Facultad de Ingenieria Mecanica
Propuesta de un plan de mantenimiento preventivo para aumentar la disponibilidad
mecánica de los equipos Trackles de la Empresa Serminas SAC. en la Unidad
Alpamarca.
Limache Huamán, Edelio Arcenio
Huancayo 2018
____________________________________________________________________________________________
Limache, E. (2018). Propuesta de un plan de mantenimiento preventivo para aumentar la disponibilidad mecánica de los equipos Trackles de la Empresa Serminas SAC. en la Unidad Alpamarca. (Tesis para optar el Título de Ingeniero Mecánico).
Universidad Nacional del Centro del Perú – Facultad de Ingenieria Mecanica – Huancayo – Perú.
Esta obra está bajo una licencia https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Repositorio Institucional - UNCP
Propuesta de un plan de mantenimiento preventivo para aumentar la disponibilidad mecánica de los equipos Trackles de la Empresa Serminas SAC. en la Unidad Alpamarca.
1
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
TESIS
PRESENTADA POR EL BACHILLER:
LIMACHE HUAMÁN EDELIO ARCENIO
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO MECÁNICO
HUANCAYO – PERÚ
2018
PROPUESTA DE UN PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO PARA AUMENTAR LA
DISPONIBILIDAD MECÁNICA DE LOS EQUIPOS TRACKLES DE LA EMPRESA SERMINAS SAC. EN
LA UNIDAD ALPAMARCA.
i ASESOR
Ing. Dr. José Antonio Segura Cuyubamba
ii
AGRADECIMIENTO
A Dios, por haberme permitido llegar hasta este punto dándome vida y salud para lograr mis objetivos.
A mis padres, por haberme apoyado en todo momento, por sus consejos, sus valores, su motivación constante; que me ha permitido ser una persona de bien.
A mis Maestros, por el gran apoyo y motivación para la culminación de mi carrera profesional.
A la Universidad Nacional del Centro del Perú, y en especial a la Facultad de Ingeniería Mecánica, por permitirme ser parte de una generación de
triunfadores y gente productiva para el país.
Gracias.
iii
DEDICATORIA
A mis padres y hermanos por ser ejemplo de trabajo y humildad, a mi esposa Lizet por su apoyo incondicional y en especial al motor de mi vida, mis pequeños Álvaro y Josué.
Edelio Arcenio Limache Huamán
iv RESUMEN
La siguiente tesis titulada “Propuesta de un Plan de Mantenimiento Preventivo para Aumentar la Disponibilidad Mecánica de los Equipos Trackles de la Empresa SERMINAS SAC. en la unidad Alpamarca”, se desarrolló inicialmente analizando la gestión de mantenimiento del taller de equipos trackles, en función del número de fallas y demoras presentadas por los equipos en un período de 4 meses, determinando de esta manera la disponibilidad de éstos.
A través de este estudio se pudo evidenciar que los equipos de la empresa no cumplen con la disponibilidad requerida (85 % mínimo) para realizar las distintas labores, tales como: perforación, carga, acarreo y limpieza del mineral; ya que dichos equipos llegaron a caer hasta un 75.5 % en el mes de marzo, lo cual muestra una alta criticidad de éstos y la necesidad de la aplicación de un plan de mantenimiento preventivo que disminuya las paradas y por ende las demoras en el mantenimiento de los equipos.
Posteriormente se realizó un análisis de la situación actual de los equipos, determinando la disponibilidad, utilización, tiempo medio entre fallas, tiempo medio para reparar de los mismos, llegando a la conclusión de que la mayoría de éstos están críticos, esta conclusión se dió evaluando la cantidad de fallas que presentaron cada uno de éstos el cuál fue base para la creación de los estándares de inspección elaborados; finalmente se diseñó la propuesta del plan de mantenimiento preventivo de los equipos, que permitirá el análisis de los parámetros de funcionamiento asociados a la evolución de las fallas, para determinar en qué período de tiempo esas fallas van a tomar una vital
v
importancia, de modo tal que podamos planificar todas las intervenciones con tiempo suficiente, evitando que las mismas generen consecuencias graves, disminuyendo la disponibilidad operativa de los equipos.
El plan de mantenimiento preventivo proporciona métodos, planes, que indirectamente identifica la condición de los equipos en relación a los sistemas hidráulicos, tren de potencia y motor diésel, permitiendo controlar los niveles de contaminación y desgaste de los componentes, determinando el período de reemplazo de las partes asociadas al problema.
Finalmente se presenta las conclusiones y recomendaciones, siendo la conclusión más importante la siguiente: se incrementó la disponibilidad mecánica en un 12.3%, tomando como mes de inicio de estudio marzo del 2015 al mes de junio del 2015.
Palabras Claves: Disponibilidad Mecánica, utilización, tiempo medio entre fallas (MTBF), tiempo medio para reparar (MTTR).
Autor: Limache Huamán, Edelio Arcenio
vi ABSTRACT
The following thesis entitled "Proposal of a preventive maintenance Plan to increase the mechanical availability of the track teams of the company SERMINAS SAC. In the Alpamarca unit ", it was initially developed analyzing the maintenance management of the track equipment workshop, depending on the number of failures and delays presented by the teams in a period of 4 months, thus determining the availability of These.
Through this study demonstrate that the equipment of the company do not meet required availability (85% minimum) to perform different tasks, such as: drilling, loading, hauling and cleaning of the ore; Since these teams came to fall until a 75.5% in the month of March, which shows a high criticality of these and the need for the implementation of a plan of preventive maintenance that undercuts the stops and hence delays in maintenance of the equipmentThen we analyzed the workforce with which the workshop has, in order to verify that it has or not adequate training to carry out maintenance work.
Was subsequently performed an analysis of the current situation of the equipment, determining the availability, utilization, time average between failures, mean time to repair them, coming to the conclusion that most of these are critical, this conclusion was evaluating the amount of failures who presented each of these which was the basis for the creation of elaborate inspection standards; Finally we designed the proposed the plan of preventive maintenance of the equipment, allowing the analysis of operating parameters associated with the evolution of faults, to determine in which period of time those failures will take a vital
vii
importance, so that we can plan all interventions with enough time, avoiding them to generate serious consequences, reducing the operational availability of the equipment.
The preventive maintenance plan provides Ma © all, plans, that indirectly identifies the status of the equipment in relation to the Hydra systems flessibili, Powertrain and engine day © sel, allowing to control the levels of contamination and wear of!
components, determining the period of replacement of the parties associated with the problem.
Finally presents the conclusions and recommendations, being the most important the following conclusion: increased mechanical availability in a 12.3%, taking as start of study month March 2015 to June 2015.
Key words: Mechanical availability, utilization, time average mean time between failures (MTBF), to repair (MTTR).
Author: Limache Huamán, Edelio Arcenio
viii
ÍNDICE GENERAL
ASESOR ... i
AGRADECIMIENTO ... ii
DEDICATORIA ... iii
RESUMEN ... iv
ABSTRACT ... vi
ÍNDICE GENERAL ... viii
ÍNDICE DE FIGURAS ... xi
ÍNDICE DE TABLAS ... xiii
INTRODUCCIÓN ... 1
CAPÍTULO I PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO 1.1.Fundamentación del problema ... 3
1.2.Formulación del problema ... 4
1.2.1.Problema general ... 4
1.3.Objetivos de la investigación ... 4
1.3.1.Objetivo general ... 4
1.4.Justificación del estudio ... 5
1.5.Limitaciones del estudio ... 5
CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 2.1.Antecedentes de investigación ... 6
2.2.Bases teóricas ... 7
2.2.1.Consideraciones generales del mantenimiento ... 7
2.2.2.Descripción de un scooptram ... 23
ix
2.2.3.Descripción de un jumbo electrohidráulico ... 37
2.2.4.Definiciones operacionales ... 46
2.3.Bases conceptuales ... 48
2.4.Hipótesis ... 49
2.4.1.Hipótesis general ... 49
2.5.Operacionalización de variables ... 49
CAPÍTULO III METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN 3.1.Método de investigación... 50
3.2.Tipo de investigación ... 50
3.3.Nivel de investigación ... 51
3.4.Diseño de investigación ... 51
3.5.Población y muestra o unidad de observacin ... 51
3.5.1.Población ... 51
3.5.2.Muestra ... 52
3.5.3.Descripción de la flota ... 52
3.6.Técnicas e instrumentos de recolección de datos ... 53
3.6.1.Descripción de los instrumentos ... 53
3.6.2.Procedimiento de validación y confiabilidad de los instrumentos ... 54
3.7.Procedimientos de recolección de datos ... 54
3.7.1.Materiales usados en la investigación ... 54
3.7.2.Instrumentos de análisis documental ... 55
3.7.3.Instrumentos y hojas de cotejo ... 59
CAPÍTULO IV DIAGNOSTICO Y PROPUESTA DE UN PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO 4.1.Diagnostico actual del departamento de mantenimiento mecánico ... 67
4.1.1.Del manejo de la información ... 67
4.1.2.De los reportes y manejo de la información ... 68
4.1.3.De los tipos de mantenimiento ... 68
4.1.4.De los análisis de aceites ... 69
4.1.5.Del rendimiento de los aceites ... 69
4.1.6.De la evaluación y control ... 70
x
4.2.Establecimiento de mejoras y metas ... 70
4.2.1.De los métodos de trabajo ... 70
4.2.2.De los tres tipos de mantenimiento ... 73
4.2.3.De la criticidad y los análisis de aceite ... 73
4.2.4.Del rendimiento del aceite ... 74
4.2.5.De los índices de gestión ... 74
4.3.Plan de mantenimiento actual ... 81
4.4.Propuesta de plan de mantenimiento preventivo ... 82
4.4.1.Formatos de gestión del mantenimiento ... 84
4.4.2.Plan de mantenimiento para scooptram diésel ... 88
4.4.3.Plan de mantenimiento para jumbo electro-hidráulico ... 98
CAPÍTULO V RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN 5.1.Presentación de resultados - reportes del mes ... 104
5.2.Análisis estadístico de los resultados ... 108
5.2.1.Personas – personal de mantenimiento ... 109
5.2.2.Artefactos - equipos, sistemas de mantenimiento ... 113
5.2.3.Entorno taller SERMINAS ... 116
5.3.Discusión e interpretación de resultados ... 116
5.3.1.Interpretación de resultados ... 116
5.3.2.Comparación de resultados ... 117
5.3.3.Evaluación de resultados ... 118
5.4.Aportes y aplicaciones ... 119
CONCLUSIONES ... 120
RECOMENDACIONES ... 121
BIBLIOGRAFÍA ... 122
ANEXOS 1 ... 124
ANEXOS 2 ... 128
xi
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2. 1: Costos de mantenimiento reactivo / disponibilidad del equipo. ... 10
Figura 2. 2: Fiabilidad y mantenibilidad ... 15
Figura 2. 3: Vida útil de un equipo ... 16
Figura 2. 4: Cambios en las técnicas de mantenimiento ... 21
Figura 2. 5: Diagrama de la bañera. ... 22
Figura 2. 6: Dimensiones de giro de un Scooptram. ... 25
Figura 2. 7: Scooptram R-1300G operando en interior mina... 26
Figura 2. 8: Tren de potencia de un Scooptram R-1300G ... 27
Figura 2. 9: Motor CAT 3306B ... 28
Figura 2. 10: Sistema de combustible motor CAT 3306B ... 28
Figura 2. 11: Sistema de enfriamiento ... 30
Figura 2. 12: Upbox o caja de transferencia ... 32
Figura 2. 13: Transverter ... 33
Figura 2. 14: Eje oscilante posterior ... 34
Figura 2. 15: Eje sistema de frenos ... 36
Figura 2. 16: Sistema hidráulico ... 37
Figura 2. 17: Principales componentes del equipo perforador ... 38
Figura 2. 18: Dispositivo de avance del equipo perforador ... 39
Figura 2. 19: Brazo del equipo perforador ... 40
Figura 2. 20: Partes del motor diésel ... 41
Figura 2. 21: Sistema de transmisión ... 42
Figura 2. 22: Perforadora de jumbo ... 44
Figura 2. 23: Filtro hidráulico ... 45
Figura 2. 24: Compresor de jumbo ... 46
xii
Figura 3. 1: Informe técnico... 57
Figura 4. 1: Proceso mantenimiento preventivo propuesto. ... 83
Figura 4. 2: Perforador COP 1838 ... 100
Figura 5. 1: Distribución del personal SERMINAS-propuesto ... 112
Figura 5. 2: Gráfica del incremento de la DM. ... 117
xiii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 2. 1: Datos técnicos del motor diésel ... 41
Tabla 2. 2: Definiciones operacionales ... 47
Tabla 2. 3: Operacionalización de la variable dependiente e independiente ... 49
Tabla 3. 1: Flota de equipos jumbos ... 52
Tabla 3. 2: Flota de equipos Scooptram ... 53
Tabla 3. 3: Materiales usados en la investigación ... 55
Tabla 3. 4: Ficha bibliográfica ... 55
Tabla 3. 5: Ficha de transcripción ... 56
Tabla 3. 6: Reporte de los equipos de estudio ... 56
Tabla 3. 7: Resumen de reporte diario ... 58
Tabla 3. 8: Reporte diario de equipos ... 59
Tabla 3. 9: Materiales para la toma de datos ... 60
Tabla 3. 10: Reporte de los equipos de estudio ... 60
Tabla 3. 11: Pedidos de repuestos ... 61
Tabla 3. 12: Orden se servicio para repuestos... 62
Tabla 3. 13: Resumen de filtros y aceites que usa cada equipo ... 63
Tabla 3. 14: Reporte diario de HT, DM, FU, MTTR, MTBF. ... 64
Tabla 3. 15: Reporte semanal de HT, DM, FU, MTTR, MTBF. ... 65
Tabla 3. 16: Reporte de neumáticos ... 66
Tabla 4. 1: Situación actual del manejo de la información. ... 68
Tabla 4. 2: Situación actual de los reportes y manejo de la información ... 68
Tabla 4. 3: Situación actual de los tipos de mantenimiento. ... 69
Tabla 4. 4 : Situación actual de análisis de aceites ... 69
Tabla 4. 5: Situación actual del rendimiento de aceites ... 69
xiv
Tabla 4. 6: Situación actual de los índices de gestión ... 70
Tabla 4. 7: Metas para los tres tipos de mantenimientos ... 73
Tabla 4. 8: Metas de la criticidad y los análisis de aceites ... 73
Tabla 4. 9: Metas del rendimiento de aceites ... 74
Tabla 4. 10: Metas de los índices de gestión ... 74
Tabla 4. 11: Formato de llenado de datos ... 75
Tabla 4. 12: Datos del 26/03/15 al 25/04/15 – SCOOPTRAM SS-02 ... 76
Tabla 4. 13: Datos del 26/03/15 al 25/04/15 – JUMBO JS-02 ... 77
Tabla 4. 14: Datos del 26/04/15 al 25/05/15 – SCOOPTRAM SS-02 ... 78
Tabla 4. 15: Datos del 26/04/15 al 25/05/15 – JUMBO JS-02 ... 79
Tabla 4. 16: Datos del 26/05/15 al 25/06/15 – SCOOPTRAM SS-02 ... 80
Tabla 4. 17: Datos del 26/05/15 al 25/06/15 – JUMBO JS-02 ... 81
Tabla 4. 18: Hoja de inspección diaria o check list de scooptram diesel ... 85
Tabla 4. 19: Hoja de inspección diaria de jumbo electrohidráulico ... 86
Tabla 4. 20: Formato solicitud de mantenimiento ... 87
Tabla 4. 21: Plan de mantenimiento de motor diésel (PM1) ... 88
Tabla 4. 22: Actividades por seguridad (PM1) ... 89
Tabla 4. 23: Plan de mantenimiento del sistema hidráulico y frenos (PM1) ... 89
Tabla 4. 24: Plan de mantenimiento sistema de transmisión y chasis (PM1) .. 89
Tabla 4. 25: Plan de mantenimiento del sistema eléctrico (PM1) ... 89
Tabla 4. 26: Plan de engrase (PM1) ... 90
Tabla 4. 27: Insumos a utilizarse (PM1) ... 90
Tabla 4. 28: Actividades a realizarse por seguridad (PM2) ... 91
Tabla 4. 29: Plan de mantenimiento del motor diésel (PM2) ... 91
Tabla 4. 30: Plan de mantenimiento del sistema hidráulico y frenos (PM2) ... 91
Tabla 4. 31: Plan de mantenimiento del sistema eléctrico (PM2) ... 91
Tabla 4. 32: Plan de mantenimiento sistema de transmisión y chasis (PM2) .. 92
Tabla 4. 33: Plan de engrase (PM2) ... 92
Tabla 4. 34: Insumos a utilizar (PM2) ... 92
Tabla 4. 35: Actividades por seguridad (PM3) ... 93
Tabla 4. 36: Plan de mantenimiento de motor diésel (PM3) ... 93
Tabla 4. 37: Plan de mantenimiento de sistema hidráulico y frenos (PM3) ... 94
Tabla 4. 38: Plan mantenimiento de sistema eléctrico (PM3) ... 94
xv
Tabla 4. 39: Plan de mantenimiento de sistema de transmisión (PM3) ... 94
Tabla 4. 40: Chasis y plan de engrase (PM3) ... 95
Tabla 4. 41: Insumos a usar (PM3) ... 95
Tabla 4. 42: Actividades por seguridad (PM4) ... 96
Tabla 4. 43: Plan de mantenimiento de motor diésel (PM4) ... 96
Tabla 4. 44: Plan de mantenimiento - sistema hidráulico y de frenos (PM4) ... 97
Tabla 4. 45: Plan de mantenimiento de sistema eléctrico (PM4) ... 97
Tabla 4. 46: Plan de mantenimiento de transmisión (PM4) ... 97
Tabla 4. 47: Chasis y plan de engrase (PM4) ... 98
Tabla 4. 48: Insumos a usar (PM4) ... 98
Tabla 4. 49: Actividades por seguridad (50 horas) ... 99
Tabla 4. 50: Plan de inspección de perforador (50 horas) ... 99
Tabla 4. 51: Torque de pernos y tuercas de sujeción de perforador COP1838 ... 100
Tabla 4. 52: Actividades por seguridad ... 100
Tabla 4. 53: Plan de mantenimiento de motor diésel ... 101
Tabla 4. 54: Plan de mantenimiento sistema hidráulico, frenos y eléctrico .... 101
Tabla 4. 55: Plan de mantenimiento - dispositivo de avance y perforador COP1838 ... 101
Tabla 4. 56: Plan de mantenimiento - sistema de transmisión, compresor y lubricación ... 102
Tabla 4. 57: Plan de engrase ... 102
Tabla 4. 58: Insumos a usar ... 103
Tabla 5. 1: Datos del mes de marzo del 2015 ... 104
Tabla 5. 2: Informe mensual de equipos abril 2015 ... 105
Tabla 5. 3: Informe mensual de equipos mayo 2015 ... 106
Tabla 5. 4: Informe mensual de equipos junio 2015 ... 107
Tabla 5. 5: Resultado final de DM Y FU ... 108
Tabla 5. 6: Distribución de personal de mantenimiento-Marzo 2015 ... 110
Tabla 5. 7: Distribución de personal de mantenimiento-Junio 2015 ... 111
Tabla 5. 8: Programa de mantenimiento preventivo semanal ... 114
Tabla 5. 9: Programa de mantenimiento preventivo mensual ... 115 Tabla 5. 10: Comportamiento DM durante el periodo de marzo a junio 2015 117
1
INTRODUCCIÓN
En la siguiente tesis se da a conocer que la empresa contratista SERMINAS SAC brinda soluciones integrales en los servicios de preparación, desarrollo, explotación y ejecución de proyectos de minería subterránea, aplicando diversos métodos de explotación en la Unidad Alpamarca, donde actualmente cuenta con 6 scooptrams y 2 jumbos electrohidráulicos, pero la operación se vio afectada debido a que los equipos comenzaron a fallar de manera imprevista provocando que la disponibilidad mecánica de los equipos trackles sea menor al 85%, esto indica un porcentaje de trabajo muy bajo, por lo cual se desarrolló la presente tesis titulada “propuesta de un plan de mantenimiento preventivo para aumentar la disponibilidad mecánica de los equipos trackles de la empresa SERMINAS SAC. En la unidad Alpamarca”, la cual tiene la siguiente estructura:
Capítulo I, denominado planeamiento del estudio, en el cual se contempla la fundamentación y formulación del problema de investigación, objetivos, justificación y limitaciones del estudio.
Capítulo II, denominado marco teórico, aquí se muestra los antecedentes de investigación, bases teóricas, bases conceptuales, hipótesis y operalización de variables, donde se define a las variables independiente y dependiente.
Capítulo III, denominado metodología de la investigación, en el cual se contempla el método, tipo, nivel, diseño de la investigación, población, muestra de la investigación, técnicas e instrumento de recopilación de datos y procedimientos de investigación.
2
Capítulo IV, denominado diagnóstico y propuesta de un plan de mantenimiento preventivo, en este capítulo se muestra el diagnóstico actual y el plan de mantenimiento para cada tipo de equipo.
Capítulo V, denominado resultado de la investigación, en el cual se contempla la presentación, análisis, interpretación y comparación de los resultados, ya que durante 4 meses de evaluación se logró un incrementó de disponibilidad mecánica del 12.3% utilizando la propuesta dada.
El autor.
3 CAPÍTULO I
PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO 1.1. Fundamentación del problema
La empresa SERMINAS SAC. es una empresa especializada en proveer soluciones integrales en los servicios de preparación, desarrollo, explotación y ejecución de proyectos de minería subterránea, aplicando diversos métodos de explotación. La empresa en mención brinda sus servicios a la Cía. Minera Buenaventura en sus diferentes unidades tales como: Julcani, Mallay, así también a la Cía. Minera Volcán en la Unidad Alpamarca. Es en esta última donde se centra el trabajo de la presente investigación.
SERMINAS SAC en la Unidad Alpamarca actualmente cuenta con 5 scooptrams y 2 jumbos electrohidráulicos, es aquí donde la operación se vio afectada, debido a que los equipos comenzaron a fallar de manera imprevista provocando que la disponibilidad mecánica de los equipos trackles sea menor al 85%, lo cual indica un porcentaje de trabajo muy bajo, por lo que es necesario mejorar este indicador.
Radica justamente aquí la importancia del mantenimiento preventivo, el cual permitirá la mayor disponibilidad en las maquinarias asegurando los servicios prestados en la producción con el mejor nivel de fiabilidad posible el cual reducirá las paradas imprevistas.
Así mismo se observan las siguientes situaciones principales:
No están identificados los equipos críticos o con mayor cantidad de horas trabajadas.
4
No se evalúan las fallas funcionales de los equipos; es decir, no se realiza el análisis de causa – efecto de las fallas.
Se desconoce la etapa del ciclo de vida en que se encuentran cada uno de los equipos.
No se realiza un control estadístico del tiempo entre fallas/tiempo hasta el fallo, ni del tiempo de reparación.
Se desconoce cuál es el tiempo promedio entre fallas (MTBF= Middle Time Between Failure), ni cuáles son los tiempos promedio de reparación de fallas (MTTR = Middle Time To Tepair) de los equipos.
El personal responsable del mantenimiento de los equipos carece de conocimiento sobre técnicas cuantitativas o estadísticas del mantenimiento, por lo tanto, no sabe cómo planificar ni determinar el ciclo óptimo de mantenimiento preventivo de los equipos críticos.
Estos hechos evidencian, que la actual gestión de mantenimiento de los equipos es ineficiente y por lo tanto resulta relevante optimizarlo, por lo cual el presente trabajo de investigación busca proponer un plan de mantenimiento preventivo para aumentar la disponibilidad mecánica de los equipos trackles de la empresa SERMINAS SAC. en la Unidad Alpamarca.
1.2. Formulación del problema 1.2.1. Problema general
¿Cuáles son los procedimientos del plan de mantenimiento preventivo para aumentar la disponibilidad mecánica de los equipos trackles de la empresa SERMINAS SAC. en la unidad Alpamarca?
1.3. Objetivos de la investigación 1.3.1. Objetivo general
Proponer los procedimientos del plan de mantenimiento preventivo para aumentar la disponibilidad mecánica de los equipos trackles de la empresa SERMINAS SAC. en la unidad Alpamarca.
5 1.4. Justificación del estudio
Uno de los indicadores del mantenimiento de equipo pesado dentro de la minería es la disponibilidad mecánica, con la cual podemos demostrar una buena o mala administración de los equipos de SERMINAS en la Unidad de Alpamarca.
Esta baja disponibilidad mecánica (menor del 85%) me motiva a proponer un plan de mantenimiento preventivo en el que se incluyen tareas como:
Mejorar la Planificación y programación de mantenimiento, programar tareas rutinarias y no rutinarias, llevar un estricto control del consumo de material y/o repuestos, etc. De esta manera tomo como tema de investigación esta problemática.
1.5. Limitaciones del estudio
Las limitaciones que se presentaron en el estudio son las siguientes:
La organización del personal técnico del área de mantenimiento mecánico es deficiente.
Historial de equipos incompletos.
La coordinación con el área de operaciones para el cumplimiento de los programas de mantenimiento preventivo y correctivo.
Equipo de cómputo asignado al área de mantenimiento, el área no contaba con una computadora e impresora operativas.
La falta de internet para la búsqueda de información.
6 CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 2.1. Antecedentes de investigación
En la tesis titulada: “MANTENIMIENTO DE LOS EQUIPOS ELECTROMECÁNICOS PARA UNA ÓPTIMA PRODUCTIVIDAD Y DE SERVICIO EN LA EMPRESA CNSAC, presentado por: Rivera Azaque, Jhony Percy, en el año 2012 en la Universidad Nacional del Centro del Perú, concluye en que el sistema de gestión de mantenimiento, ayuda a llevar un mejor control de la vida útil de componentes, horas efectivas de trabajo del equipo, mejorando la disponibilidad mecánica de un 88% hasta llegar al 98.5% mensual por lo tanto para el área de operaciones esto significa mayor productividad” (Rivera Azaque, 2012).
La mencionada tesis fue de gran ayuda para ver la forma de controlar y evaluar las horas efectivas de trabajo por cada turno, a través de ello, se pueden evaluar las horas de parada.
En la tesis titulada: “OPTIMIZACIÓN DE LA GESTIÓN DE MANTENIMIENTO DE EQUIPOS PESADOS DE LA MINA COBRIZA, presentado por: Eduardo David, Urcuhuaranga Calderón, en el año 2012 en la Universidad Nacional del Centro del Perú, se plantea que hay una baja disponibilidad de los equipos directamente relacionados con la producción de mineral (scooptrams, camiones, desatadores de roca, jumbos, cargadores frontales, cargadores de anfo) que en promedio llegó a 61% en el 2011, notándose una mejora importante en el 2012 que subió a 67%,
7
obteniendo un incremento de 6% de disponibilidad mecánica”.
(Urcuhuaranga Calderon, Eduardo, 2012).
De esta investigación se tomó en cuenta algunas herramientas y procedimientos para mejorar los procesos de mantenimiento de clase mundial.
En la tesis “EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE MANTENIMIENTO DE SCOOPTRAMS CATERPILLAR R1600G, PARA MEJORAR LA DISPONIBILIDAD MECÁNICA EN CNSAC-UNIDAD ANDAYCHAGUA, presentado por: Cahuaya Palomino, Ángel Bladimir, en el año 2013 en la Universidad Nacional del Centro del Perú, concluye que al mantener las horas de parada igual o menor a 90 horas por mes, entonces logramos que la disponibilidad mecánica sea mayor al 85%, que vendría a ser una disponibilidad adecuada en cuanto al departamento de operaciones”.
(Cahuaya Palomino, 2013).
Se tomó este trabajo de investigación como referencia ya que me ayudó a realizar el organigrama de personal del área de mantenimiento, además me sirvió para tomar como referencia la programación de mantenimiento preventivo semanal.
2.2. Bases teóricas
2.2.1. Consideraciones generales del mantenimiento 2.2.1.1 Gestión del mantenimiento
La gestión de mantenimiento puede ser definida como “la efectiva y eficiente utilización de los recursos materiales, económicos, humanos y del tiempo para alcanzar los objetivos de mantenimiento”. “La gestión de mantenimiento industrial moderno se presenta como un conjunto de técnicas para cuidar la tecnología de los sistemas de producción a lo largo de todo su ciclo de vida, llegando a utilizarlos con la máxima disponibilidad y siempre al menor costo, garantizando, entre otras cuestiones, una asistencia técnica
8
eficaz a través de una buena formación y gestión de competencias en el uso y mantenimiento de dichos sistemas, asegurando la disponibilidad planeada dentro de las recomendaciones de garantía y uso de los fabricantes de los equipos e instalaciones”. (Nava, 2001).
Las etapas de la gestión de mantenimiento son las siguientes
Planificación
“Es un proceso que consiste en la definición de rutinas y procedimientos y en la elaboración de planes detallados horizontes relativamente cortos y medianos, usualmente mensuales o trimestrales, lo cual implica la determinación de las operaciones necesarias, mano de obra requerida, materiales a emplear, equipos a utilizar y duración de las actividades, donde se considera”.
(Nava, 2001).
“Se deben tener establecidos objetivos y metas en cuanto a los objetos a mantener”.
“Se debe garantizar la disponibilidad de los equipos o sistemas”.
“Establecer un orden de prioridades para la ejecución de las acciones de mantenimiento”.
“Sistema de señalización y codificación lógica”.
“Inventario técnico”.
“Procedimientos y rutinas de mantenimiento”.
“Registros de fallas y causas”.
“Estadísticas de tiempo de parada y tiempo de reparación”.
Programación
“Consiste en establecer las frecuencias para las asignaciones del Mantenimiento preventivo, las fechas programadas son esenciales para que exista una continua disponibilidad de equipos e instalaciones. Se
9
inicia con la solicitud y envió de la orden de trabajo”.
(Nava, 2001).
Ejecución, control y evaluación
“Esos procesos vinculan dos acciones administrativas de singular importancia como son la dirección y la coordinación de esfuerzos del grupo de realizadores de las actividades generadas en los procesos de planificación y programación cuya finalidad es garantizar el logro de los objetivos propuestos. En general la ejecución, el control y la evaluación, permiten que las actividades se realicen tal cual fueron planificadas, los resultados deben ser comparados con estándares y evaluados de forma de retroalimentar el proceso inicial”. (Nava, 2001).
2.2.1.2 Tipos de mantenimiento
A) Mantenimiento correctivo
“Responden a una demanda de trabajo o a una necesidad identificada, es el mantenimiento en el cual no se realiza ningún tipo de planificación ni programación, corresponde aquí la reparación imprevista de fallas y que se practica en las empresas donde el equipo es de una naturaleza auxiliar que no está directamente relacionado a la producción, si se realizara en equipos directamente relacionados con la producción, los costos de mantenimiento serían sumamente elevados”. (Pistarelli, 2010)
“El efecto que el mantenimiento reactivo tiene sobre la disponibilidad del equipo se muestra en la siguiente figura 2.1, en el que se puede ver que si el mantenimiento reactivo es reducido por las inspecciones de Mantenimiento Preventivo, la disponibilidad del equipo
10
aumenta. Se debe tener cuidado en evitar ambos extremos. En algún lugar a lo largo de la curva está la situación más económica”. (Pistarelli, 2010).
Este tipo de mantenimiento trae consigo las siguientes consecuencias:
“Paradas no previstas en el proceso productivo, disminuyendo las horas operativas”.
“Afecta las cadenas productivas, es decir, que los ciclos productivos posteriores se verán parados a la espera de la corrección de la etapa anterior”.
“Presenta costos por reparación y repuestos no presupuestados, por lo que se dará el caso que por falta de recursos económicos no se podrán comprar los repuestos en el momento deseado”.
“La estimación del tiempo que estará el sistema fuera de operación nos es predecible”.
Figura 2. 1: Costos de mantenimiento reactivo / disponibilidad del equipo.
Fuente: Manual de mantenimiento (Pistarelli, 2010).
11
B) Mantenimiento preventivo
“Es el proceso de servicios periódicos (rutinarios) al equipo. Este puede ser desde una rutina de lubricación hasta la adaptación, después de un determinado tiempo, de piezas o componentes. El intervalo entre servicios puede ser en horas de operación, número de cambios de operación, en tiempo (horas, días, semanas, meses, etc.) Una vez que se ha establecido el programa, se deberán realizar chequeos para verificar si el intervalo fijado es correcto. Las tareas del mantenimiento preventivo pueden ser las tareas de rutina que se pueden definir como las actividades SISTEMÁTICAS para realizar:
limpieza, lubricación, inspección, prueba, ajuste, servicio, reparaciones menores; con la finalidad de mantener al equipo en perfectas condiciones de operación. Cada tarea normalmente toma pocos minutos y el tiempo de viaje del personal de mantenimiento usualmente excede el tiempo actual de trabajo en el equipo. El énfasis aquí es sobre lo sistemático, que significa que hay un número de tareas diarias, semanales o mensuales realizadas de la misma manera repetidas veces”. (Pistarelli, 2010).
C) Mantenimiento proactivo
“Se enfoca principalmente hacia el valor del equipo y a los procedimientos del predictivo. La amplia mayoría del trabajo correctivo, preventivo y del trabajo de modificación es generado internamente por la función de mantenimiento como resultado de las inspecciones y procedimientos del predictivo. Las metas del método Proactivo son: rendimiento continúo del equipo a las especificaciones establecidas, mantenimiento de la
12
capacidad productiva y la mejora continua”. (Pistarelli, 2010).
“Es el mantenimiento planificado y programado llevado acabo con el fin de que la administración del mantenimiento sea más eficiente. Aquí se incorpora el concepto moderno de que las funciones de mantenimiento no deben corresponder únicamente al departamento de mantenimiento, sino que parte de esas funciones se deben asignar a los departamentos de producción, investigación y desarrollo, diseño, ingeniería, compras y finanzas, así como a los proveedores, a la gerencia general y a los operadores”.
(Pistarelli, 2010).
D) Mantenimiento predictivo
Normalmente se realiza separadamente del mantenimiento preventivo, especialmente si lo realiza el departamento de ingeniería. Sin embargo, sirve para el mismo propósito que el mantenimiento preventivo.
Prevenir fallas del equipo prediciendo cuando va a fallar un cierto componente, por ejemplo, una caja de engranajes o un motor. El mantenimiento predictivo incluye una serie de pruebas y análisis, tales como:
Análisis de vibraciones, pruebas de asilamiento, análisis espectrográfico de aceite, Termografía, Inspección infrarroja, etc.”. (Pistarelli, 2010).
E) Mantenimiento productivo total (TPM)
“Este tipo de mantenimiento, es también conocido como TPM, (Total Productive Maintenance), nació en Estados Unidos, y tiene sus principales antecedentes en los conceptos de mantenimiento preventivo desarrollados en los años cincuenta. El mantenimiento preventivo consiste
13
en actividades de revisión parcial de forma planificada, en las cuales se ejecutan cambios, sustituciones, lubricaciones, entre otras actividades; antes de que se materialicen las fallas”. (Pistarelli, 2010).
2.2.1.3 Factores relacionados a las tareas de mantenimiento
(Pistarelli, 2010), señala “para que un sistema recupere la capacidad de realizar una función es necesario realizar unas tareas especificadas, conocidas como tareas de mantenimiento. Las tareas de mantenimiento más comunes son: limpieza, ajuste, lubricación, pintura, calibración, substitución, reparación, restauración, renovación, etc.; a menudo es necesario realizar más de una tarea para recuperar la funcionabilidad (capacidad inherente de un elemento para desempeñar una función requerida con unas prestaciones especificadas, cuando es usado según se especifica) de un sistema. Desde el punto de vista de la funcionabilidad, un sistema recuperable fluctúa entre SoFu (Estado en Funcionamiento) y SoFa (Estado de Fallo) durante su vida operativa hasta su baja”.
Mantenibilidad
(Pistarelli, 2010), señala: “La mantenibilidad es una característica interesante en aquellos equipos que se reparan cuando fallan y con tiempos de reparación específicos, la efectividad de la Gestión de mantenimiento jugará un papel muy importante para el grado de mantenibilidad. Dentro del tiempo para realizar las tareas de reparación se debe considerar también el grado de dificultad en disponer de las piezas de recambio. La política de gestión de repuestos asume, entonces, un rol preponderante”.
“La mantenibilidad está inversamente relacionada con la duración y el esfuerzo requerido por las actividades
14
de Mantenimiento. Puede ser asociada de manera inversa con el tiempo que se toma en lograr acometer las acciones de mantenimiento, en relación con la obtención del comportamiento deseable del sistema.
Esto incluye la duración (horas) o el esfuerzo (horas- hombre) invertidos en desarrollar todas las acciones necesarias para mantener el sistema o uno de sus componentes para restablecerlo o conservarlo en una condición específica“ (Pistarelli, 2010).
Relación entre fiabilidad y mantenibilidad
“La fiabilidad se define como la probabilidad durante un período de tiempo especificado, de que el equipo en cuestión pueda realizar su función o su actividad en las condiciones de utilización, o sin avería. La fiabilidad se suele representar con la letra R (de la palabra inglesa reliability) y también como calidad en el tiempo, Una medida de la fiabilidad es el MTBF (Mean Time Between Failures)”. (Pistarelli, 2010).
“Se define mantenibilidad como la probabilidad de que el equipo, después del fallo o avería sea puesto en estado de funcionamiento en un tiempo dado”. Una medida de la mantenibilidad es el MTTR (tiempo medio de Reparación). Ambos conceptos se plasman en la siguiente figura”. 2.2. (Pistarelli, 2010).
15 Figura 2. 2: Fiabilidad y mantenibilidad Fuente: (Pistarelli, 2010)
“La disponibilidad es la probabilidad, en el tiempo, de asegurar un servicio requerido. Hay autores que definen la disponibilidad como el porcentaje de equipos o sistemas útiles en un determinado momento, frente al parque total de equipos o sistemas. No obstante, hay que analizar la disponibilidad teniendo en cuenta o no el mantenimiento preventivo o, mejor dicho, las paralizaciones ocasionadas por dicho preventivo como veremos luego”. (Pistarelli, 2010).
Con los conceptos anteriores obtenemos la disponibilidad como el porcentaje de equipos o sistemas útiles en un determinado momento, frente al parque total de equipos o sistemas.
A continuación ver la figura 2.3, la cual muestra la vida de un material.
16 Figura 2. 3: Vida útil de un equipo Fuente: (Pistarelli, 2010).
En la expresión de la disponibilidad:
𝐷 = 𝑀𝑇𝐵𝐹
(𝑀𝑇𝐵𝐹 + 𝑀𝑇𝑇𝑅)
Engloba todas las paradas del sistema, equipo o instalación, pues la sumatoria ΣMTTR₁𝑛𝑖=1 no diferenciaba entre paralizaciones correctivas o preventivas.
De este razonamiento se deduce que, en este aspecto, habrá dos ratios de control asociadas a nuestro mantenimiento, a saber:
𝑀𝑇𝐵𝐹 (𝑀𝑇𝐵𝐹 + MTTR₁)
Dónde: R₁ son las reparaciones asociadas a fallos o averías.
D₂ = 𝑀𝑇𝐵𝐹
(𝑀𝑇𝐵𝐹 + MTTR₂)
17
Dónde: R₂ son las revisiones sistemáticas preventivas.
Como: MTTR = MTTR₁ + MTTR2, tendremos tres líneas de mejora de la disponibilidad:
Mejora asociada a reducir cuantitativamente el número de fallos que redundará en aumentar el MTBF.
Mejora asociada a disminuir los MTTR1, o a reducir los tiempos de reparación de averías.
Mejora asociada a disminuir los MTTR2, o a reducir las paralizaciones por mantenimientos preventivos, mediante programaciones de actividades más a la medida (predictivas), reduciendo o eliminando el preventivo que no añada valor, o atomizando los planes de mantenimiento en pequeñas operaciones que puedan programarse aprovechando otras paradas (jornadas nocturnas o en sábados y festivos, horas valle, limpiezas, etc.).
Relación entre la mantenibilidad y gestión de mantenimiento.
La mantenibilidad, como característica de diseño, está estrechamente relacionada con el área del apoyo del sistema, ya que los resultados de la mantenibilidad afectan directamente a los requisitos de mantenimiento.
Así, cuando se especifican los factores de la mantenibilidad, se deben también considerar los requisitos cualitativos y cuantitativos para apoyo del sistema, a fin de determinar los efectos de un área en otra.
El indicador clave para la mantenibilidad es frecuentemente el tiempo medio para reparar (MTTR).
18
MTTR = Horas de paralización / Número de paralizaciones.
La baja mantenibilidad en la gestión de mantenimiento afecta directamente en la disponibilidad de los equipos.
La disponibilidad es una característica que resume cuantitativamente el perfil de funcionabilidad de un elemento/equipo. Es una medida extremadamente importante.
2.2.1.4 La evolución del mantenimiento durante el siglo XX
“Aproximadamente entre 1930 y 1950 (Segunda Guerra Mundial), las actividades de mantenimiento se ceñían a reparar aquello que se averiaba, y a periódicos de engrases, lubricaciones y limpiezas”. (Moubray, 2004).
“A partir de la Segunda Guerra Mundial, motivados por los avances en sectores industriales fabriles para la industria armamentística y por la evolución del mundo de la aviación, nos encontramos en otra etapa muy diferente que se ha denominado Segunda Generación. En ella se definen como objetivos las disponibilidades operacionales de los medios de producción, barcos, aviones y ferrocarriles. Se define asimismo como objetivo el que los equipos duren lo máximo posible en condiciones operativas idóneas y todo ello con los costes más bajos posibles. Para conseguir estos objetivos se ponen en marcha sistemas de mantenimiento preventivo basados en revisiones cíclicas a los equipos”. (Moubray, 2004).
“En esta Generación el mantenimiento incorpora reparaciones precisas en caso de fallos o reparaciones programadas”.
19
“La optimización de este mantenimiento está en realizar trabajos preventivos rutinarios y mantenimiento correctivo, se fundamenta en avanzados sistemas de planificación de actividades y de control de los trabajos realizados;
entendiendo por control tanto el lanzamiento de órdenes de trabajo y verificación de los datos habidos en esas órdenes de trabajo”: (Moubray, 2004).
Equipo, instalación o sistema afectado
Subsistema o componente averiado
Agentes que han realizado la intervención
Horas de trabajo invertidas
Horas de trabajo que ha durado la paralización
Repuestos consumidos
“Los índices más definitorios fueron: fiabilidad, disponibilidad y los costes. Ello fue objeto de reflexiones por los principales expertos mundiales de mantenimiento, concluyendo que esta situación de estabilización o estancamiento se alcanzaba en un determinado límite en el que cualquiera de las tres ratios a mejorar implicaba el detrimento o empeoramiento de una de las dos asociadas. Ante dicha situación de estancamiento, en los años 80 se empezó a hablar del mantenimiento de Tercera Generación. Este mantenimiento fundamenta sus objetivos, en primer lugar, en los tres anteriormente expuestos – disponibilidad, fiabilidad y costes , la seguridad en los últimos veinte años del siglo xx pasó a ser prioritaria, con una gran tendencia a las emisiones de normativas, reglamentaciones, leyes, órdenes, etc. enfocadas hacia este aspecto. La calidad en los servicios de mantenimiento también empezó a tomar auge; la publicación ISO 9000 en 1984, en su versión ISO 9002 se dirigía básicamente a empresas de servicios”. (Moubray, 2004).
20
“La protección del medio ambiente también pasó a ser un aspecto crucial en cualquier actividad de mantenimiento. La publicación de la Norma ISO 14000, igual que para la calidad fue la ISO 9002, supuso un importante avance. La duración de los equipos mediante el análisis detallado de los costes del ciclo de vida pasó a ser determinante en las decisiones de compra de nuevos equipos. Ya no era sólo importante que el sistema, instalación o equipo fuera fiable y mantenible, era necesario que su coste total de ciclo de vida, entendiendo como tal la primera inversión, los costes financieros y los costes de operación, mantenimiento y reemplazo, fueran los menores posibles”. (Moubray, 2004).
“Así pues, aparecen los Mantenimientos según condición o peritados previamente, los mantenimientos predictivos encaminados a intervenir en la máquina antes de que se produzca el fallo o deterioro catastrófico. En paralelo, otras técnicas como: RCM, TPM, etc.) Intentan hacerse un hueco en el mercado”.
“Se aborda también la necesidad de que para aumentar la fiabilidad y la mantenibilidad, es preciso contemplar en el diseño y proyecto de equipos o instalaciones este aspecto.
En lo existente ya en servicio, se plantea la necesidad de hacer reingeniería, entendiendo como tal no sólo la definición de una transformación o modificación, sino la revisión partiendo desde cero de los procesos de mantenimiento”.
(Moubray, 2004).
“El análisis de riesgos se presenta como una herramienta importante para las nuevas estrategias de mantenimiento. Si el fallo de un equipo no supone ningún riesgo o dicho riesgo es mínimo y asumible, quizás sea más rentable dejar que falle”.
21
“Los análisis de causas y efectos de los fallos aparecen también sobre el tapete. No solamente hay que analizar la avería, sino que hay que ver sus causas dentro de un contexto operacional determinado (mi empresa, mi explotación o mi sistema). Los mismos equipos e instalaciones no fallan igual en un lugar u otro. Las causas son diferentes, luego las acciones también deben ser diferentes”. (Moubray, 2004).
Figura 2. 4: Cambios en las técnicas de mantenimiento
Fuente: “Mantenimiento Centrado en Confiabilidad”. (Moubray, 2004)
En la figura 2.4, se muestra las diferentes técnicas que se fueron aplicando en las generaciones.
2.2.1.5 Ciclo de vida de los equipos
“De acuerdo a las observaciones efectuadas en equipos y su funcionamiento se ha determinado que la cantidad de fallas que presenta un equipo en particular, no es uniforme a lo largo de sus vida útil, sino que existen variaciones bien definidas durante los periodos inicial y final, así como un gran lapso comprendido entre ellos, en el cual el número o taza de fallas es relativamente constante”. (Nievel, 1990)
22 Figura 2. 5: Diagrama de la bañera.
Fuente: “Gestión del Mantenimiento”, (Nievel, 1990).
Del diagrama se pueden diferenciar tres zonas:
Zona de mortalidad infantil (Zona de fallos iníciales)
“Es una zona donde podremos encontrar una taza elevada de fallos, pero que comienzan a descender rápidamente, las causas más frecuentes de estos fallos son debido a defectos de fabricación, diseño, material defectuoso, instalación o manipulación defectuosa y errores en la manipulación”. (Nievel, 1990).
Zona de vida útil
“Durante esta etapa las fallas se minimizan, dejando los fallos normalmente a causas externas, como una mala utilización, accidentes o por condiciones inadecuadas, estas fallas son impredecibles, el índice de fallas es constante”. (Nievel, 1990).
“Estas fallas se dan en el periodo normal de trabajo, su aparición se reparte en forma constante en el tiempo, es aquí donde se comienza con los trabajos de mantenimiento preventivos para alargar un tiempo más la vida útil de la maquinaria como se observa en la figura 2.5”. (Nievel, 1990).
23
Zona de fallas por desgaste
“Esta es la zona donde se caracteriza por fallas debidas a la degradación irreversible de las características del elemento, propio del diseño mismo y consecuencia del tiempo de funcionamiento. Estas fallas suelen tener manifestaciones físico – químicas como la corrosión, alteración de la estructura del material, desgaste, fatiga, o una combinación de estas formas. Cuanto más tiempo pasa, más aumenta el índice de fallas del periodo de desgaste, si queremos evitar que esta taza de fallas crezca rápidamente, es decir llevar la taza de fallas a valores más bajos, aumentando con ella la confiabilidad, debemos realizar un reparación integral (Overhaul)”. (Nievel, 1990).
2.2.2 Descripción de un scooptram
“Es un vehículo trackle, llamado también como equipo de (bajo perfil), cuya función principal es de cargar, y trasladar material sea desmonte, relleno o mineral, de un lugar a otro, diseñados para realizar trabajos en minas subterráneas o en zonas con angostas con limitaciones de espacio”. (Caterpillar, 2010).
“En minería subterránea, también llamado interior mina, especialmente en la pequeña y mediana minería, las secciones y accesos a los distintos puntos son muy angostas y de baja altura, lo que impide el ingreso de vehículos mineros de grandes dimensiones, son túneles estrechos, sin espacio lateral para realizar giros a 180º, del cual derivan galerías perpendiculares al eje del túnel, con cambios de dirección a 90º con cortos radios de curvatura que dificultan el desplazamiento aún para vehículos pequeños. Los scooptrams están diseñados para operar en estas condiciones por lo que tienen las siguientes características”: (Caterpillar, 2010).
24
“Son de dimensiones pequeñas, quiere decir son de baja altura por eso es llamado (bajo perfil), tambien son angostos lo que facilita girar y movilizarse en lugares en el que para otros vehículos sería imposible.
Tienen un cucharón articulado para recoger y cargar una cantidad relativamente grande de material.
El tipo de la caja de transmisión con la que cuenta, permite que puedan desplazarse en reversa con la misma facilidad con la que avanzan, lo que les permite ingresar y salir de túneles angostos o sin espacio para girar, simplemente retroceden.
Tienen ruedas con neumáticos, lo que les permite desplazase en cualquier dirección, es decir no está limitado a recorridos de rieles o troles. Figuras 2.6 y 2.7”. (Caterpillar, 2010).
Figura 2. 6: Dimensiones típicas de un Scooptram
Fuente: Manual de especificaciones técnicas Caterpillar. (Caterpillar, 2010)
25
Figura 2. 6: Dimensiones de giro de un Scooptram.
Fuente: Manual de especificaciones técnicas Caterpillar. (Caterpillar, 2010) Los scooptrams deben usarse exclusivamente
Según su uso previsto
Cuando su estado técnico, funcional y mecánico sea adecuado
Siendo el operario consiente de la seguridad y de los posibles peligros
Siguiendo detalladamente las instrucciones indicadas en el manual de instrucciones.
Para cargar y trasladar una cantidad grande de material.
Para trasladar el material a un área específica.
Para descargar el material transportado en un área específica o en un camión (dumper, volquete).
Los scooptrams cumplen estas tareas tanto en interior mina como en superficie, pero mayormente trasladan material sea desmonte o mineral en las (ventanas, by pass, galerías) de interior mina, figura 2.8.
26
Figura 2. 7: Scooptram R-1300G operando en interior mina.
Fuente: Manual de operación y mantenimiento (Caterpillar, 2010)
2.2.2.1 Principio de funcionamiento de un scooptram
Todos los Scooptrams se basan en el mismo principio de funcionamiento, con algunas pequeñas modificaciones respecto a la ubicación de componentes dentro del tren de potencia, dependiendo de la marca y modelo de los equipos.
Para la explicación detallaremos el funcionamiento y ubicación del tren de potencia de un Scooptram, marca CAT, modelo R-1300G.
El motor diésel es el motor primo que suministra toda la potencia al sccoptrams a altas rpm. Su eje de salida se acopla al convertidor de torque donde se reducen las rpm, este convertidor se une a la transmisión la cual puede operar con ocho marchas, cuatro marchas hacia adelante y cuatro marchas hacia atrás, las relaciones de marcha se seleccionan con un mecanismo de cambio manual, que actúa sobre la válvula de control de los embragues de la transmisión.
El eje de salida de la transmisión se acopla al engranaje de transferencia o también llamado caja de transferencia
27
mediante cardanes, ésta a su salida transmite la potencia por medio de cardanes hacia los dos diferenciales, uno delantero y uno trasero.
En cada uno de ellos el piñón de ataque y corona de cada uno transmiten la potencia a los ejes flotantes y ruedas delanteras y traseras. Figura 2.9
Figura 2. 8: Tren de potencia de un Scooptram R-1300G Fuente: Manual del estudiante Ferreyros, (Caterpillar, 2010).
2.2.2.2 Componentes sometidos a mantenimiento
Los Scooptrams de la flota están equipados con componentes de diferentes tipos, marcas y modelos, ya que se cuenta con Equipos de marcas distintas, Atlas Copco, Sandvik y Caterpillar. Para el estudio tomaremos como base de explicación de componentes al Equipo Marca Caterpilar, modelo R-1300G, ya que la mayoría de los equipos son de ese modelo.
a) Motor diésel
El modelo R-1300G consta de un motor 3306B CAT, el cual se muestra en la figura 2.10, que consta de 3 sistemas.
28 Figura 2. 9: Motor CAT 3306B
Fuente: Manual de estudiante Ferreyros, (Caterpillar, 2010).
Sistema de combustible
Su función es suministrar la cantidad necesaria de combustible para la operación del motor, según su régimen de funcionamiento.
1 Válvula check 7 Caja de la bomba de inyección 2 Filtro primario 8 Filtro secundario
3 Bomba de transferencia 9 Líneas de retorno 4 Drenaje del tanque 10 Líneas de alta presión 5 Tanque de combustible 11 Bomba de cebado manual 6 Válvula de purga 12 Inyector
Figura 2. 10: Sistema de combustible motor CAT 3306B Fuente: Manual del estudiante Ferreyros. (Caterpillar, 2010).
29
El sistema de combustible consta de lo siguiente:
Filtros
Bombas
Depósito de combustible
Inyectores de unidad electrónica
Módulo de control electrónico
Sistema de lubricación
Se hace subir aceite del cárter con ayuda de la bomba de aceite, por los filtros de aceite al colector principal de aceite y se distribuye a las distintas partes del motor. Después circula por la gravedad de vuelta al cárter del motor. El sistema de lubricación consta de lo siguiente:
Bomba de aceite
Filtros de aceite
Icono de advertencia en pantalla (Stop Engine)
Sistema de enfriamiento
Está formado por el radiador, el ventilador, la bomba de agua, las mangueras y ductos de circulación de agua instalados en circuito cerrado.
Su función es refrigerar el motor y evitar que alcance temperaturas peligrosas. La bomba de agua impulsa el refrigerante que proviene del radiador y la hace circular por el exterior de los cilindros, donde se calienta, y pasa por el radiador, donde una corriente de aire frío del ventilador la enfría y luego la bomba de agua la hace recircular nuevamente.
30
1 Radiador 2 Tapa de presión
3 Línea de entrada al radiador 4 Termostato
5 Culata 6 Block
7 Línea de entrada bomba de agua9 8 bomba de agua 9 Línea de bypass 10 Filtro de aceite 11 Enfriador de aceite 12 Codo
Figura 2. 11: Sistema de enfriamiento
Fuente: Manual del estudiante Ferreyros, (Caterpillar, 2010).
Sistema de entrada de aire
“El sistema de admisión de aire, suministra al motor aire de combustión puro y libre de contaminantes. Los motores scooptram utilizan un ventilador de álabes impulsado por el motor para hacer circular el aire por el radiador de enfriamiento del motor”. (Caterpillar, 2010)
Sistema de escape
“La finalidad del sistema de escape es de descargar gases de escape y de reducir el ruido del motor. El sistema de escape consta de silenciador, purificador, tubería y turbocompresor”.
(Caterpillar, 2010)
Turbo alimentadores
31
“Formado por un turbocompresor que es una turbina a gas acoplada a un compresor de aire. La turbina opera con los gases calientes de escape del motor e impulsa el compresor. La rueda del compresor recoge aire limpio, lo comprime y suministra a los cilindros del motor aire a presión a través del colector de admisión”. (Caterpillar, 2010)
Sistema de carga y encendido
“El sistema de carga y encendido está compuesta principalmente de 2 baterías de 12v cada una, 1 alternador y el estárter o motor de arranque”.
(Caterpillar, 2010).
“El alternador tiene dos funciones: suministra corriente eléctrica para operar el vehículo, y carga la batería mientras el vehículo está trabajando.
El pulso de corriente eléctrica hace que se active el motor de arranque y engrane con la volante del motor, para provocar el primer giro del motor”. (Caterpillar, 2010)
b) Upbox o caja de transferencia
El Upbox transfiere potencia del motor por el eje trasero, permitiendo al scooptram mantener su baja altura. El Upbox transmite la potencia con una relación uno a uno al transverter. El Upbox consta de la placa de transmisión y el acoplamiento de línea de transmisión.
El acoplamiento de línea de transmisión es la conexión de la salida del motor a la línea de transmisión del Transverter, figura 2.13.
32
7 Housin 24,27 Plug magnetic, Seal –o-ring
13,19,37 Bolt, washer 26 Seal –o-ring
15 Seal -o-ring 27,40 Seal –o-ring, plug-o-ring 21,39 Seal -o-ring, plug 33,36 Washer hard, bolt
22 Dowel 38 Seal –o-ring
Figura 2. 12: Upbox o caja de transferencia Fuente: Manual de partes CAT (Caterpillar, 2013)
c) Convertidor de torque
“Un convertidor de torque o par es un sistema hidrodinámico, que transmite energía de un motor a una transmisión por el uso de aceite hidráulico. Los sistemas Hidrodinámicos están basados en el principio que un fluido tiene fuerza”.(Caterpillar, 2010).
El convertidor de par consta de tres elementos:
“Un impulsor giratorio que causa que el aceite dentro de este circule hacia afuera por fuerza centrífuga.
Una turbina que es accionada por el aceite en circulación.
33
Un estator para aumentar el par”. (Caterpillar, 2010).
d) Transverter
“El transverter es un convertidor automático de transmisión controlado electrónicamente, que se opera por medio de una serie de pulsadores o un conmutador selector localizado en el compartimiento del operador, figura 2.14. La potencia del motor diesel se trasmite directamente del volante del motor por el Upbox (relación 1:1) al transverter cuyos ejes de transmisión trasladan potencia por líneas de propulsión a los diferenciales traseros y delanteros”. (Caterpillar, 2010).
“El sistema de transverter está formado por ciertos componentes que trabajan juntos como una unidad, que son: Convertidor de par, caja de transmisión, unidad de control transverter y el control lógico programable”. (Caterpillar, 2010)
2,1 Seal-o-ring, tuve as 5,7 Tubes as, seal-o-ring
3,4 Washer-hard, nolt 8 Bolt
4,3 Bolt, seal-o-ring Figura 2. 13: Transverter
Fuente: Manual de partes CAT (Caterpillar, 2013)
34 e) Ejes
“Los ejes delanteros y posteriores tienen corona dentada y piñón de ataque tipo cónico helicoidal con más reducción proporcionada por un engranaje planetario colocado dentro del cubo de la rueda, figura 15, por tal motivo cuenta con dos reducciones”.
(Caterpillar, 2010).
“Reducción Primaria, el piñón de ataque y corona dentada cónica helicoidal.
Reducción Secundaria, en el cubo de la rueda se ajusta un engranaje planetario y que este acciona a tres engranajes de piñón que a su vez engranan con una corona dentada internamente que esta rígidamente montada”.(Caterpillar, 2010).
1,2 Bolt
Figura 2. 14: Eje oscilante posterior
Fuente: Manual de partes CAT (Caterpillar, 2013)
f) Sistema de frenos
“El sistema de freno cuenta con, frenos enfriados por líquido. En el frenado se invierte el proceso de aplicación y liberación del freno. Los frenos se aplican por la fuerza de un resorte, y se liberan por medio de la
35
presión hidráulica. El freno usa la tecnología de freno existente de disco húmedo. El cubo de la rueda está estriado, y gira con los discos de fricción, que están intercalados entre discos estacionarios de acero, que a su vez, están estriados a la caja del eje. La empaquetadura de disco está totalmente aislada de su entorno e inmersa en aceite. Esta disposición es idéntica a la empleada en los frenos de disco húmedos convencionales”. (Caterpillar, 2010).
“Cada mando final o cubo de rueda tiene un sistema de freno independiente. Se disponen muelles helicoidales industriales en el anillo ocupado antes por el pistón de aplicación (hidráulica). Se contienen en receptáculos individuales y son comprimidos por un único pistón anular grande. Los muelles hacen que el pistón actúe en el juego de discos compuesto de discos alternantes estacionarios y de rotación”. (Caterpillar, 2010).
“La aplicación de presión hidráulica al área de trabajo del pistón hace que retroceda, comprimiendo los muelles aún más, dejando libre el juego de discos, y permitiendo que la rueda de vueltas. Se debe mantener esta presión durante el funcionamiento normal. La pérdida de presión de sistema por cualquier motivo permite que los muelles apliquen energía de freno completa de inmediato. Esto permite la eliminación de todos los sistemas redundantes. La aplicación de servicio para retrasar el vehículo o reducir la velocidad a parada se lleva a cabos simplemente controlando el nivel de presión”. (Caterpillar, 2010).
Su control se realiza a través del pedal de freno del operario, el sistema se puede apreciar en la figura 2.16.
36
1 Rodamiento 5 O-ring
6 Disco de friccion 7 O-ring
8-11 O-ring 12 Pin
13,15,18,19 Piston 16 Resortes
Figura 2. 15: Eje sistema de frenos
Fuente: Manual de partes CAT (Caterpillar, 2013)
g) Sistema hidráulico
“El equipo utiliza una bomba hidráulica de desplazamiento fijo con válvulas de centro abierto. Al arrancar el motor, también se accionan las bombas.
Cuando no se aplica ninguna función de control (levante, volteo, dirección), el aceite hidráulico circula libremente por el sistema y retorna al tanque hidráulico.
La presión del sistema es mínima”. (Caterpillar, 2010).
“Todos los subsistemas hidráulicos comparten el mismo depósito, quiere decir el aceite hidráulico es único para todos los sistemas figura 2.17”. (Caterpillar, 2010).
“Sistema de dirección
Sistema de basculación y levantamiento
Sistema de frenos
