PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
Views 145 Downloads 0 File size 2MB
Recommend stories
- Author / Uploaded
- jose
Citation preview
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
S O D A V ER S E R S CHO
DERE
DISEÑO DE UN PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO PARA LOS EQUIPOS DE LA LÍNEA DE PRODUCCIÓN DE LA EMPRESA PROCESADORA ANTÁRTICA C.A.
Trabajo Especial de Grado presentado ante la Universidad Rafael Urdaneta para optar al título de: INGENIERO INDUSTRIAL
Autor: Br. Zoran Stojanovich Morante C.I.: V-24.361.090 Tutor Académico: Ing. Juan Diego Hernández Lalinde C.I.: V-13.081.068 Tutor Industrial: Ing. Rafael Ocando C.I.: V-3.466.908
Maracaibo, abril de 2015
DISEÑO DE UN PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO PARA LOS EQUIPOS DE LA LÍNEA DE PRODUCCIÓN DE LA EMPRESA PROCESADORA ANTÁRTICA C.A.
S O D A V ER S E R S CHO
DERE
_____________________________________________ Stojanovich Morante, Zoran C.I. 24.361.090 Telf.: (0414) 1651999 [email protected]
_________________________________________ Hernández Lalinde, Juan Diego C.I.: V-13.081.068 Tutor académico
DEDICATORIA A mi abuelo, mi gran influencia e inspiración, cuyas historias, lecciones y pensamientos que en vida compartió conmigo serán siempre un recuerdo imborrable.
S O D A V ER S E R S CHO
A mis hermanas, dos mujeres que agradezco tener en mi vida.
DERE
A mi hermano, de quien me enorgullece ser un ejemplo a seguir.
A mi padre, mi gran ejemplo y amigo, cuyo apoyo incondicional y desmedido hizo que todo esto fuese posible. A mi madre, una mujer maravillosa y colmada de virtudes que me hace afortunado de ser su hijo. A mi abuela, por su cariño incondicional y gran comprensión, a quien siempre admiraré por su espíritu joven.
AGRADECIMIENTOS
Gracias… A mi padre, por siempre estar ahí para apoyarme y orientarme cuando lo necesito, y por hacer de esto algo posible.
S O D A V ER S E R S HO ayuda sin yo siquiera pedírselo. C E R E D
A mi madre, por todas y cada una de las veces que se dispone a brindarme su
A mis amigos, a los verdaderos, a quienes llamo también mis hermanos, porque gran parte de lo que soy se lo debo a ustedes. A una mujer en especial, por todo su apoyo incondicional durante este gran reto, y por llenar mi vida de felicidad desde que forma parte de ella. A mi tutor académico, gran profesor y amigo, por todo el apoyo y los conocimientos brindados para sacar adelante este trabajo. A los directores de la empresa donde fue realizado este estudio, por abrirme las puertas y facilitarme todo cuanto me hizo falta para desarrollar este trabajo de grado.
ÍNDICE GENERAL
Pág. APROBACIÓN……………………………………………………………………
II
DEDICATORIA……………………………………………………………………
III
AGRADECIMIENTO……………………………………………………………..
IV
S O D A V ÍNDICE DE FIGURAS…………………………………………………………… ER S E R S HO ÍNDICE DE TABLAS……………………………………………………………. C E R E D
V
RESUMEN………………………………………………………………………...
XII
ABSTRACT……………………………………………………………………….
XIII
INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………
XIV
CAPÍTULO I. EL PROBLEMA……………………………………………………
16
1.1.
Planteamiento del problema…………………………………………
16
1.2.
Objetivos……………………………………………………………….
18
1.2.1.
Objetivo general………………………………………………………
18
1.2.2.
Objetivos específicos…………………………………………………
18
1.3.
Justificación……………………………………………………………
19
1.4.
Delimitación……………………………………………………………
20
1.4.1.
Delimitación temporal………………………………………………...
20
1.4.2.
Delimitación científica………………………………………………...
20
1.4.3.
Delimitación espacial…………………………………………………
21
ÍNDICE GENERAL……………………………………………………………….
IX X
CAPÍTULO II. MARCO TEÓRICO………………………………………………
22
2.1.
Descripción de la empresa…………………………………………
22
2.1.1.
Generalidades……………………………………………………….
22
2.1.2.
Tamaño……………………………………………………………….
22
2.1.3.
Misión………………………………………………………………….
23
2.1.4.
Visión………………………………………………………………….
23
2.1.5.
Responsabilidad y Autoridad……………………………………….
23
2.1.6.
Organigrama………………………………………………………….
26
2.2.
Antecedentes de la investigación………………………………….
26
2.3.
Bases teóricas……………………………………………………….
30
2.3.1.
Bases teóricas para el mantenimiento…………………………….
30
2.3.1.1.
Sistema productivo (SP)…………………………………………….
30
2.3.1.2.
Mantenimiento……………………………………………………….
30
2.3.1.3. 2.3.1.4. 2.3.2.
S O D A V ER S E Objetivos del mantenimiento………………………………………. R S HO C E R Mantenimiento preventivo…………………………………………. E D
30 31
Bases teóricas para la descripción de los equipos……………...
31
2.3.2.1.
Sistema de codificación…………………………………………….
31
2.3.2.2.
Capacidad nominal………………………………………………….
32
2.3.2.3.
Características funcionales…………………………………………
32
2.3.2.4.
Condiciones de operación………………………………………….
32
2.3.2.5.
Ubicación en planta…………………………………………………
33
2.3.3.
Bases teóricas para el análisis técnico de las fallas…………….
33
2.3.3.1.
Fallas…………………………………………………………………
33
2.3.3.2.
Clasificación de las fallas…………………………………………..
34
2.3.3.3.
Análisis técnico de fallas……………………………………………
35
2.3.3.4.
Análisis de modos, efectos y criticidad de fallas (AMFEC)…….
35
2.3.3.5.
Criticidad de fallas…………………………………………………..
37
2.3.4.
Bases teóricas para el análisis estadístico de las fallas………..
39
2.3.4.1.
Estadística……………………………………………………………
39
2.3.4.2.
Estadística descriptiva………………………………………………
39
2.3.4.3.
Estadística inferencial………………………………………………
40
2.3.4.4.
Medidas numéricas de estadística descriptiva…………………..
40
2.3.4.5.
Parámetros de mantenimiento…………………………………….
42
2.3.4.6.
Distribuciones de probabilidad…………………………………….
42
2.3.4.7.
Parámetros básicos para el análisis de fallas…………………...
47
2.3.4.8.
Curva de la bañera…………………………………………………
48
2.3.4.9.
Estimación por máxima verosimilitud…………………………….
50
2.3.5.
Fundamentos teóricos para el plan de mantenimiento…………
54
2.3.5.1.
Plan de mantenimiento…………………………………………….
54
2.3.5.2.
Actividades de mantenimiento preventivo……………………….
54
2.4.
Sistema de variables……………………………………………….
55
2.4.1.
Variable………………………………………………………………
55
2.4.2.
Definición conceptual………………………………………………
55
2.4.3. 2.4.4.
S O D A V ER S E R Definición operacional……………………………………………… S HO C E R E Cuadro de variables……………………………………………….. D
55 56
CAPÍTULO III. MARCO METODOLÓGICO…………………………………...
57
3.1.
Tipo de investigación……………………………………………….
57
3.2.
Diseño de la investigación…………………………………………
58
3.3.
Técnicas e instrumentos de recolección de datos………………
60
3.4.
Unidad de análisis…………………………………………………..
62
3.5.
Población y muestra………………………………………………..
63
3.6.
Fases de la investigación………………………………………….
64
CAPÍTULO IV. ANÁLISIS DE RESULTADOS
67
4.1.
Descripción de los equipos………………………………………...
67
4.1.1.
Sistemas de codificación…………………………………………...
68
4.1.2.
Fichas técnicas de los equipos…………………………………….
70
4.2.
Análisis de los modos, efectos y criticidad………………………..
90
4.2.1.
Definición de la intención de diseño……………………………….
90
4.2.2.
Análisis funcional……………………………………………………..
92
4.2.3.
Identificación de modos de falla…………………………………….
94
4.2.4.
Efectos y consecuencias de las fallas……………………………...
95
4.2.5.
Jerarquización de fallas de acuerdo a su criticidad………………
96
4.2.6.
Matriz de criticidad……………………………………………………
99
4.3.
Análisis de los parámetros estadísticos de mantenimiento……...
101
4.3.1.
Registros de falla……………………………………………………..
101
4.3.2.
Análisis de confiabilidad……………………………………………..
104
4.3.2.1.
Caracterización de los tiempos entre fallas………………………..
105
4.3.2.2.
Estimación de los parámetros de las distribuciones……………...
107
4.3.2.3.
Especificación de la etapa de vida de cada equipo………………
107
4.3.2.4.
Cálculo y evaluación de los parámetros de confiabilidad………..
108
4.3.2.5.
Caracterización gráfica de los tiempos entre fallas……………….
111
4.3.3. 4.3.3.1. 4.3.3.2.
S O D A V ER S E R Análisis de mantenibilidad…………………………………………… S HO C E R E Caracterización de los tiempos para reparar……………………… D
115 115
Estimación de los parámetros de las distribuciones……………...
118
4.3.3.3.
Cálculo y evaluación de la mantenibilidad de los equipos……….
118
4.3.4.
Análisis de disponibilidad…………………………………………….
119
4.4.
Establecimiento de las actividades de mantenimiento preventivo
120
4.4.1.
Organización de inspecciones, servicios y cambios de partes….
120
4.4.2.
Descripción de las herramientas y materiales……………………..
123
4.4.2.1.
Lista de herramientas…………………………………………………
123
4.4.2.2.
Lista de materiales……………………………………………………
124
4.4.3.
Descripción de la mano de obra requerida…………………………
124
4.5.
Propuesta del plan de mantenimiento preventivo…………………
126
CONCLUSIONES…………………………………………………………………..
136
RECOMENDACIONES…………………………………………………………….
139
BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………..
140
ANEXOS……………………………………………………………………………..
143
ÍNDICE DE FIGURAS
2.1.
Organigrama de la empresa Procesadora Antártica, C.A………
26
2.2.
Matriz de criticidad de fallas………………………………………..
38
2.3.
Curva de Davies……………………………………………………..
50
4.1.
Función de densidad Weibull para los TEF de CAV-01-01…….
111
4.2.
Función de supervivencia Weibull para TEF de CAV-01-01…...
112
4.3. 4.4. 4.5.
S O D A V R S Función de densidad WeibullR para losE TEF de SAL-01………… E S HO Weibull para los TEF de SAL-01…... C E R Función de supervivencia E D
112 113
Función de densidad Weibull para los TEF de TUN-01/02/03…
113
4.6.
Función de supervivencia Weibull para TEF de TUN-01/02/03
114
4.7.
Función de densidad Log Normal para TEF de CLA-01/CLA-02
114
4.8.
Función de supervivencia Log Normal TEF de CLA-01/CLA-02
115
ÍNDICE DE TABLAS
2.1.
Función de densidad y estimadores de máxima verosimilitud….
53
2.2.
Parámetros de confiabilidad…………………………………………
53
2.3.
Cuadro de operacionalización de la variable………………………
56
3.1.
Lista de equipos estudiados…………………………………………
63
4.1.
Estructura específica del código funcional…………………………
68
4.2. 4.3. 4.4.
S O D A V ER S Estructura específica del código técnico…………………………… E R S HlosOequipos……………………………………… C E R Lista codificada de E D
69 70
Ficha Técnica de cava de refrigeración para almacenamiento….
72
4.5.
Ficha Técnica de cava de refrigeración para proceso, nro. 1……
74
4.6.
Ficha Técnica de cava de refrigeración para proceso, nro. 2……
76
4.7.
Ficha Técnica de máquina clasificadora, nro. 1…………………...
78
4.8.
Ficha Técnica de máquina clasificadora, nro. 2…………………...
80
4.9.
Ficha Técnica de túnel de congelación, nro. 1…………………….
82
4.10.
Ficha Técnica de túnel de congelación, nro. 2…………………….
84
4.11.
Ficha Técnica de túnel de congelación, nro. 3…………………….
86
4.12.
Ficha Técnica de máquina de salmuera……………………………
88
4.13.
Análisis funcional de los equipos estudiados………………………
93
4.14.
Modos de falla identificados para cada falla funcional……………
94
4.15.
Efectos y consecuencias de las fallas………………………………
95
4.16.
Clasificación de frecuencias de fallas………………………………
96
4.17.
Clasificación de las consecuencias de las fallas………………….
97
4.18.
Cálculo de la criticidad de las fallas (RPN)………………………..
98
4.19.
Lista jerarquizada de los modos de falla en función de su riesgo
99
4.20.
Matriz de criticidad de las fallas……………………………………..
100
4.21.
Registro de fallas para la cava para almacenamiento…………….
102
4.22.
Registro de fallas para la máquina clasificadora, nro. 1………….
102
4.23.
Registro de fallas para la máquina clasificadora, nro. 2………….
103
4.24.
Registro de fallas para la máquina de salmuera…………………..
103
4.25.
Registro de fallas para los túneles de congelación………………..
104
4.26.
Tiempos entre fallas de cada uno de los equipos…………………
105
4.27.
Caracterización de los Tiempos Entre Fallas………………………
106
4.28.
Estimadores puntuales de máxima verosimilitud………………….
107
4.29.
Clasificación por etapa de vida según la distribución Weibull…...
108
4.30.
Evaluación de la confiabilidad de los equipos……………………..
109
4.31.
Tiempos para reparar de cada uno de los equipos……………….
116
4.32. 4.33. 4.34.
S O D A V R E S E Caracterización de los Tiempos Para Reparar……………………. R S HOde las distribuciones de probabilidad…… C E R Estimadores puntuales E D
116 118
Evaluación de la mantenibilidad de los equipos…………………...
118
4.35.
Disponibilidad de los equipos en estudio…………………………..
120
4.36.
Actividades para las máquinas clasificadoras……………………..
121
4.37.
Actividades para la máquina de salmuera………………………….
121
4.38.
Actividades para los equipos de enfriamiento……………………..
122
4.39.
Grasas recomendadas para chumaceras y cadenas……………..
124
4.40.
Aceites recomendados para motores……………………………….
124
4.41.
Plan de mantenimiento para la cava de almacenamiento………..
127
4.42.
Plan de mantenimiento para la cava de proceso, nro. 1…………
128
4.43.
Plan de mantenimiento para la cava de proceso, nro. 2…………
129
4.44.
Plan de mantenimiento para la máquina clasificadora, nro. 1…..
130
4.45.
Plan de mantenimiento para la máquina clasificadora, nro. 2…..
131
4.46
Plan de mantenimiento para la máquina de salmuera……………
132
4.47
Plan de mantenimiento para el túnel de congelación, nro. 1……
133
4.48
Plan de mantenimiento para el túnel de congelación, nro. 2……
134
4.49
Plan de mantenimiento para el túnel de congelación, nro. 3……
135
STOJANOVICH MORANTE, Zoran (2015). DISEÑO DE UN PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO PARA LOS EQUIPOS DE LA LÍNEA DE PRODUCCIÓN DE LA EMPRESA PROCESADORA ANTÁRTICA C.A. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Industrial. Trabajo Especial de Grado. Maracaibo, Estado Zulia, Venezuela. 148 p.
RESUMEN
S O D A V R El propósito de la presente investigación esS elE mejoramiento de la confiabilidad E R S O operacional de los equipos principales de la línea de producción la empresa H C razón por la cual se ha propuesto eldediseño EREC.A., Procesadora D Antártica, de un
plan de mantenimiento preventivo orientado a minimizar los costos de operación. Autores como Duffua, Dixon y Raouf (2005), Aguilar (2010), Mora (2009) y Norma COVENIN 3049-93 sirvieron de marco referencial para el desarrollo del estudio. La metodología de la investigación fue descriptiva y explicativa; y de tipo no experimental, transeccional, documental y de campo. Los datos fueron recopilados recurriendo a la observación directa, análisis documental y entrevista estructurada, lo que posibilitó la recolección de la información necesaria para el desarrollo del presente trabajo. Para llevar a cabo el estudio, se describieron características operacionales y funcionales de los 9 equipos que conforman la línea de producción estudiada, identificándolos mediante dos sistemas de codificación, uno técnico y otro funcional, y sintetizando las características descritas en las fichas correspondientes a cada equipo. De igual manera, se analizaron los modos, efectos y criticidad de las fallas, resultando en 15 modos de falla críticos y 18 semicríticos. A su vez, se llevó a cabo un análisis estadístico de las fallas para determinar la confiabilidad, mantenibilidad y disponibilidad de los equipos estudiados, dando como resultado dos equipos en etapa de arranque, tres en primera etapa de desgaste y dos en operación normal, con índices de mantenibilidad de entre 56,51% y 95,25%, con una alta disponibilidad. Finalmente, se definieron las actividades de mantenimiento preventivo para contrarrestar cada modo de falla identificado, la frecuencia de su ejecución y los tipos de herramientas, materiales y mano de obra requeridos para realizarlas; información que se organizó y estructuró en el plan de mantenimiento preventivo correspondiente para cada uno de los equipos.
Palabras clave: Mantenimiento, confiabilidad, mantenibilidad, disponibilidad, plan, preventivo, producción. Correo electrónico: [email protected]
STOJANOVICH MORANTE, Zoran (2015). DESIGN OF A PREVENTIVE MAINTENANCE PLAN FOR PRODUCTION LINE'S EQUIPMENTS OF THE COMPANY PROCESADORA ANTÁRTICA C.A. Rafael Urdaneta University. Faculty of Engineering. School of Industrial Engineering. Special Degree. Maracaibo, State of Zulia, Venezuela. 148 p.
ABSTRACT
S O D A V R Eoperational The purpose of this research is to improve the reliability of the main S E R S O equipment of the production line of the company Procesadora Antártica C.A., why H C E R E is proposed to design a maintenance plan aimed to minimize the operative costs. D Authors like Duffua, Dixon and Raouf (2005), Aguilar (2010), Mora (2009) and COVENIN 3049-93 served as a reference point for the development of the study. The research methodology was descriptive and explanatory; not experimental type, transectional, documentary and field. Data were collected using direct observation, document analysis and structured interview, which enabled the collection of necessary information for the development of this work. To carry out the study, operational and functional characteristics of the 9 equipments that represent the production line were described, identifying them by two coding systems, one technical and one functional, and synthesizing the features described in the corresponding tabs each equipment. Similarly, modes, effects and criticality of failures, resulting in 15 critical failure modes semicritical and 18 were analyzed. In turn, conducted a statistical analysis of failures to determine the reliability, maintainability and availability of equipment studied, resulting in two equipments in starting stage, three in first stage of wear and two in normal operation with maintainability indexes of between 56.51% and 95.25%, with a high availability. Finally, preventive maintenance activities were defined to counter each identified failure mode, frequency of execution and types of tools, materials and labor required to perform them; information that was organized and structured in the plan for preventive maintenance for each of the equipments.
Key words: Maintenance, reliability, maintainability, availability, plan, preventive, production. Email address: [email protected]
INTRODUCCIÓN Hoy en día, el mantenimiento se considera un factor estratégico cuando se trata de mejorar los niveles de productividad, calidad y seguridad en una empresa. Es por esto que cualquier organización que aspire a ser competitiva, eficiente y eficaz debe adoptar métodos y sistemas que le permitan tener organizada y actualizada
S O D A V de la reducción de los niveles de inventario, prevención ER de reparaciones mayores, S E R S O Hmejoramiento disminución de accidentes, de la confiabilidad operacional y C E R E D uniformidad en la calidad de sus productos o servicios. la información derivada de sus actividades, alcanzando los beneficios que resultan
Procesadora Antártica, C.A. es una empresa encargada de, producir y comercializar de forma rentable, confiable y oportuna, camarones de la más alta calidad, satisfaciendo las exigencias y necesidades de los clientes, a través del mejoramiento continúo de los recursos humanos, siguiendo estándares de calidad establecidos para los tres continentes. Esta compañía requiere actualmente de una estrategia general de mantenimiento que revierta la tendencia de realizar tareas mayoritariamente correctivas a los equipos principales de su línea de producción, minimice las paradas en el proceso productivo que inciden en la frágil calidad del producto y mejore su confiabilidad operacional. El plan de mantenimiento preventivo tiene como propósito mejorar la organización y control de los recursos. Su objetivo primordial es el de proporcionar una guía que ayude a prevenir las fallas de mantenimiento de los sistemas, infraestructuras, equipos e instalaciones productivas en completa operación a los niveles de eficiencia óptimos. Las medidas correctivas suelen suponer mayores pérdidas en términos de costos y tiempo de producción, razón por la cual se plantea la realización de un plan de mantenimiento preventivo.
15
La presente investigación fue desarrollada en cuatro capítulos, a saber: el capítulo I está compuesto por el planteamiento y formulación del problema, la definición del objetivo general y los objetivos específicos, los beneficios aportados por la investigación en términos metodológicos y prácticos y la delimitación del proyecto. En el capítulo II se explican las bases teóricas que fundamentaron la realización de todas las actividades necesarias para el logro de los objetivos planteados, sirviendo como respaldo conceptual y bibliográfico para la culminación del estudio. En el capítulo III se brinda una descripción minuciosa del tipo de investigación, la
S O D A V R Erequeridas S E R recolección de datos y las fases metodológicas para cumplir con las S O H C E metas establecidas. en el capítulo IV se hallan los resultados: DERFinalmente, población analizada, el diseño del estudio, los instrumentos empleados en la
aspectos como la frecuencia de fallas, criticidad de los modos de falla, plan de mantenimiento preventivo de cada equipo; además de los formatos que permitieron el levantamiento de la información que se expone en esta sección.
CAPÍTULO I EL PROBLEMA En el capítulo siguiente se explica la situación, llámese esta condición o problemática, de la cual parte el presente estudio realizado, con su respectiva formulación en forma de interrogante, a la cual se busca brindar una respuesta
S O D A V se desarrolla dicho estudio, la justificación desde EelRpunto de vista tanto práctico S E R S HO del mismo, y la delimitación dentro de la cual como metodológicoR deE la C realización E D se lleva a cabo su desarrollo. práctica. A su vez, se enuncian y esquematizan los objetivos en torno a los cuales
1.1. Planteamiento del problema El desarrollo de nuevas tecnologías ha marcado sensiblemente la actualidad industrial mundial. En los últimos años, la industria mecánica se ha visto bajo la influencia determinante de la electrónica, la automática y las telecomunicaciones, exigiendo mayor preparación en el personal, no solo desde el punto de vista de la operación de la maquinaria, sino desde el punto de vista del mantenimiento industrial. La realidad industrial está caracterizada por la enorme necesidad de explotar eficaz y eficientemente la maquinaria instalada, para así elevar a niveles superiores la actividad del mantenimiento. Grandes soluciones que presuponen diseños, innovaciones, y tecnologías de recuperación pierden valor si el proceso industrial dentro del cual pretenden involucrarse no cuenta con la disponibilidad de operación necesaria. Es decir, la industria, junto con todos los procesos y elementos que la conforman, requieren un mantenimiento eficaz, el cual sólo puede considerarse como tal cuando es oportunamente aplicado, sin esperar a que el equipo presente fallas previsibles y garantizando la operación correcta de los equipos a los cuales se aplique.
17
Es esa aplicación oportuna de los métodos de mantenimiento, haciendo hincapié en no esperar a que la falla ocurra, la finalidad práctica de un plan de mantenimiento preventivo, el cual conforma un elemento fundamental del sistema de gestión de una empresa, generalmente representado dentro de un manual, que debe estar sujeto a actualizaciones periódicas, y que constituye una herramienta fundamental en materia de operatividad y disponibilidad de los equipos en cualquier organización.
S O D A V ER S E R S O usuarios, con la mejor E relación lo cual debe asegurarse mediante Hcosto-beneficio, C R E D políticas empresariales y procedimientos de trabajo de efectividad suficiente. La Toda empresa es una organización formal, cuya función es producir un bien o
prestar un servicio para satisfacer las necesidades de los consumidores o
empresa dentro de la cual se llevará a cabo el presente estudio, Procesadora Antártica C.A., no escapa a esta descripción, y tiene por objetivo fundamental el procesamiento y comercialización de camarones de forma rentable, confiable y oportuna, ajustada a las exigencias y necesidades de sus clientes, regida por los estándares de calidad de Europa, Asia y América del Norte, continentes hacia los cuales va destinado su producto final. Actualmente, en la línea de procesamiento de camarones de la empresa se aplican medidas predominantemente correctivas a los equipos que la conforman, que suelen implicar paradas o retrasos en el proceso, los cuales pueden resultar perjudiciales de conllevar la ruptura de la cadena de frio de los camarones, incidiendo esto negativamente en la calidad del producto, y en el peor de los casos dejando el lote afectado fuera del encargo destinado a exportación por desajustarse de los estándares de calidad exigidos por los clientes. Como se trata del producto único de la empresa, debe procurarse que las fallas ocurran con la menor frecuencia posible, afectando en lo menos que se pueda la calidad. Es en virtud de todo lo anteriormente dicho, que dentro de la organización Procesadora Antártica C.A. se ha propuesto diseñar un plan para mejorar la confiabilidad de la empresa en el área de mantenimiento preventivo, como
18
respuesta a la necesidad de mejorar su sistema de gestión para controlar y coordinar eficazmente todas las actividades concernientes a mantener en correctas condiciones de operación todos los equipos que conforman la ya mencionada línea de procesamiento y contrarrestar las afecciones a la misma por parte de fallas previsibles y prevenibles de dichos equipos, desde la entrada de los camarones sin procesar hasta su salida en contenedores para su exportación, priorizando dichas fallas de los equipos de acuerdo a la criticidad de las mismas para con el proceso productivo. Dicho esto, la interrogante a responder es la
S O D A V ER S mejorar la confiabilidad operacionalS de R los E equipos de la línea de producción de la O H C empresa Procesadora Antártica C.A.? DERE
siguiente: ¿Cuál es el plan de mantenimiento preventivo más adecuado para
1.2. Objetivos de la investigación
1.2.1. Objetivo general
Diseñar el plan de mantenimiento preventivo para los equipos de la línea de producción de la empresa Procesadora Antártica C.A.
1.2.2. Objetivos específicos
Describir los equipos que conforman la línea de producción de Procesadora Antártica C.A. y su ámbito operacional.
Analizar los modos, efectos y criticidad de las fallas de los equipos.
Analizar los parámetros estadísticos de mantenimiento para la estimación de la confiabilidad, mantenibilidad y disponibilidad.
Establecer las actividades de mantenimiento preventivo para los equipos investigados.
Proponer el plan de mantenimiento preventivo que mejor se ajuste al estudio realizado.
19
1.3. Justificación Con el diseño del plan de mantenimiento preventivo se procura mejorar las condiciones del sistema de gestión de mantenimiento de la empresa con respecto a su línea de producción, para poder llevar a cabo correctamente las actividades correspondientes al procesamiento de camarones y al ajuste para con las especificaciones que los respectivos clientes exigen. Las actividades preventivas, deberán ser definidas, secuenciadas y organizadas en momentos específicos para
S O D A V ER S E R S CHO
su correcta aplicación, conformando así el plan de mantenimiento preventivo para el equipo o los equipos involucrados en el proceso productivo en cuestión.
DERE
Desde el punto de vista práctico, como aporte principal a la empresa donde se lleven a cabo, las actividades de mantenimiento preventivo podrían reducir al mínimo el tiempo y los recursos invertidos en la realización de las actividades de mantenimiento correctivo de los equipos, puesto que ellas implican que ya el equipo ha fallado y el proceso productivo o parte de él ha debido ralentizarse o detenerse por completo hasta tanto no sean la falla y el origen de la misma corregidos; los mayores costos, en términos monetarios, que generalmente las labores correctivas implican con respecto a las preventivas; y el riesgo de disminución de calidad del producto por pérdida de cadena de frio, permitiendo la fluidez y continuidad de operación de los equipos implicados en el procesamiento del mismo. Dentro de su aporte metodológico, en este trabajo se aplicarán las más recientes teorías sobre el mantenimiento industrial en relación a la confiabilidad de los equipos y el análisis cualitativo, semicuantitativo y cuantitativo de las consecuencias de las fallas de los mismos, tomando en cuenta los aportes más significativos de especialistas en mantenimiento industrial y particularmente de los requerimientos exigidos por las normas vigentes en dicho ámbito, tales como la norma COVENIN 3049-93.
20
Dichos instrumentos teóricos se pondrán a disposición de otros investigadores, de modo que resulten de utilidad para definir las especificaciones, estructura básica, elementos conformantes, objetivos particulares y requerimientos a cumplir de un plan de mantenimiento preventivo aplicable a otras empresas de cualquier tamaño o naturaleza para equipos de cualquier conjunto de características. De la misma forma, se facilitan a futuras investigaciones las herramientas prácticas a utilizar para el diseño de dicho plan.
S O D A V ER S E R S CHO
1.4. Delimitación
DERE
1.4.1. Delimitación temporal
La investigación se realizará a lo largo de ocho meses, durante el período comprendido entre septiembre de 2014 y abril de 2015.
1.4.2. Delimitación científica El estudio se enmarcará en la Ingeniería Industrial, específicamente en el área de Mantenimiento Industrial, considerando los conceptos de mantenimiento correctivo y preventivo, los sistemas de codificación, el análisis de modo de falla, efectos y criticidad, los conceptos de confiabilidad, mantenibilidad y disponibilidad de los equipos, entre otros elementos, para los cuales será requerida la aplicación de diferentes fórmulas probabilísticas para los cálculos concernientes a la confiabilidad operacional, uso de formato de análisis de modo de fallas, efectos y criticidad, historiales de fallas y hojas de recolección de datos para recopilar la información concerniente a los parámetros estadísticos de mantenimiento (tiempo entre fallas, tiempo de reparación y tiempo de falla), fichas técnicas para la descripción de los equipos, uso del paquete estadístico StatGraphics, entre otras herramientas.
21
1.4.3. Delimitación espacial Este trabajo se llevará a cabo en Venezuela, municipio San Francisco, estado Zulia, sector El Bajo, avenida 5, dentro de las instalaciones de Procesadora Antártica C.A. Sólo se considerarán los equipos que conforman la línea de procesamiento de camarones, siendo estos una cava de almacenamiento, dos máquinas clasificadoras, dos cavas de proceso, tres túneles de congelación y una máquina de salmuera.
DERE
S O D A V ER S E R S CHO
CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO Dentro de este capítulo se encuentran los antecedentes utilizados para el desarrollo y elaboración del presente Trabajo Especial de Grado. Se incluyen también los fundamentos teóricos que sustentan y explican la información
S O D A V ER S E R S CHO
manejada en la investigación, junto con la operacionalización de la variable.
DERE
2.1. Descripción de la empresa
2.1.1. Generalidades Procesadora Antártica, C.A. es una empresa venezolana, entrada en operaciones en septiembre de 2009. Su planta de proceso tiene como propósito procesar camarones provenientes de diferentes cultivadores (granjas camaroneras), y camarones silvestres provenientes del Lago de Maracaibo, para su exportación a los continentes europeo, asiático y norteamericano, y la comercialización de una pequeña minoría del producto final a nivel nacional. El camarón que ingresa a esta planta es procesado utilizando métodos ampliamente conocidos, tales como tratamientos
con
oxidantes,
así
como
la
clasificación,
congelación
y
almacenamiento del producto.
2.1.2. Tamaño La empresa cuenta con 13.500m2 de área construida, con una capacidad de producción de 40 toneladas diarias de camarones en 2 turnos de 8 horas. Al presentar en nomina más de 350 empleados, entra en la clasificación de empresa grande, de acuerdo con el criterio de la Cámara de Comercio del Municipio Maracaibo.
23
2.1.3. Misión Procesadora Antártica, C.A. tiene como misión cubrir y satisfacer las necesidades de los clientes nacionales y extranjeros, cumpliendo con los requisitos y normativas nacionales e internacionales de la Unión Económica Europea, Estados Unidos y Venezuela, asegurando de esta forma la Inocuidad y calidad de sus productos, todo esto mediante su nivel de tecnología y conocimiento en la materia que brindan todos aquellos componentes involucrados en el proceso y
S O D A V ER S E R S CHO
funcionamiento de la planta.
2.1.4. Visión
DERE
PROCESADORA ANTÁRTICA, apunta a la excelencia en el mercado internacional y ser una fuerte competidora logrando posicionarse en uno de los primeros lugares en dicho mercado, manteniendo un nivel de Calidad e Inocuidad en sus productos; de esta manera ir creciendo y promover el desarrollo en el sector camaronero del país.
2.1.5. Responsabilidad y autoridad
Director General:
-
Asiste en representación de la compañía a reuniones nacionales e internacionales.
-
Toma decisiones de la marcha de la planta en áreas administrativas, comercial, financiera y de manufactura.
Gerente de Producción:
-
Reporta a la Gerencia General y trabaja directamente en el proceso.
-
Responsable que el Plan de Aseguramiento de la Calidad (PAC) se esté cumpliendo
en
las
diferentes
fases
del
procesamiento
periódicamente con los integrantes del equipo PAC.
y
reunirse
24
Jefe de Control de Calidad e Inocuidad:
-
Monitorea, cuantifica, analiza y registra los diferentes parámetros de calidad e inocuidad especificados en el PAC, asistir a reuniones periódicas del equipo PAC y también registrar, actualizar cambios que pudiera tener dicho plan.
-
Controla operaciones diarias de la Planta, referentes a Producción.
-
Reporta directamente a la Gerencia General.
-
Decide sobre la marcha de la Planta en todos sus aspectos.
-
Representa a la compañía en reuniones nacionales e internacionales.
-
Asiste e impartir en cursos de capacitación.
-
S O D A V ER S E R S Toma decisiones sobre todo el PAC. HO C E R E D
Jefe de Planta:
-
Reporta al gerente de planta, trabaja directamente con el proceso es responsable de que el PAC se cumpla correctamente es miembro del equipo PAC.
-
Toma decisiones de la marcha de la planta en áreas administrativas.
-
Es el responsable de las operaciones diarias de producción, respondiendo por la eficiencia en el proceso, rendimiento y buena calidad de los productos elaborados.
-
Distribuye al personal de manera eficiente para el óptimo desempeño del área de producción.
Gerente de Operaciones:
-
Es responsable del buen funcionamiento de todos los equipos de la planta.
-
Es responsable del mantenimiento de las áreas externas e internas.
-
Planifica junto con el Gerente General, Gerente de producción, jefe de producción y realizan las programaciones de los trabajos que se relacionan directa e indirectamente con el proceso productivo.
25
Jefe de Mantenimiento:
-
Supervisa el buen funcionamiento de todos los equipos e instalaciones de la Planta.
-
Reporta al Gerente General.
-
Decide y autoriza operaciones construcciones hasta un monto específico.
-
Lleva registro de Mantenimiento y reparación de Equipos.
-
Es responsable que se cumpla todo lo encomendado a las diferentes áreas y reunirse periódicamente con el equipo PAC.
-
S O D A V ER S E R S Gerente Administrativo: HO C E R E D Administra las normas, políticas y procedimientos que garanticen el eficiente funcionamiento de las áreas de contabilidad y finanzas, administración de personal de oficina y profesionales adscritos a la organización (incluyendo nómina y pago de honorarios profesionales), facturación, cobranzas y servicios generales.
-
Supervisa, autoriza y coordina todas las actividades del personal bajo su cargo, y los recursos para el cumplimiento de sus tareas.
-
Aprueba los pagos a proveedores y empresas de servicio relacionadas con la compañía.
-
Centraliza y custodia los documentos legales y contables.
-
Elabora y hace seguimiento del presupuesto anual.
-
Presenta a la dirección ejecutiva las propuestas comerciales y de presupuestos semestrales de las gerencias de línea.
-
Lleva a cabo otras actividades requeridas por la junta directiva relativas a su cargo.
26
2.1.6. Organigrama La figura 2.1 exhibe la estructura organizativa de Procesadora Antártica, C.A. En ella se muestran distribuidos los cargos descritos anteriormente, ordenados verticalmente de acuerdo a su jerarquía dentro de la empresa. DIRECTOR GERENTE
ASESORÍA LEGAL
JEFE DE CONTROL Y ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD
ASISTENTE DE CALIDAD
D
E R S O H EREC
SUPERVISORES DE CALIDAD
JEFE DE PRODUCCIÓN
ASISTENTE DE PRODUCCIÓN
S O D A V SER GERENTE DE MANTENIMIENTO
GERENTE DE PLANTA
JEFE DE SHA
SUPERVISORES DE PRODUCCIÓN
JEFE DE MANTENIMIENTO MECÁNICO
JEFE DE SERVICIOS GENERALES
ASISTENTE A LA GERENCIA DE MANTENIMIENTO
GERENTE ADMINISTRATIVO
ASISTENTE ADMINISTRATIVO
JEFE DE COMPRAS Y ALMACÉN
JEFE DE RECURSOS HUMANOS
SUPERVISORES DE MANTENIMIENTO MECÁNICO
ASISTENTE DE RECURSOS HUMANOS
RECEPCIONISTA
Figura 2.1. Organigrama de la empresa Procesadora Antártica, C.A. (Procesadora Antártica, C.A., 2014) 2.2. Antecedentes de la investigación Aguilar O., José R. (2010). Análisis de modos de falla, efectos y criticidad (AMFEC) para la planeación del mantenimiento empleando criterios de riesgo y confiabilidad. Artículo publicado en la revista Tecnología Ciencia y Educación (IMIQ), vol. N.o 25. Este trabajo ilustra el proceso de análisis y aplicación de la metodología de FMECA o AMFEC en el proceso de gestión del mantenimiento, específicamente en la etapa de la planeación, etapa considerada como crítica, aplicándola para una planta endulzadora de gas. El autor separa el AMFEC en cinco etapas principales: definición de la intención de diseño, análisis funcional, identificación de modos de falla, efectos de la falla y criticidad o jerarquización del riesgo. Con la aplicación del FMECA o AMFEC se identificaron los modos de falla que representan un
27
mayor riesgo para la instalación, considerando los riesgos a la producción, instalación y al personal. Todo lo anterior se llevó a cabo con la finalidad de enviar los modos de falla de mayor riesgo a un proceso de selección de actividades de mantenimiento detallado, mientras que los modos de falla de medio y bajo riesgo, serían tratados con un proceso genérico. Referencias a la incorporación de criterios de riesgo y confiabilidad en la planeación del mantenimiento como una tendencia global, que requiere la
S O D A V ER S E R S O de esta metodología. Establece, a su vez, manejadas por el autorE enC laH aplicación R E D que el FMECA o AMFEC no pretende cambiar como tal, la forma en la que se
incorporación no solo de nuevas tecnologías en el proceso de mantenimiento sino en la planeación misma del mantenimiento, son algunas de las premisas
hace el mantenimiento, sino la forma en la que se planea el mantenimiento. El mayor aporte para efectos de la presente investigación fue la metodología empleada para la realización del análisis de los modos de falla, efectos y criticidad utilizada en el presente trabajo. Mujica E., Rosani A. (2014). Tutor: Ing. Juan Diego Hernández Lalinde. Programa de mantenimiento centrado en confiabilidad para los equipos de producción de la empresa Galletera Independencia, C.A. Trabajo especial de grado. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Industrial. Universidad Rafael Urdaneta. Esta investigación marco su propósito primordial en mejorar la confiabilidad operacional de los equipos de producción de la empresa Galletera Independencia, C.A., para lo cual se diseño y propuso un programa de mantenimiento centrado en confiabilidad encaminado a generar las estrategias precisas para optimizar dicha confiabilidad. Para ello, se describieron las especificaciones y funciones de 15 equipos destinados a la producción, para luego listarlos mediante un instrumento técnico que permitió determinar la criticidad de los mismos, arrojando tres no
28
críticos, nueve semicríticos y tres críticos. De la misma forma, se realizó un análisis de los modos y efectos de las fallas de los equipos, para luego analizarlas estadísticamente para determinar la confiabilidad, mantenibilidad y disponibilidad de los equipos incluidos en el estudio. Finalmente se diseñó un programa de mantenimiento preventivo con las actividades que incluía y su frecuencia, tomando en cuenta los recursos requeridos para el mismo. Se usó como referencia, entre otros autores, a Duffuaa (2005), Huerta (2001) y la
S O D A V ER S E R S transeccional, documental yH deO campo. Todos los objetivos desarrollados en el C E R E D estudio perseguían la finalidad de optimizar la utilización de los recursos de la Norma COVENIN (3049-93), los cuales sirvieron como marcos referenciales. Fue
clasificada como una investigación descriptiva; de tipo no experimental,
empresa e incrementar la vida útil de los activos. El costo total anual estimado del programa de mantenimiento preventivo desarrollado resultó ser de Bs.F 2.274.671,76. El mayor aporte para efectos de la presente investigación fue la estructura del sistema de codificación funcional y técnica empleado para los equipos y la metodología general utilizada para el análisis estadístico de las fallas de los equipos estudiados. Aguilar Taborda, Flora; Useche Díaz, Carolina (2012). Tutor: Ing. Ana I. Rivas. Cotutor: Juan D. Hernández. Diseño de un plan de mantenimiento preventivo para la distribución de agua potable y las sub-estaciones de HIDROLAGO, C.A. Trabajo especial de grado. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Industrial. Universidad Rafael Urdaneta. Este trabajo de grado tuvo como objetivo principal diseñar un plan de mantenimiento preventivo para la distribución de agua potable y las subestaciones de HIDROLAGO, C.A., que permitiese la preservación de los equipos, minimizando el alto porcentaje de paradas no programadas. En primer lugar, se
29
elaboró un inventario de todos los equipos a ser analizados con sus especificaciones principales, seguidamente se hizo un análisis general mediante un registro de fallas. Mediante un análisis de modos y efectos de fallas se definieron las consecuencias de las fallas de los equipos de la estación y a aquellos a los cuales debía prestársele mayor atención a la hora de aplicar las actividades de mantenimiento propuestas. Por otro lado se realizó una estimación de los parámetros estadísticos de mantenimiento, lo cual determinó qué tan confiables y disponibles estaban los equipos en un periodo dado. Para el
S O D A V ElasRactividades correspondientes S E R uso del formato de historial de fallas, aplicando S HO C E R E que eviten cada tipo de falla registrada. D
desarrollo del plan de mantenimiento propuesto a la empresa se recomendó hacer
Dentro del estudio se usaron como referencias principales a Jiménez y Milano (2006), Nava (2008) y Duffuaa (2009), entre otros autores. Para la elaboración de la investigación, se llevaron a cabo una serie de actividades con base en datos obtenidos por medio de la utilización de herramientas como observaciones documentales y directas, entre otras. Como resultado final, se elaboró un formato para la planificación del plan de mantenimiento que indicaba la frecuencia y los recursos de las actividades definidas para cada equipo. El aporte principal de este trabajo a la presente investigación fue la estructura general utilizada para elaborar el formato del plan de mantenimiento una vez definidas las actividades y los recursos necesarios.
30
2.3. Bases teóricas
2.3.1. Bases teóricas para el mantenimiento
2.3.1.1. Sistema productivo (SP) Dentro de la Norma COVENIN 3049-93, se define por SP a aquellas siglas que identifican a los sistemas productivos dentro de los cuales se pueden encontrar
S O D A V ER S E R S CHO
dispositivos, equipos, instalación o edificaciones sujetas a acciones de mantenimiento.
DERE
2.3.1.2. Mantenimiento La Norma COVENIN 3049-93 define el mantenimiento como “el conjunto de acciones que permiten conservar o restablecer un SP a un estado específico, para que pueda cumplir un servicio determinado” (p.1). Por otra parte, Moubray (2000) plantea que el mantenimiento consiste en garantizar que todo elemento físico continúe desempeñando las funciones deseadas.
2.3.1.3. Objetivos del mantenimiento Con respecto a este punto, la Norma COVENIN 3049-93 indica que el objetivo general del mantenimiento: “es mantener un SP en forma adecuada de manera que se pueda cumplir su misión, para lograr una producción esperada en empresas de producción y una calidad de servicios exigida, en empresas de servicio, a un costo global óptimo” (p.1). Por su parte, Martínez (2007) expresa: El mantenimiento en forma general, es una actividad dirigida a conservar los equipos e instalaciones en condiciones óptimas de funcionamiento, durante un periodo predeterminado y al menor costo, contribuyendo así a lograr los objetivos de la organización y brindando satisfacción a las
31
expectativas de las partes interesadas, es decir: los dueños de la empresa, sus empleados, clientes y proveedores, así como de la sociedad donde la organización desarrolla sus actividades productivas (p.8). 2.3.1.4. Mantenimiento preventivo La Norma COVENIN 3049-93 expresa en relación a este tipo de mantenimiento: El estudio de fallas de un SP deriva dos tipos de averías; aquellas que generan resultados que obliguen a la atención de los SP mediante mantenimiento correctivo y las que se presentan con cierta regularidad y que ameritan su prevención. El mantenimiento preventivo es el que utiliza todos los medios disponibles, incluso los estadísticos, para determinar la frecuencia de las inspecciones, revisiones, sustitución de piezas claves, probabilidad de aparición de averías, vida útil u otras. Su objetivo es adelantarse a la aparición o predecir la presencia de las fallas.
S O D A V ER S E R S CHO
DERE
2.3.2. Bases teóricas para la descripción de los equipos
2.3.2.1. Sistema de codificación Según García (2002), consiste en identificar mediante siglas y/o números (alfanuméricamente) cada equipo o instalación que forma parte del sistema o planta en cuestión, debiendo cumplir con las siguientes condiciones:
El sistema debe obedecer una lógica.
Debe ser capaz de aceptar cambios.
Cada sistema debe ser fácil de reconocer.
El símbolo debe ser fácil de reconocer.
Se debe utilizar el mismo sistema de codificación para la planta.
La codificación, además de ser una herramienta adecuada para identificar cada equipo, es un medio facilitador del manejo de los datos (computarizados). Su aplicación facilita el manejo de la información en forma recurrente (historia de
32
equipos), y a la asignación de recursos (horas/hombre y material utilizado), lo cual se logra reportando lo gastado al código sencillo diseñado.
2.3.2.2. Capacidad nominal Según la Resolución CREG-042 (1999): La capacidad nominal es la rata continua a plena carga de una unidad o planta de generación bajo las condiciones especificadas según el diseño del fabricante. Además, es la capacidad usualmente indicada en una placa mecánicamente vinculada al dispositivo de generación, la cual normalmente se expresa como volumen de producción en unidad de tiempo (p.1).
S O D A V ER S E R S CHO
DERE
En adición a esto, González (2006) expresa que en la capacidad nominal o máxima también se toman en cuenta los periodos de mantenimiento o reparaciones.
2.3.2.3. Características funcionales Mora (2009) plantea que los equipos poseen funciones tanto primarias como secundarias, de esta forma: La función primaria es la razón de ser del equipo. Es la que explica por qué es adquirido y la misión que debe cumplir dentro del proceso productivo, y normalmente es la salida principal del sistema (producto del sistema). En la mayoría de las veces, la función primaria de un compresor es comprimir. Por otro lado, las funciones secundarias o auxiliares son actividades que le ayudan al sistema a cumplir su función primaria. Eventualmente el sistema o equipo puede funcionar sin ellas (aunque no es ideal). En otras palabras, son aquellas otras funciones que él está en capacidad de cumplir de forma adicional a la función primaria (p.154). 2.3.2.4. Condiciones de operación Referente a ellas, PEMEX (2008) expresa que: “es un conjunto de factores relacionados con el entorno; incluyen el tipo de operación, impacto ambiental, estándares de calidad, niveles de seguridad y existencia de redundancias” (p.5).
33
Con respecto a la identificación de las condiciones de operación, Moubray (2000) establece: Es un proceso utilizado para determinar los requerimientos de mantenimiento de cualquier activo físico en su contexto operacional. Este afecta a todo el proceso de formulación de estrategias de mantenimiento, comenzando por la definición de funciones. No solo influencia en gran modo las funciones y las expectativas de funcionamiento, sino que también afecta la naturaleza de los patrones de falla que pueden ocurrir, sus efectos y consecuencias, la periodicidad con la que pueden ocurrir y que debe hacerse para manejarlos (p.35).
S O D A V ER S E R S CHO
DERE
2.3.2.5. Ubicación en planta
Vallhonrat y Corominas (2005) consideran que: “La ubicación es la ordenación física de los elementos industriales. Esta incluye, tanto los espacios necesarios para el movimiento de materiales, almacenamiento y actividades de servicio, como para la localización del equipo de trabajo y el personal” (p.67).
2.3.3. Bases teóricas para el análisis técnico de las fallas
2.3.3.1. Fallas Según la Norma COVENIN 3049-93: “Es un evento no previsible, inherente a los SP que impide que estos cumplan su función bajo condiciones establecidas o que no cumplan” (p.4). Como complemento de la definición anterior, Nava (2010) expresa que una falla es toda ocurrencia que origina la terminación de la capacidad del equipo al momento de llevar a cabo su función de forma adecuada o para dejar de realizarla en su totalidad. Por último, las fallas de los equipos se consideran sucesos aleatorios, es decir, ocurren al azar, ya que es casi imposible que componentes iguales fallen siempre bajo las mismas condiciones de funcionamiento.
34
2.3.3.2. Clasificación de las fallas De acuerdo con el Manual del Ingeniero de Mantenimiento, Gestión Moderna del Mantenimiento (2008); las fallas pueden clasificarse de la siguiente manera:
Fallas catastróficas: contemplan fallas repentinas y completas, tales como la ruptura de un componente mecánico o un corto circuito en un sistema eléctrico. Es difícil observar la degradación y por tanto no es posible establecer procedimientos preventivos.
S O D A V ER fenómenos como desgaste Fallas por cambios en parámetros: contempla S E R S HOen la resistencia de componentes electrónicos, C mecánico, fricción yE aumentos R E D la degradación es gradual y puede ser observada directa o indirectamente.
Con respecto al contexto en el cual se recolecten los datos, el mismo manual establece la siguiente distinción:
Fallas primarias: son el resultado de una deficiencia de un componente, cuando esta ocurre en condiciones de operación dentro del rango nominal.
Fallas secundarias: son el resultado de causas secundarias en condiciones no nominales de operación. Podría no haber habido falla si las condiciones hubiesen estado en el rango de diseño del componente. Por otra parte, estas fallas pueden ser clasificadas en:
-
Fallas con causa común: cuando la falla secundaria induce fallas en más de un componente.
-
Fallas propagadas: en este caso la falla de un componente induce la falla de otro. Si la falla del primer componente induce fallas en más de un componente puede ser considerada como falla con causa común.
35
-
Falla por error humano: si las fallas son causadas por errores humanos en la operación, mantención, inspección. Los errores humanos en la etapa de diseño, construcción e instalación del equipo son consideradas como fallas por error humano y no deben ser consideradas como fallas primarias. Si el error conlleva la falla de varios componentes, también se puede hablar de fallas con causa común.
S O D A V R dirigida a la evaluación y Etécnica Para Martínez (2007) el análisis de fallas es una S E R S HO de averías en un elemento, equipo o sistema. estudio sistemático R de E la C ocurrencia E D 2.3.3.3. Análisis técnico de fallas
Sus objetivos principales son:
1. Conocer el comportamiento del objeto analizado, a través del estudio de la ley de degradación a la cual se encuentra sometido. 2. Determinar el momento apropiado en que debe efectuarse el mantenimiento preventivo (parada preventiva) y la frecuencia de dicha intervenciones. Por otra parte, Nava (2010) plantea que es el análisis que tiene como finalidad determinar la causa y la magnitud de la falla, realizado generalmente por especialistas técnicos.
2.3.3.4. Análisis de modos, efectos y criticidad de fallas (AMFEC) Según Rausand (2004), el Análisis de modos, efectos y criticidad de fallas (AMFEC) es una metodología que identifica y analiza todo modo de falla potencial de las distintas partes de un sistema, los efectos que dichas fallas pueden causar en el sistema y el cómo evitar las fallas y/o mitigar los efectos de las fallas en el sistema.
36
Por su parte, Aguilar (2010) plantea la metodología del AMFEC (o FMECA, por sus siglas en inglés) como una sucesión de cinco pasos, cuya definición se cita a continuación:
Definición de la intención de diseño: Esta definición, consiste en conocer y entender la filosofía de operación de la planta o proceso, a fin de poder identificar claramente las condiciones bajo las cuales se opera, considerando tanto su diseño como las necesidades del usuario. El desarrollo de esta actividad nos permite saber la forma en que se operan los activos, siendo este el nivel de detalle requerido en la descripción. La definición deberá de contener parámetros de operación, los equipos involucrados, rutas de proceso, parámetros de control, entre otros atributos (p.18).
S O D A V ER S E R S CHO
ERE D Análisis funcional:
El análisis funcional es necesario para poder entrar al proceso de evaluación de los modos de falla, ya que se requiere conocer e identificar cuáles son aquellas funciones que el usuario espera o desea que su activo desempeñe. Se requiere identificar tanto la función principal y como las secundarias (p.18).
Identificación de modos de falla: Un modo de falla podemos definirlo como la forma en la que un activo pierde la capacidad de desempeñar su función, o en otras palabras, la forma en que un activo falla. A cada modo de falla le corresponde una acción de mitigación o prevención, dentro del proceso de Administración del Riesgo estas acciones pueden ser orientadas a desviaciones del proceso, factores humanos, etc., o bien, como en este caso, donde el objetivo del FMECA es diseñar un plan de mantenimiento, a cada modo de falla le corresponderá una tarea de mantenimiento (p.18).
Efectos y consecuencias de las fallas: Los efectos de la falla son considerados como la forma en la que la falla se manifiesta, es decir, como se ve perturbado el sistema ante la falla del equipo o activo, ya sea local o en otra parte del sistema, estas manifestaciones pueden ser: aumento / disminución de nivel, mayor / menor temperatura, activación de señales, alarmas o dispositivos de seguridad, entre otras; similarmente, se considera también la sintomatología de la falla, ruido, aumento de vibración, etc. Para el caso de las consecuencias, éstas
37
son referidas a los impactos derivados de la falla en los diversos receptores de interés (p.18).
Jerarquización del riesgo: La jerarquización del riesgo tiene como finalidad identificar aquellos modos de falla que tienen un mayor impacto en la seguridad de la instalación. La jerarquización, mencionada en la metodología como “criticidad”, consiste en calificar la frecuencia de ocurrencia del modo de falla, por sus consecuencias (p.24).
S O D A V R Econceptos S E R S explican a continuación lasH definiciones de los que abarca, según O C E R DE Huerta (2001): En adición a lo anteriormente explicado, con respecto al análisis funcional, se
Función del activo: se define como el desempeño esperado de un equipo o herramienta para cumplir con un propósito específico.
-
Funciones primarias: son el propósito fundamental del activo, para lo que fue concebido, es decir, para lo que se necesita y de lo que es capaz.
-
Funciones secundarias: son las que soportan el cumplimiento de las funciones primarias, entre ellas, integridad ambiental y estructural, seguridad, control, confort, apariencia y dispositivos de protección.
Falla funcional: se define como el incumplimiento de una función y puede ser total o parcial. La falla funcional total es aquella en la que se evidencia una imposibilidad absoluta de cumplir la función principal del activo mientras que en la falla funcional parcial la función se cumple pero no de forma total.
2.3.3.5. Criticidad de fallas Según PEMEX (2008) la criticidad es un indicador proporcional al riesgo que permite establecer la jerarquía o prioridades de procesos, sistemas y equipos, creando una estructura que facilita la toma de decisiones acertadas y efectivas, y
38
permite direccionar el esfuerzo y los recursos a las áreas donde es más importante y/o necesario mejorar la confiabilidad y administrar el riesgo. Para Rausand (2004) las dos alternativas principales para presentar la criticidad o riesgo de las fallas son la matriz de riesgo y el Número de Prioridad de Riesgo (NPR o RPN, por sus siglas en inglés), los cuales explica de la siguiente manera:
Matriz de criticidad: El riesgo asociado a un modo de falla está en función de la frecuencia de la falla y de los efectos potenciales (impacto) del modo de
S O D A V Rlas críticas. La estructura de E S E R criticas, amarillo para las semicríticas y rojo para S HO C E R E la matriz se muestra en la figura 2.2. D falla. La matriz se representa en tres colores distintos, verde para las fallas no
Figura 2.2. Matriz de criticidad de fallas (Rausand, 2004)
Número de prioridad de riesgo: mientras mayor sea, más crítica es la falla toma en cuenta la medición cuantitativa de la consecuencia de la falla (medida en escala del 1 al 10) y la medición en escala de la frecuencia de falla y se obtiene mediante el producto de las mismas, es decir: 𝑅𝑃𝑁 = 𝐹 × 𝐶 Dónde: F: Frecuencia de falla C: Magnitud de la consecuencia
(Ec. 2.1)
39
2.3.4. Bases teóricas para el análisis estadístico de las fallas Según Nava (2010), el análisis estadístico de las fallas es el que tiene como objeto estudiar las influencias del factor tiempo en el mecanismo de la falla sin considerar sus causas.
2.3.4.1. Estadística Montgomery y Runger (2009) expresan que el campo de la estadística tiene que
S O D A V R Epersona, S E R decisiones y resolver problemas. Cualquier tanto en su carrera S O H C E R DEen la vida cotidiana recibe información en forma de datos a profesional como
ver con la recopilación, presentación, análisis y uso de datos para tomar
través de periódicos, de la televisión y otros medios. A menudo es necesario obtener alguna conclusión a partir de la información contenida en los datos, por eso será útil para cualquier persona tener cierta comprensión de la estadística.
2.3.4.2. Estadística descriptiva Montgomery y Runger (2009) señalan que la estadística descriptiva se ocupa fundamentalmente del estudio de la variación o dispersión, y para ello se apoya en herramientas matemáticas conocidas como distribuciones de probabilidad, que permiten
organizar,
describir,
representar
matemática
y gráficamente
la
información sobre variables y cuantificar su incertidumbre. Por otra parte, Yáñez, et al. (2004) expresan que a las variables que son objeto de estudio de la estadística descriptiva se les conoce como variables random, aleatorias o distribuidas. Se denomina variable aleatoria a una variable “x” que por sus características pueda tomar un conjunto de valores (x1, x2, x3, x4,… xn-1), cada uno de los cuales tiene una probabilidad de ocurrencia (p 1, p2, p3, p4,… pn-1), sin que se pueda asegurar específicamente cuál de todos estos probables valores tomará la variable. Las variables aleatorias pueden ser continuas (cualquier número) o discretas (un conjunto cerrado de valores enteros).
40
2.3.4.3. Estadística inferencial Según Montgomery y Runger (2009) señalan que el campo de la inferencia estadística está formado por los métodos utilizados para tomar decisiones o para obtener conclusiones sobre una población. Estos métodos utilizan la información contenida en una muestra de la población para obtener conclusiones. En donde la población está formada por la totalidad de las observaciones en las cuales se tiene cierto interés y la muestra es un subconjunto de observaciones seleccionadas de
S O D A V ER S E R S CHO
un problema.
DERE
2.3.4.4. Medidas numéricas de estadística descriptiva
Medidas de tendencia central
Se explica a continuación la definición de cada una de las medidas de tendencia central según distintos autores: -
Media: es el valor promedio de todas las observaciones del conjunto de datos. Por lo general, estos datos son una muestra de observaciones que se han seleccionado de una población de observaciones más grande (Montgomery y Runger, 2009).
-
Mediana: es la observación central si n es impar. Es el promedio de dos observaciones centrales si n es par (Milton y Arnold, 2004).
-
Moda: es el valor con mayor frecuencia en las observaciones (Milton y Arnold, 2004).
-
Cuartiles: es cuando se divide un conjunto ordenado de datos en cuatro partes iguales (Milton y Arnold, 2004).
-
Percentiles: es cuando un conjunto ordenado de datos se divide en cien partes iguales (Milton y Arnold, 2004).
41
Medidas de dispersión
Para Montgomery y Runger (2009), las medidas de dispersión son las siguientes: -
Varianza muestral y desviación estándar: posee la conveniente propiedad de medir la variabilidad en un conjunto de observaciones, siendo la desviación estándar la raíz cuadrada positiva de la varianza muestral.
-
Rango muestral: define la diferencia entre la observación más grande y la
S O D A V ER S E R S Coeficiente de variación: se define como la desviación estándar entre la HO C E R E D más pequeña, es una medida útil de la variabilidad.
-
media unitaria.
Medidas de forma
Para Montgomery y Runger (2009), las medidas de dispersión son las siguientes: -
Asimetría: es cuando la media y la mediana no coinciden, es decir, los datos están sesgados.
-
Curtósis: analiza el grado de concentración que presentan los valores alrededor de la zona central de la distribución. De acuerdo a su grado de curtósis, se definen tres tipos de distribuciones:
Distribución mesocúrtica: presenta un grado de concentración medio alrededor de los valores centrales de la variable (el mismo que presenta una distribución normal). Distribución leptocúrtica: presenta un elevado grado de concentración alrededor de los valores centrales de la variable. Distribución platicúrtica: presenta un reducido grado de concentración alrededor de los valores centrales de la variable.
42
2.3.4.5. Parámetros de mantenimiento Según la Norma COVENIN 3049-93 los parámetros de mantenimiento más resaltantes son:
Confiabilidad: es la probabilidad de que un SP no falle en un momento dado bajo condiciones establecidas.
Mantenibilidad: es la probabilidad de que un SP pueda ser restaurado a
S O D A V ER cuando su mantenimiento ha sidoR realizado de acuerdo a procedimientos S E S O H preestablecidos. DEREC condiciones normales de operación dentro de un período de tiempo dado,
Disponibilidad: es la probabilidad de que un SP esté en capacidad de cumplir su misión en un momento dado bajo condiciones determinadas.
La disponibilidad se expresa mediante la siguiente ecuación: 𝑇𝐸𝐹 𝑇
R.S = Disponibilidad (%) = 𝑇𝐸𝐹
𝑇 +𝑇𝑃𝑅 𝑇
(Ec. 2.2)
Dónde: TEFT: tiempo promedio entre fallas. TPRT: tiempo promedio para reparar.
2.3.4.6. Distribuciones de probabilidad A continuación se definen las distribuciones de probabilidad utilizadas en la presente investigación para realizar el análisis estadístico de las fallas.
Distribución Exponencial
Según Arata (2009), la distribución exponencial es el equivalente continuo de la distribución geométrica discreta. Esta ley de distribución describe procesos en los
43
que es necesario saber el tiempo hasta que ocurre un determinado evento, sabiendo que este puede ocurrir en cualquier instante de tiempo (t). En la distribución exponencial la función de densidad viene dada por la siguiente ecuación: 𝑓(𝑥, 𝜆) = 𝜆𝑒 −𝜆𝑥
(Ec. 2.3)
Dónde:
S O D A V ER S E R S CHO 𝑁.° 𝑑𝑒 𝑜𝑐𝑢𝑟𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠
DERE
𝜆 = 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜
𝑜𝑏𝑠𝑒𝑟𝑣𝑎𝑑𝑜
(Ec. 2.4)
Distribución Log Normal
Según Arata (2009) la distribución Log Normal es una distribución de probabilidad de cualquier variable aleatoria con su logaritmo normalmente distribuido. Si “X” es una variable aleatoria con una distribución normal, entonces exp(X) tiene una distribución Log Normal. Una variable puede ser modelada como Log Normal si puede ser considerada como un producto multiplicativo de muchos pequeños factores independientes. 2
𝑓(𝑥, 𝜇, 𝜎 ) =
1 2𝜋𝜎𝑥
𝑒
1 ln 𝑥 −𝜇 𝜎 2
−
2
(Ec. 2.5)
Dónde: 1
𝜇=𝑁 1
𝜎2 = 𝑁
𝑁 𝑖=1 ln(𝑥𝑖 )
𝑁 𝑖=1
ln 𝑥𝑖 − 𝜇
(Ec. 2.6) 2
(Ec. 2.7)
Distribución Weibull
Arata (2009) expresa que es una distribución de probabilidad continua utilizada para el análisis de fallas, donde se considera como una distribución exponencial limitada, debido a que hace la suposición de una tasa de falla o función de riesgo
44
constante. La distribución Weibull puede ser definida para incluir tasas de fallas o tasas de riesgo creciente o decreciente. Ya que la mayor cantidad de fallas en la práctica y especialmente en partes mecánicas muestra un aumento en la tasa de fallas (debido al desgaste o deterioro del material) comportándose esta distribución muy útil para describir estos patrones de falla. En la distribución Weibull la función de densidad está definida por la siguiente ecuación, según Arata (2009):
S O D A V ER S E R S CHO 𝛽
Dónde:
DERE
𝑓(𝑥, 𝛽, 𝛼) = 𝛼
𝛽=
𝛼
𝛽 𝑁 𝑖=1 𝑥 𝑖 ln (𝑥 𝑖 ) 𝑁 𝑥𝛽 𝐼=1 𝑖
𝛼=
𝑥 𝛽 −1
−
𝑒−
𝑥 𝛽 𝛼
𝑁 𝑖=1 ln (𝑥 𝑖 )
(Ec. 2.8)
−1
(Ec. 2.9)
𝑁
1 𝛽 𝛽 𝑁 𝑖=1 𝑥 𝑖
(Ec. 2.10)
𝑁
Distribución Normal
Según Montgomery y Runger (2009) expresan que es una distribución de probabilidad continua que es tanto simétrica como mesocúrtica. Esta distribución es frecuentemente utilizada en las aplicaciones estadísticas. Su propio nombre indica su extendida utilización, justificada por la frecuencia o normalidad con la que ciertos fenómenos tienden a parecerse en su comportamiento a esta distribución. La curva que representa la distribución de probabilidad normal se describe generalmente como en forma de campana. Se dice que una variable aleatoria X tiene una distribución normal con parámetros µ y σ donde -∞ < µ < +∞ y σ > 0, si la función de densidad de X es: 𝑓(𝑥) = 𝜎
1
𝑒 2𝜋
−
𝑥 −𝜇 2 2𝜎 2
-∞ < µ < +∞ (Ec. 2.11)
45
Esta distribución es aplicada en mantenimiento para calcular la probabilidad de supervivencia (Ps) y la rata de fallas R(t), donde Pf es la probabilidad de falla, de la siguiente manera: (Ec. 2.12)
𝑃𝑠 = 1 − 𝑃𝑓(𝑡) 𝑅(𝑡) =
𝑃𝑓(𝑡)
(Ec. 2.13)
𝑃𝑠(𝑡)
Cualquier conjunto de valores T normalmente distribuido pueden convertirse en
S O D A V ER S E R S -∞ < t < +∞ CHO𝑍 =
valores normales estándar Z por medio de la fórmula:
DERE
𝑡−𝑇𝑃𝐸𝐹 𝜎
(Ec. 2.14)
σ>0
Dónde: TPEF: tiempo promedio entre fallas. σ: desviación estándar de los valores observados.
Distribución Gamma
Según Arata (2009) expresa que en estadística la distribución Gamma es una distribución de probabilidad continua con dos parámetros β y α cuya función de densidad para valores X>0 es: 𝑓(𝑥, 𝛽, 𝛼) =
𝛽 𝛼 𝑥 𝛼 −1 𝑒 −𝛽𝑥 Γ(𝛼)
(Ec. 2.15)
Donde: 𝛽=
𝛼=
2 𝑁 𝑁 𝑖=1 (𝑥𝑖−µ)
2 (𝑁−1) 𝑁 𝐼=1 (𝑥 𝑖 −𝜇 )
2 𝑁 𝐼=𝑖 𝑥 𝑖 𝑁 2 𝑖=1 𝑥 𝑖 −𝜇
(𝑁−1) 𝑁2
(Ec. 2.16)
(Ec. 2.17)
46
Distribución Log logística
Según Arata (2009), la distribución Log logística es una distribución de probabilidad continua cuya función de distribución es la distribución es la función logística, que aparece en el contexto de la regresión logística y determinados tipos de redes neuronales. Se parece a la distribución normal en su forma, pero tiene colas más pesadas (y, por lo tanto, mayor curtósis). 𝑓 𝑥, 𝛽, 𝛼 =
𝛽 𝛼
𝑥 𝛽 −1 𝛼 2 𝑥 𝛽 𝛼
S O D A V SER 1+
E R S O H La distribución LogRlogística E EC recibe el nombre D distribución logística con f.d.p. 𝑓 𝑦 =
𝑏 −1 𝑒 1+𝑒
del que 𝑌 = log(𝑇) tiene una
𝑦 −𝑢 𝑏 𝑦 −𝑢 𝑏
(Ec. 2.18)
2
-∞ < y < +∞ (Ec. 2.19)
Dónde: 𝑢 = log 𝛼 parámetro de localización. Dónde -∞ < u < +∞ 𝑏 = 𝛽 −1 parámetro de escala. Dónde b > 0 La notación 𝑌 = 𝐿𝑜𝑔𝑖𝑠𝑡(𝑢, 𝑏) indica que Y tiene f.d.p. definida en (Ec. 2.19), se puede observar que su forma estándar se obtiene cuando 𝑢 = 0 y 𝑏 = 1; es decir, 𝐿𝑜𝑔𝑖𝑠𝑡(0,1) y su forma no depende de los parámetros. Además, 𝐸(𝑌) = 𝑢 y 𝑉(𝑌) =
𝜋2𝑏2 3
.
Distribución Gaussiana inversa
La distribución Gaussiana inversa, también conocida como la distribución de Wald; es una familia de dos parámetros de distribuciones de probabilidad continuas con apoyo en (0,∞). Esta distribución tiene varias propiedades análogas a una distribución Gaussiana y se encarga de describir la distribución de tiempo de un
47
movimiento browniano con derivada positiva necesaria para llegar a un resultado confiable positivo.
2.3.4.7. Parámetros básicos para el análisis de fallas Según la Norma COVENIN 3049-93 los parámetros básicos para el análisis de las fallas son los siguientes:
S O D A V ER S E R S probabilidad, causa y consecuencia HO de las mismas. C E R E D Análisis de fallas
Es el estudio sistemático y logístico de las fallas de un SP, para determinar la
Rata de fallas R(t)
Es la probabilidad de falla casi inmediata de un SP a la edad t.
Frecuencia de fallas
Es la probabilidad casi inmediata de falla de un SP al llegar a t horas de operación.
Probabilidad de falla Pf(t) o U(t)
Es la probabilidad de que un SP falle a tiempo t.
Probabilidad de supervivencia (Ps)
Es la probabilidad de que un SP sobreviva al tiempo t
Tiempo promedio entre fallas (TPEF)
Identifica el intervalo de tiempo más probable entre un arranque y la aparición de una falla.
48
Tiempo para reparar
Se describe como el intervalo de tiempo transcurrido desde que el SP es desconectado hasta que es entregado de nuevo al equipo de operaciones, listo para cumplir su función.
2.3.4.8. Curva de la bañera Según la Norma COVENIN 3049-93, la curva de la bañera es la gráfica que
S O D A V ER S decir, rata de fallas (eje Y) versus el tiempo (eje X). E R S HO C E R E D
representa los períodos de vida de un SP en función de la rata de fallas R(t), es
Por otra parte, Mora (2009) plantea que las diferentes acciones que se deciden sobre las tareas que se deben realizar por parte de mantenimiento y producción, dependen de los parámetros de la curva de la bañera o también llamada curva de Davies, donde se muestra la evolución en el tiempo frente a la tasa o rata de falla R(t) y el valor del parámetro de forma beta (β), es decir, es un parámetro que nos permite ver en la curva la etapa de vida en la que se encuentra el equipo; nos permite evaluarlo. De acuerdo con el valor del equipo para ese momento, se selecciona si las tareas de mantenimiento deben ser correctivas, preventivas o predictivas, al tener en cuenta la fase en que se encuentre el elemento o sistema. El indicador de confiabilidad β es una medida de dispersión del comportamiento de las fallas y es inverso a la duración promedio de ellas. Según la Norma COVENIN 3049-93, las etapas de un SP son las siguientes:
Período de arranque
Su principal característica es que el índice de fallas decrece a medida que transcurre el tiempo. En este período se encuentran todos los SP en el momento de su puesta en marcha y cada vez que a un SP se le hace una reparación general comienza un nuevo período de vida con un nuevo período de arranque. Por lo general se cumple que existe un alto nivel de roturas, la confiabilidad es
49
muy baja y con la corrección de los defectos de fábrica la frecuencia de fallas disminuye hasta llegar a estabilizarse en un índice aproximadamente constante.
Período de operación normal
Se caracteriza porque el índice de fallas permanece aproximadamente constante a medida que transcurre el tiempo. Este período cubre la mayor parte de la vida útil de un SP y es tan probable que suceda una falla ahora como suceda más tarde.
S O D A V ER S E R S imponderable como lo constituyen HO las fallas en otros SP interconectados, materia C E R E D Las fallas son debidas a la acumulación de esfuerzos por encima de la residencia
de diseño y de las especificaciones, falta de lubricación, mala operación e prima, fluctuaciones de la energía u otros.
Período de desgaste
Su principal característica es que su índice de fallas aumenta a medida que transcurre el tiempo. En este período las fallas son debidas a: fatiga, erosión, corrosión, desgaste mecánico, etc. Cuando un SP entra en este período debe someterse a una reparación general e idealmente se analizan fallas en función de los costos asociados a la reparación.
Estimación de la posición en curva de la bañera
Una ventaja asociada al uso de la distribución Weibull, es que dicho valor se obtiene directamente de 𝛽 , esto es, de los estimadores del parámetro de forma. Sin embargo, cuando se usan otras distribuciones, lo común es relacionar esto con etapas de desgaste reflejadas en el sistema. Con respecto a esto, Mora (2009) afirma lo siguiente: La fase I o de mortalidad infantil se caracteriza por las fallas tempranas. Las averías en esta fase se deben generalmente a: defectos de materiales, diseños deficientes, mantenimientos incorrectos, montajes inadecuados, mala calidad, entre otros. El parámetro de forma suele ubicarse en valores que oscilan desde 0 hasta 1. La fase de madurez o de vida útil consiste
50
principalmente en fallas aleatorias. La rata de averías es aproximadamente constante y sus causas suelen encontrarse en: operaciones indebidas, sobrecarga, cambios en los métodos de producción, entre otros. El valor del parámetro suele ser muy cercano a 1. La fase de envejecimiento puede dividirse a su vez en tres etapas. La primera etapa reporta valores de beta entre 1 y 2; la segunda, genera estimaciones definidas en un rango de 2 a 3, mientras que la tercera etapa exhibe valores mayores que 3. A continuación en la figura 2.5 se muestra la curva de Davies:
S O D A V ER S E R S CHO
DERE
Figura 2.3. Curva de Davies (Mora, 2009) 2.3.4.9. Estimación por máxima verosimilitud Gómez (2005) señala que es un método habitual para ajustar un modelo y encontrar sus parámetros. El paso inicial en un análisis de confiabilidad y mantenibilidad consiste en la caracterización de los tiempos entre fallas (TEF) y de los tiempos para reparar (TPR) respectivamente, de los equipos involucrados en la investigación. Por caracterización se entiende, en este caso, al proceso de inferencia estadística que
51
permite definir el modelo de probabilidad que mejor se ajusta a los datos recolectados. En el área de mantenimiento, y específicamente en lo referente a la optimización del mantenimiento, las distribuciones de probabilidad que se utilizan con mayor frecuencia son: Weibull, Exponencial, Log Normal y Gamma. De esta forma, el enfoque principal de esta sección gira en torno a la aplicación de herramientas que permitan investigar este aspecto y que, por sus características, brinden al analista
S O D A V ER S E R S HO Mises (C-VM), Anderson-Darling (A-D) y Kolmogorov-Smirnov (KS), Crámer-Von C E R E D la posibilidad de emplear el modelo más apropiado para cada situación. Muchas son las alternativas de pruebas de bondad de ajuste, como por ejemplo:
Kolmogorov-Smirnov modificada (KSm). La bondad de ajuste de un modelo
estadístico describe cuán bien se ajusta a un conjunto de observaciones. Las medidas de bondad en general resumen la discrepancia entre los valores observados y los valores esperados en el modelo de estudio. El criterio para decidir si la suposición acerca del ajuste a determinada distribución se rechaza o no, dependerá de cuántas pruebas superen los datos. En muchas condiciones prácticas, una muestra que genere resultados congruentes en al menos dos de tres procedimientos se considera apropiada. Por tanto, el enfoque se centra en contrastar las siguientes hipótesis: H0: los datos ser ajustan a la distribución de probabilidad especificada. H1: los datos no se ajustan a la distribución de probabilidad especificada. El razonamiento que debe seguirse para rechazar o no la hipótesis nula se basa en el Valor P. Este indicador puede considerarse como la probabilidad real de cometer el error tipo I, es decir, rechazar la hipótesis nula cuando esta es cierta. Puesto que la hipótesis nula se centra en afirmar que el conjunto de datos se ajusta a una población determinada, una diferencia significativa entre la distribución empírica y la teórica generará valores P pequeños (en especial
52
menores al nivel de significación escogido) que llevarán al rechazo de H 0 a favor de H1. Esta comparación forma parte del área conocida como estadística inferencial y en particular de la estadística no paramétrica. Esta última refiere a la rama de la inferencia que recurre a pruebas en las que no se supone que una muestra tiene determinados parámetros, razón por la cual se les conoce como pruebas de libre distribución. El uso de paquetes estadísticos resulta de vital importancia al
S O D A V ER S E R S CHO
momento del análisis, permitiendo al investigador ahorrar tiempo en procesos de cálculo y enfocarse en las conclusiones derivadas de los resultados.
DERE
En cuanto a los estimadores de máxima verosimilitud, Gómez (2005) explica lo descrito a continuación:
Considerar la situación donde se han realizado n medidas de una variable aleatoria cuya función de probabilidad se desconoce. El problema central de la estadística es inferir las propiedades de f(x) basándose en las observaciones x 1, x2,…, xn. Específicamente, deseamos construir funciones de xi para estimar las propiedades de f(x). A menudo se tiene una hipótesis para la función de probabilidad f(x;θ) de un parámetro desconocido. El objetivo es entonces construir funciones de x i que permitan estimar los parámetros. Un parámetro es una medida numérica que caracteriza a una población. Así, por ejemplo, el parámetro de forma de la distribución Weibull o de la Log Normal, permite establecer en qué etapa de la curva de Davies se encuentra el equipo. El método de máxima verosimilitud es el método que genera los estimadores más verosímiles al maximizar la función de verosimilitud. También resulta ventajoso puesto que no implica el desarrollo de procedimientos engorrosos para el tratamiento previo de los datos. La dificultad estriba en el hecho de que, en algunas ocasiones, la solución de las ecuaciones diferenciadas suele ser
53
compleja. A continuación se muestran en la tabla 2.1 los estimadores de máxima verosimilitud para las distribuciones de probabilidad seleccionadas para trabajar en la presente investigación: Tabla 2.1. Función de densidad y estimadores de máxima verosimilitud Distribución
Función de densidad
Parámetros
Estimadores puntuales
Log Normal
S O D A V ER S E R S CHO
DERE
Weibull
Por otra parte, en cuanto al análisis de confiabilidad, optimizar la función de mantenimiento implica la definición de la confiabilidad en términos probabilísticos, especificando para cada modelo, los parámetros de confiabilidad; a saber: rata de fallas,
tiempo
promedio
entre
fallas
y
probabilidad
de
supervivencia.
Evidentemente, en cada modelo deberán considerarse las formas inherentes a la determinación de estos valores. La tabla 2.2 señala esta información. Tabla 2.2. Parámetros de confiabilidad Distribución Log Normal Weibull
Función de densidad 𝑅𝑓 (𝑡) = 𝑅𝑓 (𝑡) =
𝛽 𝛼
𝑓(𝑡) 𝑃𝑠 (𝑡) 𝑡 𝛼
𝛽 −1
Parámetros 𝑇𝑃𝐸𝐹 =
Estimadores puntuales
𝜎2 𝑒 (𝜇 + 2 )
𝑇𝑃𝐸𝐹 = 𝛼Γ 1 +
1 𝛽
𝑃𝑠 𝑡 = 1 −
1 2𝜋𝜎
𝑡
𝑒
1 ln 𝑡−𝜇 − 2 𝜎
−∞
𝑃𝑠 𝑡 = 𝑒 −
𝑡 𝛽 𝛼
2
𝑑𝑡
54
2.3.5. Fundamentos teóricos para el plan de mantenimiento
2.3.5.1. Plan de mantenimiento Con respecto a esto, Duffuaa, et al. (2005) comentan que el plan es una lista completa de las tareas de mantenimiento que se van a realizar en el equipo. El plan incluye el nombre y código funcional del equipo, lista de las tareas de mantenimiento que se llevarán a cabo (inspecciones, servicios y cambios de
S O D A V ERde materiales requeridos. realizarlas, tipo de herramientas necesariasE yS el tipo R S HO C E R E D
partes), la frecuencia de cada una de ellas, tipo de técnicos requeridos para
2.3.5.2. Actividades de mantenimiento preventivo
Para Martínez (2007), las actividades directas que engloba el mantenimiento preventivo son las siguientes:
Inspecciones: actividades destinadas a dar a conocer las condiciones de operación bajo las cuales se encuentran los equipos, por lo cual la gerencia de mantenimiento o el departamento responsable del mantenimiento dentro de la organización debe asignar el tiempo necesario para realizar dichas inspecciones, y el personal calificado para ello.
Servicios: incluyen actividades de limpieza, pintura y lubricación. También abarcan las actividades de ajustes, calibraciones, nivelación, razón por la cual suelen ejecutarse a intervalos cortos. Consisten también en los renglones no productivos como iluminación, calefacción y filtros.
Cambio de partes: consiste en sustituir un elemento que ha agotado su vida útil por otro en perfecto estado. Se realiza previo estudio y se determina por razones técnicas, económicas y de seguridad.
55
2.4. Sistema de variables
2.4.1. Variable Plan de mantenimiento preventivo
2.4.2. Definición conceptual Según Duffuaa, et al. (2005), el plan es una lista completa de las tareas de
S O D A V ER S E R S código funcional del equipo, listaO de las tareas de mantenimiento que se llevarán a H C E R E D
mantenimiento que se van a realizar en el equipo. El plan incluye el nombre y cabo (inspecciones, servicios y cambios de partes), la frecuencia de cada una de ellas, tipo de técnicos requeridos para realizarlas, tipo de herramientas necesarias y el tipo de materiales requeridos. Por otra parte, la Norma COVENIN 3049-93 define al mantenimiento preventivo como “el que utiliza todos los medios disponibles para determinar la frecuencia de las inspecciones, revisiones, sustitución de piezas claves, probabilidad de aparición de averías, vida útil u otras. Su objetivo es adelantarse a la aparición de las fallas”.
2.4.3. Definición operacional Para cumplir con el objetivo general, la operacionalización de la variable se llevó a cabo mediante la descripción de los equipos principales conformantes de la línea de producción de la empresa, enfatizando las características más relevantes para la propuesta del plan. Posterior a esto, se realizó un análisis de modos de falla, efectos y criticidad (AMFEC) para señalar los puntos de mayor atención requerida al momento de plantear las distintas actividades de mantenimiento. De la misma forma, se llevó a cabo el análisis estadístico de las fallas de los equipos mediante distribuciones de probabilidad, partiendo de los historiales de falla de los mismos.
56
Una vez llevado esto a cabo, se definieron las actividades de mantenimiento preventivo correspondientes y se definieron los diferentes tipos de materiales, herramientas y mano de obra requeridos para la ejecución de dichas actividades; para finalmente organizar toda la información recabada en el diseño del plan de mantenimiento preventivo correspondiente a cada uno de los equipos estudiados.
2.4.4. Cuadro de variables
S O D A V ER variables que conforman esta investigación: S E R S HO C E R E D Tabla 2.3. Cuadro de operacionalización de la variable
A continuación se presenta el cuadro en donde se señalan cada una de las
Objetivo General: Diseñar el programa de mantenimiento preventivo para los equipos de la línea de producción de la empresa Procesadora Antártica C.A. Objetivos específicos
Variable
Describir los equipos que conforman la línea de producción de Procesadora Antártica C.A y su ámbito operacional.
Analizar los parámetros estadísticos de mantenimiento para la estimación de la confiabilidad, mantenibilidad y disponibilidad. Establecer las actividades de mantenimiento preventivo para los equipos investigados. Proponer el plan de mantenimiento preventivo que mejor se ajuste al estudio realizado.
Equipos de la línea de producción PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO
Analizar los modos, efectos y criticidad de las fallas de los equipos.
Dimensiones
Criticidad, modos y efectos de las fallas
Comportamiento estadístico de las fallas
Actividades de mantenimiento
Plan de mantenimiento preventivo
Indicadores - Sistema de codificación - Características funcionales - Capacidad nominal - Condiciones de operación - Ubicación en planta - Intención de diseño - Fallas funcionales - Modos de fallas - Efectos de fallas - Consecuencias de fallas - Criticidad de fallas - Tiempo entre fallas (TEF) - Tiempo para reparar (TPR) - Medidas de tendencia central - Medidas de dispersión - Distribuciones estadísticas - Confiabilidad operacional - Actividades de inspección - Actividades de servicio - Actividades de cambio de partes - Herramientas - Materiales - Mano de obra No se operacionaliza
CAPÍTULO III MARCO METODOLÓGICO Se expone en el presente capítulo el tipo de investigación aplicada en el trabajo especial de grado, así como el diseño de la misma y las técnicas e instrumentos utilizados para obtener la información requerida y alcanzar los objetivos fijados.
S O D A V R plan de mantenimiento preventivo en la empresa Antártica, C.A. EProcesadora S E R S HO C E R E D
También se describen y detallan los procedimientos aplicados para la creación del
3.1. Tipo de investigación
Hernández, Fernández y Baptista (2006) comentan que una investigación se clasifica de acuerdo a su alcance, que puede ser exploratorio, descriptivo, correlacional o explicativo. En particular, un estudio descriptivo busca especificar las propiedades, características y perfiles de cualquier proceso, elemento o fenómeno sometido a análisis. Es decir, miden, evalúan o recolectan datos sobre diversos conceptos, dimensiones o componentes del fenómeno a investigar, seleccionando una serie de cuestiones y recolectando información sobre cada una de ellas para lograr una descripción detallada de aquello que se investiga. Como complemento, Hurtado (2012) señala que dentro de la investigación descriptiva se realiza una enumeración detallada de las características del evento estudiado, obteniendo dos niveles de resultados: uno elemental, en el cual se logra una clasificación de la información en función de las características comunes y otro más sofisticado, en el cual se ponen en relación los elementos observados a fin de obtener una descripción más detallada. De acuerdo con lo considerado anteriormente, la presente investigación puede clasificarse como descriptiva debido a que involucra la caracterización de los
58
equipos, sistemas y subsistemas incluidos en el programa de mantenimiento preventivo. Por otra parte, se postula como descriptiva, dado que se observaron y registraron datos relacionados con las actividades de mantenimiento y con los supervisores de las mismas, así como los equipos y herramientas empleadas en las operaciones. De acuerdo con Hurtado (2012) una investigación es explicativa cuando se trata de encontrar posibles relaciones, a veces causales, respondiendo a las preguntas
S O D A V ER S E R S O H explicativos y teorías.ELa investigación explicativa busca las razones y los C R E D mecanismos por los cuales ocurren los procesos estudiados. Es a partir de este
por qué y cómo del evento estudiado, sin conformarse con descripciones
detalladas, creando en su lugar leyes y principios y generando modelos
tipo de investigación que se plantean relaciones de causalidad y procesos explicativos. Partiendo de este desarrollo conceptual, se considera que la presente investigación es explicativa porque, de manera paralela a su fase descriptiva, se indaga sobre la naturaleza y consecuencias de las fallas que puedan presentar los equipos estudiados, estableciendo relaciones entre dichas consecuencias con perjuicios a la producción, la calidad, el medio ambiente y la seguridad, con la finalidad de generar un programa de mantenimiento preventivo estructurado como un modelo mediante el cual se pretende contrarrestar la problemática que dichos perjuicios suponen.
3.2. Diseño de la investigación Hernández, et al., (2006) definen al diseño de investigación no experimental como aquel que consiste en observar fenómenos tal como se dan en su contexto natural, para después analizarlos, sin manipulación deliberada de ninguna variable. No se construye ninguna situación, sino que se observan situaciones ya existentes, no provocadas intencionalmente en la investigación por el realizador de
59
la misma. En este diseño de investigación las variables independientes ocurren, pero no es posible manipularlas ni controlarlas porque en el momento que el estudio se realiza ya han sucedido, junto con sus efectos. Concordando con la definición previamente explicada, puede afirmarse que la investigación
actualmente
desarrollada
corresponde
con
un
diseño
no
experimental, ya que los comportamientos de los equipos de la línea de producción de Procesadora Antártica C.A. fueron estudiados sin manipulación
S O D A V R las investigaciones no Esubdividen S E En este orden de ideas, Hernández,S et al. (2006) R HOy transeccionales. Los diseños transaccionales o C E R E experimentales en longitudinales D alguna por parte del investigador.
transversales recolectan datos en un solo momento, teniendo como propósito describir variables y analizar su incidencia e interrelación en un momento dado, pudiendo abarcar varios grupos o subgrupos de elementos, así como diferentes situaciones, pero siempre recolectando datos en un momento único. De acuerdo con lo establecido, puede considerarse esta investigación no experimental como una del tipo transeccional, ya que la recolección de los tiempos entre fallas y tiempos para reparar se realizó en un solo período de tiempo. Arias (2012) considera que un diseño de investigación documental es aquel en el cual se buscan, recuperan, analizan, critican e interpretan datos secundarios, los cuales son obtenidos y registrados por otros investigadores en fuentes documentales. Por otra parte, un diseño de investigación de campo consiste en la recolección de datos directamente de los sujetos investigados, o bien de la realidad donde ocurren los eventos estudiados, sin manipulación o control de alguna variable por parte del investigador. Es decir, es un diseño de investigación no experimental basado en la recolección de datos primarios. En adición a esto, Hurtado (2012) afirma que un diseño de campo recolecta información en su entorno natural, mientras que un diseño documental emplea documentos o restos,
60
y que en caso de abarcar tanto fuentes primarias como documentales se trata de un diseño de fuente mixta. En virtud de lo dicho anteriormente, se considera a la presente investigación como un diseño de investigación de fuente mixta. Para la recolección de la información asociada a las fallas y sus tiempos correspondientes, así como los lapsos temporales requeridos para las reparaciones, resultó necesario estar presente en el área de producción, razón por la cual se ajusta a un diseño de campo. Por otra
S O D A V ER S E R S HO en la empresa, con la E finalidad de sustentar el desarrollo del estudio mediante la C R E D parte, encaja también con un diseño documental, ya que fue necesario revisar
documentos técnicos, físicos y virtuales, así como manuales y archivos presentes información contenida en ellos.
3.3. Técnicas e instrumentos de recolección de datos Para efectos de la presente investigación, fue necesario estructurar las técnicas de recolección de datos con el fin de obtener los instrumentos que permitiesen extraer los conocimientos de la realidad. A este respecto, según Hurtado (2012), las técnicas tienen que ver con los procedimientos utilizados para la recolección de los datos, es decir, el cómo se obtienen y pueden ser de revisión documental, observación, encuestas, entre otras. Por otro lado, los instrumentos representan la herramienta a utilizar para recoger, filtrar y codificar la información, es decir, el con qué. Los instrumentos están en correspondencia con las técnicas y la selección de las técnicas a emplear en una investigación está relacionada con el tipo de indicios que permiten captar el evento de estudio. A continuación se listan las técnicas de recolección de datos aplicados durante la presente investigación junto con sus respectivos instrumentos.
Observación directa
Bavaresco (2001) expresa que esta técnica se puede considerar la de mayor importancia, ya que es la que conecta al investigador con la realidad, es decir, al
61
sujeto con la situación o evento estudiado. Esta es una técnica primordial que debe aplicarse directamente para formar una idea precisa y amplia del problema en la búsqueda de los datos que sean requeridos para resolverlo. En base al concepto explicado anteriormente, en el desarrollo de esta investigación se aplicó la observación directa con la finalidad de recopilar datos para la realización de una descripción detallada de los equipos mediante la elaboración de las fichas técnicas correspondientes. De igual forma, se utilizó esta
S O D A V ER S E R S Ola recolección de datos con respecto al tiempo Hpara fue de utilidad como técnica C E R E D entre fallas, tiempos para reparar, tiempos fuera de servicio, tiempos operativos, técnica para observar las instalaciones de la empresa, con el propósito de obtener información acerca de las labores o actividades de mantenimiento. Por otra parte,
entre otros.
Análisis documental
De acuerdo con Hernández, et al., (2006) una fuente muy valiosa de datos cualitativos son los documentos, materiales y artefactos diversos, los cuales pueden ayudar a entender el fenómeno central de estudio. En este ámbito, Arias (2012) esquematiza las técnicas de recolección de datos empleadas en el diseño de investigación documental de la siguiente manera: el análisis documental, cuyos instrumentos son las fichas, computadoras y unidades de almacenaje; y el análisis de contenido, el cual tiene por instrumento el cuadro de registro y clasificación de las categorías. Con base en lo anteriormente expuesto, en esta investigación se utilizó el análisis documental con la finalidad de extraer información relativa a las características y aspectos fundamentales de los manuales de los equipos y archivos almacenados en el departamento de mantenimiento de dicha planta, para realizar la descripción de los equipos y la elaboración de las fichas técnicas.
62
Entrevista
Según Sabino (1995), la entrevista es una herramienta primordial para obtener información tanto cuantitativa como cualitativa de los procesos a documentar, actuando en carácter de investigado el responsable del proceso y como investigador el realizador de la entrevista. Arias (2012) la define como una técnica basada en el diálogo “cara a cara”, entre el entrevistador y el entrevistado acerca de un tema previamente determinado, de tal manera que el entrevistador pueda obtener la información requerida. Una entrevista puede ser estructurada (formal),
S O D A V ER S E R S partir de una guía prediseñada que contiene las preguntas que serán formuladas O H C E R DE al entrevistado.
semiestructurada, o no estructurada (informal). De ser estructurada, se realiza a
Para la presente investigación se utilizó una entrevista estructurada, puesto que el entrevistador realizó su labor con base a una guía de preguntas específicas y se atuvo exclusivamente a ella (lo que se pregunta y en qué orden ya se encuentra prescrito en el instrumento). Para llevarla a cabo se seleccionó intencionalmente a dos miembros específicos de la empresa, siendo estos los ocupantes de los puestos de jefe de mantenimiento y jefe de planta. Las preguntas incluidas en la entrevista se hallan reflejadas en el anexo 1, y fueron realizadas con la finalidad de recabar la información necesaria para describir los equipos de producción y obtener los datos necesarios para la evaluación de la criticidad de las fallas de los mismos y su clasificación en cuanto a estos términos.
3.4. Unidad de análisis Hernández, et al., (2006) definen a la unidad de análisis como el caso o elemento sobre el cual se recolectan datos en la investigación, es decir, el objeto de estudio de la misma, del cual se parte para delimitar una población y seleccionar una muestra a partir de ella. Como complemento a esto, Rada (2007) se refiere a la unidad de análisis como la entidad mayor o representativa de lo que va a ser objeto específico de estudio en una medición y se refiere al qué o quién es el
63
elemento de interés de la investigación. Elegir la unidad de análisis determina cual será el tratamiento estadístico que se le dará a los datos recabados. Partiendo del desarrollo conceptual anterior, se tiene que la unidad de análisis de la presente investigación fueron todos los equipos que forman parte de la línea de procesamiento de camarones de la empresa Procesadora Antártica C.A., los cuales se listan en la tabla 3.1, mostrada a continuación. Tabla 3.1. Lista de equipos estudiados EQUIPOS Cava de refrigeración Máquina clasificadora Túnel de congelación Máquina de salmuera Total equipos a incluir en el estudio
E R S O H EREC
D
CANTIDAD S O D A 3 SERV 2 3 1 9
3.5. Población y muestra Sabino (1995) afirma que la población en un estudio forma parte del universo, mas no se confunde con él, ya que es un subconjunto de este conformado por un determinado número de variables que se van a estudiar, variables que lo hacen un subconjunto particular con respecto al resto de los integrantes del universo. Por su parte, la muestra es un subconjunto de casos o individuos de una población estadística. Esta, a su vez, debe ser representativa de la población, puesto que se obtiene con la intención de deducir propiedades de la totalidad de la población. En el caso de la presente investigación, puede inferirse que la población y muestra son las mismas, es decir, se trata de un censo poblacional, debido a que se toman como estudio todos los equipos que conforman de la línea de producción de la empresa Procesadora Antártica C.A., siendo a su vez lo mismo que la unidad de análisis antes mencionada del estudio.
64
3.6. Fases de la investigación En esta sección se detallan las fases de la investigación necesarias para alcanzar los objetivos específicos propuestos en el capítulo 1 del presente estudio, con la finalidad de mostrar un enfoque más detallado de la metodología empleada. Fase 1: Descripción de los equipos que conforman la línea de producción de Procesadora Antártica C.A. y su ámbito operacional.
S O D A V ERse desarrolla. el proceso productivo y el entorno dentro del cual S E R S HO de entrevista estructurada para la recolección C Elaboración de un E instrumento R E D
Visitas y recorridos en las instalaciones de la empresa con el objeto de conocer
de la información acerca de las características físicas, funcionales y operacionales de los equipos (ver anexo 1).
Entrevistas al personal seleccionado con el fin de conocer la información previamente referida acerca de los equipos de producción.
Revisión de literatura técnica asociada a los equipos, para conocer sus respectivas capacidades nominales y efectivas, condiciones de operación y la ubicación de cada uno en el proceso productivo.
Diseño de un sistema de codificación para la identificación de los equipos incluidos en el estudio.
Elaboración y llenado de fichas técnicas que contengan la información recabada con anterioridad (ver anexos 2, 3 y 4).
Fase 2: Análisis de los modos, efectos y criticidad de las fallas de los equipos.
Definición de la intención de diseño de la línea de producción conformada por los equipos estudiados.
Análisis funcional de cada uno de los equipos que conforman la línea de producción, identificando cada una de sus posibles fallas funcionales.
65
Descripción de los modos de falla, con sus respectivos efectos y consecuencias.
Jerarquización de las fallas en función del impacto que representan en el proceso productivo.
Elaboración de la matriz de criticidad de los modos de falla.
Listado de los modos de falla críticos, semicríticos y no críticos.
S O D A V ER S E R S CHO
Fase 3: Análisis de los parámetros estadísticos de mantenimiento para la estimación de la confiabilidad, mantenibilidad y disponibilidad.
DERE
Diseño de un formato para la recolección de la información necesaria para el análisis de fallas (ver anexo 5).
Cálculo de los tiempos entre fallas y los tiempos para reparar de cada equipo.
Análisis de confiabilidad de los equipos.
Análisis de mantenibilidad de los equipos.
Análisis de disponibilidad de los equipos.
Fase 4: Establecimiento de las actividades de mantenimiento preventivo para los equipos investigados.
Organización de las actividades de inspección, servicio y cambio de partes para los equipos estudiados y los intervalos de tiempo de ejecución de las mismas.
Descripción de las herramientas y materiales necesarios para llevar a cabo las actividades de mantenimiento preventivo.
Descripción de la mano de obra requerida para ejecutar las actividades de mantenimiento preventivo.
66
Fase 5: Propuesta del plan de mantenimiento preventivo que mejor se ajuste al estudio realizado.
Diseño y completación del formato para el plan de mantenimiento de cada uno de los equipos.
DERE
S O D A V ER S E R S CHO
CAPÍTULO IV ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS En el presente capítulo se presentan los resultados obtenidos en relación a las fases metodológicas descritas en el capítulo 3. Asimismo, se presentan aquí las propuestas establecidas para cumplir cada uno de los objetivos planteados, con la
S O D A V ER S E R S CHO
finalidad de dar respuesta a las necesidades de la empresa en la solución de la problemática.
DERE
4.1. Descripción de los equipos que conforman la línea de producción de Procesadora Antártica C.A. y su ámbito operacional Para describir los equipos de producción de la empresa en estudio, se procedió en primer lugar a la recopilación de información sobre las características técnicas y de funcionamiento que ostenta cada uno de los equipos con la ayuda de los instrumentos de recolección de datos mencionados anteriormente. Posterior a ello y con base en los datos recolectados, se elaboraron las fichas técnicas correspondientes y un sistema de codificación que permitiese identificar los mismos con facilidad.
4.1.1. Sistemas de codificación A continuación se muestra el sistema de codificación empleado para identificar cada equipo:
Código funcional
La estructura general del código funcional es la siguiente: XXX – YY – ZZ
68
Dónde: XXX: representa las tres (3) primeras letras del nombre del equipo. YY: información adicional con respecto a los equipos que la requieran (solo empleado en ese caso). ZZ: número correlativo del equipo. Como puede observarse, el código funcional consta de tres caracteres alfabéticos y cuatro caracteres numéricos, divididos en tres niveles, situándose todos los
S O D A V ER S E R S CHO
alfabéticos en el primero y conformando los numéricos (separados en pares) cada uno de los niveles siguientes.
DERE
La estructura específica de la codificación funcional de los equipos se explica en la tabla 4.1, facilitada a continuación: Tabla 4.1. Estructura específica del código funcional XXX
YY ZZ
Cava de refrigeración
CAV
Máquina clasificadora
CLA
Túnel de congelación
TUN
Máquina de salmuera Almacenamiento previo al procesamiento Almacenamiento durante el procesamiento Correlativo
SAL 01 02
Código técnico
La estructura general del código técnico es la siguiente: UUU – VV – WW – XX – YY – ZZ Donde: UUU: representa las tres (3) primeras letras del nombre del equipo. VV: ubicación en sala de proceso (planta alta, planta baja o exterior de la sala). WW: marca del equipo. XX: tipo de equipo (rotativo o estático).
69
YY: información adicional con respecto a los equipos que la requieran (solo empleado en ese caso). ZZ: número correlativo del equipo. Como puede observarse, el código técnico consta de tres caracteres alfabéticos y diez caracteres numéricos, divididos en seis niveles, situándose todos los alfabéticos en el primero y conformando los numéricos (separados en pares) cada uno de los niveles siguientes.
S O D A V ER S E facilitada a continuación: R S HO C E R E DTabla 4.2. Estructura específica del código técnico
La estructura de la codificación técnica de los equipos se muestra en la tabla 4.2,
UUU
VV
WW
XX YY ZZ
Cava de refrigeración
CAV
Máquina clasificadora
CLA
Túnel de congelación
TUN
Máquina de salmuera
SAL
Planta alta
01
Planta baja
02
Exterior de la sala
03
FRICK
01
SORT RITE
02
PALINOX
03
Rotativo
01
Estático
02
Almacenamiento previo al procesamiento
01
Almacenamiento durante el procesamiento
02
Correlativo
Una vez estructurados los sistemas de codificación, se obtuvieron los códigos funcional y técnico de cada uno de los equipos de la línea de producción de Procesadora Antártica C.A., listados en la tabla 4.3, mostrada a continuación:
70
Equipo
Tabla 4.3. Lista codificada de los equipos Código funcional Código técnico
Cava de refrigeración
Máquina clasificadora
Túnel de congelación
CAV-01-01
CAV-03-01-02-01-01
CAV-02-01
CAV-01-01-02-02-01
CAV-02-02
CAV-01-01-02-02-02
CLA-01
CLA-01-02-01-01
CLA-02
CLA-01-02-01-02
TUN-01
TUN-02-01-02-01
TUN-02
TUN-02-01-02-02
TUN-03
TUN-02-01-02-03
S O D A SAL-02-03-02-01 V ER S E R S CHO
Máquina de salmuera
SAL-01
DERE
4.1.2. Fichas técnicas de los equipos
Como resultado final de la primera fase de la presente investigación, se tiene la descripción de cada uno de los equipos en estudio en forma de fichas técnicas, llenadas con la información recolectada. Existen características exclusivas de cada ficha técnica, las cuales se explican a continuación:
Cavas de refrigeración y túneles de congelación: se consideran en ambos tipos de equipo las mismas condiciones de operación: número de compresores, tipo de refrigerante, presiones y electricidad. Esto se debe a que ambos tipos de equipo cumplen la misma función, la cual es disminuir la temperatura del producto que ingresa en ellos con la única diferencia de que los túneles están diseñados para alcanzar una temperatura menor a la de las cavas.
Clasificadoras: no se habla de condiciones de operación, solo se consideran las características técnicas referentes a la funcionalidad del equipo. Esto se debe a que es un equipo cuyo trabajo es netamente mecánico y no realiza sobre el producto ningún tipo de enfriamiento, por lo tanto no aplica señalar presiones, compresores ni refrigerantes en las características técnicas del mismo.
71
Máquina de salmuera: las condiciones de operación señaladas son la temperatura a la cual se enfría la salmuera y las fases de funcionamiento que lo conforman. Las características técnicas referentes a la productividad (rata de producción, capacidad nominal y horas de funcionamiento) se sustituyen por la productividad de la máquina (medida en kg/h) en función del rango de velocidad (medida en MHz) en el que usualmente opera y el peso de cada unidad de producto, siendo esta una cesta plástica llena de camarones que
S O D A V R no es un equipo cuya Esalmuera 12 kg. Todo esto se debe a que la máquina de S E R S HO nominal permanezcan constantes, sino que E rata de producción yC capacidad R E D
conforma el lote. El peso de cada unidad de producto puede ser de 10 kg o de
varían en función de la velocidad a la cual se configure la circulación de la salmuera a través de la máquina.
Con base a las diferenciaciones previamente explicadas, se muestran a partir de la página siguiente las fichas técnicas de cada uno de los equipos principales que conforman la línea de producción estudiada, constituyendo el resultado final de la descripción de los mismos.
72
Tabla 4.4. Ficha Técnica de cava de refrigeración para almacenamiento FICHA TÉCNICA DE EQUIPO PRINCIPAL “PROCESADORA ANTÁRTICA, C.A.”
Cava de refrigeración para almacenamiento
Equipo
CAV-01-01
Código funcional
S O D A V ER FRICK S E R S CHO CAV-03-01-02-01-01
Código técnico Marca
DERE
Modelo
Ubicación en sala de proceso
36 TON Exterior
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Capacidad nominal
Rata de producción
Horas de funcionamiento
12000kg
N/A
18h/d
ELECTRICIDAD
CONDICIONES DE OPERACIÓN
FUNCIONALIDAD
Número de circuitos: 2
Número de compresores: 1
Amperaje: 40A
Refrigerante: R-717
Tensión: 460V
Presión Alta/Baja: 20psi/7Hg
Ámbito operacional: espacio cerrado acondicionado
Requerimientos: Difusores encendidos. Iluminación. Bordes sanitarios sin fisuras para evitar la contaminación del producto. Válvulas solenoides activas. Función en el proceso: Mantiene el producto a baja temperatura mientras está almacenado.
Observaciones: Producto almacenado en bines con hielo. Descongelamiento manual y por medio de equipo de gas caliente. Difusor ubicado en un extremo. Para congelar se requieren 20-24h.
73
Tabla 4.4. Continuación REGISTRO DE FALLAS
EQUIPO
Nro.
Nombre:
Cava de refrigeración para almacenamiento
Código funcional:
CAV-01-01
Fecha de la falla (dd/mm/aa)
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Fecha de arranque (dd/mm/aa)
Hora de arranque
TEF (hr)
S O D A V ER S E R S CHO
1 2
Hora de la falla
DERE
TPR (min)
74
Tabla 4.5. Ficha Técnica de cava de refrigeración para proceso, nro. 1 FICHA TÉCNICA DE EQUIPO PRINCIPAL “PROCESADORA ANTÁRTICA, C.A.”
Cava de refrigeración para proceso, nro. 1
Equipo
CAV-02-01
Código funcional
S O D A V ER FRICK S E R S CHO CAV-01-01-02-02-01
Código técnico Marca
DERE
Modelo
Ubicación en sala de proceso
10 TON
Parte Alta
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Capacidad nominal
Rata de producción
Horas de funcionamiento
8000kg
N/A
18h/d
ELECTRICIDAD
CONDICIONES DE OPERACIÓN
FUNCIONALIDAD
Número de circuitos: 2
Número de compresores: 1
Amperaje: 10A
Refrigerante: R-717
Tensión: 460V
Presión Alta/Baja: 20psi/0psi
Ámbito operacional: espacio cerrado acondicionado
Requerimientos: Difusores encendidos. Iluminación. Bordes sanitarios sin fisuras para evitar la contaminación del producto. Válvulas solenoides activas. Función en el proceso: Mantiene el producto a baja temperatura mientras espera por entrar al proceso.
Observaciones: Producto almacenado en bines con hielo. Descongelamiento manual y por medio de equipo de gas caliente. Difusor ubicado en un extremo. Para congelar se requieren 20-24h.
75
Tabla 4.5. Continuación REGISTRO DE FALLAS
EQUIPO
Nro.
Nombre:
Cava de refrigeración para proceso, nro. 1
Código funcional:
CAV-02-01
Fecha de la falla (dd/mm/aa)
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Fecha de arranque (dd/mm/aa)
Hora de arranque
TEF (hr)
S O D A V ER S E R S CHO
1 2
Hora de la falla
DERE
TPR (min)
76
Tabla 4.6. Ficha Técnica de cava de refrigeración para proceso, nro. 2 FICHA TÉCNICA DE EQUIPO PRINCIPAL “PROCESADORA ANTÁRTICA, C.A.”
Cava de refrigeración para proceso, nro. 2
Equipo
CAV-02-02
Código funcional
S O D A V ER FRICK S E R S CHO CAV-01-01-02-02-02
Código técnico Marca
DERE
Modelo
Ubicación en sala de proceso
10 TON
Parte Alta
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Capacidad nominal
Rata de producción
Horas de funcionamiento
8000kg
N/A
18h/d
ELECTRICIDAD
CONDICIONES DE OPERACIÓN
FUNCIONALIDAD
Número de circuitos: 2
Número de compresores: 1
Amperaje: 10A
Refrigerante: R-717
Tensión: 460V
Presión Alta/Baja: 20psi/0psi
Ámbito operacional: espacio cerrado acondicionado.
Requerimientos: Difusores encendidos. Iluminación. Bordes sanitarios sin fisuras para evitar la contaminación del producto. Válvulas solenoides activas. Función en el proceso: Mantiene el producto a baja temperatura mientras espera por entrar al proceso.
Observaciones: Producto almacenado en bines con hielo. Descongelamiento manual y por medio de equipo de gas caliente. Difusor ubicado en un extremo. Para congelar se requieren 20-24h.
77
Tabla 4.6. Continuación REGISTRO DE FALLAS
EQUIPO
Nro.
Nombre:
Cava de refrigeración para proceso, nro. 2
Código funcional:
CAV-02-02
Fecha de la falla (dd/mm/aa)
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Fecha de arranque (dd/mm/aa)
Hora de arranque
TEF (hr)
S O D A V ER S E R S CHO
1 2
Hora de la falla
DERE
TPR (min)
78
Tabla 4.7. Ficha Técnica de máquina clasificadora, nro. 1 FICHA TÉCNICA DE EQUIPO PRINCIPAL “PROCESADORA ANTÁRTICA, C.A.”
Máquina clasificadora, nro. 1
Equipo
CLA-01
Código funcional
S O D A V ER SORT RITE S E R S CHO CLA-01-02-01-01
Código técnico Marca Modelo
DERE
Ubicación en sala de proceso
4000lbs/h
Parte Alta
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Capacidad nominal
Rata de producción
Horas de funcionamiento
4000lbs/h ≅ 1816kg/h
1800kg/h
16-18h/d (desc. 30min cada 4-8h)
FUNCIONALIDAD Requerimientos: Motores, reductores, pulsadores, engranajes, rodamientos internos y externos perfectamente funcionales. Bandas y esterillas en buenas condiciones. Rodillos encendidos. Elevador funcionando adecuadamente. Preparación con agua, hielo y metabisulfito. Función en el proceso: Separar el camarón por talla. Cada talla tiene un valor, mientras más grande más valor. Ámbito operacional: espacio cerrado acondicionado. Observaciones: Producto ingresa junto con hielo. Partes mecánicas tienden a perder impermeabilización y a oxidarse por el agua. Rosca del volante tiende a perder la graduación de las tallas por oxidación.
79
Tabla 4.7. Continuación REGISTRO DE FALLAS
EQUIPO
Nro.
Nombre:
Máquina clasificadora, nro. 1
Código funcional:
CLA-01
Fecha de la falla (dd/mm/aa)
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Fecha de arranque (dd/mm/aa)
Hora de arranque
TEF (hr)
S O D A V ER S E R S CHO
1 2
Hora de la falla
DERE
TPR (min)
80
Tabla 4.8. Ficha Técnica de máquina clasificadora, nro. 2 FICHA TÉCNICA DE EQUIPO PRINCIPAL “PROCESADORA ANTÁRTICA, C.A.”
Máquina clasificadora, nro. 2
Equipo
CLA-02
Código funcional
S O D A V ER SORT RITE S E R S CHO CLA-01-02-01-02
Código técnico Marca Modelo
DERE
Ubicación en sala de proceso
4000lbs/h
Parte Alta
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Capacidad nominal
Rata de producción
Horas de funcionamiento
4000lbs/h ≅ 1816kg/h
1800kg/h
16-18h/d (desc. 30min cada 4-8h)
FUNCIONALIDAD Requerimientos: Motores, reductores, pulsadores, engranajes, rodamientos internos y externos perfectamente funcionales. Bandas y esterillas en buenas condiciones. Rodillos encendidos. Elevador funcionando adecuadamente. Preparación con agua, hielo y metabisulfito. Función en el proceso: Separar el camarón por talla. Cada talla tiene un valor, mientras más grande más valor. Ámbito operacional: espacio cerrado acondicionado. Observaciones: Producto ingresa junto con hielo. Partes mecánicas tienden a perder impermeabilización y a oxidarse por el agua. Rosca del volante tiende a perder la graduación de las tallas por oxidación.
81
Tabla 4.8. Continuación REGISTRO DE FALLAS
EQUIPO
Nro.
Nombre:
Máquina clasificadora, nro. 2
Código funcional:
CLA-02
Fecha de la falla (dd/mm/aa)
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Fecha de arranque (dd/mm/aa)
Hora de arranque
TEF (hr)
S O D A V ER S E R S CHO
1 2
Hora de la falla
DERE
TPR (min)
82
Tabla 4.9. Ficha Técnica de túnel de congelación, nro. 1 FICHA TÉCNICA DE EQUIPO PRINCIPAL “PROCESADORA ANTÁRTICA, C.A.”
Túnel de congelación, nro. 1
Equipo
TUN-01
Código funcional
S O D A V ER FRICK S E R S CHO TUN-02-01-02-01
Código técnico Marca
DERE
Modelo
Ubicación en sala de proceso
20 TON
Parte Baja
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Capacidad nominal
Rata de producción
Horas de funcionamiento
1000kg/h
8000kg cada 12-14h
24h/d (desc. 30min al descargar)
ELECTRICIDAD
CONDICIONES DE OPERACIÓN
FUNCIONALIDAD
Número de circuitos: 1
Número de compresores: 1
Amperaje: 10A
Refrigerante: R-717
Tensión: 460V
Presión Alta/Baja: 20psi/7Hg
Ámbito operacional: espacio cerrado acondicionado.
Requerimientos: Al masterizar se apagan y se lavan los difusores y el piso, para luego volver a encenderlo. Controladores computarizados y ventiladores funcionales. Válvulas solenoides activas. No admite sobrecarga de producto.
Función en el proceso: Congelar el producto ya clasificado previamente a su salida al almacén.
Observaciones: Descongelamiento manual y por medio de equipo de gas caliente. Difusor en el centro. Para congelar se requieren unas 10-11h.
83
Tabla 4.9. Continuación REGISTRO DE FALLAS
EQUIPO
Nro.
Nombre:
Túnel de congelación, nro. 1
Código funcional:
TUN-01
Fecha de la falla (dd/mm/aa)
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Fecha de arranque (dd/mm/aa)
Hora de arranque
TEF (hr)
S O D A V ER S E R S CHO
1 2
Hora de la falla
DERE
TPR (min)
84
Tabla 4.10. Ficha Técnica de túnel de congelación, nro. 2 FICHA TÉCNICA DE EQUIPO PRINCIPAL “PROCESADORA ANTÁRTICA, C.A.”
Túnel de congelación, nro. 2
Equipo
TUN-02
Código funcional
S O D A V ER FRICK S E R S CHO TUN-02-01-02-02
Código técnico Marca
DERE
Modelo
Ubicación en sala de proceso
20 TON
Parte Baja
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Capacidad nominal
Rata de producción
Horas de funcionamiento
1000kg/h
8000kg cada 12-14h
24h/d (desc. 30min al descargar)
ELECTRICIDAD
CONDICIONES DE OPERACIÓN
FUNCIONALIDAD
Número de circuitos: 1
Número de compresores: 1
Amperaje: 10A
Refrigerante: R-717
Tensión: 460V
Presión Alta/Baja: 20psi/7Hg
Ámbito operacional: espacio cerrado acondicionado.
Requerimientos: Al masterizar se apagan y se lavan los difusores y el piso, para luego volver a encenderlo. Controladores computarizados y ventiladores funcionales. Válvulas solenoides activas. No admite sobrecarga de producto.
Función en el proceso: Congelar el producto ya clasificado previamente a su salida al almacén.
Observaciones: Descongelamiento manual y por medio de equipo de gas caliente. Difusor en el centro. Para congelar se requieren unas 10-11h.
85
Tabla 4.10. Continuación REGISTRO DE FALLAS
EQUIPO
Nro.
Nombre:
Túnel de congelación, nro. 2
Código funcional:
TUN-02
Fecha de la falla (dd/mm/aa)
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Fecha de arranque (dd/mm/aa)
Hora de arranque
TEF (hr)
S O D A V ER S E R S CHO
1 2
Hora de la falla
DERE
TPR (min)
86
Tabla 4.11. Ficha Técnica de túnel de congelación, nro. 3 FICHA TÉCNICA DE EQUIPO PRINCIPAL “PROCESADORA ANTÁRTICA, C.A.”
Túnel de congelación, nro. 3
Equipo
TUN-03
Código funcional
S O D A V ER FRICK S E R S CHO TUN-02-01-02-03
Código técnico Marca
DERE
Modelo
Ubicación en sala de proceso
20 TON
Parte Baja
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Capacidad nominal
Rata de producción
Horas de funcionamiento
1000kg/h
8000kg cada 12-14h
24h/d (desc. 30min al descargar)
ELECTRICIDAD
CONDICIONES DE OPERACIÓN
FUNCIONALIDAD
Número de circuitos: 1
Número de compresores: 1
Amperaje: 10A
Refrigerante: R-717
Tensión: 460V
Presión Alta/Baja: 20psi/7Hg
Ámbito operacional: espacio cerrado acondicionado.
Requerimientos: Al masterizar se apagan y se lavan los difusores y el piso, para luego volver a encenderlo. Controladores computarizados y ventiladores funcionales. Válvulas solenoides activas. No admite sobrecarga de producto.
Función en el proceso: Congelar el producto ya clasificado previamente a su salida al almacén.
Observaciones: Descongelamiento manual y por medio de equipo de gas caliente. Difusor en el centro. Para congelar se requieren unas 10-11h.
87
Tabla 4.11. Continuación REGISTRO DE FALLAS
EQUIPO
Nro.
Nombre:
Túnel de congelación, nro. 3
Código funcional:
TUN-03
Fecha de la falla (dd/mm/aa)
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Fecha de arranque (dd/mm/aa)
Hora de arranque
TEF (hr)
S O D A V ER S E R S CHO
1 2
Hora de la falla
DERE
TPR (min)
88
Tabla 4.12. Ficha Técnica de máquina de salmuera FICHA TÉCNICA DE EQUIPO PRINCIPAL “PROCESADORA ANTÁRTICA, C.A.”
Máquina de salmuera
Equipo
SAL-01
Código funcional
S O D A V ER PALINOX S E R S CHO SAL-02-03-02-01
Código técnico Marca
DERE
Modelo
Ubicación en sala de proceso
TC-1N-1300 Parte Baja
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS VELOCIDADES DE LA SALMUERA Velocidad (MHz)
Tiempo (seg)
Kg/h (10kg/u)
Kg/h (12kg/u)
45
61
1770
1947
50
55
1963
2160
55
50
2160
2376
CONDICIONES DE OPERACIÓN
FUNCIONALIDAD
Temperatura: -15 – -18°C
Requerimientos: Densidad de salmuera de entre 21 y 25°, de lo contrario recargar con sal gruesa. Encender las propelas para hacer circular el agua.
Ámbito operacional: espacio cerrado acondicionado.
Función en el proceso: Congelar el producto ya clasificado previamente a su salida al almacén. Alternativa al túnel.
Fases: ducha y túnel de secado.
Observaciones: Tiempo de operación de 20 h/d. Ingeniería de diseño modificada. Originalmente los dos rodamientos se protegían internamente con estoperas de labios, se sustituyeron por sellos mecánicos con tapas.
89
Tabla 4.12. Continuación REGISTRO DE FALLAS
EQUIPO
Nro.
Nombre:
Máquina de salmuera
Código funcional:
SAL-01
Fecha de la falla (dd/mm/aa)
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Fecha de arranque (dd/mm/aa)
Hora de arranque
TEF (hr)
S O D A V ER S E R S CHO
1 2
Hora de la falla
DERE
TPR (min)
90
4.2. Análisis de los modos, efectos y criticidad de las fallas de los equipos La información recabada en la aplicación de la metodología del Análisis de los Modos de Falla, Efectos y Criticidad (AMFEC) a los equipos seleccionados para el presente estudio, es presentada a continuación.
4.2.1. Definición de la intención de diseño Con la finalidad de identificar cada una de las funciones y fallas funcionales de los
S O D A V EseRdescribió en forma de pasos S E R producción conformada por dichos equipos. Esto S HO C E R E que se llevanDa cabo en el procesamiento de los camarones, descritos de la equipos estudiados, fue necesario definir el diseño y distribución de la línea de
siguiente manera: 1. El camarón ingresa a la línea de producción almacenado en bines. Si las máquinas
clasificadoras
están
siendo
utilizadas,
pasa
a
esperar
almacenado dentro de los bines en las cavas de proceso. En caso de que estas estén llenas, pasa directamente a la cava para almacenamiento, ubicada en el exterior de la sala de proceso. 2. Una vez disponible una máquina clasificadora, se le prepara llenando la tolva con una mezcla de hielo, agua y metabisulfito. 3. Se vierte el camarón junto con el hielo contenido en los bines en la tolva y las hélices metálicas separan a los camarones del hielo y estos empiezan a circular de forma ascendente por la cinta transportadora. 4. Una vez la inclinación de la cinta transportadora se vuelve completamente horizontal, el personal ubicado en esta sección revisa manualmente cada camarón, descartando rápidamente aquellos que no cumplan con los estándares de calidad requeridos para su exportación.
91
5. La cinta vuelve a inclinarse hacia arriba, donde el camarón sube hasta los rodillos de clasificación, los cuales van aumentando su separación a medida que los camarones avanzan a través. Los camarones más pequeños son los primeros en caer a través de la separación entre los rodillos, luego los medianos y por último caen los de mayor tamaño. 6. Al caer desde la separación entre rodillos, los camarones son desplazados por cintas transportadoras hasta el personal que espera al final para
S O D A V Rtúneles de congelación) o en estanterías móviles (en caso de dirigirse aE los S E R S HO cestas plásticas (enC caso de dirigirse a la máquina de salmuera). E R E D empacar el producto en paquetes de cartón que son dispuestos en
7. El camarón clasificado pasa al proceso de congelación, ya sea por túnel de congelación o por ducha de salmuera. 7.1.
En caso de pasar por el túnel de congelación, el camarón se introduce en él dentro de los estantes móviles en los que fue dispuesto al salir de la clasificadora, permaneciendo en el túnel entre 10 y 12 horas.
7.2.
En caso de pasar por la máquina de salmuera, el camarón se coloca sobre la cinta transportadora dentro de las cestas plásticas, y una vez dentro de la máquina se le ducha con salmuera a una temperatura promedio de -17°C y se empaqueta en bolsas plásticas al salir de la máquina.
8. Se masteriza el camarón ya congelado, es decir, se saca del túnel de congelación o se recoge de la máquina de salmuera y se empaqueta dentro de cajas de cartón (denominadas “máster”), que son embaladas y enviadas directamente al almacén de producto terminado.
92
4.2.2. Análisis funcional Las funciones identificadas como resultado del análisis funcional para cada equipo conformante de la línea de producción previamente descrita fueron las siguientes:
Cava de refrigeración para almacenamiento (CAV-01-01): 1. Mantener el producto a una temperatura lo suficientemente baja mientras espera que las cavas de refrigeración para proceso estén disponibles.
S O D A V ER CAV-02-01): Cavas de refrigeración para proceso (CAV-02-01, S E R S HOa una temperatura lo suficientemente C 2. Mantener elEproducto R E D
baja
mientras espera que alguna de las máquinas clasificadoras esté disponible.
Máquinas clasificadoras (CLA-01, CLA-02): 3. Separar el agua y el hielo de los camarones mediante las hélices metálicas. 4. Mantener el producto en movimiento continuo mediante la cinta transportadora principal. 5. Clasificar por tallas los camarones mediante el giro de los rodillos clasificadores. 6. Desplazar el camarón ya clasificado hacia la salida de la maquina mediante las cintas transportadoras pequeñas.
Túneles de congelación (TUN-01, TUN-02, TUN-03): 7. Almacenar el producto hasta que el mismo se congele hasta una temperatura promedio de -17°C.
Máquina de salmuera (SAL-01): 8. Congelar el producto mediante una ducha de salmuera a una temperatura promedio de -17°C.
93
Para cada función principal anteriormente listada se desglosaron una o múltiples fallas funcionales respectivas, lo cual concluyó el análisis funcional de los equipos: Tabla 4.13. Análisis funcional de los equipos estudiados Equipo
Función principal
CAV-01-01
Mantener el producto a una temperatura lo suficientemente baja mientras espera que las 1 cavas de refrigeración para proceso estén disponibles.
Falla funcional 1.1
Difusor defectuoso
1.2
Sistema de amoniaco disfuncional
1.3
Compresor parado
S O D A V ER 2.1 S E R S HO Mantener el E producto a una temperatura lo C R E suficientemente baja mientras espera que alguna 2.2 D
Difusor defectuoso
CAV-02-01 CAV-02-02
CLA-01 CLA-02
TUN-01 TUN-02 TUN-03
SAL-01
2
Sistema de amoniaco disfuncional
de las maquinas clasificadoras estén disponibles.
2.3
Compresor parado
3
Separar el agua y el hielo de los camarones mediante las hélices metálicas.
3.1
Hélices detenidas
4
Mantener el producto en movimiento continuo mediante la cinta transportadora principal.
4.1
Cinta transportadora detenida
5
Clasificar por tallas los camarones mediante el giro de los rodillos clasificadores.
5.1
Rodillos inoperantes
Desplazar el camarón ya clasificado hacia la salida 6 de la maquina mediante las cintas transportadoras pequeñas.
6.1
Cinta transportadora detenida
7.1
Difusor defectuoso
7.2
Sistema de amoniaco disfuncional
7.3
Compresor parado
8.1
Bomba disfuncional
8.2
Propela defectuosa
8.3
Perdida de vacío de amoníaco
7
8
Almacenar el producto hasta que el mismo se congele hasta una temperatura promedio de -17°C.
Congelar el producto mediante una ducha de salmuera a una temperatura promedio de -17°C.
94
4.2.3. Identificación de modos de falla Para las fallas funcionales descritas anteriormente, se identificaron los modos de falla contenidos en la tabla 4.14, mostrada a continuación: Tabla 4.14. Modos de falla identificados para cada falla funcional
CLA-01, CLA-02
CAV-01-01, CAV-02-01, CAV-02-02, TUN-01, TUN-02, TUN-03
Equipo
Falla funcional
Difusor defectuoso
1.2, 2.2, 7.2
Sistema de amoníaco disfuncional
E– 2.2.1 – 7.2.1 1.2.1 R S O H EREC
D
Compresor parado
Hélices detenidas
4.1, 6.1
Banda transportadora defectuosa
5.1
8.2
8.3
Rodillos inoperantes
Bomba disfuncional
Rodamiento dañado
S O D A V SER
1.1.2 – 2.1.2 – 7.1.2
3.1
8.1 SAL-01
1.1.1 – 2.1.1 – 7.1.1
1.1, 2.1, 7.1
1.3, 2.3, 7.3
Modo de falla
Motor inoperante
Fuga de amoníaco
1.2.2 – 2.2.2 – 7.2.2
Motor detenido
1.3.1 – 2.3.1 – 7.3.1
Sobrecarga del motor
1.3.2 – 2.3.2 – 7.3.2
Falla eléctrica
1.3.3 – 2.3.3 – 7.3.3
Correa de transmisión dañada
3.1.1
Motor reductor defectuoso
4.1.1 – 6.1.1
Esterilla rota
4.1.3 – 6.1.3
Banda deslizada
5.1.1
Chumaceras averiadas
5.1.2
Cadena descolocada
5.1.3
Cadena estirada
8.1.1
Motor inoperante
8.2.1
Motor inoperante
8.2.2
Rodamiento dañado
8.3.1
Motor reductor averiado
Propela defectuosa
Banda transportadora defectuosa
95
4.2.4. Efectos y consecuencias de las fallas Una vez identificados los modos de falla que pueden causar la pérdida de la función, fue necesario identificar cuáles son los efectos que provoca la ocurrencia de este modo de falla en el sistema. Con dichos efectos, se determinaron las consecuencias al sistema por parte de cada falla. La tabla 4.15 esquematiza estos resultados. Tabla 4.15. Efectos y consecuencias de las fallas
Sde falla O Consecuencias D A V ER S E R S HOde fase CPérdida
Modo de falla
Efectos de falla
DERE
1.1.1 – 2.1.1 – 7.1.1 1.1.2 – 2.1.2 – 7.1.2
Difusor inoperante
1.2.1 – 2.2.1 – 7.2.1
Contaminación aérea
1.2.2 – 2.2.2 – 7.2.2
Enfriamiento inoperante
1.3.1 – 2.3.1 – 7.3.1
Ruptura de transmisión
1.3.2 – 2.3.2 – 7.3.2
Motor eléctrico detenido
1.3.3 – 2.3.3 – 7.3.3
Sistema eléctrico apaga el motor
3.1.1
Ralentización del proceso de separación
4.1.1 – 6.1.1 4.1.3 – 6.1.3
Vibración o desajuste de la banda
5.1.1
Descolocación de rodillo
5.1.2
Parada de rodillos
5.1.3
Descolocación de engranaje
Equipo entero detenido hasta que la falla se solvente. Posible pérdida de cadena de frio.
Pérdida de todo el producto que entre en contacto con el amoníaco. Requiere desalojo de toda la planta si la concentración excede del 15%.
Todos los equipos de enfriamiento no funcionales, hasta que la falla se haya solventado. Posible pérdida de cadena de frio del producto.
Retraso en el procesamiento. Ritmo de producción disminuido, posible pérdida de cadena de frio.
Equipo detenido hasta que la falla se solvente. Parada del procesamiento del lote entero.
96
Tabla 4.15. Continuación Modo de falla
Efectos de falla
Consecuencias de falla
8.1.1
Ducha disfuncional
Equipo detenido hasta que la falla se solvente. Parada del procesamiento del lote entero.
8.2.1
Propela disfuncional
8.2.2
Menor velocidad de agitación
8.3.1
Banda detenida
Congelación de la salmuera. Parada del procesamiento del lote hasta descongelamiento de la salmuera y reparación de la falla. Equipo detenido hasta que la falla se solvente. Parada del procesamiento del lote entero.
S O D A V ER S E R S 4.2.5. Jerarquización de C fallas de acuerdo a su criticidad HO E R E D
Para medir cuantitativamente la criticidad de cada uno de los modos de falla previamente identificados, se utilizó el Número de Prioridad de Riesgo (RPN, por sus siglas en inglés), conformado por el puntaje obtenido por la falla de acuerdo a su frecuencia, multiplicado por el puntaje obtenido por la misma de acuerdo a sus consecuencias. De esta manera, hubo que definir, por un lado las diferentes categorías de frecuencia de falla, con sus puntajes respectivos asignado, y por el otro las diferentes categorías de consecuencia de falla, con sus respectivos rangos de puntajes. Las categorías de frecuencias con las que fue manejado el presente análisis de modos de falla, efectos y criticidad, se definen y cuantifican de la siguiente manera: Tabla 4.16. Clasificación de frecuencias de fallas Categoría
Ocurrencia (fallas/año)
Puntaje asignado
Muy alta
> 12
4
Alta
1 – 12
3
Media