ANÁLISIS CAUSA RAIZ DE UN SISTEMA DE GENERACIÓN DE VAPOR . PHD. Leonardo Contreras.
Profesor del Departamento de Procesos y Sistemas, Universidad Simón Bolívar.
Ing. Dianella Lucietto.
Estudiante de la Especialización de Confiabilidad de Sistemas Industriales, Universidad Simón Bolívar.
MSc. Joaquin Santos.
Profesor del Departamento de Procesos y Sistemas, Universidad Simón Bolívar.
MSc. Orlando Aguillón. Profesor del Departamento de Conversión de Energía, Universidad Simón Bolívar. Caracas, Venezuela. Apartado 89000. Valle de Sartenejas, Edo. Miranda 9995. Venezuela. RESUMEN Durante los últimos 5 años, el sistema de generación de vapor ha presentado gran cantidad de fallas que han interrumpido la producción de las plantas de MTBE y Metanol, generando considerables pérdidas económicas para ambas empresas. Las calderas 720-B-4 y 720-B-6 han presentado recurrentes fugas internas debido a rotura de tubos, y aunque se han realizado análisis metalúrgicos especializados para determinar las causas físicas de estas fallas, aún se desconocen las causas latentes que las originan. La propuesta del trabajo es analizar estadísticamente las fallas del sistema de generación de vapor para determinar los equipos críticos con alto índice de falla, así como aplicar la metodología análisis causa raíz para evaluar las fallas más impactantes. Los resultados de este trabajo serán de gran utilidad para la empresa, ya que permitirán proponer acciones de mejora dirigidas a minimizar las fallas del sistema de generación de vapor, y por ende, de las plantas Súper Octanos y Supermetanol. C.A. Palabras Clave: confiabilidad, falla, costo de ciclo de vida,
ventiladores centrifugos de tiro forzado
1.- INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN En mayo 2006, Corredor [1] reporta que en la caldera 720-B-4 se detectaron 12 tubos con grietas transversales, picaduras y roturas. En total, se taponaron 56 tubos y se repararon 24 (10 en pared posterior). A las muestras de tubos fallados se aplicaron técnicas como Inspección Visual, Metalografía Óptica, Prueba de Dureza y Microdureza, Difracción de Rayos X, entre otros. El análisis determinó que la causa principal de falla fue la modificación realizada al sobrecalentador en el año 2005 para incrementar la temperatura de operación de la caldera, lo cual permitió un flujo de calor directo hacia los tubos fallados. Se recomendó revisar el diseño e implementar modificaciones que aseguraran un balance de flujo de calor adecuado hacia las zonas de la caldera donde se encontraron los tubos fallados. En junio 2010, Corredor [2] realizó una evaluación metalúrgica a muestras de tubos fallados de la caldera 720-B-6, determinando que la fuga interna fue causada por el estrés mecánico al que fueron sometidas las uniones de los tubos con el
tambor inferior, excediendo la resistencia mecánica del material de los tubos. En agosto 2010, Indesca [3] realizó análisis metalográfico a cuatro muestras de tubos agrietados de la caldera 720-B-6 y a un tubo sin presentar falla de agrietamiento, a los cuales les aplicó ensayos microfractográficos, análisis de composición química elemental, ensayos de difracción de rayos X y dureza. Se determinó como posible causa de falla una combinación de los efectos de falta de tenacidad-ductilidad de la aleación del material de los tubos, un mecanismo de fatiga térmica y un proceso de corrosión localizada que produce el inicio de agrietamiento de los tubos desde la cara interna, y su propagación a través de un mecanismo mixto de Fatiga Térmica / Corrosión-fatiga hasta producir grietas pasantes con la consecuente fuga que permite p ermite la detección de la misma. En marzo 2011, Pérez [4] finalizó un Análisis de Confiabilidad, Disponibilidad y Mantenibilidad (RAM) en Súper Octanos para determinar el factor de servicio esperado de la planta en un horizonte de 6 años de acuerdo a la configuración y confiabilidad de sus componentes, y filosofías de operación y mantenimiento. El análisis se sustenta en un modelo de simulación que toma en cuenta la configuración de los equipos, fallas aleatorias, las reparaciones, paradas parciales, totales y el mantenimiento planificado. La base fundamental del análisis está en la selección de los TPPF y TPPR para los diversos equipos equipo s de d e la planta, tomados en bancos de datos d atos genéricos de la industria, experiencia propia y opinión de expertos. Uno de los objetivos del análisis era jerarquizar los equipos y unidades críticas que aportaban mayor indisponibilidad al sistema, resultando la unidad 720 (sistema de vapor y agua de calderas) la segunda unidad más crítica de la planta con aporte a la indisponibilidad del 22.73 %. Adicionalmente, las calderas 720-B-4 y 720-B-5 ocuparon las posiciones 3 y 4 en el listado de equipos críticos, mientras que la caldera 720-B-6 se ubicó en la posición 9. Debido a estos resultados, se propuso evaluar un segundo escenario incluyendo una nueva caldera, con lo cual el aporte a la indisponibilidad de la unidad 720 disminuyó de 22.73 a 4.26 %, incrementó el factor de servicio total de la planta de 89.1 a 90.3 %, y las calderas se ubicaron por debajo de la posición 30 en el listado de equipos críticos. Se recomendó evaluar financieramente la adquisición de una nueva nu eva caldera.
2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA La planta de MTBE dispone de la unidad 700, la cual tiene como función garantizar a las unidades de proceso, los insumos requeridos para su continuidad operacional, como son: agua de enfriamiento, vapor, aire de instrumento y de servicio, gas natural, agua desmineralizada y nitrógeno. Dentro de la unidad 700 se encuentra la unidad de generación de vapor (U-720) constituida actualmente por tres calderas, dos de ellas con una capacidad de producción de 113,4 T/H y otra de 68 T/H, que generan vapor a una presión y temperatura de 46,4 kg/cm2 y 430 °C, respectivamente. Por otra parte, la planta cuenta con dos recuperadoras de calor instaladas en una de las unidades de proceso, las cuales generan la suma de 80 T/H de vapor a plena capacidad de producción. Un porcentaje del vapor producido en la unidad 720 es consumido en las unidades de proceso de la planta Supermetanol C.A. El diseño original de la planta de MTBE (1989) contempló la instalación de una sola caldera, la 720-B-1, con capacidad de 130 T/H de vapor, y las recuperadoras de calor 200-X-3 y 200-X-7 con una suma estimada de 80 T/H de vapor adicional. Posteriormente, en el año 1992, con la puesta en servicio de la planta Supermetanol, se instaló una segunda caldera, la 720-B-3, con las mismas características de la caldera 720-B-1. Esta caldera era propiedad de Supermetanol pero estaba instalada en Súper Octanos, y por ende, era operada por su personal. El vapor de esta nueva caldera se enviaba a la red principal de vapor de Súper Octanos, a través del cual se suministraba vapor hacia las unidades de proceso de Súper Octanos, y una corriente se enviaba continuamente hacia Supermetanol. En el año 1997, Súper Octanos incrementó su capacidad de producción en un 15 %, por lo tanto, la demanda total de vapor aumentó de 210 T/H a 300 T/H aproximadamente. No se realizó un estudio oficial (manejo del cambio) del impacto sobre el sistema de generación de vapor que tendrían las nuevas exigencias de producción de la planta de MTBE, con la finalidad de determinar si los equipos del sistema de generación de vapor cubrirían sin inconvenientes la nueva demanda de vapor. En el año 2001, ocurrió un incidente operacional con la caldera 720-B-1 que disminuyó significativamente su vida útil, saliendo de operación en enero 2006. Previo a la parada definitiva de esta caldera, debido a sus continuas fallas, se estaba instalando de emergencia una nueva caldera, la 720-B-4, la cual entró en o peración en febrero 2006. Esta caldera era usada, fabricada en el año 2000 y fue necesario realizar modificaciones a nivel del sobrecalentador para lograr las condiciones operacionales del vapor exigidas por Súper Octanos. A solo dos meses de operación en Súper Octanos, la caldera 720B-4 presentó una falla en los tubos de la zona convectiva, detectando 12 tubos con grietas transversales, picaduras y roturas. En total, se taponaron 56 tubos y se repararon 24 (10 en pared posterior). El análisis de falla determinó que la causa principal de la falla fue la modificación realizada al sobrecalentador en el año 2005 para incrementar la temperatura de operación de la caldera, lo cual permitió un flujo de calor directo hacia los tubos fallados. Se recomendó revisar el diseño e implementar modificaciones que aseguraran un balance de flujo de calor adecuado hacia las zonas de la caldera donde se encontraron los tubos fallados. Entre las modificaciones realizadas se instalaron ladrillos refractarios para
sellar abertura de 2,4 pulg. en la parte superior del sobrecalentador y en el espacio entre las secciones superior e inferior del sobrecalentador (en el espacio entre las mirillas de observación), y se instaló una segunda pared de ladrillos refractarios detrás del sobrecalentador (pared posterior). Posteriormente, en julio 2007 la caldera 720-B-3 quedó definitivamente fuera de servicio al colapsar durante maniobras de arranque luego de la parada programada general de planta correspondiente a ese año. Días después del accidente, se colocó en servicio una nueva caldera, la 720-B-5, la cual se había adquirido para incrementar la confiabilidad operacional de las plantas Súper Octanos y Supermetanol, sin embargo, ante el colapso inesperado de la caldera 720-B-3, la confiabilidad del vapor no se logró mejorar con la puesta en marcha de la 720-B-5 cuya capacidad de producción era igual a la caldera 720-B-4, 113.4 T/H de vapor. Con las calderas 720-B-4 y 720-B-5 en operación, Supermetanol decidió adquirir una nueva caldera para compensar la ausencia de la 720-B-3 y mejorar la confiabilidad del sistema de vapor. Finalmente, durante el mes de julio 2008 se instaló y puso en servicio la nueva caldera 720-B-6 en Súper Octanos, con una capacidad de producción de 68 T/H de vapor. En febrero 2009, la caldera 720-B-6 presentó su primera falla, se detectaron grietas en la unión de los soportes para los sopladores de hollín (no existentes en esta caldera) con los tubos de la zona convectiva, taponando un total de 7 tubos. Siguiendo las recomendaciones del análisis de falla posterior, en agosto 2009 se taponaron los 26 tubos restantes con soportes para los sopladores de hollín. En definitiva, la caldera quedó con 33 tubos taponados. A principios del mes de mayo 2010, la caldera 720-B-6 comenzó a presentar continuas paradas por fugas internas debido a fallas de los tubos con grietas transversales en la zona de expandido con los domos inferiores. Para el mes de julio ya se había taponado un total de 260 tubos y aún no se lograba una prueba hidrostática satisfactoria. Seguidamente, se determinaron otros 22 tubos con falla, llegando a superar el 19 % de tubos fallados, por lo tanto, se decidió no continuar con las reparaciones y evaluar un posible reentubado de la caldera. Finalmente, se decidió reentubar la caldera y fue puesta nuevamente en servicio en febrero 2011. Por otra parte, en junio 2010 la caldera 720-B-4 presenta una falla por fuga interna, encontrando un tubo de pared fallado en la zona convectiva. Posteriormente, en diciembre 2010 nuevamente se determina fuga interna de esta caldera, ahora por la falla de dos tubos en la zona convectiva. Finalmente, la caldera queda con el 4,3 % de los tubos taponados. 3. DESCRIPCION DEL SISTEMA DE VAPOR El sistema de generación de vapor de Súper Octanos está constituido principalmente por la Unidad de Generación de Vapor y Agua de Alimentación de Calderas (Unidad 720) y parte de la Unidad de Deshidrogenación (Unidad 200). La unidad 720 está conformada por el desaireador 720-V-1, las bombas de agua de calderas 720-P1A/B/C con sus respectivos motores 720-MP-1A/B y turbina a vapor 720-TP-1C. El desaireador 720-V-1 recibe dos corrientes principales: un flujo de 160 Ton/h de condensando recuperado procedente de las unidades de procesos y 140 Ton/h de agua desmineralizada, ambas corrientes provenientes de la unidad 770. La corriente de agua desmineralizada es el resultado de 70 Ton/h recibidas desde Supermetanol y 70 Ton/h producidas en la unidad de agua desmineralizada de Súper Octanos (Unidad 770), ver figura 1. En la unidad 720 se encuentran instaladas tres calderas a combustión con gas natural: 720-B-4, 720-B-5 y 720-B-6. Las dos primeras pertenecen a Súper Octanos, y la última pertenece a Supermetanol,
siendo operada por Súper Octanos. Las calderas 720-B-4 y 720-B-5 tienen una capacidad máxima de producción de vapor de 113,4 Ton/h, y la caldera 720-B-6 de 68 Ton/h. Estos equipos reciben agua de calderas proveniente de las bombas 720-P-1A/B/C y lo convierten en vapor de alta presión, el cual es enviado a la red principal de vapor de Súper Octanos a 46,4 kg/cm2 y 430 °C.
En la figura 2, se presenta el volumen de control definido para el estudio del sistema de generación de vapor de Súper Octanos, conformado por el desaireador 720-V-1, las bombas de agua de alimentación de calderas 720-P-1A/B/C con sus respectivos motores 720-MP-1A/B y turbina a vapor 720-P-1C, y las calderas 720-B-4, 720-B-5 y 720-B-6.
4. MARCO METODOLOGICO. Para mejorar la confiabilidad del sistema de generación de vapor de Súper Octanos C.A., se proponen los siguientes pasos metodológicos:
Figura 1. Diagrama del sistema de generación de vapor de Súper Octanos C.A. [5] Por otra parte, en la unidad 200 se ubican las recuperadoras de calor 200-X-3 y 200-X-7, las cuales, al igual que las calderas de la unidad 720, reciben agua de calderas provenientes de las bombas 720-P1A/B/C para convertirlo en vapor de alta presión y enviarlo a la red principal de vapor. Las recuperadoras de calor 200-X-3 y 200-X-7 son equipos a través de los cuales se hacen pasar los flujos de hidrocarburo y de aire a altas temperaturas (±600 °C), respectivamente, provenientes del ciclo de operación de los reactores de deshidrogenación. Estos equipos son similares a un intercambiador de calor tubo y carcasa, donde el calor generado para llevar a cabo la reacción de deshidrogenación es cedido al agua de calderas, y de esta forma, se aprovecha la energía calorífica para producir vapor. 3.1 Defin ir el volumen de control en estudio Para definir el volumen de control a analizar, solo se consideraron los equipos principales del sistema de generación de vapor de Súper Octanos ubicados en la unidad 720.
4.1 Recopilar y validar l a inf ormación de las paradas de planta ocurridas en Súper Octanos C.A. durante los últimos 5 años (2007 – 2011) Solicitar al departamento de producción de la empresa, el archivo electrónico de las paradas de planta de los años 2007 al 2011, el cual contiene las fechas de inicio y fin de cada parada de planta, las pérdidas de producción asociadas y una breve descripción del evento. 4.2 Determ inar los equi pos críti cos del sistema de generación de vapor Se refiere a los equipos dentro del volumen de control que han generando mayor pérdida de producción debido a sus fallas. De la lista obtenida en el paso anterior, se selecciona solo la información correspondiente a los equipos ubicados dentro del volumen de control del sistema de generación de vapor definido en el punto 3.1. Para determinar los equipos críticos, en una hoja de Excel se elabora el Diagrama de Pareto. Los equipos que se ubiquen hacia el lado izquierdo de la línea vertical, serán considerados los críticos al representar el 20% de los equipos que genera el 80% de las pérdidas de producción. 4.3 Determ inar los modos de fall as de los equi pos críti cos que generan m ayor impacto en la producci ón
Para cada equipo critico, en una hoja de Excel realizar un Diagrama de Pareto siguiendo los pasos del 4.2.1 al 4.2.9, ahora considerando los modos de falla de cada equipo crítico con sus respectivas pérdidas de producción. De esta forma, se obtienen los modos de falla de los equipos críticos que generan las mayores pérdidas de producción según el principio de Pareto, a los cuales se les aplicará Análisis Causa Raíz. Estos modos de falla serán considerados como los Eventos a analizar en los respectivos ACR. 4.4 Desarr ollo de A náli sis Causa Raíz empl eando metodologí a PROACT ® con el u so del softwar e Meri diu m
Figura 2. Volumen de control a analizar del sistema de generación de vapor de Súper Octanos C.A.
l a
Súper octanos cuenta con el software Meridium [6] para administrar la gestión de sus activos. Dentro de los módulos que incluye este software, se encuentra el módulo de Análisis Causa Raíz, el cual utiliza la metodología PROACT® [7]. PROACT® es una metodología disciplinada desarrollada por Reliability Center, Inc. (RCI) que permite identificar las causas físicas, humanas y latentes de cualquier tipo de falla o incidente que ocurren una o varias veces permitiendo adoptar las acciones correctivas que reducen los costos del ciclo de vida útil del proceso, mejora la seguridad y la confiabilidad del negocio.
4.4.1 Pasos de la metodología PROACT®: El nombre PROACT se refiere a los pasos a seguir, en inglés, para el desarrollo de la metodología: • PReserve: Preservar la información del evento. • Order: Ordenar el equipo de análisis. • Analyze: Analizar el evento. • Comunicate: Comunicar los hallazgos y emitir las recomendaciones. • Tracking: Seguimiento de los resultados y aplicación de las recomendaciones.
solo se sabe que algo ha sucedido. Una vez validadas las hipótesis, se comienzan a identificar los diferentes tipos de causas, empezando por la física, seguida de la humana, y por último, la causa latente. Se puede encontrar más de una causa física de nivel a nivel (Ver la Figura 3).
4.4.1.1 Preservar la información del evento Como sucede en cualquier labor investigativa, es un requerimiento que la información (evidencia) sea levantada y preservada de manera tal que pueda ser utilizada en análisis posteriores. Así, como el detective en la escena del crimen, el área debe ser acordonada y la escena preservada para que los profesionales levanten la información necesaria. PROACT® utiliza una técnica de levantamiento de información llamada 5 P’s. Las 5 P’s se refieren a los siguientes cinco tipos de información:
Personas: Personal a ser entrevistado en relación a un evento. Esto incluye: la gerencia, la administración, ingenieros, operadores, etc. Paradigmas: Sistemas de creencias de las personas que contribuyen negativamente en la toma de decisiones. Por ejemplo: “Es culpa del fabricante”, “Pobre diseño”, etc. Partes: Evidencia física o tangible. Por ejemplo: rodamientos, tuberías, muestras, cables, etc. Posición: Elementos relacionados con el tiempo y el espacio, localización de la evidencia física. Por ejemplo: ubicación de un evento, cuando ocurrió, turno,posición de una válvula (abierta/cerrada), etc. Papel: Documentación (papel y electrónico). Por ejemplo: procedimientos, especificaciones, registros, resultados de pruebas, datos del fabricante.
4.4.1.2 Ordenar el equipo de análisis Una característica de esta metodología es la manera como se constituye el equipo de análisis. Este esfuerzo implica lo siguiente: Asignar un líder imparcial al equipo que tenga dominio de la metodología PROACT. Es importante considerar que la persona asignada como líder no tenga ningún interés particular en los resultados. Conformar un equipo multidisciplinario basado en la naturaleza del evento a analizar, asegurando la imparcialidad, la objetividad y el compromiso de los miembros del equipo. 4.4.1.3 Analizar el evento Cualquier evento no deseado es producto de una serie de relaciones “causa-efecto”. La información levantada en la s ección 4.4.1.1, se emplea finalmente como evidencia de lo que realmente ocurrió o no. Inicialmente, se elabora el Diagrama del Evento. Posteriormente, se emplea un árbol lógico para representar gráficamente las relaciones “causa -efecto”. De esta forma, los dos niveles de bloques superiores representan el Evento (Nivel 1) y los Modos de Falla (Nivel 2). De nivel a nivel se van representando las relaciones “causa-efecto”, estos niveles específicamente representan los “resultados no deseados” que ocurrieron (solo los hechos). Desde el nivel “Modos de Falla”, no se conoce el por qué de lo ocurrido,
Figura 3. Árbol lógico de Fallas 4.4.1.4 Seguimiento de los resultados y aplicación de las recomendaciones
Una vez que los hallazgos son comunicados de manera exitosa y las recomendaciones han sido aprobadas e implementadas, es necesario hacerle seguimiento a la efectividad de las recomendaciones para validar que se están produciendo los resultados esperados. El seguimiento de las evaluaciones ayuda a asegurar que las recomendaciones son efectivas y que están atacando las causas identificadas. En caso contrario, es necesario re-evaluar el evento.
5. RESULTADOS 5.5 An áli sis Causa Raí z de la f alla del soplador de la caldera 720-B-5
El eje del soplador de la caldera se encuentra apoyado sobre rodamientos ubicados en el interior de chumaceras, una localizada en el lado libre del soplador, y otra, en el lado de acoplamiento del soplador con el motor eléctrico. En el interior de cada chumacera se encuentra un rodamiento, el cual es continuamente lubricado para reducir el contacto metálico entre las piezas que giran. Entre los años 2007 y 2011, la caldera 720-B-5 presentó siete fallas por altas vibraciones del soplador, de las cuales, tres se originaron en el rodamiento lado acople, tres en el rodamiento lado libre, y una en ambos rodamientos. El ACR se realizó considerando la información de la última falla ocurrida el 15/07/10, en la cual falló el rodamiento lado libre, ya que se logró reunir evidencia del estado del rodamiento durante la intervención del equipo.
5.5.1 Conform ación del equipo de análi sis y preservación de l a in formación de la fall a
Como parte de los procedimientos de Súper Octanos, al ocurrir una parada de planta generada por la falla de un equipo, se procede a recopilar y preservar la información disponible en el momento relacionada con la falla.
Tabla 1. Preservación de información para el ACR de la caldera 720B-5 Categoría
Datos
Estrategia
Fecha
Personas
Información sobre mtto realizado al equipo. Resultados de Predictivos realizados al equipo previo a la falla.
Entrevista
1/24/2011
Papel
Personas
Buscar información 1/24/2011 en AMS, oracle y archivos personales. Información sobre mtto realizado Entrevista 1/24/2011 al equipo.
Personas
Información sobre mtto realizado Entrevista al equipo.
1/24/2011
Personas
Información sobre mtto realizado Entrevista al equipo.
1/21/2011
Personas
Información sobre mtto realizado Entrevista al equipo. Correos asociados a la Revisar correo de falla. la fecha en el buzón. SERVICE MANUAL FOR HEAVY DUTY FANS Punto de apertura del damper adecuado basado en comportamiento de vibraciones.
1/21/2011
Información de Balanceo del equipo. Información de comportamiento de la caldera 72(1-0-5 durante el mes de julio de 2IIK).
2/2/2011
Papel
Papel Papel
Papel Papel
rodamiento lado libre del soplador. Posteriormente, se comienza a elaborar el árbol lógico de fallas, colocando el evento en el nivel superior, seguido por los posibles modos de falla del soplador, los cuales resultan de tormentas de ideas durante las reuniones del equipo de investigación, como resultado de la experiencia y conocimiento de los miembros del equipo. El evento es representado dentro del cuadro de línea roja y los modos de fallas dentro de los cuadros de líneas verdes, tal como se muestra en la figura 5.
Falla del Soplador de la caldera 720-B-5
1/21/2011
Alta vibración 1/27/2011 2/2/2011
2/2/2011
Ruido
Alta temperatura del rodamiento
Flujo de aire deficiente
Figura 5. Evento y posibles Modos de Falla del ACR de la caldera 720-B-5. Para el caso en estudio, se descartaron los modos de fallas “Alta temperatura del rodamiento” y “Flujo deficiente de aire”; y se validaron los modos de falla “Alta vibración” y “Ruido”. Falla del Soplador de la caldera 720-B-5
Debido a que el modo de falla “Altas vibraciones del soplador” de la caldera 720-B-5 resultó ser uno de los modos de mayor impacto dentro del sistema de generación de vapor, se procedió a conformar un equipo multidisciplinario para desarrollar el ACR bajo la metodología PROACT®, con el uso del software Meridium. Seguidamente, se procede a ordenar las evidencias aplicando la técnica de las 5 P’s, tal como se muestra en la tabla 1, asignando responsables a cada una, la estrategia a seguir para su ubicación y la fecha en la cual debe estar disponible para reunir al equipo multidisciplinario e iniciar el análisis de la falla. 5.5.2 Análi sis de la f all a del soplador de la caldera 720-B -5
Una vez reunida y ordenada la información, se procedió a elaborar el Diagrama del Evento (ver figura 4).
Alta vibración
Alta temperatura del rodamiento
Ruido
Flujo de aire deficiente
¿Existió alta vibración?
¿Existió alta temperatura del rodamiento?
¿Se evidenció ruido anormal?
¿Existió flujo de aire deficiente?
Figura 6. Validación de los Modos de Falla del ACR de la caldera 720-B-5. A partir de este momento se comienzan a generar hipótesis sobre los modos de falla validados, dando respuesta a las posibles causas, representando de nivel a nivel las relaciones “causa – efecto”, tal como se muestra en la figura 7 para el modo de falla “Alta Vibración”. ¿Como puede ser que ocurra alta vibración en el soplador?
Posibles causas (Hipótesis)
Alta vibración
Desalineación
Variación de apertura del damper
Desbalance
EFECTO
E je do bl ado
S ol tu ra Mecánica
CAUSA
Figura 7. Relación “causa – efecto” para el modo de falla “Alta Vibración”
Figura 4. Diagrama de Evento del ACR de la caldera 720-B-5 El diagrama de eventos representa gráficamente la secuencia de los acontecimientos en el tiempo hasta la ocurrencia de la falla y posterior puesta en servicio de la caldera luego de la intervención del
Con base en las evidencias, se procede a descartar aquellas hipótesis que no ocurrieron, representándolo con el símbolo prohibido( ).En las figuras 8 y 9, se presenta el resultado de este análisis para los modos de falla “altas vibraciones” y “ruido”, respectivamente, donde las causas físicas se encuentran en color azul, las causas humanas en color verde y las causas latentes en color amarillo.
soplador, solo se validó la hipótesis de soltura mecánica entre las piezas internas de la chumacera, la cual se convirtió en una causa física. Se puede apreciar que esta causa física también aparece en el modo de falla “Alta vibración”, por ende, las causas humanas y latentes son las mismas.
Alta vibración
Variación de apertura del damper
Desalineación
Desalineación motor – soplador
Desalineación entre puntos de apoyo de la chumacera
Estructuras de apoyo deterioradas (Fundaciones)
Pérdida de material del impulsor
Desbalance
Acumulación de partículas sólidas en el rodete
Deformación de componentes de aspa del soplador
Centro de rotación no coincide con centro geométrico
Alineación deficiente
Eje doblado
Ajuste inadecuado de componentes
Componentes incorrectos
5.5.3 Veri f icación de hipótesis del A CR de la fal la del soplador de la caldera 720-B-5
Instalación inadecuada de componentes
Ausencia de procedimiento
Ausencia de procedimiento
El soplador no se balanceó en sitio Ausencia de procedimiento
Soltura Mecánica
6. CONCLUSIONES. Adiestramiento inadecuado
Adiestramiento inadecuado
Adiestramiento inadecuado No existen políticas de balanceo en sitio
Un paso clave para el éxito de un Análisis Causa Raíz, es la validación de las hipótesis. A medida que se avanzó en el desarrollo del árbol lógico de fallas, se fueron verificando los supuestos. Generalmente, durante la primera reunión del equipo multidisciplinario, se plantean hipótesis que deben confirmarse, ya sea con la información preservada de la falla, entrevistas con el personal involucrado, analizando las variables de procesos, realizando análisis específicos y/o especializados de muestras, entre otros.
CAUSA FISICA CAUSA HUMANA CAUSA LATENTE
Figura 8. Árbol lógico del Modo de Falla “Alta Vibración” del ACR de la caldera 720-B-5 Es importante hacer hincapié en que una causa física puede ser originada por otra(s) causa(s) física(s) o por causa(s) humana(s), mientras que las humanas siempre son generadas por causas latentes, estas últimas consideradas como las causas raíces. De esta forma, para el modo de falla “Alta vibración”, basados en las evidencias, se confirmaron las hipótesis desalineación, desbalance y soltura mecánica, mientras que el eje doblado del soplador y la variación de apertura del dámper se descartaron como causas de la alta vibración. Las causas físicas confirmadas fueron: desalineación entre los puntos de apoyo (chumaceras), centro de rotación del soplador no coincide con el centro geométrico y soltura mecánica entre las piezas internas de la chumacera. Finalmente, las causas latentes que originaron alta vibración en el soplador fueron la ausencia de procedimientos para realizar mantenimiento al soplador de la caldera 720-B-5, un adiestramiento inadecuado para el personal de mecánica rotativa y la ausencia de una política de balanceo en sitio.
Es importante destacar que basado en el análisis causa raíz se construyo un árbol lógico basado en hechos y no en suposiciones. Se evidenció la ausencia de procedimientos para la intervención del soplador de la caldera 720-B-5, así como la existencia de adiestramientos inadecuados para el personal de mecánica rotativa. No existen formatos que indiquen los detalles de la intervención de mantenimiento, donde se incluyan las holguras requeridas y mediciones realizadas entre las piezas internas de la chumacera. Debido a la ausencia de procedimientos, se presume que no se realizó una correcta instalación de las piezas internas de las chumaceras lo cual generó desajuste mecánico, manifestado como alta vibración y ruido. Así mismo, se confirmo una desalineación entre los puntos de apoyo del soplador, factor que también contribuyó a la alta vibración. No existe una política de balanceo en sitio, es decir, el soplador no es balanceado luego de ser instalado en su ubicación funcional.
7. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS [1] [2] [3]
Ruido
Rodamiento Inapropiado
Soltura Mecánica
Ajuste inadecuado de componentes
Ausencia de procedimiento
Adiestramiento inadecuado
Componentes incorrectos
Material foráneo en la carcasa del soplador
Instalación inadecuada de componentes
Ausencia de procedimiento
Adiestramiento inadecuado
CAUSA FISICA CAUSA HUMANA CAUSA LATENTE
Figura 9. Árbol lógico del Modo de Falla “ Ruido” del ACR de la caldera 720-B-5 En cuanto al modo de falla “Ruido”, se descartaron las hipótesis de rodamiento inapropiado y material foráneo en la carcasa del
[4] [5] [6] [7] [8]
L. Corredor, Failure Analysis of Boiler 720-B-4. Super Octanos. Complejo Jose Venezuela, Reference: PP-026-06, 2006. L. Corredor, Failure Analysis of downcomer tubes in the lower drum connection of boiler 720-B-6. Super Octanos. Jose. Venezuela, Reference: PP-008-10, 2010. Indesca y Tecnoserv Ingenieros S.A., Análisis de Falla de los tubos descendentes de la caldera auxiliar de vapor 720-B-6 tipo A (fabricada por CB Nebraska Boiler) perteneciente a la empresa Súper Octanos C.A., 2010. M. Pérez, Análisis de Confiabilidad, Disponibilidad y Mantenibilidad (Análisis RAM), 2011. Snamprogetti, Manual de operaciones de la unidad de generación de vapor y agua de alimentación de calderas de Súper Octanos C.A., 1990. Meridium, Asset Performance Management Software. Reliability Center Incorporated (RCI), Metodología PROACT® para el desarrollo de Análisis Causa Raíz. Lucietto D, Análisis Causa Raíz para determinar las causas latentes de las fallas del Sistema de Generación de Vapor. Tesis de Grado para obtener el título de Especialista en Confiabilidad de Sistemas Industriales. (En elaboración) Universidad Simón Bolívar. 2012.
