proyecto fiabilidad disponibilidad

FIABILIDAD

DEMÁQUINAS

“DETERMINACIÓN DE LOS

ÍNDICES DE FIABILIDAD

APLICANDO EL SOFWARE

MCM (Método de la categoría

mediana ) EN EL ATOMIZADOR

SACMI ATM 50

MANTENIMIENTO INDUSTRIAL/

Docente Ing. Carlos Burgos A

OBJETIVOS:

GENERALES. - Conocer la finalidad de la fiabilidad. De máquinas y su aplicación práctica

- Aplicar los conocimientos de fiabilidad de máquinas a un equipo determinado

• Justificar la aplicación de la fiabilidad de máquinas como medio par incrementar a la productividad de un equipo

ESPECÍFICOS.

• Manejo e interpretación de las de las curvas obtenidas al aplicar el MCM

• Determinar los índices de fiabilidad de máquinas con el uso del MCM

• Determinar la confiabilidad del sistema o equipo en estudio.

• Aplicar los conocimientos aprendidos en la materia de fiabilidad de máquinas MANTENIMIENTO INDUSTRIAL/


INTRODUCCIÓN

Todo lo circundante a nuestro alrededor esta construido o fabricado por una o varias maquinas muchas de estas en nuestro país no se encuentran con su respectivo análisis para tener la probabilidad de que funcionen sin fallas durante un determinado tiempo, sino que se basan solamente a una frecuencia dada de mantenimiento, muchas de las veces por falta de conocimiento estas llegan a un punto tal como el de realizar mantenimientos correctivos muy seguidos o también caer al punto del sobremanteni-

Miento dándonos como resultado unos elevados costos del mantenimiento.

En nuestra actualidad existen ya muchas formas para poder tener la certeza de que nuestras maquinas se encuentren en el estado apropiado para la producción.

•Como la ciencia avanza a pasos agigantados esta ha dejado atrás a los procesos rudimentarios como actualmente se los conoce, aplicando así métodos ya programados computacionalmente los mismos que nos ayuda a elevar la confiabilidad de un sistema.



JUSTIFICACIÓN

La fiabilidad de maquinas es una ciencia muy importante dentro de lo que corresponde al mantenimiento, especialmente en las industrias donde no lo tienen y solamente se basan a un mantenimiento de frecuencias , preventivo dando como resultado futuro el realizar mantenimientos correctivos y si se da un sobremantenimiento sabemos que nos influye en lo que respecta a costos de mantenimiento, ya que lastimosamente no se ha podido realizar un análisis de fiabilidad para poder saber que tan confiable se encuentran nuestros equipos para la producción, y cada que tiempo se debe realizar el mantenimiento al sistema.

Mediante un software se puede saber que tan fiable se encuentran las maquinas ya que estos son de gran precisión y los mas utilizados actualmente en industrias donde se preocupan del mantenimiento para el cual nosotros lo podemos realizar para dar una frecuencia basada en la fiabilidad computarizada.



MARCO TEORICO

•Mantenimiento enfocado en la fiabilidad.

El mantenimiento centrado en la fiabilidad se propone preservar el estado original del diseño o normal de operación. Es evidente que para que esto sea posible los equipos deben ser capaces de cumplir las funciones para las cuales fueron seleccionados y que la selección haya tenido encuenta la condición operacional real.

•mantenimiento enfocado en la fiabilidad se caracteriza por:

•1. Considerar la fiabilidad inherente o propia del equipo /instalación

•2. Asegurar la continuidad del desempeño de su función

•3. Mantener la capacidad y calidad productiva

•4. Si deseamos aumentar la capacidad, mejorar el rendimiento, incrementar la fiabilidad, mejorar la calidad de producción necesitaremos un rediseño.

•5. Tener en cuenta la condición operacional: donde y cuando se esta usando



• En muchos de los casos se obtiene la mejor disponibilidad y el menor costo haciendo que un equipo y sus componentes, sean preventivamente cambiados a ciertos intervalos.

• Esto solo es para equipos sencillos o complejos con modo de falla dominantes. Ejemplos de estos pueden ser los revestimientos de tolvas, refractarios de horno, cuchillas de corte, en general cuando existe contacto directo entre producto y piezas de desgaste. También pueden estar vinculados a fatiga corrosión.

• Un mantenimiento basado en la fiabilidad empieza planteándose siete preguntas básicas sobre cada uno de los equipos que constituye una instalación industrial.

• 1. ¿ Cuales son las funciones?

• 2. ¿De qué forma puede fallar?

• 3. ¿Cuál es la causa de su fallo?

• 4. ¿Qué sucede cuando falla?

• 5. ¿Cuan severos son los efectos de la falla?

• 6. ¿Qué se puede hacer para prevenir los fallos?

• 7. ¿Qué sucede si no se puede prevenir los fallos?



• Funciones y estándar de funcionamiento

• Cada equipo en una planta ha sido seleccionado para un propósito determinado es decir para cumplir una función especifica y la perdida parcial o total afectara a la planta en una medida que dependerá de:

• De modo que se debe comenzar por definir las funciones y los estándares de comportamientos asociados a cada equipo, con el contexto operacional. En lo posible los estándares de funcionamiento deberán ser cuantificados y contemplar los siguientes aspectos: producción, calidad, seguridad, medio ambiente, costos.

• ¿Como cada equipo en su función puede fallar?

• Esto nos lleva al concepto de fallo funcional que se puede definir como la incapacidad de un elemento o componente o equipo para satisfacer un estándar de funcionamiento deseado.



• Modos de fallos

• Ahora nos toca reconocer los modos de fallos que pueden causar la perdida total o parcial de una función.

• También es muy importante determinar la o las causas origen de modo de cada fallo para así llegar a las causas y no en el fallo mismo

• Modo A comienza con una falla en el inicio y luego puede ser constante o ascendente.

• Termina finalmente con un desgaste rápido.

• Modo B constante o ligeramente ascendente. Termina en una zona de desgaste rápido.

• Modo C ligeramente ascendente pero sin edad definida identificable.

• Modo D probabilidad de fallo bajo cuando el equipo es nuevo, luego aumenta rápido y constantemente.

• Modo E fallo constante en todas las edades.

• Modo F comienza con una mortalidad infantil alta que desciende a una probabilidad muy baja o constante.

• Efectos de fallos.

• Cuando se determinan los modos e fallo también debe determinarse el o los efectos de cada fallo (que ocurriera si pasaría el fallo) y la severidad de aquellos, este paso nos permite cuantificar la importancia del fallo y por lo tanto el tipo de mantenimiento (preventivo, predictivo, etc).



• Consecuencias de los fallos

• Consecuencias no evidentes de los fallos

• Por ejemplo fallos en las protecciones de los equipos las consecuencias, no pueden ser evidentes, pero se exponen a otras mas graves. Se les debe dar alta prioridad.

• Consecuencias en la salud, medio ambiente y la seguridad

• Puede herir o matar a alguien. Pueden afectar la salud o el medio ambiente.

• Este análisis se efectúa antes de los fallos funcionales.

• Prioriza a las personas y al medio ambiente frente a la producción

• Consecuencias operacionales

• El fallo tiene consecuencias sobre la calidad del producto, la cantidad de producción o costos industriales altos, en adición a los costos directos de la reparación.

• Estas consecuencias cuestan dinero y lo que cuesta sugiere cuanto se debe gastar en prevenirlos.

• Consecuencias no operacionales

• No afectan en forma directa a la seguridad ni ala operación, por lo que el único gasto directo es el de la reparación como por ejemplo pinturas edificación no operativa, iluminación perimetral, etc



TRABAJO # 1 MÁQUINA SELECCIONADA: Atomizador atm 15

SECTOR PRODUCTIVO Y DE SERVICIOS AL QUE PERTENECE.

SECTOR PRODUCTIVO: Producción cerámica

CLASIFICACIÓN DEL SECTOR: Secto secundario

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Y ECONÓMICAS.

2.1 Características técnicas.

Denominación: Atomizador para barbotina

cerámica

Modelo: ATM 15

Año de fabricación: 1985

Procedencia: Italia

Marca: SACMI

Altura: 15 m

Diámetro: 3,25 m

Temperatura de operación: 650 º C. MANTENIMIENTO INDUSTRIAL/


ATOMIZADOR

ATM 15

NÚMERO DENOMINACIÓN

1 Carpintería

2 Torre y revestimiento

3 Puerta reinspección

4 Despolvorizador

5 Electroventilador principal para

la barbotina

6 Abatidor

7 Electroventilador para el

abatidor

8 Regulador de flujo

9 Generación y transmición de aire

caliente

10 Filtración y separación de la

barbotina

11 Pulverización del combustible

(gas)

12 Pulverización del combustible

(líquido) MANTENIMIENTO INDUSTRIAL/


SISTEMAS Y SUBSISTEMAS.

(A) Sistema de bombeo y

pulverización de la suspensión.

A.1 SS Alimentación y filtros

A.2 SS Rociador de barbotina



(B) Sistema de generación y alimentación de gases

calientes

B.1 SS limpieza y pulverización del combustible

B.2 SS Generación y

alimentación de aire caliente



C) Sistema de separación del polvo atomizado de los

gases

c.1 SS Despolvorizador c.2 SS Electroventilador

principal



D) Sistema de soporte de elementos

D.1 SS Carpintería D.2 Torre y revestimiento



FALLOS Y CLASIFICACIÓN



EVALUACIÓN PRÁCTICA DE LA FIABILIDAD. • OBJETIVOS

• Determinar en forma practica el índice de fiabilidad del ATOMIZADOR ATM 15, basados en el método de evaluación práctica.

• Demostrar la importancia del método de evaluación practica a fin de tener una aproximación valedera de la fiabilidad del equipo en estudio.

• JUSTIFICACIÓN

• Emplear el método de evolución práctica de la fiabilidad se justifica pues en muchos casos no se cuenta con un historial más o menos detallado de los fallos que ha sufrido ese equipo a lo largo de su periodo operativo, esto considerando que en las diferentes empresas el mantenimiento se limita al correctivo, dejando de lado el mantenimiento preventivo, el predictivo y herramientas como la fiabilidad de máquinas. Además porque al técnico de mantenimiento en una o varias ocasiones deberá evaluar de forma rápida y muy práctica la fiabilidad del equipo en el que vaya a realizar tareas de mantenimiento, poniendo a prueba su conocimiento y perspicacia con objeto de realizar una buena aproximación. Por lo que a continuación se determinará el índice de fiabilidad práctico considerando parámetros como:

• Inspección visual

• Pruebas y mediciones

• Edad

• Medio ambiente

• Ciclo de trabajo.



• INSPECCIÓN VISUAL.

• Considerando la gran envergadura del ATOMIZADOR la inspección visual resulta más o menos difícil por lo que los criterios obtenidos de esta inspección se conjugan entre aquellos obtenidos en momentos en que el equipo se encuentra en paro y aquellos cuando el sistema está funcionando. Haciendo está aclaración que resulta necesaria, se expondrán los resultados no sin antes hacer una breve descripción de la inspección efectuada.

• De forma general el cuerpo del atomizador hoy muestra una buena apariencia, debido a la reconstrucción a la que fue sometido sin embargo lo rodea un ambiente polvoriento y húmedo, en los periodos de paro su temperatura cae hasta 10 º C (temperatura promedio ambiente) y cuando se encuentra trabajando llega hasta 120 º C en su parte exterior y a 660 º C (temperatura de trabajo) en su parte interior.

• En el sistema de limpieza y pulverización se pueden observar fugas de combustible lo que sumado a la presencia de polvo y humedad contribuyen al deterioro de cañerías y ductos de circulación, baja eficiencia respecto a la relación combustible alimentado y combustible aprovechado.

• En el sistema de generación y alimentación de aire caliente como se dijo anteriormente debido a la poca facilidad que presta para su mantenimiento se puede observar la gran



presencia de polvo, altas temperaturas (las segundas más altas después del hogar de atomizador) se observa deterioro por abrasión de los ductos más en el codo principal.

En condiciones de operación el principal problema es la vibración general del sistema por su vecindad con equipos como molinos y prensas, pero a nuestro criterio este problema se agrava por su pobre cimentación lo cual ocasiona aflojamiento de abrazaderas, rotura de los elementos más sensibles, desalineación de ejes de motores.

Quizá la mayor ventaja o lo mejor que se puede observar en el atomizador es el estado del sistema de aislamiento de temperatura de su cuerpo debido como se dijo anteriormente a su reconstrucción esto contribuye a que se aproveche al máximo el calor generado.

El sistema de arranque es manual accionando por medio de un perfil de biela tanto el sistema de alimentación y pulverización de barbotina como los sistemas de generación de aire caliente y alimentación de combustible diesel. Los controles de temperatura, electroválvulas, termostatos, presóstatos se encuentran en buen estado ya que si se someten a frecuentes inspecciones debido a su importancia.



• B) PRUEBAS Y MEDICIONES.

• Las pruebas mas importantes a realizar en el atomizador son: Temperatura: Esta fluctúa entre 10 º C (temperatura ambiente) y 660 º C (en funcionamiento) de esto podemos decir que estas temperaturas se obtienen en el interior y el exterior del atomizador.

• La velocidad de los motores: El del electroventilador principal es 2650 rpm es decir el 80% de la nominal (3200 rpm). El motor del sistema de pulverización alcanza las 2160 rpm es decir el 90 % de la velocidad nominal, estas diferencias se deben básicamente a la vibración que acusa desalineación de ejes.

• Si hablamos de potencia en ele sentido de calorías producidas podemos decir que se aprovecha aproximadamente el 90 % del calor producido.



3) EDAD.

Considerando que su año de fabricación es 1985 se puede asumir según la tabla deberíamos asumir o valorar con 8 puntos.

Pero por la reconstrucción a la que se sometió consideraremos como si tuviera una edad de 13 a 15 años.



4) MEDIO AMBIENTE.

El medio ambiente en el que opera el atomizador está caracterizado por humedad excesiva, polvo abrasivo en todos sus alrededores, la limpieza de elementos inasequibles es casi nula por lo que se adhiere el polvo causa corrosión y rotura. La humedad está presente en algunos de sus elementos.



•5) CICLO DE TRABAJO.

Dadas las condiciones en las cuales opera es decir el sistema en varias ocasiones cuando se debe cubrir compromisos de producción el trabajo es continuo. En otras ocasiones se trabaja a carga media con periodos de trabajo y paro. Considerando que en su mayoría se lo hace a carga media asumimos 7 puntos.



• 6) RESULTADOS



DETERMINACIÓN DE LOS ÍNDICES DE FIABILIDAD

APLICANDO EL MÉTODO DE LA CATEGORÍA

MEDIANA (MCM). RESULTADOS Y DISCUSIONES



• En la figura anterior claramente se puede observar que el parámetro de forma es 1,61 es decir >1 de lo que se puede deducir que la máquina se encuentra en su periodo de selenidad o de desgaste pero no en un desgaste considerable sino iniciando la segunda mitad de esta zona de desgaste, esto se debe a la reconstrucción a la que fue sometido en un 40% y sus demás elementos y sistemas fueron sometidos a overhauts.

• La vida característica obtenida es de 200, 035 horas lo que indica que cada 200, 035 horas es posible que se den fallos en el tiempo de estudio acumulado.

• La taza de falla característica obtenida es de 4,99 * 10 -3 esta indica la probabilidad de que el equipo falle desde el inicio de su operación hasta el tiempo de la última falla registrada .

• Como se dijo anteriormente la correlación r como ya se dijo0 anteriormente lo que indica es que la linealización que hace el software es buena.



A continuación se muestran las gráficas obtenidas para la

fecha actual (5628 hora operativas).



• De la gráfica se puede observar que la fiabilidad de la máquina en la s condiciones actuales es del 56 %, es decir se tiene una fiabilidad aceptable sin embargo a pesar de su reconstrucción es mas bien baja esto se debe a que se le somete en la mayoría de los casos a mantenimiento correctivo mas aun de aquellos elementos que por su envergadura resulta inasequibles.

• Del mismo modo se puede observar que la desconfiabilidad obtenida R(t) es del 44 % es decir existe un 44 % de probabilidad de que el equipo falle o trabaje con falla.

• A continuación se muestran los gráficos de densidad de probabilidad de falla f(t) y función taza de falla.



• De la gráfica anterior se puede observar que la densidad de probabilidad de falla f(t) es de 0,00379 es decir existe un 0,3 % de probabilidad de que el equipo falle en el tiempo t y t + t. Lo que según la interpretación que le podemos dar significa que es un buen indicador ya que en nuestro caso la probabilidad de que ocurran fallos ha ido disminuyendo a raíz de la reconstrucción a la que se le ah sometido al equipo.

• Del mismo modo de la gráfica se puede observar el t es de 0,00605 es decir 0,00605 fallas por cada hora de tiempo operativo.



Análisis de los índices de fiabilidad para un tiempo determinado

en nuestro caso: PARA 6000 HORAS (LUEGO DE 6 MESES).

Los resultados obtenidos son los siguientes:



Como podemos observar los resultados obtenidos varían de forma

considerable como se puede observar:

La confiabilidad R (t) cae al 0 % significa que luego de seis meses la máquina

no desempeñará sus funciones por lo que se recomienda se le realice un

overhault después de 2 meses aproximadamente a fin de evitar esta caída de

la máquina. Este dato según nuestro análisis se explica o se justifica, debido a

que en los actuales momentos se está realizando mantenimiento correctivo y

los overhaults realizados hace 2 años están llegando al límite de su resistencia

o dicho de otra manera los elementos de reposición ya están llegando al límite

de su vida operativa.

La explicación de la alta desconfiabilidad se deduce de la explicación anterior.

Del mismo modo el TMEF obtenido es de 166 horas es un tiempo aceptable

considerando que los turnos de trabajo no son contiguos, por lo que se

recomienda se realicen tareas de mantenimiento preventivo de preferencia

antes de las 120 horas de trabajo.

Finalmente se muestran las gráficas de la densidad reprobabilidad de fallos f(t)

y la taza de falla característica (t) MANTENIMIENTO INDUSTRIAL/


• De la gráfica se puede deducir que la densidad de

probabilidad de fallos f(t) es de 0,002 es decir existe un

0,2 % de probabilidad de que la falla ocurra entre el

tiempo considerando desde el tiempo en que se inicia la

operación hasta nuestro tiempo de estudio es decir 6000

horas.



CONCLUISIONES Y RECOMENDACIONES

CONCLUSIONES.

Es importante considerar que la productividad de una industria aumentará en la

medida que las fallas en las máquinas disminuyan de una forma sustentable en el

tiempo. Para lograr lo anterior, resulta indispensable contar con la estrategia de

mantenimiento más apropiada y con personal capacitado tanto en el uso de las

técnicas de análisis y diagnóstico de fallas implementadas como también con

conocimiento de técnicas como la fiabilidad de máquinas. En el presente trabajo se

mencionaron varias de las técnicas de fiabilidad de máquinas que en otros países ya

se implementan , entre las que se destaca el análisis de vibraciones mecánicas,

Diagnosticado y solucionado los problemas, la vida de las máquinas y su producción

aumentará y por tanto, los costos de mantenimiento disminuirán. Finalmente se

resalta la importancia que tiene los instrumentos de mantenimiento como lo es la

fiabilidad de máquinas e índices como el tiempo medio entre fallos, la mantenibilidad,

la disponibilidad y claro la fiabilidad y desconfiabilidad de máquinas como

instrumentos para optimizar y hacer más efectivas las tareas de mantenimiento.

Una combinación balanceada de las técnicas de mantenimiento preventivo y

correctivo en todas las partes del equipo en estudio permitirán incrementar la

disponibilidad para la producción en planta, con herramientas como la fiabilidad de

máquinas deberán establecerse estándares de mantenimiento y prácticas de

fiabilidad de máquinas acordes a los resultados obtenidos del estudio de fiabilidad, es

decir la programación de las tareas de mantenimiento no podrá quedar completa si

para realizarlas no se considera a la fiabilidad de máquinas. MANTENIMIENTO INDUSTRIAL/


9.2 RECOMENDACIONES.

• - Se recomienda que las tareas de mantenimiento en la empresa en estudio no se limiten a las de mantenimiento por frecuencias o a aquellas de mantenimiento correctivo, deberá tratarse en lo posible corregir o hacer que el mantenimiento preventivo sea mas exhaustivo y detallado y en lo posible deberán emplearse herramientas como la fiabilidad de máquinas para tener un punto mas de apoyo a fin de que las tareas del mantenimiento se acerquen mas a la realidad de las máquinas y su estado.

• - Del mismo modo se recomienda que los registros de fallas deberán ser más detallados a fin de que el análisis de fiabilidad sea más accesible de realizar, a fin de tener índices de fiabilidad y disponibilidad de los equipos.

• - En los registros de fallas se pone mayor énfasis a los repuestos o el personal que realizó las tareas de mantenimiento y no a las causas que provocaron el desperfecto ni a las consecuencias de este, se recomienda entonces se tome muy en cuenta estos particulares a fin de que el uso de la fiabilidad de máquinas se convierta en una herramienta mas para el departamento de mantenimiento. MANTENIMIENTO INDUSTRIAL/


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