2.2. Bases teóricas
2.2.5. Tractor de oruga D10T2
2.2.5.4. Sistema Hidráulico
Es un sistema de detección de carga que se maneja la operación
48 respecto a las hojas de topado y el desgarrador o del cabrestante (si tiene). Las dos bombas del implemento son bombas de desplazamiento variable que suministran aceite a la válvula del implemento. El flujo varía a fin de coincidir con la demanda por detección de carga del sistema y mantiene la presión hidráulica constante. Las bombas operan en conjunto para satisfacer toda la orden de flujo de aceite al sistema hidráulico. El sistema hidráulico del implemento es controlado por el ECM (Electronic Control Module, Módulo de Control Electrónico) de la máquina, el ECM del implemento y diversos controles del operador. (Caterpillar Inc., 2021)
Figura 2. 24 Sistema Hidráulico Tractor D10T2
Nota: La figura 2.24 representa las partes del sistema hidraulico.
1.- Enfriador de aceite hidráulico 2.- Bombas del implemento 3.- Acumulador
4.- Filtro de carga
5.- Interruptor de derivación del filtro de carga 6.- Palanca de control del implemento
7.- Palanca de control del desgarrador
49 8.- Tanque de aceite hidráulico
9.- Bloque de válvulas del implemento 10.- Válvula de alivio del implemento
2.2.5.4.1 Bomba de pistones
Las bombas de pistones son de desplazamiento variable, las bombas suministran flujo a la válvula del implemento. El flujo vario para que coincida con la demanda por detección de carga del sistema y se mantenga una presión constante. Las bombas funcionaran en tándem con una segunda bomba de detección de carga del implemento a fin de cumplir con la orden de flujo.
Figura 2. 25 Bomba de pistones
Nota: Obtenido por Caterpillar Inc (2021).
2.2.5.4.2 Bloque Válvula de control
Las válvulas de control del implemento se activan por solenoides proporcionales. Hay un solenoide en ambos extremos de cada válvula de control. Los solenoides controlan el aceite piloto que desplaza los carretes de válvula. Los solenoides se activan mediante señales eléctricas del ECM (Modulo de control electrónico) del implemento. Las señales eléctricas son proporcionales a la dirección y la cantidad de movimiento de las palancas de control de implemento.
50
Figura 2. 26 Bloque de válvula de control
Nota: La figura 2.26 representa las partes del bloque de válvula de control.
2.2.5.5. Sistema eléctrico
El sistema eléctrico para su buen funcionamiento debe contar con una conexión a tierra del motor al bastidor con una vía directa al borne negativo de la batería. Los circuitos eléctricos del motor son distribuidos por los cojinetes de bancada, las superficies de los muñones de los cojinetes de bancada y los componentes de aluminio.
2.2.5.5.1 Partes del sistema eléctrico
El sistema eléctrico está estructurado por los circuitos separados, estos componentes son empleados en varios circuitos. Estos elementos son comunes en varios circuitos.
• Baterías
• Disyuntores
• Cables de batería
• Amperímetro
El sistema de carga para el vehículo se activa únicamente para que funcione el motor. El alternador respecto a la carga producto de la electricidad, el cual va al sistema de carga, paralelamente se realiza la generación eléctrica para que exista el sistema de carga, a la par el regulador que presenta el voltaje respecto a los circuitos manejando la cantidad de energía que se produce para que se pueda tener completa la batería. Respecto al circuito de arranque, e cual es activado al accionar los interruptores sobre el arranque, su amperímetro puede conectar a los circuitos con los accesorios
51 respecto al amperaje con un bajo nivel y el circuito para que sea cargado. Este no es conectado al circuito de arranque por medio de los amperímetros.
2.2.5.5.2 Componentes del subsistema de control electrónico
El sistema para el control electrónico respecto a los motores se encuentra integrado al sistema para almacenar el combustible y el sistema para el escape y la admisión, permitiendo manera los suministros que presenta el combustible a nivel electrónico. Los módulos para que se realice el manejo electrónico (ECM) es el encargado de activar y desactivar los solenoides respecto a la inyección unitaria para que se comience a inyector el combustible.
Estos componentes electrónicos ofrecen una gran capacidad para controlar el funcionamiento del motor y proporcionan mejoras en su rendimiento, como se reduzca los consumos respecto al combustible y se disminuye los respecto a la emisión.
2.3. Bases conceptuales.
2.3.1. Definiciones conceptuales
• VI: Plan de mantenimiento preventivo: Es aplicado al tractor oruga D10T2 donde es necesario recopilar los datos técnicos como reportes diarios y mensuales de los errores que presenta el equipo, ademas se requiere los informes tecnicos por los supervisores, los manuales de mantenimiento y operación para determinar los elementos mas criticos de la maquina, para posterior que se reduzcan los errores y se genere los planes para la mejora al momento de la disponibilidad mecánica.
• VD: Disponibilidad mecánica: define todas las probabilidades de que el equipo pueda funcionar de manera satisfactoria en un tiempo establecido luego de la marcha, al usarse en condiciones estables, el periodo total que se revisa incluyendo el periodo para el funcionamiento, el periodo para su repareción, el periodo
52 para su inactividad y el periodo para el mantenimiento de la prevención.
2.4. Hipótesis.
Al implementar un plan de mantenimiento preventivo se mejorará la disponibilidad del tractor de oruga D10T2 en la minera las bambas.
2.5. Operacionalización de las variables
Tabla 2. 6Operacionalización de la variable independiente Variable independiente: Plan de mantenimiento preventivo
Dimensiones Indicadores
Actividades de investigación o
tratamiento COMPONENTES DEL
EQUIPO
-Relación de componentes del tractor oruga D10T2
-Conocer los componentes del equipo que serán analizados.
ANALISIS DE FALLA -Historial de la falla del equipo
-Ordenes de trabajo -Recomendar acción de mejora
-Evaluar acción de
-Se recauda información de datos de falla de cada sistema del equipo.
-aplicar el método de Pareto para identificar las fallas críticas en los sistemas del equipo.
TAREAS DE
MANTENIMIENTO A APLICAR
Ordenes de trabajo creadas de acuerdo al análisis de falla
Programar tareas al plan
de mantenimiento
preventivo Nota: Elaboración por el autor.
Tabla 2. 7Operacionalización de la variable dependiente Variable independiente: Disponibilidad Mecánica
Dimensiones Indicadores
Actividades de investigación o
tratamiento Se tomará los datos y la
información del reporte de las horas de
operación o calendarías y las horas de
intervención (Mantenimiento
preventivo, correctivo y otros) en la maquina
Horas operativas Horas paradas
Horómetro del equipo
Nota: Elaboración por el autor.
53 CAPITULO III
METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
3.1. Método de investigación.
El método aplicado en la presente investigación es Inductivo-Deductivo.
“Método inductivo, se utiliza el razonamiento para obtener conclusiones que parten de hechos particulares aceptados como válidos, para llegar a conclusiones cuya aplicación sea de carácter general”. (Moran Delgado &
Alvarado Cervantes, 2010)
En la presente tesis se utilizó el método inductivo:
Se uso el método inductivo en las conclusiones y recomendaciones de los resultados que se obtuvo al realizar el análisis de modo y efecto de falla (AMEF) en un sistema del tractor de oruga D10T2 donde explica la falla y las paradas imprevista del equipo en operación.
“Método Deductivo, es un método de rozamiento que consiste en tomar conclusiones generales para obtener explicaciones particulares”. (Moran Delgado & Alvarado Cervantes, 2010)
• Se tiene una flota de tractores de los cuales se realiza la selección del tractor oruga D10T2 de 70TN por ser un equipo de gran magnitud y crítico para la operación.
• Al realizar el análisis de modo y falla (AMEF) a todos los sistemas
54 del tractor oruga D10T2 se consideró como lo más críticos o inaceptable a 4 componentes y 9 componentes reducibles de acuerdo al cálculo del NPR.
3.2. Tipo de investigación.
“La investigación básica se denomina investigación pura, teórica o dogmática. Se caracteriza porque se origina en un marco teórico y permanece en él. El objetivo es incrementar los conocimientos científicos, pero sin contrastarlos con ningún aspecto practico”. (Muntané, 2010)
El presente trabajo de investigación es de tipo básica porque tiene como propósito aplicar el conocimiento científico para poder mejorar la disponibilidad del tractor de oruga D10T2 para el avance del proyecto y un beneficio para la empresa Mota Engil Perú.
3.3. Nivel de investigación.
“La investigación Correlacional tiene como finalidad conocer la relación o grado de asociación que exista entre dos o más conceptos, categorías o variables en una muestra o contexto en particular. En ocasiones solo se analiza la relación entre dos variables, pero con frecuencia se ubican en el estudio vínculos entre tres, cuatro o más variables. (Hernández, R., 2014) Se utiliza la investigación correlacional al tractor de oruga D10T2 en su estado actual para implementar un plan de mantenimiento preventivo para su mejora de la disponibilidad sin influir en el funcionamiento de esta máquina.
3.4. Diseño de la investigación.
“Realiza las relaciones de varias categorías, variables como conceptos al tiempo establecido, esto puede ser en palabras correlaciones, o buscando como se relaciona a la causa con el efecto”. (Hernández, R., 2014)
No se realizarán experimentos con el diseño, el cual también es correlacional a lo que se tiene los datos del tractor oruga D10T2 en un
55 estado para evaluar, para lo cual se va relacionar la data inicial con los datos.
Además, se tiene como muestra “M” (un plan de mantenimiento del tractor oruga) y como las observaciones realizadas a la “O1” (Observación de la disponibilidad inicial del tractor oruga), “O2” (observación de la disponibilidad final del tractor oruga).
Diagrama:
Ox
M r
Oy
Dónde:
M: Plan de mantenimiento preventivo de tractor oruga D10T2 Ox: Observación de la disponibilidad inicial
Oy: Observación de la disponibilidad final r: variación de la disponibilidad del tractor oruga
3.5. Población y muestra o unidad de observación.
El tractor de oruga modelo D10T2 CATERPILLAR.
Figura 3. 1 Tractor de Oruga D10T2 Caterpillar
Nota: La figura muestra el tractor oruga D10T2 que fue tomada en el area de mantenimiento de la empresa Mota Engil.
56 3.6. Técnicas e instrumentos de recolección de datos.
3.6.1. Técnica de recolección de datos.
En la investigación se utilizó la técnica documental y la empírica.
“Fue usada la técnica documental permitiendo que se adjunten todos los datos que se requieren para probar la hipótesis.” (Espinoza, 2014)
Documental:
• Datos e información del sistema SAP PM.
• Datos e información del sistema SIGRE.
• Datos e información del sistema Sis Cat.
“La técnica a nivel empírico permitiendo los niveles sobre la observación respecto al contacto directo buscando llegar al fin del estudio, y la recopilación de los testimonios, de este modo puede hacerse frente a los fundamentos con la realidad” (Espinoza, 2014) Empírica:
• Pre uso de Equipo Pesado
• Orden de trabajo por la ejecución de mantenimiento
• Check list de Mantenimiento Preventivo
3.6.2. Instrumentos de recolección de datos.
Para cada técnica de recolección tiene un instrumento.
Documental:
• Módulo de SAP S/4 HANA-PM
Se utilizo el módulo de SAP PM para tener la base de datos del historial del equipo en consumo de repuestos y las averías de los equipos.
57
Figura 3. 2 Modulo de SAP PM
Nota: La figura 3.2 muestra la pantalla de inicio del módulo Sap pm de la empresa mota engil.
• Sistema de información de servicio CATERPILLAR-SIS CAT En el sistema de información de servicio se visualiza toda la información de los equipos Caterpillar como manual de partes, servicios para la reparación, planos eléctricos, hidráulicos y otros.
Figura 3. 3 Plataforma de SIS-CAT
Nota: La figura 3.3 muestra la pagina de inicio de la plataforma sis-cat de la empresa Mota Engil.
Empírica:
• PRE USO DE EQUIPO PESADO
El operador realiza la inspección de su equipo pesado para su inicio de jornada de trabajo.
58 El preuso que la empresa mota engil utiliza es de forma general donde incluye a excavadora,tractor, cargador frontal, retroexcavadora, rodillo liso y motoniveladora.
Figura 3. 4 Pre uso de equipo pesado.
Nota: El preuso para la flota de equipos que se tiene en la empresa mota engil.
3.7. Procedimiento de recolección de datos.
Se presenta el flujograma de reporte de averías y la asistencia en taller.
La figura 3.5 muestra el flujograma para ejecutar la secuencia de las actividades de un mantenimiento preventivo desde su inicio hasta la ejecucion.
59
Figura 3. 5 Flujograma del mantenimiento Preventivo
Nota: La figura 3.5 representa la secuencia de actividades del mantenimiento preventivo.
La figura 3.6 muestra el flujograma para realizar la secuencia de las actividades de un mantenimiento correctivo desde que el equipo se encuentra inoperativo hasta su operatividad.
Figura 3. 6 Flujograma del mantenimiento Correctivo
Nota: La figura 3.6 se muestra la secuencia de actividades del mantenimiento correctivo.
60 CAPITULO IV
IMPLEMENTACIÓN DEL PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO
La razón de que se implique los planes del mantenimiento de la prevención para que el tractor de oruga de la organización Mota Engil Perú es reducir al mínimo los errores del equipo y se mantenga de manera óptima para un adecuado funcionamiento. Los planes para que se mantenga la prevención respecto al fin realizándose las actividades según un procedimiento establecido que no pueda afectar los procesos productivos para el proyecto en relación a la realización. Es importante tener en cuenta que la efectividad el plan para que se mantenga el deber del área respecto al plan siendo deber del departamento respecto al mantenimiento de Mota Engil Perú.
4.1. Análisis de falla en tractor de oruga D10T2
El tractor de oruga D10T2 es un equipo critico en el proyecto de la construcción de la etapa 4 de la presa de relaves en la minera las bambas, ya que estos equipos están distribuidos en todos los frentes de trabajo participando en corte de terreno para ingreso de unidades, tendido de material para el crecimiento de la presa.
61 4.2. Definición de los limites del sistema
Los límites del sistema tienen un referente de los criterios de la taxonomía del tractor oruga, manual operativo y mantenimiento para que se delimite y fije de forma adecuada los subsistemas como sistemas. En la figura 4.1 se presenta la división de los sistemas del tractor de orugas D10T2, según taxonomía.
Figura 4. 1 Sistemas de Tractor D10T2
Nota: La figura 4.1 representa el desglose jerarquico de los sistemas del tractor D10T2.
Luego de definirse los sistemas del tractor, estos son hechos luego de un desglose jerárquico de los sistemas para identificar todos los subsistemas, componentes para los cuales la evaluación es más profunda, el desglose jerárquico de los sistemas se muestra en las siguientes figuras.
La figura 4.2 presenta la jerarquización del sistema de tren de fuerza y sus componentes.
62
Figura 4. 2 Jerarquización Sistema de tren fuerza
Nota: La figura 4.2 se muestra el desgloce jerarquico del sistema de tren fuerza.
La figura 4.3 presenta la jerarquización del sistema de dirección y freno y sus componentes.
Figura 4. 3 Jerarquización de sistema de dirección y freno
Nota: La figura 4.3 se muestra el desgloce jerarquico del sistema de dirección y freno.
La figura 4.4 muestra la jerarquización del sistema hidráulico y sus componentes.
63
Figura 4. 4 Jerarquización del sistema hidráulico
Nota: La figura 4.4 representa el desgloce jerarquico del sistema hidráulico.
La figura 4.5 muestra la jerarquización del sistema eléctrico y sus componentes.
Figura 4. 5 Jerarquización de sistema eléctrico
Nota: La figura 4.5 nos indica el desgloce jerarquico del sistema del sistema eléctrico.
64 Una vez que establecida la jerarquía de los sistemas, se procedió a realizar el alzamiento de información con toda la falla del tractor de oruga D10T2.
La información se recoge de los informes diarios del personal de mantenimiento, la creación de órdenes de trabajo en el software SAP y la apertura de órdenes de intervención en el sistema SIGRE
Luego del levantamiento y procesamiento de información de la base de datos que se tiene del tractor oruga D10T2 durante el periodo de mayo a setiembre del 2019, fue posible identificar 48 intervenciones entre pequeñas, medianas y grandes, lo cual se muestra en la Figura 4.1. en la columna que presentan las fallas, enfocarse en todos los sistemas e intentar resolver las condiciones de falla en todos los sistemas como es solo una pérdida de tiempo, generando un esfuerzo básico, pero a que determinadas fallas son el 100% de todos los defectos, aplicando el método de Pareto, de este modos se centran en las prioridades sobre la atención a cada área del sistema, la metodología de Pareto tiende a aplicarse en el 20% de esfuerzo para obtener un 80% de resultados, en nuestro caso se da de la siguiente manera.
La Tabla 4.1 presenta la cantidad de fallas respecto a los sistemas evaluados, en la cual los 48 errores como es el 100% de las paradas, la cual se aplica la estructura de 80/20, existen 22 intervenciones en el sistema de unidad de potencia y 12 en el sistema eléctrico, siendo un total del 80% respecto a la cantidad de intervenciones, realizándose los desgloses funcionales de los sistemas y aplicando los planes para que se mantenga para que se reduzcan los errores, disminuyéndose los riesgos del tractor oruga D10T2 debido a que todos los esfuerzos se enfocaran en las prioridades, para lograr importantes beneficios.
65
Tabla 4. 1 Fallas por sistema Sistema del tractor de orugas 65 D10T2
Frecuencia de fallas
Acumulado
de fallas %Fallas %Acumulado
de fallas Clasificación
Sistema de unidad de potencia 22 22.00 46% 46% A
Sistema eléctrico 11 33.00 23% 69% A
Sistema hidráulico 9 42.00 19% 88% B
Sistema de tren de fuerza 5 47.00 10% 98% B
Sistema de dirección y freno 1 48.00 2% 100% C
Nota: La tabla 4.1 nos indica la cantidad de fallas de cada sistema.
Se muestra la tabla 4.1 el Pareto aplicando del 80/20 donde se identifica los sistemas de unidad de potencia y eléctrico son los que presentan más fallas y se analizara cada componente de esos sistemas.
Figura 4. 6 Frecuencia de fallas por sistema tractor D10T2
Nota: La figura 4.6 nos indica la representación del parto aplicado en los sistemas.
66 4.3 Metodología AMEF
En la metodologia AMEF es fundamental identificar los sistema, subsistema y componentes del equipo en la tabla se muestra:
Tabla 4. 2 AMEF Subsistema de motor basico
MATRIZ DE ANÁLISIS DE MODO Y EFECTO DE FALLAS (AMEF)
ÁREA TALLER
MANTENIMIENTO PROYECTO
CONSTRUCCIÓN DE LA ETAPA 4 PRESA
RELAVES MINERA LAS BAMBAS
NUMERO DE PRIORIDAD RIESGO
EQUIPO TRACTOR ORUGA D10T2 S: Severidad NPR>200 inaceptable
SISTEMA
UNIDAD DE
POTENCIA CÓDIGO EQUIPO PE32/0039 O: Ocurrencia 125<NPR≤200 reducible
SUB-
SISTEMA/COMPONENTE
MOTOR
BASICO MARCA CATERPILLAR D: Detección NPR≤125 Aceptable
COMPONENTE FUNCIÓN MODO DE FALLO EFECTO DE FALLO CAUSA DE FALLO S O D NPR
Bloque de cilindros
Su función es alojar los componentes
del tren alternativo
(cigüeñal, bielas y pistones), además de
diferentes partes moviese
y así generar combustión
para el funcionamiento
del equipo.
Fugas externas
Fugas de aceite Fisura del bloque 7 5 3 105
Fugas de refrigerante Fisura del bloque 8 2 3 48
Empaques desgastados Tiempo de uso 7 3 4 84
Elementos sueltos (pernos,
espárragos) Mal montaje 7 3 3 63
Cilindros degastados
Fricción entre pistones y
camisas de cilindros Falta de lubricación 8 2 3 48 Lubricación deficiente Baja presión de aceite 9 4 5 180
Alta temperatura de
funcionamiento Ausencia de lubricación 9 3 7 189 Contaminación del aceite Aceite fuera de
especificación 7 3 3 63
Falta del filtro del aire Contaminación 8 2 4 64
67
Falta en funcionamiento
Avería (rotura) Vibración 7 2 3 42
Porosidad del bloque Mala fabricación 8 2 5 80
Desgaste del bloque Contaminación del aceite 7 2 3 42
Desgaste de empaques Tiempo de uso 8 3 4 96
Culata de cilindros
Su función es cerrar las cámaras de combustión
Fugas externas
Empaques desgastados Tiempo de uso 8 2 5 80
Elementos sueltos (pernos,
espárragos Alojamientos robados 6 2 3 36
Avería Picadura en la culata 7 2 6 84
Árbol de levas
Su función es activar de diferentes maneras mecanismos a
intervalos repetidos (apertura y
cierre de válvulas)
falta en funcionamiento
Desgaste excesivo(fricción) Falta de lubricación 9 2 3 54 Falta de lubricación Presión de aceite baja 9 2 3 54
Avería (rotura) Temperatura elevada 10 1 2 20
Lóbulo de leva gastado
Contaminación Aceite falto de
mantenimiento 7 4 3 84
Fricción Falta de lubricación 9 4 2 72
Eje desequilibrado Vibración torsional Desgaste de asientos de
ejes 9 2 4 72
Desgaste de cojinetes Rodamientos desgastados 10 1 8 80 Cojinete de árbol
dañado
Avería (rotura) Contaminación 8 1 3 24
Falta de lubricación Nivel de aceite bajo 10 2 2 40 Contaminación Aceite fuera de
especificación 7 3 3 63
Cigüeñal
Trasforma la energía liberada en
energía mecánica
Eje desequilibrado Alta ubicación Falta de montaje 9 1 8 72 Desgaste de cojinetes Falta de lubricación 9 1 8 72
Fallo en operación
Sobrecarga mecánica Calibración errónea 8 2 3 48 Lubricación deficiente Falta de aceite 7 3 2 42 Aprietes incorrectos en
cojinetes de bielas Ajuste incorrecto 10 1 8 80