UNCP
Facultad de Ingeniería Mecánica
Mejora de la confiabilidad de la excavadora 320D, empleando el análisis de fallas funcionales en la Compañía Minera Raura.
Janampa Auqui, Randy Raúl
2019
Universidad Nacional del Centro del Perú
Esta obra está bajo una licencia https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Repositorio Institucional - UNCP
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
TESIS
PRESENTADA POR EL BACHILLER:
JANAMPA AUQUI, RANDY RAUL
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO MECÁNICO
HUANCAYO – PERÚ
2019
MEJORA DE LA CONFIABILIDAD DE LA
EXCAVADORA 320D, EMPLEANDO EL ANÁLISIS DE FALLAS FUNCIONALES EN LA COMPAÑÍA MINERA
RAURA
i ASESOR
Dr. Rolando Gamaniel Montalván Lozano
ii AGRADECIMIENTO
Primero, agradecer a Dios, por guiar mi camino y ser quien nos cuida cada día a toda mi familia.
Agradecer de manera especial al Dr. Rolando Gamaniel Montalván Lozano, por su tiempo, sus conocimientos, su paciencia, orientación y apoyo que ha sido
fundamental para mi formación como investigador.
A todos los docentes de mi querida Facultad de Ingeniería Mecánica de la UNCP, por todos los conocimientos brindados, las sabias exhortaciones para el
comienzo en la etapa competitiva de profesionales para el desarrollo de nuestra sociedad.
iii DEDICATORIA
La presente tesis se la dedico a mis padres Tito Balbin Nestares y Ana Auqui Velasque, por el apoyo brindado, sus sabios consejos y por
estar conmigo en mis triunfos y derrotas, A mis hermanos (Lizeth, Claudia, Smith,
Jhaciel) quienes me motivaron para cumplir este objetivo, pero de modo muy especial a mi hermano Jhean Balbin Auqui (Q.E.P.D) quien
siempre nos enseñó a superar obstáculos.
A mi novia Elsa Ortega por su apoyo constante y motivación para seguir creciendo como persona y profesionalmente.
Randy Raúl Janampa Auqui
iv RESUMEN
El trabajo de investigación tiene como título “MEJORA DE LA CONFIABILIDAD DE LA EXCAVADORA 320D, EMPLEANDO EL ANÁLISIS DE FALLAS FUNCIONALES EN LA COMPAÑÍA MINERA RAURA”.
El problema principal de trabajo de investigación es: ¿Cómo se podrá mejorar la confiabilidad de la Excavadora 320D, empleando la técnica del análisis de fallas funcionales en la Compañía Minera Raura?
La Compañía minera RAURA tiene una capacidad de tratamiento de 2.500 toneladas por día (tpd), pero debido a paradas no programadas de su Excavadora se ha reducido, es por ello el objetivo fue Mejorar la confiabilidad de la Excavadora 320D que inicialmente era de 0,014 a un valor de 0,0094 después de realizado el mantenimiento, también se incrementó la disponibilidad de 83 % a un 86 %, empleando la técnica del análisis de Fallas Funcionales, para lograr ello se recogió información actualizada sobre la Excavadora 320D a través de las ordenes de trabajo, catálogos, en la cual se describe las características del equipo, los indicadores a calcular y las fallas frecuentes.
Asimismo, este tipo de investigación es tecnológico, y de nivel Aplicada, mediante la metodología de análisis de criticidad se realizó un estudio de criticidad a la Excavadora 320D, utilizando la metodología de análisis de modos y efecto de falla (AMEF), identificando así las funciones, fallas funcionales, modos de falla y efectos de fallas en base del estudio de investigación.
Palabras claves: Confiabilidad, Análisis de falla, Falla, Excavadora 320D
v ABSTRACT
The research work is entitled "IMPROVING THE RELIABILITY OF THE 320D EXCAVATOR, USING THE FUNCTIONAL FAILURE ANALYSIS IN THE RAURA MINING COMPANY".
The main problem of research work is: How can the reliability of 320D Excavators be improved, using the theory of functional failure analysis in the Raura Mining Company?
The RAURA mining company has a treatment capacity of 2,500 tons per day (tpd), but due to unscheduled shutdowns of its Excavator has been reduced, that is why the objective was to improve the reliability of the 320D Excavator that was initially 0.014 to a value of 0.0094 after the maintenance was performed, the availability of 83% to 86%, using the technique of Functional Failure Analysis, to comply with this, updated information on the 320D Excavator will be collected through the work orders, catalogs, where the characteristics of the equipment, the indicators to be measured and the routine failures are described.
Likewise, this type of investigation will be of the technological type, and Applied level, by means of the criticality analysis methodology, a criticality study will be carried out on the 320D Excavator, using the methodology of failure mode and effect analysis (AMEF), thus identifying functions, functional failures, failure modes and effects of failures based on the research study.
Key Word: Reliability, Failure Analysis, Failure, Excavator 320D
vi ÍNDICE GENERAL
Página
ASESOR ... i
AGRADECIMIENTO ... ii
DEDICATORIA ... iii
RESUMEN ... iv
ABSTRACT ... v
INDICE GENERAL ... vi
ÍNDICE DE FIGURAS ... ix
ÍNDICE DE TABLAS ... x
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
1.3.2 Objetivos específicos. ... 4
1.4 Justificación. ... 4
1.4.1 Razones. ... 4
1.4.2 Importancia. ... 5
1.5 Limitaciones del estudio. ... 5
vii CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes de la investigación. ... 6
2.2 Bases teóricas. ... 8
2.2.1 Análisis de Modos y efectos de Fallas (AMEF). ... 8
2.2.2 Tipos de AMEF ... 8
2.2.3 Proceso de Elaboración de un AMEF ... 9
2.2.4 Confiabilidad... 11
2.2.5 Falla.. ... 11
2.2.6 Clasificación de las Fallas.. ... 11
2.2.7 Análisis de falla.. ... 12
2.2.8 Consecuencias de las fallas. ... 12
2.2.9 Análisis de Modo y efecto de falla. ... 12
2.2.10 Sistemas de la Excavadora 320D. ... 13
2.3 Bases conceptuales... 16
2.3.1 Análisis de falla. ... 16
2.3.2 Falla. ... 16
2.3.3 Falla funcional. ... 16
2.3.4 Excavadora. ... 17
2.3.5 Confiabilidad. ... 17
2.3.6 Mantenibilidad. ... 17
2.4 Hipótesis. ... 17
2.5 Operacionalización de las variables. ... 18
CAPÍTULO III METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN 3.1 Método de investigación. ... 19
3.2 Tipo de investigación. ... 20
3.3 Nivel de investigación. ... 20
3.4 Diseño de la investigación. ... 20
3.5 Población, muestra o unidad de observación. ... 21
3.6 Técnicas e instrumentos de recolección de datos. ... 21
3.6.1 Técnicas de recolección de datos. ... 21
viii
3.6.2 Instrumentos de recolección de datos ... 22
3.7 Técnicas de procedimiento y analisis de datos... 26
CAPÍTULO IV FUNCIÓN DE LOS SISTEMAS DE LA EXCAVADORA CAT 320D 4.1 Especificaciones de la Excavadora 320D. ... 27
4.2 Funciones, Falla Funcional y Modo de Falla. ... 28
4.2.1 Análisis de Modo Falla del Sistema de Potencia. ... 28
4.2.2 Análisis de Modo Falla del Sistema Hidráulico. ... 31
4.2.3 Análisis de Modo Falla del Sistema Motriz. ... 33
4.2.4 Análisis de Modo Falla del Sistema de Control y Mando. ... 33
4.2.5 Análisis de Modo Falla del Sistema Eléctrico. ... 34
4.2.6 Análisis de Modo Falla del Sistema Estructural. ... 35
CAPÍTULO V RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN 5.1 Análisis de la Confiabilidad de la Excavadora antes del Mantenimiento..36
5.1.1 Tablas... 36
5.1.2 Gráficos. ... 39
5.2 Análisis de Criticidad de la Excavadora 320D... 40
5.3 Implementación de un Programa de Mantenimiento. ... 45
5.4 Cálculo de la Confiabilidad después de Implementar el plan de Mantenimiento. ... 48
5.5 Prueba de Hipotesis ... 50
5.6 Discusión de Resultados. ... 54
5.7 Aportes y aplicaciones. ... 55
CONCLUSIONES ... 56
RECOMENDACIONES ... 57
BIBLIOGRAFÍA ... 58
ix ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.1 Ubicación de Mina Raura ... 3
Figura 2.1 Pasos para la elaboración de un AMEF ... 10
Figura 5.1 Variable de Entrada y Salida ... 36
Figura 5.2 Diagrama de Confiabilidad de Excavadoras ... 39
Figura 5.3 Diagrama de Disponibilidad y Confiabilidad de las Excavadoras .... 39
Figura 5.4 Análisis de Criticidad de la Excavadora ... 42
Figura 5.5 Análisis de Criticidad de Componentes de la Excavadora ... 44
Figura 5.6 Diagrama de Disponibilidad y Confiabilidad después del Mantenimiento a las Excavadoras ... 50
Figura 5.7 Selección de la Prueba para la Hipótesis ... 50
Figura 5.8 Valores de T-Student ... 53
Figura 5.9 Diagrama de Comparación de Resultados de las Excavadoras ... 54
x ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 2.5.1: Operacionalización de las variables de estudio ... 18
Tabla 3.1: Formato de Inspección ... 22
Tabla 3.2: Formato del análisis de Fallas ... 24
Tabla 3.3: Formato de Orden de Trabajo ... 25
Tabla 3.4: Formato de Falla Funcional y Modo Falla... 26
Tabla 4.1: Especificaciones de la Excavadora 320D ... 27
Tabla 4.2: Falla Funcional y Modo de Falla ... 28
Tabla 4.3: Falla Funcional y Modo de Falla Sistema de Potencia ... 28
Tabla 4.4: Falla Funcional y Modo de Falla del Sistema Hidráulico... 31
Tabla 4.5: Sistema Motriz ... 33
Tabla 4.6: Sistema de Control y Mando ... 33
Tabla 4.7: Sistema Eléctrico ... 34
Tabla 4.8: Sistema de Estructura ... 35
Tabla 5.1: Lista de Excavadoras ... 36
Tabla 5.2: Tiempo de Cambio ... 37
Tabla 5.3: Análisis de los Indicadores antes del Mantenimiento ... 38
Tabla 5.4: Cálculo de la criticidad de la Falla ... 40
Tabla 5.5: Análisis de Criticidad de la Excavadora ... 41
Tabla 5.6: Cálculo del tiempo Utilizado para cambio de componentes ... 43
Tabla 5.7: Análisis de la criticidad de las Fallas de los componentes ... 44
Tabla 5.8: Programa de Mantenimiento para la Excavadora ... 45
Tabla 5.9: Indicadores después del Mantenimiento ... 49
xi
Tabla 5.10: Pruebas de Normalidad ... 51
Tabla 5.11: Datos descriptivos de la confiabilidad inicial y final ... 52
Tabla 5.12: Evaluación de Normalidad... 52
Tabla 5.13: Correlación de muestras relacionadas ... 53
Tabla 5.14: T-Student por SPSS ... 53
1 INTRODUCCIÓN
El presente proyecto de investigación se realizó un estudio de la mejora de la Excavadora 320D, en la cual se empleó la técnica del análisis de fallas funcionales en la compañía minera Raura, donde se realizó un estudio de la situación en que se encontraba la excavadora, para posteriormente realizar un análisis de criticidad y proponer un plan de mantenimiento donde se observó una mejora en la confiabilidad de la Excavadora.
La minera Raura es una compañía peruana de mediana minería polimetálica, siendo el objetivo explotar y procesar concentrados de Cobre, Plomo, Plata y Zinc. Teniendo la capacidad de tratamiento de 2.500 tpd, con una obtención existente cerca de 1.600 toneladas diarias de mineral, teniendo en cuenta que la maquinaria pesada es una de las principales aportantes de la explotación, se encontró las continuas fallas funcionales de los mecanismos de la Excavadora 320D, es por ello el desarrollo de la presente tesis que se basa en la siguiente interrogante: ¿Cómo se podrá mejorar la confiabilidad de la Excavadora 320D, empleando la teoría del análisis de fallas funcionales en la Compañía Minera Raura?
El tipo de investigación del presente proyecto es tecnológico y se basó en el nivel aplicado.
El presente trabajo de investigación comprende lo siguiente:
2 Capítulo I. Planteamiento del estudio, iniciando con la fundamentación del problema, donde se describe el problema de la excavadora, de esta problemática se plantea el problema, objetivos, justificación y limitaciones del estudio.
Capítulo II. Marco teórico de la investigación, donde se detalla todos los conceptos y bases teóricas que nos van a servir de apoyo en la elaboración de nuestro trabajo de investigación.
Capítulo III. Metodología de la investigación, en este capítulo se analiza el método inductivo (cualitativo), tipo y nivel y diseño descriptivo comparativo, se detalla porque se eligió cada uno de ellos.
Capítulo IV. Desarrolló el trabajo de investigación, en este caso como se hizo la recolección de datos de los equipos en forma manual.
Capítulo V. Análisis y resultados de la Investigación, implementando el mantenimiento para la mejora de la confiabilidad.
Finalmente se realizó las conclusiones y recomendaciones
El Autor
3 CAPÍTULO I
PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO 1.1 Fundamentación del problema.
El presente trabajo de tesis se desarrolló en la Compañía Minera Raura ubicada en la Provincia de Lauricocha Departamento de Huánuco.
Figura 1.1 Ubicación de Mina Raura Fuente: Internet Google
En la actualidad la Compañía Minera explota concentrados de Cobre, Plomo, Plata y Zinc, para la cual hacen uso de una Excavadora 320D para alimentar la tolva para ingreso de mineral a la zona de chancado. En la cual se observó un incremento de paradas por fallas funcionales en su Excavadora, lo cual implica que se pare por falta de mantenimiento preventivo.
4 La Compañía Minera Raura cuenta actualmente con una confiabilidad de 0.019 y disponibilidad de 83% en su excavadora 320D, en la cual solo realizan un mantenimiento correctivo, lo que implica una disminución de su disponibilidad y confiabilidad incrementándose sus costos y reduciendo su productividad, ocasionando que sus equipos se encuentren parados, por lo que teniendo estos problemas me permitió investigar y ejecutar un análisis de fallas funcionales que permitió reducirlos y así mejorar su confiabilidad incrementando su disponibilidad.
Siendo la Excavadora el principal y único para el abastecimiento a la tolva, por la cual fue contexto de desarrollo de la presente investigación.
1.2 Formulación del problema.
1.2.1 Problema general.
¿Cómo se podrá mejorar la confiabilidad de la Excavadora 320D, empleando la técnica del análisis de fallas funcionales en la Compañía Minera Raura?
1.3 Objetivos de la investigación.
1.3.1 Objetivo general.
Mejorar la confiabilidad de la Excavadora 320D, empleando la técnica del análisis de Fallas Funcionales en la Compañía Minera Raura.
1.3.2 Objetivos específicos.
a) Diagnosticar las fallas en la excavadora 320D.
b) Emplear la teoría de criticidad de las partes del objeto de estudio.
c) Medir después de un análisis la confiabilidad.
1.4 Justificación.
1.4.1 Razones.
El estudio de Mejorar la confiabilidad de la Excavadora 320D mediante el análisis de fallas funcionales fue porque los equipos pesados de la compañía minera solo realizaban el mantenimiento correctivo ocasionando paradas imprevistas que disminuía la producción, ocasionando pérdidas económicas.
5 1.4.2 Importancia.
La importancia de estudiar este tema fue para mejorar la confiabilidad del equipo pesado y a su vez incrementar su disponibilidad, esto nos permitió evaluar los diferentes componentes de la excavadora que son susceptibles a diferentes fallas, para nuestro caso se empleó tecnologías que relacionan a los indicadores de gestión en el mantenimiento de las maquinarias pesadas.
1.5 Limitaciones del estudio.
La investigación propuesta tuvo un alcance tecnológico y fue orientado en analizar las fallas funcionales de la excavadora 320D.
Las limitaciones que se encontraron en la investigación fue la toma de los datos históricos las cuales no cuenta la empresa, para lo cual se hizo las consultas a trabajadores con experiencia que estuvieron trabajando en la empresa.
6 CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO 2.1 Antecedentes de la investigación.
Según (CORONADO PALOMO, 2007), en su tesis titulada “Análisis de Modos y Efectos de Fallas en los Equipos más Críticos de la Sierra Waguer Km – 44 de Colada en C.V.G VENALUM”. Señala que “Con el objeto de identificar los aspectos que influyen en el funcionamiento y operación de las sierras, se utilizó la metodología de análisis de modos y efectos de fallas (AMEF), metodología permite examinar todos los componentes del sistema que fallen, a través de los modos fallas. Para el desarrollo de esta metodología se tomó como ejemplo de prueba la sierra km – 44, a la que se realizó un estudio de sus fallas desde su inicio logrando identificar los componentes fueron considerados los más críticos, verificando los efectos de las fallas y sus efectos”.
De la tesis de Coronado Palomo, se hizo uso para el análisis e interpretación de los resultados de los sistemas críticos, la determinación de las fallas funcionales, modos de fallas, efecto de falla obtenidos en la presente tesis.
Según (Álvarez Campos, 1017), en su tesis titulada “El AMEF para aumentar la Disponibilidad de la Flota Vehicular de la Empresa EMTRAFESA SAC”. Señala que “Mediante el software y proceso desarrollado que involucra el análisis de modo de fallas y efectos FMEA en conjunto con otras técnicas de mejora de confiabilidad FTA, RCA se obtendrá una potente
7 herramienta para el análisis de fallas en sistemas mecánicos que servirán de gran ayuda para la industria y especialmente aquella que se dedique al análisis de fallas además como política de mejora de la confiabilidad de maquinaria o productos para establecer estrategias de mantenimiento de carácter proactivo y acciones correctivas de una manera más rápida y eficiente”.
De la tesis de Álvarez Campos, se tomó las definiciones para mi marco teórico empleado y empleo del AMEF según lo empleado para esta tesis.
Según (Rodríguez Borja, 2014) en su tesis titulado “Análisis de Modos y Efectos de falla para Mejorar la disponibilidad Operacional en la línea de producción de Gaseosas N° 3”. Señala que “La eficiencia mecánica es la diferencia entre el porcentaje de tiempo total producido menos el porcentaje de tiempos perdidos por fallas atribuibles a maquinaria, encontrando que el promedio de eficiencia mecánica de la línea No 3 en el periodo estudiado entre noviembre de 2011 a julio de 2012 es de 82.40%, mostrando un 6.6%
de diferencia con respecto al valor propuesto de 88% y siendo reflejado con un resultado favorable en productividad, manejo de programación de mantenimiento, rendimientos de materias primas y rendimientos de energía”.
De la tesis de Rodríguez Borja, se manejó las definiciones del marco teórico de la tesis.
Según (Robles Rojas, 2015), en su tesis titulado “Análisis, Diagnostico y Propuestas de mejora en la gestión de activos físicos de Grúas Pórtico”.
Señala que “El principal objetivo es el poder aumentar la vida útil de los activos físicos de las grúas, así como su disponibilidad al disminuir las constantes fallas actuales y sus consecuencias. Para lograrlo se propone la implementación de un Sistema de Gestión de Activos Físicos que abarca conceptos como mantenimiento, criticidad, riesgo, confiabilidad, gastos, etc.
Este sistema se enfoca en el manejo óptimo de los activos con el fin de lograr el cumplimiento del plan estratégico de la empresa”.
De la tesis desarrollada por Robles Rojas, se utilizó los procedimientos para aumentar su disponibilidad y disminuir paradas en el equipo.
8 Según (Suárez Bermúdez, 2006) en su tesis titulada “Análisis De Modo Y Efecto De Falla De Una Llenadora Tipo Lineal De 25 Margarina”, señala que
“La detección de fallas potenciales disminuye costos por motivo de mantenimiento correctivo evitado. A través de un monitoreo de condiciones se puede hacer un registro histórico del funcionamiento de los sistemas y elementos para llevar a cabo un mantenimiento predictivo que evitaría la ocurrencia de fallas. A su vez, los tiempos de parada se ven reducidos considerablemente ya que el problema es solucionado antes de que ocurra la falla”.
De la tesis de Suárez Bermúdez, se tomó las definiciones usadas en su marco teórico para el desarrollo de la presente tesis.
2.2 Bases teóricas.
2.2.1 Análisis de Modos y efectos de Fallas (AMEF).
Según (Moubray, 2000), manifiesta del AMEF que “Esta etapa es la principal y más importante del análisis MCC, se basa en la identificación de los Modos y Efectos de Falla asociados a un determinado equipo”.
Es fundamental que al aplicar este estudio se analiza al equipo dividiendo sus partes o sistemas.
Los caminos para una buena realización del AMEF son:
Según (Moubray, 2000), lo define como “La ubicación de los manuales de los equipos, entrevistas al personal de mantenimiento, definir las funciones de los equipos, definir Fallas funcionales de los equipos, donde se debe definir los Modos de Falla asociados a cada subsistema sabiendo establecer los efectos de cada modo de falla se debe buscar las causas que hayan conducido a la falla y finamente evaluar las consecuencias de las fallas”.
2.2.2 Tipos de AMEF.
• AMEF de diseño (DFMEA)
Documento asociado a los modos de falla en los productos y componentes antes de que sean fabricados. (Martínez Lugo, 2004).
9
• AMEF de proceso (PFMEA)
Documento asociado a los modos de fallas con los procesos de ensamble o manufactura. (Martínez Lugo, 2004)
• AMEF de software
Documento asociado a los modos de falla con funciones de software.
(Martínez Lugo, 2004)
• AMEF de sistema
Documento asociado a los modos de falla para los niveles de función de sistemas. (Martínez Lugo, 2004)
2.2.3 Proceso de Elaboración de un AMEF
Para la elaboración de un AMEF es necesario la revisión y seguimiento de los siguientes elementos y/o etapas: Identificación de funciones (primarias y/o secundarias) de los subsistemas de los equipos críticos, determinación de fallas, determinación de causas, análisis de fallas, evaluación de la severidad de la falla, revisión de método de detección de la falla, análisis del efecto, determinación de características especiales, evaluación de riesgos, establecer nivel de criticidad. Estos pasos se resumen en la siguiente figura. (Coronado Palomo, 2007).
10 Figura 2.1 Pasos para la elaboración de un AMEF
Fuente: Tesis de Análisis de modos y efectos de fallas a los equipos más críticos de la sierra Wagner Km-44 de la colada en C.V.G Venalum.
A continuación, se detallan algunos aspectos a ser considerados en la aplicación del proceso descrito en la figura 2.1:
• Funciones del equipo
Una función es el propósito para el cual fue diseñado un proceso que está bajo análisis. Si es un sistema, las funciones de los subsistemas deben también ser identificadas. (Coronado Palomo, 2007).
• Modos de fallas
Los modos de fallas pueden catalogarse en una de cinco categorías de falla: falla total, falla parcial, falla intermitente, falla antes de tiempo, falla por sobre carga de la función. El propósito de agrupar los modos de fallas en esos cincos grupos es para ayudar a identificar todos los posibles modos de falla. Si se analizan los
11 modos de fallas en esta forma, pueden ser reveladas posibles formas de falla inusuales que pudieran pasar desapercibidas.
(Coronado Palomo, 2007).
• Efectos de fallas
Luego que las funciones y modos de fallas han sido establecidos, el siguiente paso en el proceso de un AMEF es identificar las consecuencias potenciales cuando se presente un modo de falla.
Una vez identificadas las consecuencias, éstas deben ser ubicadas dentro del modelo AMEF como efectos. (Coronado Palomo, 2007).
2.2.4 Confiabilidad.
Según (Humberto, 2010), señala que la confiabilidad “Se determina como la posibilidad de que un conjunto desempeñe correctamente las actividades para las cuales se plantea, durante un límite de periodo determinado y bajo acciones normales de actuación. El lapso centro en averías es una muestra de la confiabilidad, entre más elevado sea este, más grande es la confiabilidad conjunta y se cuenta mediante la siguiente expresión”:
“MTBF = N° de horas totales del periodo / N° de averías”
2.2.5 Falla.
Según Ramírez C. S. (2014), define las fallas como “la presencia de una condición indeseada o insatisfactoria. Un fallo significa que un componente o un sistema no satisfacen o no funciona de acuerdo con las especificaciones dadas o preestablecidas”.
2.2.6 Clasificación de las Fallas.
Según Martínez B. K. J. (2010). Señala que las fallas se clasifican en:
“Fallas tempranas: ocurren al principio de la vida útil y constituyen un porcentaje pequeño del total de fallas. Pueden ser causadas por problemas de materiales, de diseño o de montaje”.
“Fallas adultas: son las fallas que presentan mayor frecuencia durante la vida útil. Son derivadas de las condiciones de operación y se
12 presentan más lentamente que las anteriores (suciedad en un filtro de aire, cambios de rodamientos de una máquina, etc.)”.
“Fallas tardías: representan una pequeña fracción de las fallas totales, aparecen en forma lenta y ocurren en la etapa final de la vida del bien (envejecimiento del aislamiento de un pequeño motor eléctrico, perdida de flujo luminoso de una lámpara, etc.)”.
2.2.7 Análisis de Falla.
Según Mc Kena T. (1997), menciona que el análisis de falla es “la recopilación, análisis, revisión y clasificación de las fallas para determinar tendencias e identificar el bajo rendimiento de partes y componentes de un sistema”.
Según PDVSA CIED (1999), menciona también “es un proceso de sucesivas acciones de integración y desintegración de eventos, en el cual se aplican razonamientos, cuantitativos y lógicos logrando determinar a cabalidad el qué, cómo y por qué ocurrió la falla”.
2.2.8 Consecuencias de las fallas.
Según Tecsup (2014), define las consecuencias de fallas como “las acciones correctivas y preventivas motivadas por una falla tienen su fundamento en que las consecuencias de las fallas son más importantes que sus características técnicas. De aquí la idea de que el mantenimiento proactivo no sólo debe prevenir los fallas sino también evitar o reducir sus consecuencias”.
2.2.9 Análisis de Modo y efecto de Falla.
Según Miranda, Chamorro, & Rubio (2007), manifiesta que “el Análisis de Modos de Fallos y sus Efectos (AMEF), también conocido por sus iniciales anglosajonas FMEA (Failure Modes and Effects Analysis), es un método sistemático para detectar y corregir los posibles defectos del producto antes que éste llegue al cliente”
13 Definición
Según Peña (2001), el AMEF (Análisis Modal de Fallos y Efectos), lo define como “un método dirigido a lograr el aseguramiento de la calidad, que mediante el análisis sistemático, contribuye a identificar y prevenir los modos de fallo, tanto de un producto como de un proceso, evaluando su gravedad, ocurrencia y detección, mediante los cuales, se calculará el Número de Prioridad de Riesgo, para priorizar las causas, sobre las cuales habrá que actuar para evitar que se presenten dichos modos de fallo”.
“NPR = S × O × D” ……… Ec. (1) Dónde:
NPR : Número de Prioridad de Riesgo.
S : Gravedad de fallo.
O : Probabilidad de ocurrencia.
D : Probabilidad de no detección.
2.2.10 Sistemas de la Excavadora 320D.
2.2.10.1 Sistema de Fuerza:
a. Motor:
El modelo CAT C 6.6 está fabricado según las normas de emisiones Tier 2, el Stage II de la Unión Europea y Tier 2 de China. El motor es resistente, potente y duradero para cumplir todas las necesidades que sea necesario. El empleo del modo ECO ayuda a disminuir el gasto de combustible hasta en un 15 %.
b. Sistema de Admisión y Escape:
Son un sistema turboalimentado con intercooler, las cuales entregan al motor de combustión, aire comprimido y enfriado, para realizar la combustión en las cámaras. Estos poseen un turbocompresor ubicado en el múltiple de escape, el que succiona aire del ambiente por medio de unos espirales ciclónicos.
14 c. Sistema de Enfriamiento:
Este sistema convencional del motor está integrado por una bomba de agua, radiador, ventilador, termostato, pulsador de flujo y un sensor de temperatura.
d. Sistema de Inyección:
Tiene inyección directa de mando mecánico, inyectores tipo lápiz y bomba lineal. El sistema introduce combustible atomizado con presión al ingreso de válvula, de 21,7 MPa, hacia los cilindros, luego genera la composición combustible.
e. Sistema de Lubricación:
Es el que entrega aceite al motor con una presión de 144 kPa, cuando se encuentra en mínimo el motor y el aceite se encuentre entre 70 y 89 ºC, cuando se encuentra en velocidades máximas su presión del aceite es de 295 y 489 Kpa, con la finalidad de refrigerar los componentes del motor y mantener lubricadas así poder evitar el desgaste por fricción.
2.2.10.2 Sistema Hidráulico:
El sistema hidráulico trabaja a una presión de 34.000 Kpa (5.076 lb/plg²) y flujo de 259 L/min (69 gal EEUU/min) en sus dos bombas hidráulicas para incrementar su productividad y rendimiento en la excavación.
Este sistema cuenta con los siguientes mecanismos:
• Válvula de freno emergencia y de traslación: Cuando la maquinaria se detiene o se encuentra parada, se activa el dispositivo de frenado automático para impedir que la maquinaria se avance en terrenos inclinados.
• Válvula de frenado de giro: disminuye gradualmente la velocidad con el fin de evitar daños en el sistema por la parada del giro.
• Freno de aparcamiento de giro: al detener el giro, este freno se activa para que el giro siga o se devuelva, cuando está en terrenos inclinados.
15
• Válvula antidrift: es la que bloquea el boom y el brazo cuando ya no están activados, asegurando así el boom y el brazo a la posición en la cual se encontró inicialmente.
• Válvula de alivio principal: reduce la presión en el sistema hidráulico cuando este se aumenta.
• Válvula de seguridad de sobrecarga: se hallan ubicados en los cilindros y se activan cuando la maquinaria se sobrecargue, así se evita que los cilindros sean dañados.
2.2.10.3 Sistema Motriz:
a. Sistema de Giro:
El sistema de giro es el que origina el movimiento por medio de la potencia transmitida por el motor de pistón axial hidráulico, esta potencia es convertida y entregada en dos etapas por un sistema mecánico de engranajes planetarios.
b. Sistema de Traslación:
Este sistema está conformado por 02 motores de marca Kawasaki, que se encuentran ubicadas en la parte posterior y cada lado del bastidor. Dichos motores están encargados de generar el movimiento rotacional que lo trasfieren por medio de Sprokets al sistema de cadenas, proporcionando el deslizamiento de la Excavadora en sentido de avance y retroceso, estos motores de traslación vienen compuestos por un subsistema hidráulico, quien se encarga de transmitir potencia suministrada mediante un eje al subsistema mecánico.
2.2.10.4 Sistema Eléctrico y Electrónico:
a. Sistema Eléctrico:
Este sistema de la Excavadora usa un sistema eléctrico la cual suministra 24 voltios, la cual es necesaria en el arranque del equipo, sistema de accionamientos, control de instrumentos y luces del equipo, esta energía es suministrada por dos baterías conectadas en serie.
16 b. Sistema Electrónico:
El sistema electrónico se utiliza para el mando electrónico que admite recoger, procesar y mandar señales para poder controlar los diferentes componentes de la Excavadora. Dichas señales son procesadas por intermedio del controlador APC 150, el cual envía señal a todos los componentes y así realicen la acción determinada.
2.2.10.5 Sistema Estructural:
a. Cabina:
Está ubicada en la parte superior del chasis del equipo en el lado izquierdo. En la cual están las palancas de mando, asiento, elementos de control, calefacción y aire acondicionado.
b. Chasis, Bastidor y Brazo
El bastidor se encarga de mover el equipo, está ubicado en la parte inferior del chasis, unido por un tornamesa el cual se encarga de realizar el giro del brazo y cabina, para realizar excavación. En el chasis se encuentra la cabina de mando y son estructurales.
2.3 Bases conceptuales.
2.3.1 Análisis de falla.
“El análisis de falla es la recopilación, análisis, revisión y clasificación de las fallas para determinar tendencias e identificar el bajo rendimiento de partes y componentes de un sistema”. (Mc Kena T.
1997).
2.3.2 Falla.
“Un fallo significa que un componente o un sistema no satisfacen o no funciona de acuerdo con las especificaciones dadas o preestablecidas”. (Ramírez C. S. 2014).
2.3.3 Falla funcional.
“Indica cuando el sistema opera fuera de los parámetros establecidos impidiendo cumplir sus funciones”. (Ramírez C. S.
2014).
17 2.3.4 Excavadora.
Maquina autopropulsora sobre cadenas o ruedas con una superestructura capaz de efectuar una rotación de 360°, excava, carga, eleva, gira y descarga materiales por la acción de una cuchara, sea el chasis o la estructura portante se desplace.
2.3.5 Confiabilidad.
“Es la capacidad de un sistema o componente para realizar una función requerida bajo las condiciones establecidas para un período de tiempo definido”. (Manual Tecsup 2006).
2.3.6 Mantenibilidad.
“Es la habilidad para que un sistema bajo condiciones establecidas de uso, pueda ser mantenido o restaurado a un estado en que pueda realizar sus funciones requeridas”. (Manual Tecsup 2006).
2.4 Hipótesis.
Si determinamos las fallas funcionales de la Excavadora 320D mediante el análisis del AMEF e implementamos un Plan de Mantenimiento, entonces se mejorará la confiabilidad de la Excavadora 320D en la Minera RAURA.
18 2.5 Operacionalización de las variables.
Tabla 2.5.1: Operacionalización de las variables de estudio
19 CAPÍTULO III
METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
3.1 Método de investigación.
La metodología aplicada en la presente investigación es Inductivo – Deductivo.
“Método Deductivo, es un método de razonamiento que consiste en tomar conclusiones generales para obtener explicaciones particulares”. (Moran Delgado & Alvarado Cervantes, 2010)
En la presente tesis se utilizó el método deductivo en:
- La aplicación de la metodología de Análisis de Criticidad, en todos los sistemas de la Excavadora, se identificó el motor con criticidad alta.
“Método Inductivo, se utiliza el razonamiento para obtener conclusiones que partan de hechos particulares aceptados como válidos, para llegar a conclusiones cuya aplicación sea de carácter general”, (Moran Delgado &
Alvarado Cervantes, 2010)
Se tomó en cuenta estudios realizados anteriormente, para podernos apoyarnos y Analizar las fallas del objeto de estudio y poder concluir que esta investigación servirá a otra máquina del mismo modelo y marca.
Consecuentemente este estudio nos ubicara en relacionar en primera instancia sus partes, para posteriormente analizar las partes en forma conjunta que en estudios se llama en forma sistémica.
20 3.2 Tipo de investigación.
El desarrollo de la tesis se basó en la Investigación Tecnológica. Puesto que se determinó las fallas funcionales de los sistemas críticos de la Excavadora en la Minera Raura.
“La investigación Tecnológica, se preocupa por la aplicación del conocimiento científico, producto de la investigación básica. Ya que es el esfuerzo para transformar el conocimiento científico en tecnología. Como resultado se obtiene conocimientos, procesos, equipos, soluciones útiles a la sociedad y a la naturaleza”. (Espinosa Montes, 2010).
3.3 Nivel de investigación.
El nivel de investigación es Aplicada, porque tiene como finalidad solucionar problemas utilitarios.
Según (Dr. Castro León, 2016). “La investigación aplicada tiene como finalidad reconstruir procesos en función de descubrimientos ya realizados para producir sistemas duros y blandos, máquinas y equipos, procesos y programas. Las cuales dan solución de los problemas de la sociedad”.
3.4 Diseño de la investigación.
El diseño es de soluciones, con asistencia del Diseño pre y Post Facto donde se tomó en cuenta una muestra “M” y se evalúa los efectos del tratamiento comparándolo con una medición previa, Para lo cual tenemos:
Diagrama:
Dónde:
M: Fallas Funcionales de la Excavadora O1: Observación de la Confiabilidad Inicial.
X: Aplicación de AMEF y Plan de Mantenimiento.
O2: Observación de la Confiabilidad Final.
M O
1X O
221 Según Espinosa M. C. A (2010 página 91) “es donde se examina los efectos que tiene una variable que ha actuado de manera normal u ordinaria. La variable independiente no se manipula, sino se observa y determina los efectos que ha tenido sobre la variable dependiente”.
3.5 Población, muestra o unidad de observación.
Nuestro estudio se realizó en la Excavadora 320D que pertenece a la Compañía Minera RAURA.
3.6 Técnicas e instrumentos de recolección de datos.
3.6.1 Técnicas de recolección de datos.
Para la ejecución de la tesis se usó la técnica documental y empírica.
“La técnica documental permite la recopilación de Técnicas de procesamiento de datos evidencias para demostrar la hipótesis de la investigación.” (Espinosa Montes, 2010)
Para la ejecución de la presente tesis se utilizó primero la técnica documental, porque se recopiló información de los sistemas de la Excavadora en la Minera Raura, así como los manuales de mantenimiento proporcionados por los proveedores de estos equipos.
“La técnica empírica permite la observación en contacto directo con el objeto de estudio, y el acopio de testimonios que permitan confrontar la teoría con la practica en la búsqueda de la verdad” (Espinosa Montes, 2010) También se usó la técnica empírica, porque se observó la situación existente de la Excavadora 320D.
Recopilando información como fallas frecuentes, paradas no programadas, componentes del equipo, tiempo de reparación, estado actual del equipo, stock de repuestos. Los cuales contribuyeron a realizar el análisis de criticidad y jerarquizar el sistema con alta criticidad
22 3.6.2 Instrumentos de recolección de datos
a. Check List: Es un documento en la cual se verifica y comprueba el funcionamiento y estado de todos los sistemas del equipo, la cual nos certifica que la maquina está en estado operativo y que no falle en su funcionamiento, en la cual también marcamos mediante una cruz indicamos el estado que se encuentra el equipo. Este procedimiento lo ejecuta el operador de equipo o inspector.
Tabla 3.1: Formato de Inspección
23 Fuente: Elaboración Propia
24 b. Fichas técnicas: Son documentos en forma de sumario realizan la descripción de características de un proceso, objeto, material o programa de modo minucioso. Los contenidos varían según la entidad, producto o servicio, pero en lo general contiene datos y características.
Tabla 3.2: Formato de Análisis de Falla
Fuente: Elaboración Propia
25 c. Ficha de Historial de Equipo: Estas fichas que deben de tener toda empresa, son como el comportamiento del funcionamiento del equipo, nos permitirá realizar un análisis de su comportamiento en donde podremos conocer datos de disponibilidad, utilización, etc.
que ayudará a tomar decisiones en su fiabilidad.
Tabla 3.3: Formato de Orden de Trabajo
Fuente: Elaboración Propia
26 3.7 Técnicas de procesamiento y análisis de datos.
El procesamiento de datos en primera instancia fue buscar un software que nos permitió determinar y analizar todos elementos que nos entrega este software, lo cual nos permitió realizar las discusiones del estudio propuesto.
El mismo que nos ayudó a poder determinar los parámetros tomados en otros equipos pesados.
Tabla 3.4: Formato de Falla Funcional y Modo Falla
Fuente: Elaboración Propia
27 CAPÍTULO IV
FUNCIÓN DE LOS SISTEMAS DE LA EXCAVADORA CAT 320D 4.1 Especificaciones de la Excavadora Caterpillar 320D.
Tabla 4.1: Especificaciones de la Excavadora 320D
Fuente: Manual de Caterpillar
SERVICIOS GENERALES COMPAÑÍA MINERA RAURA ESPECIFICACIONES TECNICAS DE EXCAVADORAS 320 DL MOTOR
Modelo de motor: Cat C6.6 ACERT Potencia neta al volante: 103 Kw/138 hp Potencia neta: 103 Kw/138 hp
Calibre: 102 mm/4.02 pulg Carrera: 130 mm/5.12 pulg Cilindrada: 6.4 L/389 pulg3
CAPACIDAD DE LLENADO DE SERVICIO Cap. tanque de combustible: 410 L/108 gal Sistema de enfriamiento: 25 L/6.6 gal Aceite del motor: 30 L/8 gal
Impulsor de giro: 8 L/2.1 gal Mando final (cada uno): 8 L/2.1 gal
Sistema hidráulico (incl. El tanque): 260 L/69 gal PESOS
Tanque hidráulico: 120 L /32 gal Peso en orden de trabajo/ estándar tren de rodaje:
Tanque hidráulico incl. Tub de succ: 138 L/36 gal 20.330Kg / 44.820 lb.
SISTEMA HIDRAULICO Pluma de alcance: R2.9B1 (9 pies 7pulg) brazo Flujo máx. (2x) del sist. De imple. prin: 205 L/min 0,9m3 (1,18yd3) cucharon, 600 mm (24pul) zapatas Presión máxima del equipo: 35.000 Kpa Peso en orden de trabajo/ tren de rodaje estándar:
Presión máx. De equipo pesado: 36.000Kpa 21.570 kg / 47.554 lb
Presión máx. De desplazamiento: 35.00 Kpa Pluma de alcance: R2.9B1 (9 pies 7pulg) brazo Presión máxima de giro: 25.00 Kpa 0.9m3 (1.18yd3) cucharon, 800mm (32 pulg) Flujo máximo del sistema piloto: 32.4 L/min MECANISMOS DE GIRO Presión máxima del sistema piloto: 3.900 Kpa Velocidad de rotación: 11.5 rpm
Calibre del cilindro de la pluma: 120 mm Par de rotación: 61.8 KN / 45.612 lb pies
Carrera del cilindro de la pluma: 1.260 mm MANDO
Calibre del cilindro del brazo: 140 mm Fuerza máx. En la barra de tiro: 206 KN / 46.311 lb Carrera del cilindro del brazo: 1.504 mm Velocidad máx. De despla: 5.5 Km/h 3.4 millas/h Calibre del cilindro del cucharon: 120 mm
Carrera del cilindro del cucharon: 1.104 mm
28 4.2 Funciones, Falla Funcional y Modo de Falla
Es importante conocer las funciones de los sistemas de la excavadora, con la finalidad de realizar las fallas funcionales y el modo de falla, los sistemas que se analizan son los siguientes.
Tabla 4.2: Falla Funcional y Modo de Falla
Fuente: Elaboración Propia
4.2.1 Análisis del Modo Falla del sistema de Potencia
Tabla 4.3: Falla Funcional y Modo de Falla sistema de Potencia
29
30
Fuente: Elaboración Propia
31 4.2.2 Análisis del Modo Falla del Sistema Hidráulico
Tabla 4.4: Falla Funcional y Modo de Falla del Sistema Hidráulico
32 Fuente: Elaboración Propia
33 4.2.3 Análisis del Modo Falla del Sistema Motriz
Tabla 4.5: Sistema Motriz
Fuente: Elaboración Propia
4.2.4 Análisis del Modo Falla del Sistema de Control y Mando
Tabla 4.6: Sistema de Control y Mando
Fuente: Elaboración Propia
34 4.2.5 Análisis del Modo Falla del Sistema Eléctrico
Tabla 4.7: Sistema Eléctrico
Fuente: Elaboración Propia
35 4.2.6 Análisis del Modo Falla del Sistema Estructural
Tabla 4.8: Sistema de Estructura
Fuente: Elaboración Propia
36 CAPÍTULO V
RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN 5.1 Análisis de la Confiabilidad de la Excavadora antes del
Mantenimiento
Para el análisis de la confiabilidad de la excavadora antes del mantenimiento, primeramente, se tuvo en cuenta el historial de las fallas y el tipo de mantenimiento para poder determinar su confiablidad y posteriormente realizar un plan de mantenimiento para la mejora de la confiabilidad.
Tabla 5.1: Lista de Excavadoras
Fuente: Elaboración Propia
Figura 5.1 Variable de Entrada y Salida Fuente: Elaboración Propia
37 Para el conocimiento de las fallas se tuvo que buscar información del historial de sus fallas en especial de la excavadora de más años de adquisición, con lo cual se realizó el análisis y como estaba trabajando la máquina.
Tabla 5.2: Tiempo de Cambio
Fuente: Elaboración Propia
Para poder analizar la confiabilidad de la excavadora antes de realizar el mantenimiento, conociendo las fallas y el tiempo de operación, se obtuvieron los siguientes valores que a continuación se detalla:
38 Tabla 5.3: Análisis de los Indicadores antes del Mantenimiento
Fuente: Elaboración Propia
39 Figura 5.2 Diagrama de Confiabilidad de Excavadoras
Fuente: Elaboración Propia
Figura 5.3 Diagrama de Disponibilidad y Confiabilidad de las Excavadoras Fuente: Elaboración Propia
0,014
0,013
0,013 0,013
0,012
0,011
CONFIABILIDAD DE EXCAVADORAS
10-501 10-502 10-503 10-504 10-505 10-506
83%
87% 86% 86% 88%
90%
0,014
0,013 0,013 0,013
0,012
0,011
0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 0,014 0,016
78%
80%
82%
84%
86%
88%
90%
92%
10-501 10-502 10-503 10-504 10-505 10-506
Confiablidad
Disponibilidad
Excavadoras
Disponibilidad y Confiabilidad de Excavadoras
Disponibilidad Inicial Confiabilidad Inicial
40 De la tabla N° 5.3 podemos observar que la confiabilidad menor es la maquina con el codigo10-501, esta máquina es la que se va hacer el análisis por ser la más crítica, esta determinación también se consideró por tener una baja disponibilidad del 83 % y una confiablidad de un valor de 0,014.
Para determinar la confiabilidad se utilizó la siguiente formula:
“MTBF = N° de horas del periodo de tiempo analizado / TPEF”
Donde el obtenido es, MTBF = 1/70 = 0,014 5.2 Análisis de Criticidad de la Excavadora 320D
El análisis de criticidad se realizó a los sistemas de la excavadora, donde utilizamos ponderaciones que nos permitió cual es el sistema crítico.
Tabla 5.4: Cálculo de la criticidad de la Falla
Fuente: Elaboración Propia
41 Tabla 5.5: Análisis de Criticidad de la Excavadora
Fuente: Elaboración Propia
42 Figura 5.4 Análisis de Criticidad de la Excavadora
Fuente: Elaboración Propia
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
INDICE DE CRITICIDAD
SISTEMAS DE LA EXCAVADORA
ANÁLISIS DE CRITICIDAD DE LA EXCAVADORA
CRITICO IMPORTANTE REGULAR OPCIONAL
43 Tabla 5.6: Cálculo del tiempo Utilizado para cambio de componentes
Fuente: Elaboración Propia
De acuerdo a los tiempos de cambios de componentes, se observa que componentes tienen mayor dificultad en sus cambios, además se realizó el análisis de criticidad como se puede observar en la Tabla N° 5.7, donde encontramos que el sistema motor es el sistema más crítico de acuerdo a su ponderación.
En la cual se pudo señalar que el sistema motor fue al que tuvimos que darle mayor importancia, porque se consideró un elemento crítico que hace que la excavadora disminuya su disponibilidad y consecuentemente su confiabilidad que es el tema de la investigación.
44 Tabla 5.7: Análisis de la criticidad de las Fallas de los componentes
Fuente: Elaboración Propia
Figura 5.5 Análisis de Criticidad de Componentes de la Excavadora Fuente: Elaboración Propia
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
INDICADOR DE CRITICIDAD
FALLA DE COMPONENTES DEL SISTEMA
ANÁLISIS DE CRITICIDAD DE LAS FALLAS DE COMPONENTES
CRITICO IMPORTANTE REGULAR OPCIONAL
45 5.3 Implementación de Programa de Mantenimiento
Realizado el análisis de criticidad y al desarrollar el análisis funcional de los componentes de la excavadora 320D, se encontró que la excavadora 320D adquirida el año 2014, tiene una disponibilidad que es del 83 %, y su confiabilidad es de 0,014 como valor, para incrementar estos indicadores se implementó un programa de mantenimiento para incrementar estos indicadores señalados.
Para poder realizar este incremento, se implementó un programa de Mantenimiento que se detalla en la siguiente Tabla, donde se consideró las horas de mantenimiento que detalla el fabricante.
Tabla 5.8: Programa de Mantenimiento para la Excavadora
46
47 Fuente: Elaboración Propia
48 Dentro de la implementación del programa de mantenimiento se propuso diferentes formatos para realizar un adecuado mantenimiento los cuales la Compañía Minera no contaban, y mediante ellos se logró el incremento de los indicadores, como son la disponibilidad y la confiabilidad.
Los formatos implementados son:
• Formato de Análisis de Falla (Tabla 3.2)
• Formato de Inspección (Tabla 3.1)
• Formato de Orden de Trabajo (Tabla 3.3)
5.4 Cálculo de la Confiabilidad después de Implementar el plan de Mantenimiento
Realizado la implementación del programa de mantenimiento propuesto y los formatos aplicados, se disminuyó las fallas funcionales en el sistema más crítico de la excavadora 320D, logrando con ello los indicadores propuestos y así reduciendo la cantidad de paradas de la maquinaria. En Tabla 5.9 se observa dichos incrementos:
Para determinar los valores de la Tabla 5.9 se utilizó la siguientes formulas:
➢ TPPR = Tiempo de Paradas al Año Número de Fallas
➢ TPEF = Tiempo de Operación Horas Totales x TPPR Tiempo de Parada al Año por Fallas
➢ Disponibilidad = Tiempo de Operación - TPPR Tiempo Programado de Operación
➢ MTBF = Número de Horas del Periodo de tiempo analizado TPEF
49 Tabla 5.9: Indicadores después del Mantenimiento
Fuente: Elaboración Propia
50 Figura 5.6 Diagrama de Disponibilidad y Confiabilidad después del
Mantenimiento a las Excavadoras Fuente: Elaboración Propia
5.5 Prueba de Hipótesis:
Para esta parte se trata de tomar una decisión acerca de la investigación
realizada y nos apoyamos en la estadística para comprobar si nuestra hipótesis es cierta o no.
Para este caso se realizará una prueba sobre igualdad de medias y nuestro estadístico de prueba será el T-student con una sola muestra relacionada.
Figura 5.7 Selección de la Prueba para la Hipótesis Fuente: Elaboración Propia
86%
89% 89% 89% 89%
90%
0 0 0 0 0 0
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
84%
85%
86%
87%
88%
89%
90%
91%
10-501 10-502 10-503 10-504 10-505 10-506
Confiablidad
Disponibilidad
Excavadoras
DISPONIBILIDAD Y CONFIABILIDAD DESPUÉS DE SU MANTENIMIENTO
Disponibilidad Mejorada Confiabilidad Mejorada
51 Una vez seleccionado el tipo de prueba seguiremos los siguientes pasos:
a. Formulación de la Hipótesis:
HO: La confiabilidad final de la Excavadora al aplicar técnica del AMEF y Programa de Mantenimiento es menor que su confiabilidad inicial. (CF <
CI).
H1: La confiabilidad final de la Excavadora al aplicar técnica del AMEF y Programa de Mantenimiento es mayor que su confiabilidad inicial. (CF >
CI).
b. Nivel de Significancia:
Consideraremos = 0,05 Es decir el 5%.
Esto nos indica que la probabilidad para ver las diferencias entre los datos es de solo 5%, ya que los datos obtenidos están en base a los historiales de los equipos.
c. Cálculo de P–Valor:
➢ Prueba de Normalidad:
• Kolmogorov–Smirnov: muestras grandes (n>30)
• Chapiro Wilk: muestras pequeñas (n<30)
➢ Criterio para determinar Normalidad:
P–Valor ≥ Aceptar HO= los datos provienen de una distribución normal.
P–Valor < Aceptar H1= los datos NO provienen de una distribución normal.
Ingresando los datos de la tabla 5.3 y 5.4 ingresamos al SPSS obtenemos:
Tabla 5.10: Pruebas de Normalidad
Fuente: Resultado de Prueba de Normalidad en SPSS
52 Tabla 5.11: Datos descriptivos de la confiabilidad Inicial y final
Fuente: Resultado de Prueba de Normalidad en SPSS
Tabla 5.12: Evaluación de Normalidad
NORMALIDAD
P-Valor (confiabilidad- inicial) = 0,473 > = 0,05 P-Valor (confiabilidad- final) = 0,078 > = 0,05 CONCLUSIÓN:
Los datos de la Confiabilidad provienen de una distribución normal.
Fuente: Elaboración Propia
53 d. Cálculo del Coeficiente de Correlación:
Al realizar el cálculo nos proporciona si hay relación entre la variable dependiente y variable independiente.
Tabla 5.13: Correlación de muestras relacionadas
Fuente: Resultado Prueba T-Student para muestras relacionadas en SPSS
Para nuestro caso obtuvimos que el valor de la significación es 0,013 la cual indica que estamos trabajando con muestras significativas, y al ser mayor que 0,05, aceptamos la hipótesis alterna.
e. Región de Rechazo y Aceptación:
Tabla 5.14: T-Student por SPSS
Fuente: Resultado Prueba T-Student para muestras relacionadas en SPSS
Figura 5.8 Valores de T-Student Fuente: Gráfico de Valores SPSS
Prueba de muestras emparejadas
Diferencias emparejadas
t gl Sig.
(bilateral) Media
Desv.
Desviació n
Desv.
Error promedio
95% de intervalo de confianza de la
diferencia Inferior Superior Par
1
Confiabilidad Inicial - Confiabilidad final
,0043500 ,0007918 ,0003233 ,0035190 ,0051810 13,456 5 ,000
0.0035 0.0518
54 Aceptar H0 si: 0,0035 < rc < 0,0518
Rechazar H0 si: 0,0035 > rc > 0,0518 Del análisis tenemos un valor de t = 13,456.
f. Región de Rechazo y Aceptación:
Puesto que t calculada es 13,456, esto nos indica que, se rechaza la hipótesis nula (Ho) y se acepta la hipótesis alterna (H1).
g. Decisión Estadística:
Se observa que hay una diferencia significativa entre las medias de la confiabilidad de la Excavadora antes y después del Análisis de Fallas Funcionales y el Programa de mantenimiento. Por lo cual se concluye que se ha mejorado la confiabilidad de la Excavadora.
Figura 5.9 Diagrama de Comparación de Resultados de las Excavadoras Fuente: Elaboración Propia
5.6 Discusión de Resultados.
A partir de los hallazgos encontrados, aceptamos la hipótesis alternativa general que establece que se puede mejorar la confiabilidad de la Excavadora 320D empleando la técnica de Análisis de Falla e implementando un Programa de Mantenimiento en la Compañía Raura.
83% 86% 87% 86% 86% 88% 90%
89% 89% 89% 89% 90%
0 0 0 0 0 0
0,014
0,013 0,013 0,013
0,012
0,011
0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012 0,014 0,016
10-501 10-502 10-503 10-504 10-505 10-506
70%
75%
80%
85%
90%
95%
CONFIABILIDAD
EXCAVADORAS
DISPONIBILIDAD
DIAGRAMA DE COMPARACIÓN DE RESULTADOS
Disponibilidad Inicial Disponibilidad Mejorada Confiabilidad Mejorada Confiabilidad Inicial
55 Estos resultados guardan relación con lo que sostienen Álvarez Campos (1017) aumento su disponibilidad de la Flota Vehicular de la empresa EMTRAFESA SAC, Rodríguez Borja (2014) el cual mejoro su disponibilidad operacional en la línea de producción de gaseosas, y Robles Rojas (2015) quien mejoro la gestión de activos físicos en Grúas Pórtico.
Estos autores expresan que, realizando un análisis, diagnóstico y aplicando el AMEF pueden elevar todos los parámetros propuestos en su tesis.
También lo que sostienen Coronado Palomo (2007) y Suarez Bermúdez (2006) realizan un análisis de modos y efectos de falla en las equipos y sistemas más críticos de un proceso. Ello es acorde con lo que en este estudio se halla.
5.7 Aportes y aplicaciones.
Estos resultados servirán para la minera RAURA, como herramienta para el mantenimiento preventivo considerando las fallas funcionales del sistema motor con alta criticidad de todos los sistemas de la Excavadora.
En las aplicaciones los resultados de la presente de investigación también pueden ser utilizados en empresas que tienen estos mismos equipos o Excavadoras como las Hitachi que tienen las mismas características en la compañía minera Kolpa, Volcán u otros que cuenten con los equipos. Para los cuales se seguirán los mismos pasos desarrollados en la presente investigación.
