ANEXO 5 Mantenibilidad · alta mantenibilidad, pero no lo es para un reemplazo del cigüeñal por...

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1 ANEXO 4 La Mantenibilidad y la ejecución de tareas de mantenimiento A4.1 Introducción En la Figura 2 (numeral 1.2.3) se muestra la dinámica general de un departamento de mantenimiento, de la cual en el Capítulo 4 se habló sobre las actividades de Programación y la Planeación. En el presente anexo se harán unos pequeños apuntes relativos a la actividad de Ejecución de las tareas de mantenimiento. Como se mencionó en el numeral 1.4, lo concerniente a Ejecutar corresponde obviamente a acciones de índole operativa y dado que la formación universitaria (a nivel Tecnológico y Profesional) no tiene alcance en competencias prácticas, y puesto que la variedad de sistemas físicos sobre los que se podría intervenir es sumamente amplia, se trazarán unas pautas generales, acerca de intervenciones sobre máquinas/equipos, pensando en que los futuros Ingenieros y Tecnólogos deberán supervisar trabajos, planear, programar y dirigir montajes y reparaciones (ver numeral 2.6). Se espera que estas pautas generales definan lineamientos, que puedan aplicar con éxito por los estudiantes en su futura vida laboral. A4.2 Pautas generales para comprender un proceso / máquina o equipo Al igual que en muchas otras situaciones, lo primero antes de enfrentar un problema es comprenderlo, y aplicado al caso de la maquinaria se plantean los siguientes pasos: - Comprender la operación de la máquina/equipo, en cuanto a entradas de materia prima, salida de producto, retales y efluentes. - Identificar el tipo de energía que requiere la máquina (electricidad, gas, coque, fuel oil, bagazo, etc.) y los servicios que requiere para la operación (agua, aire comprimido, vapor, etc.). - Identificar el principio de operación de la máquina. - Identificar los subsistemas o módulos típicos principales de la máquina: Chasis, bastidor o estructura Accionamientos (fuente de energía y transmisiones)

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ANEXO 4

La Mantenibilidad y la ejecución de tareas de mantenimiento

A4.1 Introducción

En la Figura 2 (numeral 1.2.3) se muestra la dinámica general de un departamento de

mantenimiento, de la cual en el Capítulo 4 se habló sobre las actividades de

Programación y la Planeación. En el presente anexo se harán unos pequeños apuntes

relativos a la actividad de Ejecución de las tareas de mantenimiento. Como se mencionó

en el numeral 1.4, lo concerniente a Ejecutar corresponde obviamente a acciones de

índole operativa y dado que la formación universitaria (a nivel Tecnológico y

Profesional) no tiene alcance en competencias prácticas, y puesto que la variedad de

sistemas físicos sobre los que se podría intervenir es sumamente amplia, se trazarán

unas pautas generales, acerca de intervenciones sobre máquinas/equipos, pensando en

que los futuros Ingenieros y Tecnólogos deberán supervisar trabajos, planear, programar

y dirigir montajes y reparaciones (ver numeral 2.6). Se espera que estas pautas generales

definan lineamientos, que puedan aplicar con éxito por los estudiantes en su futura vida

laboral.

A4.2 Pautas generales para comprender un proceso / máquina o equipo

Al igual que en muchas otras situaciones, lo primero antes de enfrentar un problema es

comprenderlo, y aplicado al caso de la maquinaria se plantean los siguientes pasos:

- Comprender la operación de la máquina/equipo, en cuanto a entradas de materia

prima, salida de producto, retales y efluentes.

- Identificar el tipo de energía que requiere la máquina (electricidad, gas, coque,

fuel oil, bagazo, etc.) y los servicios que requiere para la operación (agua, aire

comprimido, vapor, etc.).

- Identificar el principio de operación de la máquina.

- Identificar los subsistemas o módulos típicos principales de la máquina:

Chasis, bastidor o estructura

Accionamientos (fuente de energía y transmisiones)

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Actuadores o efectores finales

Elementos de mando y maniobra

Elementos de seguridad como las paradas de emergencia

- Identificar y comprender la cadena cinemática de la máquina, es decir, la

transformación de la energía desde el motor, pasando por la transmisiones (de

todo tipo) hasta llegar a los actuadores o efectores finales.

- Estudiar (o determinar) y respetar los procesos secuenciales de detención y

arranque de proceso/máquinas, sobretodo en grandes sistemas (centrales

térmicas, hornos cementeros, sistemas de vapor, etc.).

En la actualidad la mayoría de nuevos procesos/máquinas/equipos han sido concebidos

como sistemas mecatrónicos, cuya concepción general se muestra en la Figura 1. Si ésta

es la situación, es conveniente y necesario de manera adicional, identificar y

comprender los subsistemas de sensórica, de procesamiento de información y la interfaz

Hombre-máquina, con el objetivo de adquirir una visión holística del sistema

mecatrónico.

Figura 1. Esquema general de un sistema mecatrónico

Actuador o fuente de energía

Máquina propiamente

dicha

Diálogo Hombre - máquina

Procesamiento de información

Comandos de

potencia

Energía, insumos

Fase

operativa

SensóricaDetección

Fase

control

Esquema operación general sistema Mecatrónico

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A4.3 Mantenimiento de preparación Por complejo y sofisticado que sea un proceso/máquina/equipo siempre será necesario

efectuarle, como mínimo, las siguientes tareas básicas:

- Limpieza

- Ajustes menores

- Lubricación básica

- Inspecciones

- Reportes Estas tareas pueden ser ejecutadas por personal de mantenimiento o por los operadores

de la máquina/equipo si han sido entrenados para ello (como en el caso del TPM –

Capítulo 7). De cualquier manera la ejecución de las tareas básicas implica que

responsablemente se deben:

- Cumplir las directrices de seguridad industrial.

- Utilizar los insumos y elementos adecuados.

- Capacitar los operadores de máquina o personal de mantenimiento, tanto para ejecutar, como para inspeccionar y reportar.

- Definir los procedimientos de inspección.

- Elaborar los formatos de inspección y reportes. Más allá de las tareas básicas aparecen tareas más complejas como montajes,

calibraciones, puestas a punto, cambios de partes, reparaciones, modificaciones,

overhaul, las cuales regularmente son ejecutadas por personal de mantenimiento propio

o por personal subcontratado especializado. De cualquier manera, los Ingenieros,

Tecnólogos, Supervisores, deben planear y programar una serie de tareas genéricas

previas a la intervención de una máquina/equipo, las cuales en la Figura 9 (numeral 1.5)

fueron llamadas Mantenimiento de preparación que también se le llama Mantenimiento

de alistamiento, el cual es común a todos los demás sistemas de alistamiento. Las tareas

genéricas del Mantenimiento de preparación son:

- Definir claramente la tarea a efectuar, su alcance (montaje, reparación,

modificación, overhaul, etc.) y su probable duración. Definir tiempos realistas

(ni optimistas ni pesimistas).

- Estudiar catálogos, planos, manuales y comprender y definir el orden

operacional (seguir el procedimiento descrito en Anexo A4.2)

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- Definir el personal directo e indirecto requerido (ejecutantes, supervisores, jefes,

etc.), con base al orden operacional y la duración de la tarea. Definir los turnos si

la duración de la tarea lo amerita.

- Elaborar listado de repuestos, insumos, partes fabricadas, equipos de apoyo,

requeridos.

- Elaborar listas de chequeo.

- Alistamiento de repuestos e insumos genéricos (estandarizados).

- Alistamiento de repuesto especiales o repuesto-máquina

- Fabricación previa de partes especiales.

- Disponer de un directorio de talleres de servicio o fabricación, de manera

previsiva, por si durante los desensambles se hacen necesarias fabricaciones

inesperadas.

- Alistamiento de equipos de apoyo (vehículos, grúas, polipastos, estrobos,

cadenas, cables, etc.).

Una intervención o tarea importante que sea preparada con este método tendrá una

probabilidad muy alta de culminar con éxito, con calidad y dentro de los tiempos

estimados, a menos que ocurran situaciones fortuitas. Las listas de chequeo son muy

importantes y la recomendación es no decirse mentiras, la intervención no está

completamente planeada y programada si todos los ítems de la lista no aparecen con el

símbolo “√”.

A4.4 Mantenibilidad

A pesar que en el Capítulo 5, se trabajará numéricamente con el concepto de

Mantenibilidad, es muy pertinente presentarlo aquí desde un punto de vista conceptual y

pragmático.

Definición 1 Mantenibilidad. Propiedad de un Equipo o Sistema que representa la

cantidad de esfuerzo requerida para conservar su funcionamiento normal o para

restituirlo una vez se ha presentado un evento de falla. Se dirá que un sistema es

Altamente Mantenible cuando el esfuerzo asociado a la restitución sea bajo. Sistemas

Poco Mantenibles o de Baja Mantenibilidad requieren de grandes esfuerzos (horas-

hombre, supervisión, repuestos, insumos) para sostenerse o restituirse.

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Definición 2 Mantenibilidad. Probabilidad de que un equipo pueda ser puesto en

condiciones operacionales en un período de tiempo dado, cuando el mantenimiento es

ejecutado de acuerdo con procedimientos pre-establecidos.

La Mantenibilidad depende de factores intrínsecos al sistema y de factores propios de la

organización del Mantenimiento.

Entre otros muchos factores externos al proceso/máquina/equipo o sistema

(Departamento de Mantenimiento) están: el ambiente físico y laboral, las políticas de

Mantenimiento, el número de operarios y sus niveles de destreza y de especialización,

la disponibilidad de repuestos, los procedimientos de ubicación de fallas y de control de

trabajo, la calidad de la documentación, los recursos disponibles para la ejecución de las

actividades (espacio de trabajo, talleres, máquinas, equipos de prueba, equipos de

levantamiento y manejo de materiales equipos especializados, etc.).

Entre los factores intrínsecos al proceso/máquina/equipo o sistema está el diseño del

sistema o de sus subsistemas que lo conforman, para los cuales el diseño inicial

determina los procedimientos de Mantenimiento y la duración de los tiempos de

reparación, ello va en relación con la Modularidad, la accesibilidad, la estandarización

e intercambiabilidad de los componentes usados.

De otro lado, es necesario tener en cuenta que un máquina o sistema puede estar

formada por varios subsistemas, lo que puede ocasionar que dicho sistema posea una

alta Mantenibilidad para unos tipos de fallo, pero otra muy baja para otros. Ejemplo, un

automóvil, que respecto del reemplazo de un neumático puede ser catalogado como de

alta mantenibilidad, pero no lo es para un reemplazo del cigüeñal por ejemplo.

La reflexión que se pretende desarrollar aquí está orientada a que se le dé una mirada a

la influencia del diseño de un equipo en su posterior Mantenibilidad. En Mantenimiento

hay una máxima que dice que Un buen mantenimiento comienza con un buen diseño.

La anterior afirmación se traduce en que para una misma función, haya equipos de

mejor tecnología, de mayor costo de adquisición, con menores costos de mantenimiento

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y con una vida útil muy larga, o todo lo contrario, es decir, equipos “desechables”. La

Figura 2 ilustra gráficamente esta situación.

Figura 2. Curvas de Costo Remanente CR contra Costo de Mantenimiento CM en función de la tecnología de fabricación del equipo [1]

La Figura 3 muestra un sistema Motor – reductor – Resistencia mecánica, al cual se le

hará una estimación cualitativa de su posterior Mantenibilidad, partiendo de un análisis

de su diseño preliminar.

Figura 3. Sistema Motor – reductor – Resistencia mecánica

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El sistema consta de los siguientes subsistemas: 1: Motor de corriente continua

2: Reductor de velocidad

3. Sistema mecánico resistivo

4: Bastidor.

Desde el punto de vista de la modularidad el sistema fue bien concebido Una mirada rápida al sistema no hace evidentes problemas protuberantes en el montaje

y aparentemente no se prevén problemas durante su operación.

Cuando se energizó el sistema, surgieron ruidos y vibraciones anormales, se procedió a

desarmar el conjunto, a analizar los subsistemas y se encontró una serie de anomalías.

Anomalía 1 (Figura 4). Acoples totalmente rígidos, que no se corresponden con ningún

acople estandarizado (elemento no estandarizado y no intercambiable), y que en

términos prácticos no admiten desalineación entre los ejes.

Figura 4. Acoples no estandarizados y excesivamente rígidos Anomalía 2 (Figura 5). La ubicación de los centros de algunos agujeros no se hizo de

una manera rigurosa, por el contrario sin metrología (“a ojo”), lo que ocasionó que los

agujeros de la base del motor no coincidieran con los de la base principal. Los equipos y

componentes al atornillarlos a una estructura deben quedar “libres”; si se arriman o

posicionan forzadamente se generan flexiones tanto de la estructura como de los ejes, y

se inducen precargas en rodamientos, bujes y acoples (Ver fenómeno de “pata suelta”

en el Capítulo 6).

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Figura 5. Agujeros mal trazados

Anomalía 3 (Figura 6). Pésimo posicionamiento y ejecución de algunos de los agujeros

del sistema mecánico resistivo. El detalle mostrado origina que parte del par de apriete

de los tornillos se pierda y con la posterior operación del equipo, la tornillería se afloje

paulatinamente quedando los componentes sueltos.

Figura 6. Agujeros mal trazados y elaborados

Agujeros no coincidentes

Estructura “esforzada”, al hacer coincidir los agujeros a “fuerza”

Componente que quedará mal sujetado Agujeros mal

trazados

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Anomalía 4 (Figuras 4, 5 y 6). El motor y la carga resistiva no poseen niveladores ni

empujadores, para propósitos de alineación. Esta situación sumada a los acoples rígidos

no estandarizados, conllevan a un montaje totalmente rígido y no mantenible en este

aspecto.

¿Qué falló en este diseño inicial?

- No hubo un croquis o plano de los tamaños de los componentes y su ubicación

en la estructura o bastidor.

- No se aplicaron algunos conceptos de Estandarización e intercambiabilidad.

- No se concibió la mantenibilidad puesto que no se contemplaron niveladores y

empujadores para el alineamiento.

- Fallaron procesos de fabricación como el trazado y ejecución agujeros

Este es un contra-ejemplo de lo que no se debe hacer si se espera una alta

mantenibilidad de un sistema.

¿Soluciones probables? Prácticamente tomar los componentes principales motor,

reductor y carga resistiva e iniciar de nuevo el diseño, la fabricación y montaje.

A4.5 Consejos de mantenimiento alrededor de los elementos estandarizados e

intercambiables

Acaba de mostrase un ejemplo en el que se hizo evidente que el no usar elementos

estandarizados e intercambiables conlleva a problemas de mantenibilidad, pero es

necesario tener claridad que el simple hecho de utilizarlos no garantiza la ocurrencia de

una serie de problemas menores que entorpecen y atentan contra la Mantenibilidad. La

Tabla 1 relaciona una serie de elementos estandarizados e intercambiables, de carácter

genérico y común a múltiples máquinas. Para cada elemento se hace una

recomendación, relacionada con errores técnicos comunes durante su utilización, los

cuales finalmente afectarán la Mantenibilidad, en mayor o menor medida.

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Tabla 1. Errores comunes en el uso de elementos estandarizados e intercambiables Elemento

estandarizado Recomendación Justificación

Tornillería

Identificar si la máquina está hecha en sistema inglés o

métrico. No hacer mezclas de tornillería métrica con inglesa o

de otras normas.

Se dañan los agujeros roscados. Al momento de hacer las compras aumentan las referencias a adquirir y almacenar. Al momento de hacer ajustes o reparaciones, es necesario utilizar mayor cantidad de herramienta (llaves, machuelos, terrajas) y aumenta la duración de la tarea.

Al recambiar la tornillería utilizar al menos la misma

calidad previa y aplicar el par de apriete acorde al tamaño y

calidad.

Por defecto o exceso de par de apriete, o se afloja la tornillería o se fatiga prematuramente.

Utilizar en lo posible arandelas de presión (washer o “guasas”)

y cambiarlas luego períodos prolongados de operación.

Las arandelas se deforman plásticamente y luego de un período prolongado de uso se aplanan y ya no cumplen su función

Retenedores o sellos

Identificar si la máquina está hecha en sistema inglés o

métrico. No hacer mezclas de retenedores métricos por sus “equivalentes” en pulgadas o

viceversa.

Aunque aparentemente los tamaños de un sistema a otro sean similares, hay pequeñas diferencias que harán que el sello “apriete” mucho el eje (generando cuello) o quede holgado (quedando fuga en el sistema).

Rodamientos

Observar los procedimientos de montaje y desmontaje. No intercambiar rodamientos

sellados por rodamientos de lubricación en baño de aceite.

La posibilidad de insuficiencia de lubricación y posterior daño es muy alta.

O-ring o juntas

tóricas

Se recomienda cambiarlos cuando se hagan desmontajes.

Las juntas tóricas se aplanan, y al reutilizarlas no vuelven a llenar las cavidades de la misma forma, por lo que regularmente surgirán fugas.

Empaquetaduras

Respetar el material y espesor del empaque original, a menos que haya una razón fuerte para

efectuar cambios.

Empaques de materiales no adecuados, más gruesos o más delgados pueden llevar a fugas, daños o malas operaciones (elementos frenados, interferencias, etc.).

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Elemento

estandarizado Recomendación Justificación

Correas en V

Si son transmisiones de correas, múltiples, conseguirlas de la misma marca y del mismo

lote.

Para que sean de la misma longitud y la operación del conjunto sea uniforme, silenciosa y suave.

Transmisiones por

correa

Cuando se hace necesario cambiar una de las dos poleas, cambiar en lo posible la otra y

las correas

Regularmente si la canal de una polea está deteriorada, la de la compañera también lo estará, al igual que las correas. Si no se hace esto las correas nuevas se deteriorarán rápidamente.

Consultar y aplicar la tensión adecuada para el conjunto particular, en función de la distancia entre centros y del

tipo y n° de correas.

La recomendación típica de “Oprimir con el dedo la parte central de la correa y verificar que se desplace 1cm”, solo aplica en unos pocos casos. Por lo demás pueden quedar excesivamente tensadas o flojas, y en ambos casos su vida útil será muy corta.

Transmisiones por

cadena

Cuando se hace necesario cambiar la cadena por desgaste

o estiramiento, verificar el estado de los sprockets, y

cambiar en lo posible. Evite cambiar solo uno de los dos

sprockets.

Si se cambia solo uno de los sprockets y la cadena, el otro sprockets (que regularmente también está deteriorado) dañará rápidamente la cadena.

Aceites

Consultar el manual de la máquina o vehículo, y

reemplazar respetando la especificación.

Las viscosidades, aditivaciones y tipos de servicio no se pueden cambiar indiscriminadamente, puesto que se le pueden infringir daños sistémicos a los sistemas.

Líquidos de frenos

Consultar el manual de la máquina o vehículo, y

reemplazar respetando la especificación. No mezcle

líquidos de diferentes DOT.

Las mezclas de diferentes DOT pueden llegar a inflamarse y provocar incendios.

Elementos bridados

Antes de desarmar conjuntos motor-reductor, motor-

ventilador, flanches, ejes, acoples, etc., haga un par de marcas para identificar como estaban y vuelva y arme a la

misma posición.

Regularmente la tolerancia geométrica de posición se altera al rotar un elemento con respecto al otro, y o no acoplan o se introducen pre-esfuerzos o desbalanceos.

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Elemento

estandarizado Recomendación Justificación

Parejas de

máquinas o equipos

Antes de desarmar conjuntos motor-reductor, motor-

ventilador, motor-bomba, etc., haga una marca general de las

bases sobre la estructura o piso, para identificar como estaban y

cuando se rearme, se pueda volver fácilmente a la misma

posición.

Al seguir esta simple recomendación se hace más rápido y simple el proceso de alineamiento, o en caso de no poder hacerlo, el desalineamiento que se introduce es mínimo.

[1] Espinoza, Julio. Un enfoque de Mantenimiento. Revista Mantenimiento Nº1,

AÑO 1990 - ISS 0716-8616).