ANEXO 5 Mantenibilidad · alta mantenibilidad, pero no lo es para un reemplazo del cigüeñal por...
Transcript of ANEXO 5 Mantenibilidad · alta mantenibilidad, pero no lo es para un reemplazo del cigüeñal por...
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)
2
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
3
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)
4
- 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.
5
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
6
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
3
2
1
4
7
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).
8
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
9
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.
10
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.).
11
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.
12
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).