TIPO DE FALLA
EFECTOS DE LA FALLA
8
FALLA FRENO MOTOR HOIST POR ALIMENTACION DE AIRE
Baja
E
El freno queda activado. Se procede a la reparación de los componentes dañados del sistema de aire comprimido, los trabajos demoran de 1 a 3 horas.
9
FALLA EJE MOTOR HOIST
Remota
E
El motor deja de funcionar. La reparación consiste en el cambio del motor hoist que demora de 36 a 48 horas.
10
ROTURA ALABE DEL VENTILADOR MOTOR HOIST
Baja
E
El ventilador queda desbalanceado. La reparación consiste en cambiar blower que demora alrededor de 4 horas.
11
DESBALANCEAMIENTO VENTILADOR MOTOR HOIST
Baja
E
Mal funcionamiento del componente. Se procede al cambio del blower que demora alrededor de 4 horas.
12
FALLA ELECTRICA TACOMETRO MOTOR HOIST
O
El sistema de control del equipo alerta sobre daños en el tacómetro y/o falla franca cuando el componente se encuentra muy dañado. En ambos casos el sistema de control detiene el equipo. El tiempo de cambio de tacómetro es de aproximadamente 8 horas
13
PROBLEMA DE CONEXION MOTOR HOIST
Baja
E
El sistema de control de la pala acusa fallas reiteradas y se bloquea. El tiempo de reparación es de 1 a 3 horas dependiendo del daño en la conexión, donde ocurre (lugar accesible o no) y de los daños secundarios.
14
BAJA AISLACION MOTOR HOIST
Moderada
O
El sistema de control de la pala acusa fallas reiteradas y se bloquea. La reparación consiste en el cambio de motor hoist que demora de 12 a 48 dependiendo de la pericia de los mecánicos y eléctricos.
15
FALLA EN EL MOTOR DEL VENTILADOR MOTOR HOIST
Moderada baja
E
El sistema de control de la pala detecta fallas de sobre temperatura en el motor hoist. Se procede al cambio de blower que demora alrededor de 3 horas
Baja
90
FUNCION
FALLA FUNCIONAL
B
No se lubrica o refrigera bien el sistema
MODO DE FALLA
OCURRENCIA
TIPO DE FALLA
EFECTOS DE LA FALLA
16
PROBLEMA DE CONEXION DEL VENTILADOR MOTOR HOIST
Remota
E
El sistema de control de la pala detecta fallas de sobre temperatura en el motor hoist. Se procede a la reparación de la conexión que demora aproximadamente 1 hora.
17
ROTURA TERMINALES MOTOR HOIST
Baja
O
El control de la pala detiene el equipo acusando fallas de sobre corriente. Se procede al cambio de terminales que demora de 1 a 2 horas.
1
FALLA RODAMIENTOS MOTOR HOIST POR LUBRICACION
Moderada
O
Los rodamientos se sobrecalientan. Se cheque estado de rodamientos y lubricación.
2
FALLA ACOPLAMIENTO MOTOR HOIST POR LUBRICACION
Moderada alta
E
Se produce el roce de metal con metal provocando sobre temperatura. La reparación demora de 3 a 12 horas dependiendo de los daños producidos.
3
FUGA SIGNIFICATIVA EN ACOPLAMIENTOS SISTEMA DE LUBRICACION
Alta
E
El sistema de control detecta baja presión en el sistema de lubricación de la transmisión hoist. El tiempo de reparación es de 2 a 12 horas dependiendo del daño existente, donde ocurre (lugar accesible o no) y de los daños secundarios.
4
SATURACION FILTROS SISTEMA LUBRICACION
Alta
E
El sistema de control detecta alta presión en el sistema de lubricación. La solución consiste en cambiar los filtros que demora alrededor de 1 hora.
5
ROTURA PORTAFILTROS SISTEMA LUBRICACION
Baja
E
Existe perdida de aceite del sistema de lubricación. El tiempo de reparación es de 6 a 12 horas dependiendo del daño existente, donde ocurre (lugar accesible o no) y de los daños secundarios.
6
FALLA LUBRICACION CORONA TAMBOR HOIST
Moderada
E
El sistema de control detecta baja presión en el sistema de lubricación de la corona. Se rellena de aceite el sistema, lo que demora 4 horas.
91
FUNCION
FALLA FUNCIONAL
C
Componentes del tambor corona trabajan incorrectamente
MODO DE FALLA
OCURRENCIA
TIPO DE FALLA
EFECTOS DE LA FALLA
7
FALLA BOMBA LUBRICACION POR DESGASTE
Baja
E
Existe bajo flujo de aceite. Se cambia la bomba de lubricación, el trabajo demora de 2 a 3 horas.
8
FALLA SISTEMA LUBRICACION POR MATERIAL PARTICULADO
Baja
O
Se tapan los filtros de aceite o falla la bomba. La reparación consiste en cambiar el aceite del sistema y cambiar los filtros que demora entre 3 a 4 horas.
9
FALLA MECANICA MOTOR BOMBA LUBRICACION
Moderada baja
E
No existe flujo de aceite. Se cambia la bomba de lubricación, el trabajo demora de 2 a 3 horas.
10
FALLA ELECTRICA MOTOR BOMBA LUBRICACION TRANSMISION LEVANTE
Moderada baja
E
El sistema de control de la pala detecta falla por bajo flujo de aceite en el sistema de lubricación. Se procede al cambio de motor de la bomba de aceite que demora alrededor de 4 horas.
1
FALLA RODAMIENTOS TAMBOR CORONA HOIST
Baja
O
La temperatura del componente aumenta. Se cambia el conjunto corona tambor hoist que demora de 60 a 85 horas.
2
FALLA SPIDER TAMBOR CORONA HOIST
Remota
E
La corona gira independiente del tambor. Se cambia el conjunto corona tambor hoist que demora de 60 a 85 horas.
3
ROTURA DIENTES CORONA
Moderada
E
No se genera un engrane correcto entre piñones de salida y corona. Se cambia el conjunto corona tambor hoist que demora de 60 a 85 horas.
4
DESFORMACION ANCLAJES TAMBOR CORONA HOIST
Baja
O
Se genera un desalineamiento entre la corona y la transmisión hoist. La reparación consiste en cambiar anclajes que demora alrededor de 100 horas.
92
FUNCION
FALLA FUNCIONAL
D
Componentes de la transmisión trabajan incorrectamente
MODO DE FALLA
OCURRENCIA
TIPO DE FALLA
EFECTOS DE LA FALLA
5
CORTE O SOLTURA DE PERNOS ANCLAJE TAMBOR CORONA HOIST
Moderada baja
E
Se genera un desalineamiento entre la corona y la transmisión hoist. Se instalan y/o retorquean los pernos que demora de 10 a 12 horas.
6
FISURAS DEFENSA CORONA (MENORES A 4")
Moderada
E
Perdida de rigidez de la defensa. La reparación demora alrededor de 1 hora.
7
FISURAS DEFENSA CORONA (MAYORES A 4")
Moderada
E
Perdida de rigidez de la defensa. La reparación demora alrededor de 2 a 3 horas.
8
CORTE DE PERNOS DEFENSA CORONA (25% DE ELLOS)
Moderada
E
Perdida de sujeción de la defensa. La reparación demora de 1 a 2 horas.
9
CORTE DE PERNOS DEFENSA CORONA (50% DE ELLOS)
Moderada baja
E
Perdida de sujeción de la defensa. La reparación demora alrededor de 3 horas.
10
CORTE DE PERNOS DEFENSA CORONA (75% DE ELLOS)
Baja
E
Perdida de sujeción de la defensa. La reparación demora alrededor de 4 horas.
1
SOLTURA EN BASE DE TRANSMISION POR EXCESIVAS VIBRACIONES
Moderada baja
E
Mal funcionamiento del sistema de levante en general. Se retorquean los pernos del sistema de sujeción locking assembling que demora alrededor de 4 horas.
2
EXCESIVAS VIBRACIONES POR FRECUENCIA PIÑON CORONA
Moderada alta
O
Mal funcionamiento del sistema de levante en general. No existe acción a realizar para mejorar situación.
93
FUNCION
FALLA FUNCIONAL
E
Componentes sistema de control funcionan incorrectamente
MODO DE FALLA
OCURRENCIA
TIPO DE FALLA
EFECTOS DE LA FALLA
Moderada
O
Mal funcionamiento del sistema de levante en general. Se alinean componentes, la tarea demora de 6 a 10 horas dependiendo de la pericia del mecánico.
E
Mal funcionamiento del sistema de levante en general. Se procede a inspeccionar montaje del eje en la transmisión.
3
DESALINEAMIENTO MOTORTRANSMISION
4
EXCESIVO JUEGO RADIAL EJE DE ENTRADA TRANSMISION Moderada baja HOIST
5
FALLA SELLOS EJE DE ENTRADA TRANSMISION HOIST
Moderada alta
E
Fuga de aceite desde la transmisión. Se cambian sellos dañados que demora de 12 a 16 horas.
6
FALLA RODAMIENTOS EJE DE ENTRADA TRANSMISION HOIST
Moderada
O
Se produce un sobrecalentamiento de los rodamientos. Se cambian rodamientos que demora alrededor de 24 horas.
7
ALTA TEMPERATURA RODAMIENTOS EJE DE ENTRADA TRANSMISION HOIST
Moderada baja
O
El sistema de control del equipo detecta la falla y detiene el equipo. Se procede a chequear estado del rodamiento y lubricación.
8
QUIEBRE DIENTES EJE DE SALIDA TRANSMISION HOIST
Baja
O
No se genera un engrane correcto entre piñones de salida y corona. Se cambia eje de salida que demora alrededor de 18 horas.
1
FALLA CABLEADO FUENTES DE PODER PLC NODO LEVANTE
Baja
E
Se bloquea el sistema de control asociado al levante. El tiempo de reparación es de 1 a 5 horas dependiendo del daño en la conexión, donde ocurre (lugar accesible o no) y de los daños secundarios.
2
FALLA INTERNA FUENTES DE PODER PLC NODO LEVANTE
Baja
E
Dependiendo de la falla especifica, se apaga el PLC o el sistema de control del equipo acusa fallas. Se procede al cambio de fuente de poder que demora a lo máximo 1 hora.
94
FUNCION
FALLA FUNCIONAL
MODO DE FALLA
OCURRENCIA
TIPO DE FALLA
EFECTOS DE LA FALLA
Baja
E
Se producen fallas en el sistema de control del equipo lo que deriva en el bloqueo de este. El tiempo de reparación es de 1 a 5 horas dependiendo del daño en la conexión, donde ocurre (lugar accesible o no) y de los daños secundarios.
3
FALLA CABLEADO PLC ASOCIADO A LEVANTE
4
FALLA SENSORES PLC ASOCIADO A LEVANTE
Moderada alta
E
5
ENDODER DEFECTUOSO HOIST
Moderada
E
6
FALLA HARDWARE PLC NODO LEVANTE
Baja
E
Se apaga el PLC o el sistema de control del equipo acusa fallas. Se procede al cambio de PLC que demora alrededor de 2 horas.
7
FALLA CABLEADO FUENTES DE PODER SIBAS ASOCIADO A MOVIMIENTO LEVANTE
Remota
E
El sistema de control SIBAS se bloquea intermitentemente con lo que el sistema se protege y detiene la pala. El tiempo de reparación es de 1 a 5 horas dependiendo del daño en la conexión, donde ocurre (lugar accesible o no) y de los daños secundarios.
8
FALLA INTERNA FUENTES DE PODER SIBAS ASOCIADO A MOVIMIENTO LEVANTE
Remota
E
El sistema de control SIBAS se bloquea. La reparación consiste en el cambio de fuente de poder que demora a lo máximo 1 hora.
9
FALLA CABLEADO SIBAS ASOCIADO A MOVIMIENTO LEVANTE
Remota
E
Se producen fallas en el sistema de control del equipo lo que deriva en el bloqueo de este. El tiempo de reparación es de 1 a 5 horas dependiendo del daño en la conexión, donde ocurre (lugar accesible o no) y de los daños secundarios.
10
SENSORES DEFECTUOSOS SIBAS ( I - V - F )
Remota
O
El sistema de control detecta fallas asociadas al sensor y procede a alertar. La solución es el cambio del componente en cuestión y su tiempo de reparación es relativo según el sensor dañado.
Se producen fallas en el control asociados al sensor (lecturas erróneas, no se detecta el sensor, etc.). Se procede en ocasiones a dejar el sensor fuera de servicio (practica no recomendada) o al cambio del componente. El tiempo de reparación depende de la solución aplicada y del sensor defectuoso. El sistema de control de la pala detecta fallas de limites (posición en el espacio) del balde y se bloquea. La solución depende según el daño del encoder, puede ser resetear el equipo para restablecer limites o cambiar el componente defectuoso. La reparación demora de 1 a 2 horas.
95
FUNCION
MANTENER EL BALDE EN 2 SUSPENSION DURANTE CARGIO A A CAMION
FALLA FUNCIONAL
Falla en el sistema de frenado motor hoist
MODO DE FALLA
OCURRENCIA
TIPO DE FALLA
EFECTOS DE LA FALLA
11
FALLA HARDWARE SIBAS
Remota
E
Se detiene el sistema de control SIBAS y se bloquea el equipo. Se procede al cambio de los componentes defectuosos que demora alrededor de una hora.
12
FALLA SOLENOIDES SISTEMA DE CONTROL PLC
Baja
E
El sistema de control de la pala detecta fallas repetitivas del sistema asociado al solenoide. Se procede al cambio del componente dañado, el tiempo de reparación es de 2 horas.
13
FALLA RELES SISTEMA DE CONTROL PLC
Baja
E
El sistema de control de la pala detecta fallas repetitivas del sistema asociado al relé. Se procede al cambio del componente dañado, el tiempo de reparación es de 1 horas.
14
FALLA CONTACTORES SISTEMA DE CONTROL PLC
Moderada
E
El sistema de control de la pala detecta fallas repetitivas del sistema asociado al contactor. Se procede al cambio del componente dañado, el tiempo de reparación es de 1 a 2 horas.
1
FALLA INVERSORES MOTOR HOIST
Remota
E
El sistema de control detecta fallas repetitivas del inversor por sobre corriente. La solución es el cambio del componente dañado que demora alrededor de 3 horas.
96
ANEXO N° 7: ENCUESTA REALIZADA PARA DETERMINAR NÚMERO DE PRIORIDAD DE RIESGO.
Descripción: Anexo en el que se presenta la encuesta realizada al personal de mantenimiento de las palas, con el fin de determinar el Numero de Prioridad de Riesgo para cada modo de falla del sistema de levante.
97 Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi. Gerencia Mantención mina. Departamento Ingeniería y confiabilidad.
SEVERIDAD MODOS DE FALLA SISTEMA DE LEVANTE PARA PALAS BUCYRUS 495HR
Nombre:………………………………………………………………….. Fecha:…………………………………………………………………..
98 La siguiente encuesta tiene como objetivo lograr determinar el Numero de Prioridad de riesgo de cada uno de los modos de falla, tanto eléctricos como mecánicos que tiene el sistema de levante de las palas Bucyrus 495HR, con el fin de poder diseñar planes de mantenimiento de acuerdo a las necesidades actuales de Compañía Minera Doña Inés de Collahuasi. Es por esto que se encuestara a jefes de turno y de área de la gerencia mantención mina. Se pide contestar la encuesta teniendo en cuenta que todo es para mejoras en el mantenimiento de esta flota.
Definición de parámetros:
Detectabilidad de las fallas PARAMETRO D ¿Qué tan detectable es el modo de falla?
Ocurrencia de las fallas PARAMETRO O ¿Qué tan probable es el modo de falla?
RANGO Casi seguro Muy alto Alto Moderadamente alto Moderado Bajo Muy bajo Alejado Muy alejado Incertidumbre absoluta
RANGO Remota Baja Moderada baja Moderada Moderada alta Alta Muy alta
INDICE 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
INDICE 1 3 4 5 6 8 10
Severidad de las fallas PARAMETRO S1 Impacto de las consecuencias en la seguridad de las personas EFECTO Leve Menor Mayor Critico Catastrófico
INDICE 1~2 3~4 5~6 7~8
DESCRIPCION Una falla resulta en un daño menor al sistema. No ocasiona daños al personal. Produce un La falla tiene como consecuencia heridas menores en el personal. La falla tiene como consecuencia heridas mayores, perdida de conciencia y riesgos La falla tiene como consecuencia heridas mayores y daños permanentes al personal
9 ~ 10 Una falla significa daños permanentes severos y/o la muerte del personal afectado
99 Severidad de las fallas PARAMETRO S2 Impacto de las consecuencias sobre el medio ambiente EFECTO
INDICE
Leve
1~2
Menor
3~4
Mayor
5~6
Critico
7~8
Catastrófico
9 ~ 10
DESCRIPCION Una falla resulta en un daño menor al sistema. No ocasiona daños al medio ambiente. La falla resulta en una explosión de bajo nivel o bien activa el sistema de alarma del equipo La falla tiene como consecuencia la liberación de sustancias perjudiciales al medio ambiente, el que puede auto recuperarse. Los daños al medio ambiente son reversibles mediante actividades de mitigación posteriores. Una falla significa daños permanentes o de recuperación prolongada sobre el medio ambiente.
Severidad de las fallas PARAMETRO S3 Impacto de las consecuencias sobre la producción
INDICE 1~2 3~5 6~8 8~9 10
EFECTO No afecta la producción 25% de impacto 50% de impacto 75% de impacto Se detiene la producción
Severidad de las fallas PARAMETRO S5 Impacto de las consecuencias en el costo de reparacion INDICE 1~2 3~5 6~8 8~9 10
EFECTO Menos de US$ 2.000.Entre US$2.000.- y 10.000.Entre US$10.000.- y 25.000.Entre US$25.000.- y 50.000.Mas de US$50.000.-
Severidad de las fallas PARAMETRO S4 Impacto de las consecuencias en el tiempo de reparación INDICE 1~2 3~4 5~6 7~8 8~9 10
EFECTO Menos de una hora Entre 1 y 3 horas Entre 4 y 8 horas Entre 17 y 24 horas Entre 9 y 16 horas Mas de 24 horas
TIPO DE FALLA EVIDENTE: Son aquellas que son visibles en circunstancias normales. OCULTA: Fallas que ocurren sin que nadie se percate de ellas hasta que ocurre otra falla por causa de esta.
100
ANEXO N° 8: HOJA RPN PARA EL SISTEMA DE LEVANTE DE LA PALA BUCYRUS 495HR.
Descripción: Anexo que presenta la Hoja RPN que determina el numero de prioridad de riesgo para cada modo de falla del sistema de levante de la Pala.
101
HOJA DE ANALISIS
RPN
EQUIPO SISTEMA LEVANTE TAG -
N° DOCUMENTO 4323 FECHA 26-06-2013
REALIZADO POR DANIEL AREVALO O. REVISADO POR FRANCISCO LOPEZ B. IMPACTO SEVERIDAD SEGURIDAD 25%
GERENCIA MANTENCION MINA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA Y CONFIABILIDAD TIEMPO COSTO REPARACION REPARACION 25% 20%
MEDIO AMBIENTE 10%
IMPACTO PRODUCCION 20%
1.5
1.5
10
10
9
6.8
1.5
1.5
10
10
9
3
6.6
1.5
1.5
10
10
8
6
1
6.6
1.5
1.5
10
10
8
44
4
4
2.7
1.5
1.5
1.5
6
2
Alto
48
3.5
6
2.3
1.5
1.5
1.5
3.5
3
Alto
56
5
4
2.8
1.5
1.5
1.5
3.5
5.5
MODO DE FALLA
RIESGO
INDICE RPN
DETECTAB.
OCURRENCIA
1.A.1
FALLA RODAMIENTOS MOTOR HOIST POR USO
Muy alto
143
7
3
6.8
1.A.2
FALLA RODAMIENTOS MOTOR HOIST POR MONTAJE
Muy alto
191
7
4
1.A.3
FALLA ACOPLAMIENTO MOTOR HOIST POR USO
Muy alto
139
7
1.A.4
FALLA ACOPLAMIENTO MOTOR HOIST POR MONTAJE
Medio
40
1.A.5
SOLTURA TACOMETRO MOTOR HOIST
Medio
1.A.6
CONTAMINACION TACOMETRO MOTOR HOIST
1.A.7
FALLA FRENO MOTOR HOIST POR DESGASTE COMPONENTES
102
MODO DE FALLA
RIESGO
INDICE RPN
DETECTAB.
OCURRENCIA
SEVERIDAD
IMPACTO SEGURIDAD 25%
MEDIO AMBIENTE 10%
IMPACTO PRODUCCION 20%
TIEMPO REPARACION 25%
COSTO REPARACION 20%
FALLA FRENO MOTOR 1.A.8 HOIST POR ALIMENTACION DE AIRE
Medio
38
7
3
1.8
1.5
1.5
1.5
1.5
3
1.A.9
FALLA EJE MOTOR HOIST
Alto
63
9
1
7.0
1.5
1.5
10
10
10
1.A.10
ROTURA ALABE DEL VENTILADOR MOTOR HOIST
Muy alto
113
9
3
4.2
1.5
1.5
1.5
5.5
10
1.A.11
DESBALANCEAMIENTO VENTILADOR MOTOR HOIST
Alto
71
7
3
3.4
1.5
1.5
1.5
5.5
6
1.A.12
FALLA ELECTRICA TACOMETRO MOTOR HOIST
Alto
48
3
3
5.4
1
1
10
6
7.5
1.A.13
PROBLEMA DE CONEXION MOTOR HOIST
Medio
44
4
3
3.7
1
1
10
3
3
1.A.14
BAJA AISLACION MOTOR HOIST
Alto
66
2
5
6.6
1
1
10
9
10
1.A.15
FALLA EN EL MOTOR DEL VENTILADOR MOTOR HOIST
Muy bajo
17
1
4
4.2
1
1
10
4
4
103
MODO DE FALLA
RIESGO
INDICE RPN
DETECTAB.
OCURRENCIA
SEVERIDAD
IMPACTO SEGURIDAD 25%
MEDIO AMBIENTE 10%
IMPACTO PRODUCCION 20%
TIEMPO REPARACION 25%
COSTO REPARACION 20%
PROBLEMA DE CONEXION 1.A.16 DEL VENTILADOR MOTOR HOIST
Muy bajo
6
2
1
3.2
1
1
10
2
1.5
1.A.17
ROTURA TERMINALES MOTOR HOIST
Alto
51
5
3
3.4
1
1
10
3
1.5
1.B.1
FALLA RODAMIENTOS MOTOR HOIST POR LUBRICACION
Muy alto
137
4
5
6.8
1.5
1.5
10
10
9
1.B.2
FALLA ACOPLAMIENTO MOTOR HOIST POR LUBRICACION
Alto
69
2
6
5.8
1.5
1.5
10
8.5
5.5
Bajo
20
1
8
2.5
1.5
3.5
1.5
3.5
3
FUGA SIGNIFICATIVA EN 1.B.3 ACOPLAMIENTOS SISTEMA DE LUBRICACION
1.B.4
SATURACION FILTROS SISTEMA LUBRICACION
Muy bajo
15
1
8
1.9
1.5
1.5
1.5
3.5
1
1.B.5
ROTURA PORTAFILTROS SISTEMA LUBRICACION
Bajo
28
4
3
2.3
1.5
3.5
1.5
3.5
2
1.B.6
FALLA LUBRICACION CORONA TAMBOR HOIST
Bajo
24
2
5
2.4
1.5
1.5
1.5
5.5
1
104
MODO DE FALLA
RIESGO
INDICE RPN
DETECTAB.
OCURRENCIA
SEVERIDAD
IMPACTO SEGURIDAD 25%
MEDIO AMBIENTE 10%
IMPACTO PRODUCCION 20%
TIEMPO REPARACION 25%
COSTO REPARACION 20%
1.B.7
FALLA BOMBA LUBRICACION POR DESGASTE
Alto
58
6
3
3.2
1.5
1.5
1.5
5.5
5
1.B.8
FALLA SISTEMA LUBRICACION POR MATERIAL PARTICULADO
Alto
57
7
3
2.7
1.5
1.5
1.5
3.5
5
1.B.9
FALLA MECANICA MOTOR BOMBA LUBRICACION
Alto
64
5
4
3.2
1.5
1.5
1.5
5.5
5
1.B.10
FALLA ELECTRICA MOTOR BOMBA LUBRICACION TRANSMISION LEVANTE
Medio
31
2
4
3.9
1
1
10
4
2.5
1.C.1
FALLA RODAMIENTOS TAMBOR CORONA HOIST
Muy alto
169
8
3
7.0
1.5
1.5
10
10
10
1.C.2
FALLA SPIDER TAMBOR CORONA HOIST
Alto
56
8
1
7.0
1.5
1.5
10
10
10
Alto
53
2
5
5.3
1.5
1.5
1.5
10
10
Muy alto
112
7
3
5.3
1.5
1.5
1.5
10
10
1.C.3 ROTURA DIENTES CORONA
1.C.4
DESFORMACION ANCLAJES TAMBOR CORONA HOIST
105
MODO DE FALLA
RIESGO
INDICE RPN
DETECTAB.
OCURRENCIA
SEVERIDAD
IMPACTO SEGURIDAD 25%
MEDIO AMBIENTE 10%
IMPACTO PRODUCCION 20%
TIEMPO REPARACION 25%
COSTO REPARACION 20%
CORTE O SOLTURA DE 1.C.5 PERNOS ANCLAJE TAMBOR CORONA HOIST
Alto
50
3
4
4.1
1.5
1.5
1.5
10
4
1.C.6
FISURAS DEFENSA CORONA (MENORES A 4")
Medio
39
3
5
2.6
1.5
1.5
1.5
5
2.5
1.C.7
FISURAS DEFENSA CORONA (MAYORES A 4")
Bajo
24
2
5
2.4
1.5
1.5
1.5
3.5
3.5
1.C.8
CORTE DE PERNOS DEFENSA CORONA (25% DE ELLOS)
Bajo
28
2
5
2.8
1.5
1.5
1.5
5.5
3
1.C.9
CORTE DE PERNOS DEFENSA CORONA (50% DE ELLOS)
Bajo
23
2
4
2.9
1.5
1.5
1.5
5.5
3.5
1.C.10
CORTE DE PERNOS DEFENSA CORONA (75% DE ELLOS)
Bajo
23
2
3
3.8
1.5
1.5
2
8.5
3.5
1.D.1
SOLTURA EN BASE DE TRANSMISION POR EXCESIVAS VIBRACIONES
Alto
77
6
4
3.2
1.5
1.5
1.5
6
4.5
1.D.2
EXCESIVAS VIBRACIONES POR FRECUENCIA PIÑON CORONA
Muy alto
87
3
6
4.8
1.5
1.5
1.5
10
7.5
106
MODO DE FALLA
RIESGO
INDICE RPN
DETECTAB.
OCURRENCIA
SEVERIDAD
IMPACTO SEGURIDAD 25%
MEDIO AMBIENTE 10%
IMPACTO PRODUCCION 20%
TIEMPO REPARACION 25%
COSTO REPARACION 20%
1.D.3
DESALINEAMIENTO MOTORTRANSMISION
Muy alto
89
4
5
4.4
1.5
1.5
1.5
10
5.5
1.D.4
EXCESIVO JUEGO RADIAL EJE DE ENTRADA TRANSMISION HOIST
Alto
82
4
4
5.1
1.5
1.5
1.5
10
9
1.D.5
FALLA SELLOS EJE DE ENTRADA TRANSMISION HOIST
Alto
62
2
6
5.1
1.5
1.5
1.5
10
9
Alto
68
2
5
6.8
1.5
1.5
10
10
9
1.D.7
ALTA TEMPERATURA RODAMIENTOS EJE DE ENTRADA TRANSMISION HOIST
Bajo
26
2
4
3.2
1.5
1.5
1.5
8
2
1.D.8
QUIEBRE DIENTES EJE DE SALIDA TRANSMISION HOIST
Alto
48
3
3
5.3
1.5
1.5
1.5
10
10
1.E.1
FALLA CABLEADO FUENTES DE PODER PLC NODO LEVANTE
Medio
44
4
3
3.7
1
1
10
4
1.5
1.E.2
FALLA INTERNA FUENTES DE PODER PLC NODO LEVANTE
Alto
65
6
3
3.6
1
1
10
3
2.5
FALLA RODAMIENTOS EJE 1.D.6 DE ENTRADA TRANSMISION HOIST
107
MODO DE FALLA
RIESGO
INDICE RPN
DETECTAB.
OCURRENCIA
SEVERIDAD
IMPACTO SEGURIDAD 25%
MEDIO AMBIENTE 10%
IMPACTO PRODUCCION 20%
TIEMPO REPARACION 25%
COSTO REPARACION 20%
1.E.3
FALLA CABLEADO PLC ASOCIADO A LEVANTE
Medio
31
3
3
3.4
1
1
10
3
1.5
1.E.4
FALLA SENSORES PLC ASOCIADO A LEVANTE
Medio
41
2
6
3.4
1
1
10
3
1.5
1.E.5
ENDODER DEFECTUOSO HOIST
Medio
36
2
5
3.6
1
1
10
3
2.5
1.E.6
FALLA HARDWARE PLC NODO LEVANTE
Medio
43
4
3
3.6
1
1
10
3
2.5
FALLA CABLEADO FUENTES 1.E.7 DE PODER SIBAS ASOCIADO A MOVIMIENTO LEVANTE
Bajo
22
5
1
4.3
1
1
10
5
3.5
FALLA INTERNA FUENTES DE PODER SIBAS ASOCIADO A MOVIMIENTO LEVANTE
Bajo
20
5
1
4.0
1
1
10
3
4.5
Muy bajo
12
3
1
3.9
1
1
10
5
1.5
Muy bajo
17
4
1
4.2
1
1
10
5
3
1.E.8
FALLA CABLEADO SIBAS 1.E.9 ASOCIADO A MOVIMIENTO LEVANTE
1.E.10
SENSORES DEFECTUOSOS SIBAS ( I - V - F )
108
MODO DE FALLA
RIESGO
INDICE RPN
DETECTAB.
OCURRENCIA
SEVERIDAD
IMPACTO SEGURIDAD 25%
MEDIO AMBIENTE 10%
IMPACTO PRODUCCION 20%
TIEMPO REPARACION 25%
COSTO REPARACION 20%
1.E.11
FALLA HARDWARE SIBAS
Muy bajo
19
4
1
4.7
1
1
10
5
5.5
1.E.12
FALLA SOLENOIDES SISTEMA DE CONTROL PLC
Bajo
20
2
3
3.4
1
1
10
3
1.5
1.E.13
FALLA RELES SISTEMA DE CONTROL PLC
Bajo
20
2
3
3.4
1
1
10
3
1.5
1.E.14
FALLA CONTACTORES SISTEMA DE CONTROL PLC
Medio
34
2
5
3.4
1
1
10
3
1.5
2.A.1
FALLA INVERSORES MOTOR HOIST
Muy bajo
5
1
1
4.8
1
1
10
5
6
109
ANEXO N° 8: ARBOL DE DECISIÓN DE RCM.
Descripción: En esta sección se señala el árbol lógico utilizado por la metodología del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad para la obtención de las estrategias de mantenimiento según la norma SAE JA 1012.
110
111
ANEXO N° 9: HOJA RCM PARA EL SISTEMA DE LEVANTE DE LA PALA BUCYRUS 495HR.
Descripción: En este anexo se presenta el resultado del análisis del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad mediante una hoja que registra las decisiones tomadas para cada modo de falla.
112
HOJA DE ANALISIS
RCM MODO DE FALLA
EQUIPO SISTEMA LEVANTE TAG -
N° DOCUMENTO 4323 FECHA 26-06-2013
CONSECUENCIAS DE LA FALLA
REALIZADO POR DANIEL AREVALO O. REVISADO POR FRANCISCO LOPEZ B. ACTIVIDAD
FRECUENCIA
Medir vibraciones con carga y velocidad variable.
500 hrs
Control horometro rodamientos.
Mensual
Inspección por termografía.
500 hrs
Predictiva
FALLA RODAMIENTOS MOTOR HOIST POR MONTAJE
El sistema de control de la pala detiene el equipo por sobre temperatura en los rodamientos, se detiene la producción. Esta falla puede provocar daño en el devanado del estator y rotor.
Control de calidad
1.A.3
FALLA ACOPLAMIENTO MOTOR HOIST POR USO
Se puede caer el balde de la pala causando daños graves a la estructura de la pala y sus sistemas e incluso caer sobre la tolva del camión cuando se descarga el material. Se produce perdida de la producción.
Inspección
Inspeccionar visualmente estrías que estén en buenas condiciones sin quebraduras o desgaste.
1.A.4
FALLA ACOPLAMIENTO MOTOR HOIST POR MONTAJE
Se puede caer el balde de la pala causando daños graves a la estructura de la pala y sus sistemas e incluso caer sobre la tolva del camión cuando se descarga el material. Se produce perdida de la producción.
Inspección
Inspeccionar trabajos de montaje.
1.A.5
SOLTURA TACOMETRO MOTOR HOIST
Se pierden limites del equipo (posicionamiento en el espacio) pudiendo el operador impactar con el balde el frente de carguío o un camión. El sistema de control detecta la falla y detiene el equipo. Se produce una perdida de la producción.
Inspección
Se pierden limites del equipo (posicionamiento en el espacio) pudiendo CONTAMINACION el operador impactar con el balde el frente de carguío o un camión. El 1.A.6 TACOMETRO MOTOR HOIST sistema de control detecta la falla y detiene el equipo. Se produce una perdida de la producción. El balde pudiera caer de golpe cuando la pala es aparcada y causar daños graves en la estructura de la pala y sus sistemas. El sistema de control detecta la falla y detiene el equipo. Se produce una perdida de producción.
1.A.2
1.A.7
FALLA RODAMIENTOS MOTOR HOIST POR USO
FALLA FRENO MOTOR HOIST POR DESGASTE COMPONENTES
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA Y CONFIABILIDAD
ACCION DE MANTENIMIENTO A EJECUTAR
El sistema de control de la pala detiene el equipo por sobre temperatura en los rodamientos, se detiene la producción. Esta falla puede provocar daño en el devanado del estator y rotor.
1.A.1
GERENCIA MANTENCION MINA
Informe de montaje del taller. Pruebas en vacio de vibraciones y termo grafía.
Cada vez que se monte o repare
PERSONAL 2 analistas predictivos Por definir 2 analistas predictivos 1 Ingeniero de reparaciones 2 analistas predictivos
500 hrs
1 mecánico
Cada vez que se instale acople.
1 inspector
Revisar pernos de sujeción.
500 hrs
1 eléctrico
Inspección
Revisar limpieza tacómetro.
500 hrs
1 mecánico y 1 eléctrico
Inspección
Medición de desgaste freno levante
250 hrs
1 mecánico
113
MODO DE FALLA
CONSECUENCIAS DE LA FALLA
ACTIVIDAD
FALLA FRENO MOTOR 1.A.8 HOIST POR ALIMENTACION DE AIRE
El balde queda trabado porque el freno queda en posición abierta. Se produce una perdida de producción.
Inspección
Revisar componentes del sistema de aire comprimido.
Predictiva
Medir vibraciones con carga y velocidad variable.
1.A.9
Se provoca una falla catastrófica en el motor. Se detiene la producción
FALLA EJE MOTOR HOIST
El desbalanciamiento creado por el alabe faltante da como resultado ROTURA ALABE DEL problemas vibracionales que dañan los componentes del blower. 1.A.10 VENTILADOR MOTOR HOIST También el blower pierde capacidad de refrigeración del motor hoist pudiendo provocar problemas de sobre temperatura.
ACCION DE MANTENIMIENTO A EJECUTAR
Inspección
Realizar inspección al eje según condición
Predictiva
Medir vibraciones y realizar monitoreo con lámpara electroboscopica.
FRECUENCIA
PERSONAL
125 hrs
1 mecánico
500 hrs
2 analistas predictivos
500 hrs
2 analistas predictivos
1.A.11
Se generan problemas vibracionales que dañan los componentes del DESBALANCEAMIENTO blower. También el blower pierde capacidad de refrigeración del motor VENTILADOR MOTOR HOIST hoist pudiendo provocar problemas de sobre temperatura.
Correctivo
Cambiar cuando la falla sea evidente.
No aplica
2 mecánicos
1.A.12
FALLA ELECTRICA El motor hoist deja de funcionar, como resultado la pala se detiene y no TACOMETRO MOTOR HOIST hay producción.
Correctivo
Cambiar tacómetro cuando este falle.
No aplica
2 mecánicos
1.A.13
PROBLEMA DE CONEXION El motor hoist deja de funcionar, como resultado la pala se detiene y no MOTOR HOIST hay producción.
Inspección
Se inspecciona caja de cableado en búsqueda de anomalías el la aislación del cableado o mala conexión
1000 hrs
1 eléctrico
1.A.14
BAJA AISLACION MOTOR HOIST
El motor hoist se puede llegar a quemar y como consecuencia del modo de falla se detiene la producción.
Correctivo
Cuando se produzca este modo de falla se procede al cambio de motor hoist.
No aplica
Por definir
1.A.15
FALLA EN EL MOTOR DEL VENTILADOR MOTOR HOIST
Si se desestiman las fallas detectadas por el sistema de control del equipo, el motor podría llegar a sobrecalentarse. Por este modo de falla se detiene la producción.
Inspección
Se inspecciona visualmente el componente y se realizan pruebas dinámicas con el fin de encontrar anomalías en su funcionamiento.
125 hrs
1 eléctrico
114
MODO DE FALLA
CONSECUENCIAS DE LA FALLA
ACTIVIDAD
ACCION DE MANTENIMIENTO A EJECUTAR
FRECUENCIA
PERSONAL
PROBLEMA DE CONEXION 1.A.16 DEL VENTILADOR MOTOR HOIST
Si se desestiman las fallas detectadas por el sistema de control del equipo, el motor podría llegar a sobrecalentarse. Por este modo de falla se detiene la producción.
Inspección
Se inspecciona visualmente la conexión del ventilador buscando baja aislación en el cableado o mala conexión.
500 hrs
1 eléctrico
Inspección
Se inspecciona visualmente el estado de los terminales buscando indicaciones.
1000 hrs
1 eléctrico
500 hrs
2 analistas predictivos.
Chequear estado señal RTD
On line
1 eléctrico
1.A.17
ROTURA TERMINALES MOTOR HOIST
El motor hoist deja de funcionar, como resultado la pala se detiene y no hay producción.
1.B.1
FALLA RODAMIENTOS MOTOR HOIST POR LUBRICACION
El sistema de control detecta la falla y detiene el equipo. Si no se detecta a tiempo la falla puede dañar los rodamientos. Se detiene la producción para chequear estado componente
Predictiva
FALLA ACOPLAMIENTO MOTOR HOIST POR LUBRICACION
El roce entre metales daña los dientes del acoplamiento causando que se desacople motor y transmisión hoist, se puede caer el balde de la pala causando daños graves a la estructura de la pala y sus sistemas e incluso caer sobre la tolva del camión cuando se descarga el material.
Inspección
Inspeccionar visualmente estrías que estén con buena lubricación.
125 hrs
1 inspector
El sistema de control detecta la falla y detiene el equipo. Si no se detecta a tiempo la falla puede dañar la transmisión de levante por falta de lubricación causado perdidas significativas en producción y costos elevados de reparación.
Inspección
Inspeccionar componentes del sistema de lubricación.
125 hrs
2 inspectores
1.B.2
FUGA SIGNIFICATIVA EN 1.B.3 ACOPLAMIENTOS SISTEMA DE LUBRICACION
Medir vibraciones con carga y velocidad variable. Inspección por termografía.
1.B.4
SATURACION FILTROS SISTEMA LUBRICACION
El sistema de control detecta la falla y detiene el equipo. Si no se detecta a tiempo la falla puede dañar el motor de la bomba de aceite. La producción se detiene.
Preventiva
Control horometro filtros.
mensual
Por definir
1.B.5
ROTURA PORTAFILTROS SISTEMA LUBRICACION
El sistema de control detecta baja presión de aceite y detiene el equipo. El modo de falla crea perdida de aceite del sistema de lubricación. La producción se detiene.
Inspección
Inspeccionar componentes del sistema de lubricación.
125 hrs
1 inspector
1.B.6
FALLA LUBRICACION CORONA TAMBOR HOIST
Este modo de falla origina pitting en los dientes de la corona y piñones de salida generando a futuro quiebres de dientes en los componentes. El sistema de control detiene la pala, no hay producción.
Inspección
Chequear estado de la lubricación de la corona.
125 hrs
1 inspector
115
MODO DE FALLA
CONSECUENCIAS DE LA FALLA
ACTIVIDAD
ACCION DE MANTENIMIENTO A EJECUTAR
FRECUENCIA
PERSONAL
1.B.7
FALLA BOMBA LUBRICACION POR DESGASTE
El sistema de control detecta baja presión de aceite en el sistema de lubricación y detiene el equipo. Si no se detectara el modo de falla a tiempo dañaría la transmisión de levante por falta de lubricación de manera catastrófica.
Inspección
Inspeccionar componentes del sistema de lubricación.
125 hrs
1 inspector
1.B.8
FALLA SISTEMA LUBRICACION POR MATERIAL PARTICULADO
Tras el daño de algún componente de la transmisión el aceite queda con material particulado el que puede ocasionar que otros componentes fallen. Se tapan los filtros. Se detiene la producción.
Predictiva
Análisis de aceites a realizar.
500 hrs
2 analistas predictivos
1.B.9
El sistema de lubricación no funciona y la transmisión podría fallar por FALLA MECANICA MOTOR falta de lubricación o refrigeración. El sistema de control detecta la falla BOMBA LUBRICACION y detiene el equipo, como resultado no hay producción.
Inspección
Inspeccionar componentes del sistema de lubricación.
125 hrs
1 inspector
1.B.10
FALLA ELECTRICA MOTOR BOMBA LUBRICACION TRANSMISION LEVANTE
Si la pala trabaja con esta condición, la transmisión de levante fallaría por lubricación o refrigeración. Se detiene la producción del equipo.
Correctiva
Se procede al cambio del componente cada vez que ocurre el modo de falla.
No aplica
2 mecánicos
FALLA RODAMIENTOS TAMBOR CORONA HOIST
El sistema de control de la pala detiene el equipo por sobre temperatura en los rodamientos, se detiene la producción. Esta falla implica tiempos de reparación altos lo que impacta fuertemente el la producción.
Predictiva
La corona al girar independiente del tambor puede ocasionar la caída del balde de la pala causando daños graves a la estructura de la pala y sus sistemas e incluso caer sobre la tolva del camión cuando se descarga el material. Se produce perdida de la producción.
Inspección
1.C.1
1.C.2
FALLA SPIDER TAMBOR CORONA HOIST
Al no generarse un engrane correcto de los dientes, el sistema funciona incorrectamente. Ya con dos dientes rotos la corona no puede seguir 1.C.3 ROTURA DIENTES CORONA operando. La reparación de este modo de falla implica mucho tiempo y como consecuencias perdidas significativas en la producción.
Predictiva
DESFORMACION ANCLAJES El desalineamiento genera que el sistema trabaje de manera incorrecta TAMBOR CORONA HOIST provocando vibraciones que dañan el sistema de levante.
Inspección
1.C.4
Medir vibraciones con carga y velocidad variable.
500 hrs
Control horometro rodamientos.
Mensual
Inspección por termografía.
500 hrs
Inspección visual al spider chequeando estado de pernos.
125 hrs
Medir vibraciones con carga y velocidad variable.
500 hrs
Control horometro corona.
Mensual
Inspección por termografía.
500 hrs
Se realiza análisis de ultrasonido al pasador y inspección visual del componente.
3000 hrs
2 analistas predictivos Por definir 2 analistas predictivos
1 inspector
2 analistas predictivos Por definir 2 analistas predictivos 2 analistas predictivos
116
MODO DE FALLA
ACTIVIDAD
ACCION DE MANTENIMIENTO A EJECUTAR
FRECUENCIA
PERSONAL
CORTE O SOLTURA DE El desalineamiento genera que el sistema trabaje de manera incorrecta 1.C.5 PERNOS ANCLAJE TAMBOR provocando vibraciones que dañan el sistema de levante. CORONA HOIST
Inspección
Inspeccionar si se encuentran pernos cortados y revisar torque de ellos, si existe soltura retorquear.
500 hrs
1 mecánico
1.C.6
La perdida de rigidez de la defensa ocasiona vibraciones que dañan el FISURAS DEFENSA CORONA componente. Si el componente queda muy dañado, la corona no queda (MENORES A 4") con la protección correcta y genera una condición insegura.
Inspección
Inspeccionar estructura buscando fisuras significativas, de encontrarse reparar con soldadores.
500 hrs
1 analista predictivo.
1.C.7
La perdida de rigidez de la defensa ocasiona vibraciones que dañan el FISURAS DEFENSA CORONA componente. Si el componente queda muy dañado, la corona no queda (MAYORES A 4") con la protección correcta y genera una condición insegura.
Inspección
Inspeccionar estructura buscando fisuras significativas, de encontrarse reparar con soldadores.
500 hrs
1 analista predictivo.
La perdida de rigidez de la defensa ocasiona vibraciones y el elemento CORTE DE PERNOS comienza a golpear contra la corona dañándose aun mas. Si el 1.C.8 DEFENSA CORONA (25% DE componente queda muy dañado, la corona no queda con la protección ELLOS) correcta y genera una condición insegura.
Inspección
Inspeccionar estructura buscando pernos faltantes, de encontrarse reparar.
500 hrs
1 analista predictivo.
La perdida de rigidez de la defensa ocasiona vibraciones y el elemento CORTE DE PERNOS comienza a golpear contra la corona dañándose aun mas. Si el 1.C.9 DEFENSA CORONA (50% DE componente queda muy dañado, la corona no queda con la protección ELLOS) correcta y genera una condición insegura.
Inspección
Inspeccionar estructura buscando pernos faltantes, de encontrarse reparar.
500 hrs
1 analista predictivo.
La perdida de rigidez de la defensa ocasiona vibraciones y el elemento CORTE DE PERNOS comienza a golpear contra la corona dañándose aun mas. Si el 1.C.10 DEFENSA CORONA (75% DE componente queda muy dañado, la corona no queda con la protección ELLOS) correcta y genera una condición insegura.
Inspección
Inspeccionar estructura buscando pernos faltantes, de encontrarse reparar.
500 hrs
1 analista predictivo.
Chequear si los pernos de los locking assembling se encuentran debidamente torqueados.
125 hrs
1 inspector
500 hrs
2 analistas predictivos
500 hrs
2 analistas predictivos
1.D.1
1.D.2
CONSECUENCIAS DE LA FALLA
SOLTURA EN BASE DE TRANSMISION POR EXCESIVAS VIBRACIONES
Se generan solturas mecánicas en la pala en general y el mal funcionamiento del equipo. También se ocasionan daños en la transmisión y componentes asociados.
inspección
EXCESIVAS VIBRACIONES POR FRECUENCIA PIÑON CORONA
Se generan solturas mecánicas en la pala en general y el mal funcionamiento del equipo. También se ocasionan daños en la transmisión y componentes asociados.
Predictiva
Medir vibraciones con carga y velocidad variable.
117
MODO DE FALLA
1.D.3
DESALINEAMIENTO MOTORTRANSMISION
CONSECUENCIAS DE LA FALLA
ACTIVIDAD
ACCION DE MANTENIMIENTO A EJECUTAR
FRECUENCIA
Daños en rodamientos del eje de entrada de la transmisión y motor hoist, vibraciones pueden causar daño severo a componentes de la transmisión.
Predictiva
Medir vibraciones con carga y velocidad variable. De encontrarse indicaciones en análisis vibratorio, alinear componentes.
500 hrs
PERSONAL 2 analistas predictivos 2 mecánicos
1.D.4
EXCESIVO JUEGO RADIAL EJE DE ENTRADA TRANSMISION HOIST
Daños en rodamientos del eje de entrada de la transmisión hoist, vibraciones que dañan componentes de la transmisión. Mal funcionamiento del sistema.
Predictiva
Medir vibraciones con carga y velocidad variable.
500 hrs
2 analistas predictivos
1.D.5
FALLA SELLOS EJE DE ENTRADA TRANSMISION HOIST
Perdida de aceite del sistema de lubricación y la posible contaminación de este.
Inspección
Chequear si existen fugas a través del sello.
125 hrs
1 inspector
El sistema de control detecta alta temperatura en el rodamiento y detiene el equipo. Si no se detecta a tiempo el modo de falla, los componentes de la transmisión pueden dañarse seriamente.
Predictiva
Medir vibraciones con carga y velocidad variable.
500 hrs
2 analistas predictivos
1.D.7
ALTA TEMPERATURA RODAMIENTOS EJE DE ENTRADA TRANSMISION HOIST
Si no se controla a tiempo pueden fallar rodamientos y dañar componentes de la transmisión hoist.
Predictiva
Inspección por termografía.
500 hrs
2 analistas predictivos
1.D.8
QUIEBRE DIENTES EJE DE SALIDA TRANSMISION HOIST
El engrane que se genera no es el correcto, el material de los dientes rotos puede dañar los demás dientes del piñón de salida o de la corona.
Predictiva
Medir vibraciones con carga y velocidad variable.
500 hrs
2 analistas predictivos
FALLA CABLEADO FUENTES El sistema de control se bloquea y deja de funcionar, como resultado la DE PODER PLC NODO pala se detiene y no hay producción. LEVANTE
Correctivo
Se repara cableado una vez ocurrido el modo de falla.
No aplica
1 eléctrico
Correctivo
Se cambian las fuentes de poder defectuosas
No aplica
1 eléctrico
FALLA RODAMIENTOS EJE 1.D.6 DE ENTRADA TRANSMISION HOIST
1.E.1
1.E.2
FALLA INTERNA FUENTES DE PODER PLC NODO LEVANTE
El sistema de control se bloquea y deja de funcionar, como resultado la pala se detiene y no hay producción.
118
MODO DE FALLA
CONSECUENCIAS DE LA FALLA
ACTIVIDAD
ACCION DE MANTENIMIENTO A EJECUTAR
FRECUENCIA
PERSONAL
1.E.3
FALLA CABLEADO PLC ASOCIADO A LEVANTE
El sistema de control se bloquea y deja de funcionar, como resultado la pala se detiene y no hay producción.
Correctivo
Se repara cableado una vez ocurrido el modo de falla.
No aplica
1 eléctrico
1.E.4
FALLA SENSORES PLC ASOCIADO A LEVANTE
Si el sensor no es reemplazado se pueden ocasionar otras fallas mas criticas por la falta de información que entrega el sensor. Se detiene la producción del equipo.
Correctivo
Se reemplazan los sensores defectuosos.
No aplica
1 eléctrico
1.E.5
ENDODER DEFECTUOSO HOIST
Operando con encoder dañado existe la posibilidad que el balde impacte contra la tolva del camión en el carguío o golpee muy fuerte el frente de carguío produciendo daños a la estructura y a demás sistemas del equipo.
Inspección
Se inspección visualmente el acoplamiento del encoder.
125 hrs
1 eléctrico
1.E.6
FALLA HARDWARE PLC NODO LEVANTE
El sistema de control se bloquea y deja de funcionar, como resultado la pala se detiene y no hay producción.
Correctivo
Se reemplazan componentes defectuosos una vez ocurrido el modo de falla.
No aplica
1 eléctrico
FALLA CABLEADO FUENTES El sistema de control se bloquea y deja de funcionar, como resultado la 1.E.7 DE PODER SIBAS ASOCIADO pala se detiene y no hay producción. A MOVIMIENTO LEVANTE
Correctivo
Se repara cableado una vez ocurrido el modo de falla.
No aplica
1 eléctrico
FALLA INTERNA FUENTES El sistema de control se bloquea y deja de funcionar, como resultado la 1.E.8 DE PODER SIBAS ASOCIADO pala se detiene y no hay producción. A MOVIMIENTO LEVANTE
Correctivo
Se cambian las fuentes de poder defectuosas
No aplica
1 eléctrico
FALLA CABLEADO SIBAS El sistema de control se bloquea y deja de funcionar, como resultado la 1.E.9 ASOCIADO A MOVIMIENTO pala se detiene y no hay producción. LEVANTE
Correctivo
Se repara cableado una vez ocurrido el modo de falla.
No aplica
1 eléctrico
Correctivo
Se reemplazan los sensores defectuosos.
No aplica
1 eléctrico
1.E.10
SENSORES DEFECTUOSOS SIBAS ( I - V - F )
El sistema de control se bloquea y deja de funcionar, como resultado la pala se detiene y no hay producción.
119
MODO DE FALLA
CONSECUENCIAS DE LA FALLA
ACTIVIDAD
ACCION DE MANTENIMIENTO A EJECUTAR
FRECUENCIA
PERSONAL
El sistema de control se bloquea y deja de funcionar, como resultado la pala se detiene y no hay producción.
Correctivo
Se reemplazan componentes defectuosos una vez ocurrido el modo de falla.
No aplica
1 eléctrico
FALLA SOLENOIDES El sistema de control se bloquea y deja de funcionar, como resultado la SISTEMA DE CONTROL PLC pala se detiene y no hay producción.
Correctivo
Se cambian los solenoides defectuosos.
No aplica
1 eléctrico
El sistema de control se bloquea y deja de funcionar, como resultado la pala se detiene y no hay producción.
Correctivo
Se cambian los relés defectuosos.
No aplica
1 eléctrico
1.E.14
FALLA CONTACTORES El sistema de control se bloquea y deja de funcionar, como resultado la SISTEMA DE CONTROL PLC pala se detiene y no hay producción.
Correctivo
Se cambian los contactores defectuosos.
No aplica
1 eléctrico
2.A.1
El balde del equipo podría caer de golpe sobre la tolva del camión FALLA INVERSORES MOTOR durante la operación de carguío, produciendo daños a la estructura y a HOIST demás sistemas del equipo.
Correctivo
Se cambia el componente.
No aplica
2 eléctricos
1.E.11
1.E.12
1.E.13
FALLA HARDWARE SIBAS
FALLA RELES SISTEMA DE CONTROL PLC
120
ANEXO N° 10: ANALISIS DE ARBOL DE FALLA.
Descripción: Este anexo señala las posibles combinaciones de fallas que se pueden presentar en los sistemas críticos de la Pala.
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