Falla en eje de bolas y fractura de caja de resorte de una centrifuga 517 alfa laval

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FALLA EN EJE DE LA

BOLA EN CENTRIFUGA

517 - ALFA LAVAL TECSUP – PEPP

“GESTIÓN ESTRATEGICA DE MANTENIMIENTO”

PROFESOR: Ignacio Mamani M.

INTEGRANTES:

Williams Percy Huallpa C. Jaime Perca Peralta

Integrante 3

2013

FALLA EN EJE DE LA BOLA EN CENTRIFUGA 517 – ALFA LAVAL

TECSUP – Análisis de Fallas y Mantenimiento de Equipos y Maquinarias

2

CONTENIDO

INTRODUCCION

CAPITULO I: ASPECTOS GENERALES

1.1 Planteamiento del Problema ............................................................................................................... 4 1.2 Objetivos .............................................................................................................................................. 4

1.2.1 Objetivos Generales ............................................................................................................... 4 1.2.2 Objetivos Especificos .............................................................................................................. 4

1.3 Justificación de la Investigación .......................................................................................................... 4

CAPITULO II: MARCO TEÓRICO

2.1 Antecedentes de la Investigación ........................................................................................................ 5 2.1.1 Análisis de Causa Raiz de Falla RCFA ...................................................................................... 5 2.2 Fundamentos Teóricos ......................................................................................................................... 5 2.2.1 Descripción del Equipo ......................................................................................................... 5 2.2.2 Equipamiento Básico ............................................................................................................ 6 2.2.3 Partes de la Centrifuga 517 .................................................................................................. 7 2.2.4 Datos Técnicos ...................................................................................................................... 8 2.3 Términos Básicos ................................................................................................................................. 9

CAPITULO III: MARCO METODOLÓGICO

3.1 Tipo de Investigación ......................................................................................................................... 10 3.1 Técnicas e Instrumentación de Recolección de Datos ...................................................................... 10 3.3 Fases de Metodólogia Utilizada .......................................................................................................... 11

3.3.1 Fase I. Investigación, análisis y selección ............................................................................. 11 3.3.2 Fase II. Análisis de la pieza para buscar el origen de la falla en un laboratorio .................. 14 3.3.1 Fase III. Posible solución al problema y las recomendaciones para que la pieza no vuelva a

fallar, es decir, las medidas preventivas .............................................................................. 18

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFÍA

ANEXOS



3

INTRODUCCIÓN

En la planta procesadora de harina y aceite pescado de Austral Group – Ilo, en una de las

etapas para la obtención del aceite de pescado se utiliza un equipo separador centrífugo vertical,

conformado por un rotor y dentro del cual van discos cónicos o platos donde se produce la separación

de fases. Mediante un sistema automático de disparos, el equipo evacua en periodos pre-

programados los sólidos solubles e insolubles de mayor densidad que se acumulan en su interior, esta

centrifuga es el modelo 517 de la marca Alfa Laval.

La disponibilidad de este equipo es de prioridad, mientras la materia orgánica es procesada en

harina de pescado por dos líneas de producción, el aceite de pescado solo utiliza una, por lo tanto la

falla o anomalía de algún equipo de esta línea como la centrifuga, puede parar la producción tanto del

aceite como de la harina de pescado.

Este equipo presento una falla y por lo tanto quedo inoperativo en un tiempo mayor a lo

programado, por medio de este trabajo de investigación se quiere lograr saber las causas del fallo y la

solución, para evitar y prevenir futuras fallas semejantes.



4

CAPÍTULO I: ASPECTOS GENERALES

1.1 Planteamiento del problema

Falla de eje de la bola en un Separador Centrifugo de Aceite de Pescado, denominado “Centrífuga -517” de la marca Alfa Laval.

1.2 Objetivos

1.2.1 Objetivo general

Analizar la falla del eje de bola y la fractura producida en la caja de resorte de la

Centrifuga 517, perteneciente a la empresa Austral Group – Planta Ilo, Moquegua – Perú.

1.2.2 Objetivos específicos

Por medio de las técnicas del análisis de causa y raíz de la falla, llegar a resolver como

se ocasiono la falla en estas piezas.

Prevenir y evitar futuras fallas o desviaciones del rendimiento del equipo en

producción.

Obtener una mejor disponibilidad y confiabilidad del equipo.

1.3 Justificación de la Investigación

La aplicación de planes y estrategias que prevengan fallas en los equipos industriales, está

motivada por la necesidad de buscar la mejora continua en cualquier proceso productivo y

específicamente en la mejora continua del proceso de mantenimiento. La realización de este

estudio referente al análisis de falla es importante para la empresa, ya que; se le suministrara una

propuesta de solución, con el fin de minimizar o eliminar las fallas que se producen en este

equipo.



5

CAPITULO II: MARCO TEORICO

2.1 Antecedentes de la Investigación

2.1.1 Análisis de Causa Raíz de Falla RCFA

Durante el desarrollo de la investigación se encontraron los siguientes

antecedentes que guardan relación con el tema que se plantea:

El análisis de fallas empezó siendo una actividad originada por la buena práctica de

la ingeniería, o en otros casos, por litigios producidos por la pérdida de activos o de vidas

humanas, donde se pretendía definir las responsabilidades existentes en una determinado

siniestro, por ejemplo en un accidente aéreo. Sin embargo, con el correr del tiempo, se fue

apreciando la importancia que tenía la determinación exacta de la causa raíz de una falla,

como una forma de evitar su ocurrencia en el futuro, impactando diversos indicadores que

se usan actualmente en la gestión del mantenimiento, tales como la disponibilidad,

confiabilidad, tiempo medio entre fallas, etc.

2.2 Fundamentos Teóricos 2.2.1 Descripción del equipo

Los separadores centrífugos Alfa Laval AFPX fueron especialmente diseñados para trabajos muy exigentes de separación. Las principales características de la centrifugadora AFPX 517 es su capacidad de manejar altas velocidades de flujo, alto contenido de sólidos y el procesamiento a alta temperatura.

Además, la AFPX 517 centrífuga combina una alta fuerza G, altas capacidades de

lodos y el funcionamiento automatizado.



6

Figura 01: Centrifuga 517

2.2.2 Equipamiento básico

La centrifuga está equipada con un concentrador o purificador de piezas,

dispositivos de entrada y salida, contador de revolución, juego de piezas de protección

contra la erosión, caja visor iluminado para la toma de fase de luz, interruptor de vibración,

la vibración de aislamiento de la placa de base, motor de brida, juego de herramientas y

conjunto estándar de piezas de repuesto.

Figura 02: Equipamientos de la Centrifuga 517



7

2.2.3 Partes de la centrifuga 517

El separador comprende una parte de procesamiento y una parte de conducción. Es impulsado por un motor eléctrico (6). Mecánicamente, el bastidor de la máquina separador se compone de una parte inferior, una parte superior y una cubierta de recogida. El motor está embridado en el bastidor como se muestra en la ilustración. Los pies de cuaderna tienen amortiguación de las vibraciones.

La parte inferior del separador contiene el dispositivo de accionamiento horizontal

(1), eje de transmisión con acoplamientos, un engranaje de tornillo sin fin y un husillo vertical. La parte inferior también contiene un baño de aceite para el engranaje de tornillo sin fin, un freno y un contador de revoluciones, indicador de velocidad.

Una bomba (3) está unido al husillo de accionamiento y situado en el lado de la

parte inferior. Esta bomba tiene doble función. Es la bomba de entrada de alimentación y la bomba de descarga de aceite limpio. La parte superior parte de bastidor y la cubierta de recogida contienen las partes de procesamiento del separador, la entrada y salidas y tuberías.

El líquido se limpia en el recipiente del separador (4). Esta está montada en la parte

superior del husillo vertical y gira a alta velocidad en el interior del espacio formado por la parte superior parte de bastidor y la recolección de la cubierta.

Figura 03: Partes de la Centrifuga 517. (1) Dispositivo de accionamiento horizontal, el acoplamiento de

fricción y engranajes desgastados. (2) Recogida de cubierta. (3) Bomba de Intel y de salida del engranaje. (4)

Recipiente separador. (5) Entrada / Salida. (6) Motor eléctrico.



8

2.2.4 Datos Técnicos

Figura 04: Dimensiones de la Centrifuga 517.

Figura 05: Datos Técnicos de la Centrifuga 517.



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2.3 Términos Básicos

Eje de la Bola: Eje el cual que transmite la rotación vertical de la centrifuga y están solidarios

a este eje los componentes como; el tornillo sin fin, la caja de resortes, rodamientos y otros

mostrados en las figuras anteriores.

Caja de resortes: Tiene la función de evitar las vibraciones del equipo cuando este se detiene.

Desgaste Abrasivo: Es el desgaste donde se arranca parte del material por rozamiento o

fricción.

Agarrotamiento: Es la rigidez, falta de flexibilidad o movimiento.



10

CAPITULO III: MARCO METODOLÓGICO

3 3.

3.1 Tipo de Investigación

De acuerdo a la naturaleza y características del problema objeto de estudio, esta investigación se enmarca dentro de una Investigación de tipo Explicativa, por cuanto a través del desarrollo del mismo se pretende buscar la causa de falla en el eje de bola de la centrifuga.

La Investigación Explicativa se encarga de buscar el porqué de los hechos mediante el

establecimiento de relaciones causa-efecto. En este sentido, los estudios explicativos pueden ocuparse tanto de la determinación de las causas (investigación postfacto), como de los efectos (investigación experimental), mediante la prueba de hipótesis. Sus resultados y conclusiones constituyen el nivel más profundo de conocimientos.

3.2 Técnicas e Instrumentos de recolección de datos

Para llevar a cabo la presente investigación se utilizan una serie de técnicas e instrumentos que permiten, por una parte; recolectar los datos e información necesaria para su desarrollo y, por otra parte; el análisis e interpretación de los mismos.

Las técnicas utilizadas para la recolección de información fueron:

Observación no estructurada: Esta técnica permite ver de forma clara y directa la situación presenta dentro del área objeto de estudio y específicamente referente a la falla a estudiar. Entrevista no estructurada: Por medio de esta técnica se obtiene información por parte del personal que labora dentro del área de estudio, con la finalidad de conocer el funcionamiento, mantenimiento, fallas y operación del equipo.

Instrumentos utilizados:

Libreta de anotaciones: en ella se registró toda la información recolectada de las entrevistas. Diario de campo: en ella se registró toda la información recolectada dentro del área de estudios Cuaderno de Operador: en esta está el reporte del momento de la falla en el equipo. Cuaderno de Técnico de Mantenimiento: es el registro de los mantenimientos realizado por el técnico al equipo.



11

3.3 Fases de Metodología utilizada.

3.3.1 Fase I. Investigación, análisis y selección

Descripción de la situación cuando ocurrió el incidente

La falla para realizar en análisis de causa raíz, tiene los siguientes datos, fecha y ubicación del equipo donde ocurrió la falla, como muestra en el Cuadro 1.

Fecha de Falla 17/11/12

Fecha del RCFA 28/11/12

Código de Equipo 30012

Localización del Equipo Planta de Aceite

Supervisor de Área Felipe Montalvo Cruz

Descripción del Equipo Centrifuga # 01

Tipo de Falla ( ) Eléctrica (X) Mecánica ( ) Operacional

Cuadro 01: Datos de la fecha de falla, responsable del Equipo

En planta se cuenta con 3 equipos llamados “Centrifugas”, se produjo la falla en la numero 1, este equipo tuvo un último mantenimiento intermedio el mes de octubre del 2012, realizado por la misma empresa de la marca Alfa Laval, por convenio esta empresa se encarga de realizar el mantenimiento menor, intermedio y mayor a estos equipo, porque ofrece las garantías y las piezas originales.

Según el historial de mediciones de vibración realizado diariamente por el personal

de inspección, se observa el incremento de la vibración en los puntos de medición como muestra en la Figura 06, este grafico muestra en el eje vertical, el rango de vibración en mm/s, y en el horizontal los días, que son del primero hasta el día dieciséis del mes de noviembre, este incremento de vibración que se registró hasta el día anterior de la falla no pasa los límites permitidos según ISO 10816, por lo que no se procedió a tomar una medida correctiva, también basándose en la garantía del trabajo reciente de los técnicos de Alfa Laval.



12

Figura 06: Grafico de medidas de vibración del 1 al 16 de noviembre.

Después de salir de la temporada de veda, se inició el proceso de producción en

planta, el día sábado 17 de octubre del 2012, a las 11:10 am, se procede a detener la Centrifuga por el operador, el cual reporto a su jefe de producción el mal funcionamiento de la Centrifuga, reporto que el equipo mostraba un elevado consumo de amperaje, un ruido al estar operativo y el calentamiento del motor y el equipo.

Se informa del problema al Jefe y al Supervisor de Mantenimiento, los cuales designan a los técnicos para proceder a inspeccionar el equipo, se bloquea eléctricamente y se desmonta las tapas del equipo para visualizar la falla interna. Se encontró que el aceite de transmisión de la centrifuga presentaba partículas metálicas, se notó el agarrotamiento al tratar de girar la transmisión entre el motor y el eje, llegando a la conclusión de la gravedad de la falla, se decide poner en inoperatividad al equipo.

Debido a la garantía del servicio de mantenimiento realizado al equipo, se contacta

con el personal técnico de Alfa Laval para solucionar este problema, los cuales el día lunes 19 de octubre, ya estaban en planta para ver la falla en el equipo.

Al desmontar el equipo como se muestra en la Figura 07, se procedió a retirar los

compontes como el eje horizontal, la rueda dentada y luego el eje vertical, según procedimientos de los técnicos de Alfa Laval,

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

1X 2 2.2 2 2.1 2.4 2.2 2.8 2.6 2.5 2.6 2.7 3 3.1 2.9 3.2 3.2

1Y 1.8 1.8 1.8 1.8 1.9 1.8 1.9 1.8 1.9 2 2 2.3 2.4 2.4 2.5 2.8

1Z 1.6 1.7 1.8 1.8 2 2 2.1 2.1 2.2 2.2 2.3 2.4 2.4 2.4 2.5 2.5

2X 1.5 1.6 1.7 1.9 2.2 2.3 2.6 2.5 2.7 2.9 3 3.2 3.5 3.8 3.8 3.9

2Y 1.5 1.7 1.6 1.7 1.7 1.9 1.9 2 2 2.2 2.2 2.5 2.7 2.9 3 3.1

2Z 1.5 1.6 1.8 1.6 1.7 1.9 2 2.3 2.4 2.8 2.4 2.6 2.7 2.8 3.2 3.3

00.5

11.5

22.5

33.5

44.5

Me

dic

ion

de

Vib

raci

on

(m

m/s

)



13

Figura 07: Desmontaje de la Centrifuga 517.

Descripción de los componentes del eje de la bola de Centrifuga 517 Los componentes dañados en esta falla fueron: el eje de la bola, la caja de resortes,

los cuales se están ubicados como muestra la siguiente figura.

Figura 08: Desmontaje de la Centrifuga 517.



14

Estos componentes están compuestos por varias piezas unidas y acopladas, que

conforman el eje vertical del equipo mostrado en la Figura 8, como rodamientos, soportes, el mismo eje, caja de resortes, tornillo sin fin y otros, los cuales se detallan en los Anexos 1 y 2 según el manual del equipo.

Identificación de las fallas en los componentes desmontados

Las piezas que sufrieron el daño fueron el eje de la bola, nombre que se le designa

en el manual, y la caja de resortes como muestra en la siguiente imagen.

Figura 09: Eje de la Bola y caja de resortes desmontados de la Centrifuga 517.

3.3.2 Fase II. Análisis de la pieza para buscar el origen de la falla en un laboratorio

Inspección visual de la parte fallada

Para identificar la causa real de la falla, se comenzó por un análisis visual macroscópico del eje dañado, este eje es de acero al carbono SAE 1045. La temperatura de operación de la transmisión de la centrifuga oscila entre 20 °C y 25 °C, a presión atmosférica. Se puede apreciar en la Figura 12, un desgaste abrasivo severo y una



15 deformación del eje, en la zona donde se ubica los rodamientos que van ajustados el aro interior de estos con el eje y el aro exterior con la casilla de rodamientos.

El rodamiento 6214 M/C3 ubicado en el lado superior de la caja de resorte estaba

destrozado, y el otro rodamiento 7214 BM ubicado en la parte inferior de la caja estaba suelto en el eje, de igual modo la casilla de rodamientos presentaba desgaste abrasivo.

Figura 10: Fotografía de la zona del eje con desgaste abrasivo.

Como se puede apreciar en la imagen de la Figura 11, la fractura del alojamiento del

rodamiento de la caja de resortes, debido a una carga excesiva del eje de transmisión, debido a la falla mencionada párrafos arriba.

Figura 11: Fotografía de la zona fracturada de la caja de resorte.



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Árbol lógico de Fallas

FALLA: DESGASTE ABRASIVO EN EJE DE LA BOLA

MATERIAL OPERACION MONTAJE

Sobrecarga Mal arranque

del equipo

Material inadecuado, que ofrece baja resistencia.

Mal ajuste del

rodamiento

Mala selección

del rodamiento

Equivocación en el montaje



17 En la matriz de verificación de la hipótesis tenemos:

ARBOL HIPOTESIS METODO DESCARTE

FECHA RESPONSABLE RESULTADOS

OPERACIÓN

Sobre carga

Producción normal según registro del

operador. Amperaje elevado

del consumo normal

17/11/12 Elton Vegazo

Probable y posible: Se registró un elevado consumo de amperaje, cuando ocurrió la falla.

Mal arranque del

equipo

El operador activo el equipo según el

manual de operación.

17/11/12 Elton Vegazo

Descartada: El operador inicio el equipo normalmente y sin problemas.

MATERIAL

Material inadecuado,

baja resistencia a la tracción, tanto el eje,

la caja de resorte y los rodamientos.

Inspección Visual 17/11/12 Felipe Montalvo

Probable y posible: Los repuestos y materiales proporcionados por Alfa Laval, son fabricados por ellos, con sus dimensiones, los cuales no se encuentran en el mercado en otras marcas.

MONTAJE

Mal ajuste del

rodamiento Inspección Visual 19/11/12 Felipe Montalvo

Probable y posible: Al realizar el mantenimiento intermedio, pudo haber un mal montaje de los rodamientos, lo que lleva deducir un poco ajuste del rodaje y como consecuencia causo su deterioro y destrozo.

Mala selección del rodamiento

Inspección Visual 19/11/12 Felipe Montalvo

Probable y posible: Los rodamientos montados en el mantenimiento capas fueron de otras características de operación, debido a que estas piezas vienen en kit de repuestos del mantenimiento intermedio.

Equivocación en el

montaje Inspección Visual 19/11/12 Felipe Montalvo

Probable y posible: Estos equipos tienen un procedimiento para ser desmontar y montar sus componentes, por falta de experiencia el técnico haya hecho el montaje de piezas equivocado.



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Se llega a la posible conclusión de que la falla se originó, por el mal ajuste de los rodamientos en el eje y la casilla de rodajes, como se mencionó anteriormente, un mes antes de que la falla ocurriese, se realizó el mantenimiento intermedio de la centrifuga por los técnicos de Alfa Laval, siendo responsabilidad de ellos la falla del equipo. Esta falla se ocasiono por el ajuste incorrecto del rodamiento, que produjo el deterioro de estos, desgastando primero las pistas de rodadura hasta llegar a romperlas, produciendo la salida de los elementos rodantes, los cuales causaron el desgaste abrasivo al eje como se muestra en la Figura 10.

El equipo estaba en funcionamiento por 15 días, trabajando con el mantenimiento

intermedio realizado, a medida que pasaban los días, las medidas registradas de vibraciones iban aumentando, producto del deterioro de los rodamientos. Se notaba el consumo elevado de amperaje y el calentamiento en el equipo mayor a lo normal.

El costo por servicio de mantenimiento de Alfa Laval es de:

3.3.3 Fase III. Posible solución al problema y las recomendaciones para que la pieza no vuelva

a fallar, es decir, las medidas preventivas

Acción Responsable Plazo

Rellenar y mecanizar el eje, con las tolerancias especificadas en el manual.

Felipe Montalvo 22/11/12

Hacer el pedido del kit de rodamientos, una caja de resortes y casilla de rodajes.

Edwin Torres 25/11/12

Realizar el buen montaje de las nuevas piezas y el eje reparado, aplicando buenas técnicas de precisión y tolerancias.

Tec. de Alfa Laval 30/11/12

Supervisar el montaje del equipo Felipe Montalvo 30/11/12

Registrar la falla del equipo y tenerlo en consideración para futuros mantenimientos.

`Felipe Montalvo 30/11/12

ACTIV. / ZONA DE TRABAJO

REQ/O. SERV.

CODIGO MATERIALES REPUESTOS

Cantid. Unid. Precio

Unitario US$

Precio Unitario

US$

Centrifuga 1

O. Servicio Servicio de

mantenimiento ALFA LAVAL

1 Sv 12,000.00 12,000.00



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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

El primer paso para el análisis de falla del eje de la bola de la centrifuga, se basó en la

información escrita obtenida por los apuntes de los cuadernos de producción y mantenimiento,

también por la inspección visual.

La falla fue producida por un mal montaje del rodamiento, cuando se realizó el

mantenimiento intermedio por los técnicos de la empresa Alfa Laval al centrifuga.

El análisis del RCA de falla, es muy útil para buscar la causa de una falla en un equipo que

tiene un alto grado de prioridad su funcionamiento.

Se recomienda supervisar el mantenimiento a estos equipos, cuando el personal técnico de

la marca del equipo lo realice, dar consejos y soluciones ante cualquier inconveniente que se

presente.



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BIBLIOGRAFIA

Análisis de la causa raíz: una herramienta para la administración de la calidad total - Paul F.

Wilson, Larry D. Dell, Gaylord F. Anderson – 2000.

Gestión Integral de Mantenimiento - Guillermo Cabrera Infante, Ana Pastor Tejedor, Luis Navarro

Elola.

Gestión del Mantenimiento – J. Pistarelli.

Manual de Operación y Mantenimiento de la Centrifuga 517 – Alfa Laval.

Apuntes de los registros de mantenimiento y operación del equipo.



21

ANEXOS

Anexo 1: Esquema de los componentes interiores de la caja de resortes, montados en el eje de la

bola.



22

Anexo 2: Esquema de los componentes de trasmisión de la centrifuga.

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