TESIS INGENIERO MECÁNICO

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

TESIS

PRESENTADA POR EL BACHILLER:

TORIBIO RODRIGUEZ JOSHI

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:

INGENIERO MECÁNICO

HUANCAYO – PERÚ

2021

METODOLOGIA DE JACK KNIFE PARA

DETERMINAR LOS NIVELES DE CRITICIDAD EN SISTEMAS DE JUMBOS LONG HOLE - UNIDAD

MINERA YAULIYACU

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ASESOR

Ing. Mg. Wuilber Clemente De La Cruz

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AGRADECIMIENTO

A Dios por estar presente en cada circunstancia de mi vida, por ser en mi camino la luz y darme la vida para poder ser un profesional con valor lleno de sabiduría e inteligencia y apoyar a nuestra sociedad.

Agradecer al Ing. Wuilber Clemente Salome por brindarme sus conocimientos, su constancia y ser una guía como asesor en la presente investigación.

A los ingenieros de la Unidad Minera Yauliyacu quienes compartieron sus experiencias e información de Equipos Trackless de minería.

A los docentes de la facultad de Ingeniería Mecánica de la universidad nacional del Centro del Perú, quienes fueron esencial apoyo para mi crecimiento profesional brindando su conocimiento y sabiduría.

A mis compañeros durante los años académicos que se formó una gran amistad y apoyo en aprendizaje.

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DEDICATORIA

A mi madre la Sra. Bertha Rodríguez Fernández a quien quiero expresar un profundo agradecimiento por su ayuda, apoyo, consejos, valores y su comprensión en toda esta etapa universitaria de mi vida. A mi padre el Sr.

Apolonio Toribio Taipe que desde cielo me guía y cuida mis pasos. Como a mis hermanos y sobrino que fueron el sustento y motivación para seguir creciendo profesionalmente.

Joshi Toribio Rodríguez

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RESUMEN

La investigación se desarrolló en la Unidad Minera Yauliyacu específicamente en equipos de mina Subterránea Jumbos Long Hole. Esta investigación se realizó debido a los problemas de bajos indicadores de mantenimiento en los equipos, los mismos que han sido identificados a través de métodos de análisis de criticidad de sus sistemas para así implementar una estructura rápida, para la toma de decisiones en base a la Confiablidad y Mantenibilidad.

Esta investigación es de tipo básico, nivel descriptivo y método inductivo – deductivo; diseño descriptivo simple y el análisis de datos se realizaron mediante la estadística descriptiva.

Para el análisis se utilizó la herramienta de Jack Knife, donde se realizó diagramas que permitieron evaluar desde el punto de vista de la confiabilidad debido al análisis de su frecuencia de falla; y de la mantenibilidad, producto que pueden analizarse sus tiempos de reparación. Además, se puede discriminar los equipos que causan el mayor tiempo de inactividad, gracias a la incorporación de las rectas de indisponibilidad.

En conclusión, se resume el porcentaje general de nivel de criticidad de los sistemas de la flota de jumbos siendo el Crítico en 4%, Crónico en 14.3%, Agudo en 20.6% y No Critico en 61.1%.

Palabras claves: Disponibilidad, Mantenibilidad, Confiabilidad, metodología, Nivel de Criticidad.

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ABSTRACT

The research was developed at the Yauliyacu Mining Unit specifically in equipment from the Jumbos Long Hole Underground mine. This research was carried out due to the problems of low maintenance indicators in the equipment, which have been identified through criticality analysis methods of their systems in order to implement a rapid structure, for decision-making based on the Reliability and Maintainability.

This research is of a basic type, descriptive level and inductive-deductive method;

Simple descriptive design and data analysis were performed using descriptive statistics.

For the analysis, the Jack Knife tool was used, where diagrams were made that allowed evaluating from the point of view of reliability due to the analysis of its failure frequency; and maintainability, a product that can be analyzed for its repair times. In addition, it is possible to discriminate the equipment that causes the most downtime, thanks to the incorporation of unavailability lines.

In conclusion, the general percentage of criticality level of the jumbo fleet systems is summarized, being Critical at 4%, Chronic at 14.3%, Acute at 20.6% and Non-

Critical at 61.1%.

Keywords: Availability, Maintainability, Reliability, methodology, Criticality Level.

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ÍNDICE GENERAL

Página

ASESOR ... i

AGRADECIMIENTO ... ii

DEDICATORIA ... iii

RESUMEN... iv

ABSTRACT... v

ÍNDICE GENERAL ... vi

ÍNDICE DE FIGURAS ... ix

INTRODUCCIÓN ... 1

1.1 Fundamentación del problema. ... 3

1.2 Formulación del problema. ... 5

1.2.1 Problema general. ... 5

1.3 Objetivos de la investigación. ... 5

1.3.1 Objetivo general. ... 5

1.4 Justificación. ... 5

1.5 Limitaciones del estudio. ... 6

2.1 Antecedentes de la investigación. ... 7

2.2 Bases teóricas. ... 9

2.2.1 Analisis de dispersión Jack Knife. ... 9

2.2.2 Confiabilidad... 12

2.2.3 Mantenibilidad:... 13

2.2.4 Disponibilidad: ... 15

2.2.5 Jumbos Taladros Largos ... 16

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2.3 Bases conceptuales. ... 21

2.3.1 Metodología de investigación. ... 21

2.3.2 Confiabilidad. ... 21

2.3.3 Mantenibilidad. ... 21

2.3.4 Jack Knife. ... 22

2.3.5 Criticidad ... 22

2.4 Hipótesis. ... 22

2.5 Operacionalización de las variables. ... 23

3.1 Método de investigación. ... 25

3.2 Tipo de investigación.... 25

3.3 Nivel de investigación. ... 26

3.4 Diseño de la investigación. ... 26

3.5 Población, muestra o unidad de observación. ... 26

3.6 Técnicas e instrumentos de recolección de datos. ... 27

3.6.1 Técnicas de recolección de datos. ... 27

3.6.2 Instrumentos de recolección de datos ... 27

3.7 Procedimiento de recolección de datos. ... 27

4.1 Identificación de los sistemas del Jumbo Long Hole. ... 28

4.2 Registro de una base de datos de mantenimiento por equipo. ... 30

4.3 Determinación de Indicadores Mecánicos ... 52

4.4 Calculo de indicadores y gráfico del Jack Knife. ... 53

5.1 Presentación de resultados ... 68

5.1.1 Resultados Equipo Resefer 01 ... 68

5.2 Análisis estadístico de los resultados. ... 88

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5.2.8 Resultados Generales ... 94

5.3 Prueba de hipótesis. ... 98

5.4 Discusión e interpretación de resultados. ... 98

5.5 Aportes y aplicaciones. ... 101

CONCLUSIONES ... 103

RECOMENDACIONES ... 104

BIBLIOGRAFÍA ... 105

ANEXOS ... 107

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ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1.1: Ubicación de UM Yauliyacu………... 14

Figura 2.1: Ejemplo de elaboración de un diagrama Jack Knife……... 22

Figura 2.2: Diagrama Jack Knife en curvas Iso-indisponible a escala log…..23

... Figura 2.3: Nautilus DSB……….... ... 28

Figura 2.4: Dimensiones de Nautilus DSB ... 29

Figura 4.1: Gráfico de Jack Knife de Resefer 01 ...69

Figura 5.1: Criticidad del sistema Eléctrico del Resefer 01 ...80

Figura 5.2: Criticidad del sistema Estructura del Resefer 01 ...80

Figura 5.3: Criticidad del sistema Hidráulico del Resefer 01 ...80

Figura 5.4: Criticidad del sistema Perforación del Resefer 01 ...81

Figura 5.5: Criticidad del sistema Potencia del Resefer 01 ...81

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Figura 5.36: Gráfico de porcentaje del Niveles Criticidad Rsf 1...…103

Figura 5.37: Gráfico de porcentaje del Niveles Criticidad Rsf 2...…..104

Figura 5.43: Grafico del Porcentaje de Niv. de criticidad de Equipo Resefer.110 Figura 5.44: Plan de mantenimiento preventivo de Perforadora...114

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ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1.1: Distribución de equipo Resefer en U.M. Yauliyacu ...13

Tabla 1.2: Indicadores de MTBF y MTTR promedio de equipos Resefer en la UM Yauliyacu ... ... 14

Tabla 2.1: Sistemas de Jumbo Long Hole ……… 29

Tabla 2.2: Especificaciones Técnicas Nautilus DSB………. 31

Tabla 2.3: Especificaciones Técnicas Nautilus DSB………. …... 32

Tabla 2.4: Operacionalizacion de Variables…………. ... 35

Tabla 4.1: Características de los sistemas de Jumbo Long Hole… ... 41

Tabla 4.2: Base de datos de Mantenimiento de Resefer 01………... 43

Tabla 4.9: Resumen del total de horas de intervenciones mecánicas…... 64

Tabla 4.10: Resumen de número de intervenciones………...………... 65

Tabla 4.11: Calculo de horas total programadas ………... 66

Tabla 4.12: Indicadores y nivel de criticidad sistemas del RSF 01………... 66 Tabla 4.13: Coordenadas de indicadores de la tabla Jack Knife del RSF 01…67

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Tabla 4.18: Indicadores y nivel de criticidad sistemas del RSF 04………... 72

Tabla 4.19: Coordenadas de indicadores de la tabla Jack Knife del RSF 04…72 Tabla 4.20: Indicadores y nivel de criticidad sistemas del RSF 05………... 74

Tabla 4.25: Coordenadas de indicadores de la tabla Jack Knife del RSF 07…78 Tabla 5.1: Criticidad por sistema del equipo Resefer 01………80

Tabla 5.2: Criticidad por sistema del equipo Resefer 02………83

Tabla 5.8: Nivel de criticidad por cuadrante………..…….101

Tabla 5.9: Resumen por porcentaje de nivel de criticidad del Rsf 01………101

Tabla 5.16: Resumen de Nivel Crónico de Equipos Resefer………....106

Tabla 5.17: Resumen de Nivel No Critico de Equipos Resefer……….107

Tabla 5.18: Resumen de Nivel Agudo de Equipos Resefer…….………..109

Tabla 5.19: Resumen de Nivel Crítico de Equipos Resefer………...109

Tabla 5.20: Resumen de niveles de Criticidad de Equipos Resefer……….…110

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INTRODUCCIÓN

Los equipos Jumbo Long Hole son fundamentales para la producción en el mundo Minero ya que gracias a estos equipos se realiza perforación para posterior se realice voladura en Subniveles, Tajos y Betas. El equipo de marca Resefer trabaja a condiciones subterráneos y estrictos horarios que requiere el soporte de mantenimiento para garantizar la operatividad de sus sistemas Mecánicos para una mayor productividad.

Es por ello se requiere un estudio de los sistemas del Jumbo Long Hole, el objetivo que se desarrolló en esta investigación mediante la metodología del Jack Knife es determinar el nivel de criticidad para una medida preventiva.

Para desarrollo de esta Investigación, se consideró el siguiente procedimiento:

En el capítulo I: se planteó el problema fundamental en que se encontraba los sistemas del equipo Jumbo Long Hole, para así trazarnos un objetivo, justificar el motivo y nuestras limitaciones del estudio.

En el capítulo II: se redactó el marco teórico teniendo como fundamentos los antecedentes de estudio, bases teóricas, marco conceptual, hipótesis y la identificación de la Operacionalización de las variables.

En el capítulo III: se describió el método, tipo, nivel y diseño de investigación utilizados, Por lo que esta investigación es de tipo básico y nivel descriptivo. Así

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En el capítulo IV, el desarrollo de la investigación se basó de una data o base de datos realizados de los reportes mecánicos por el personal técnico, detalladas por equipo y sistema de la flota de equipos Resefer.

Para luego identificar las variables de Total de horas de paradas mecánicas y el número de intervenciones o paradas mecánicas por equipo y sistema.

Mediante estas variables se calculó los indicadores de mantenimiento como el MTTR, frecuencia de fallas e Indisponibilidad. Posteriormente en base a estos indicadores de mantenibilidad y confiabilidad se realiza el grafico de dispersión para su determinación de niveles de criticidad por sistema en cada equipo.

En el capítulo V: Se representa los resultados de la investigación mediante la elaboración de tablas, gráficos de barras y circular el cual se resume el porcentaje general de nivel de criticidad de los sistemas de la flota de jumbos siendo el Crítico en 4%, Crónico en 14.3%, Agudo en 20.6% y No Critico en 61.1%.

Ya identificados y/o determinados los niveles de criticidad del sistema de Jumbos Long Hole se propuso un plan de acción para reducir las paradas mecánicas en los niveles Críticos.

El autor

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CAPÍTULO I

PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO 1.1 Fundamentación del problema.

El presente trabajo de investigación tuvo lugar en La Unidad Minera Yauliyacu está ubicada a una altura de 4,250 m.s.n.m. en el distrito de Chicla, provincia de Huarochirí, Departamento de Lima. Geográficamente se localiza en la zona central, flanco Occidental de la Cordillera de los Andes, entre las coordenadas;

11º 30' latitud sur, 76º 10' de longitud oeste.

Figura 1.1: Ubicación U.M. Yauliyacu Fuente: Google maps.

Su actividad principal es extraer mineral polimetálico y producir concentrados de

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voladura en Betas, esta acción rigurosa hace de que el equipo falle con frecuencia, tal es así, una de las preocupaciones es los bajos indicadores de Mantenimiento y la constante parada de dichos equipos.

La U. M. Yauliyacu cuenta con una flota de 7 Jumbos de perforación de Taladros Largos de marca Resefer, las cuales operan bajo el exigente régimen de minería subterránea:

Tabla 1.1: Distribución de equipos Resefer en la U. M. Yauliyacu

Fuente: Elaboración propia.

Se observó que durante el último año en comparación a los años anteriores los Jumbos tienen un promedio de horas paradas mecánicas por mes de 42.65 y Nº de fallas promedio por equipo 32.7, ello ha ocasionado bajos índices de productividad, este dato hace notar que la intervención no está siendo efectiva, es decir, no se está haciendo el mantenimiento de acuerdo a la jerarquización de la criticidad por sistema en los equipos.

Tabla 1.2: Indicadores de MTBF y MTTR promedio de Equipos Resefer en la U.

M. Yauliyacu

Fuente: Elaboración Propia

N° Fallas 32.70

Horas de

Fallas 42.65 Horas

programadas /dia

21

Total horas

del mes 630

MTBF 17.96

MTTR 1.30

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Mediante el cálculo de los indicadores promedio se aprecia que cada 17.96 horas un equipo estará paralizando por mantenimiento correctivo y que la atención de una parada mecánica promedio del equipo es de 1.30 hrs.

En la compañía no existe ningún análisis efectivo que permita prever los riesgos de decremento de los indicadores del mantenimiento, en consecuencia, hay la necesidad de hacer un estudio minucioso del nivel de criticidad de los sistemas de los equipos, utilizando métodos modernos en nuestro contexto, a fin de que sea útil en la toma de decisiones inherente a mantenimiento y así contribuir con la normal producción de la empresa minera.

1.2 Formulación del problema.

1.2.1 Problema general.

¿Cómo la implementación de la metodología de Jack Knife puede determinar el nivel de criticidad de los sistemas en Jumbos Long Hole de la unidad minera Yauliyacu?

1.3 Objetivos de la investigación.

1.3.1 Objetivo general.

Implementar la Metodología de Jack Knife con la finalidad de

determinar el nivel de criticidad de los sistemas en Jumbos Long Hole de la unidad minera Yauliyacu.

1.4 Justificación.

Antes del análisis por método Jack Knife en el uso los Jumbos de taladros largos en la Unidad Minera Yauliyacu, los equipos presentaban paradas imprevistas lo cual afectaba en el rendimiento de los mismos y no se reconocía a detalle que sistemas eran los más críticos por lo que el presente trabajo de investigación describe la implementación de un método de análisis para así realizar una toma rápida de decisiones en base a la Confiablidad y Mantenibilidad con el propósito de reconocer y

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1.5 Limitaciones del estudio.

 La investigación tiene como alcance hasta el nivel descriptivo y es orientado a analizar los niveles de criticidad de sus sistemas de los equipos Jumbo Taladros Largos en base a la mantenibilidad y confiabilidad.

 Las limitaciones de este método de análisis no consideran el análisis de costos. Por lo que incorpora sólo variables basadas en el tiempo,

dejando de lado los efectos económicos; los cuales son muy influyentes en la toma de decisiones y que sólo permite hacer comparaciones a un mismo nivel, es decir, en los indicadores y ya sea componentes que generan un impacto proporcional o equivalente en el sistema. No contempla la configuración lógica en la que cada elemento funciona en el proceso, por lo que un equipo en serie o en redundancia parcial es medido de igual manera en el diagrama.

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CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 2.1 Antecedentes de la investigación.

Según la tesis titulada "DESARROLLO DE SOFTWARE DE GESTIÓN DE FALLAS DE EQUIPOS MÓVILES DE PRODUCCIÓN MINA SUBTERRÁNEA (GEFEM) EN CODELCO CHILE – DIVISIÓN ANDINA", Señala que para generar los indicadores del Plan de Aseguramiento de la Calidad de la Información y la herramienta que los pondrá en práctica, fue necesario comprender las variables críticas del problema de mantenimiento, que involucran a los KPI importantes para el equipo. Estos valores (Frecuencia, Indisponibilidad, MTTR, Costos Globales) serán la medición de cada escenario de mejora y permitirá elegir el más rentable para aplicar. La generación de escenarios se basa en el método de Análisis de Flota, el cual se compone de diagramas de dispersión de Costos (Jack Knife) los cuales grafican los valores de los KPI mencionados anteriormente. (Jimenez A., 2016)

Según la tesis titulada "ESTUDIO DE MANTENIMIENTO BASADO EN LA CONFIABILIDAD ACORDE AL SISTEMA ASSET MANAGEMENT APLICADO A LA FLOTA DE BULLDOZER CAT D10T, MINERA ANGLO AMERICAN OPERACIÓN MANTOVERDE". Señala que luego de identificar que la flota se

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los cuales se identificó la criticidad en términos de número de detenciones (Sistemas crónicos) de los sistemas de la flota llegando a la conclusión como sistema más crónico el motor el cual afecta directamente a la confiabilidad de la máquina, seguido del sistema hidráulico. (Figueroa B., 2014)

Según la tesis titulada "GENERACIÓN Y DESARROLLO DE UN PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO EN BASE A CRITICIDAD, SEGÚN CRITERIOS DE ESTADÍSTICAS DE FALLA EN EMPRESA QUÍMICA CLARIANT". Señala que al elaborar el estado del arte de los conceptos de confiabilidad, disponibilidad y mantenibilidad; se pudo lograr un entendimiento íntegro de todas las variables necesarias para realizar futuros análisis, en que el proceso productivo sea modelado de manera totalmente cuantitativo, evitando así cualquier análisis subjetivo. Fue necesario estudiar la evolución de las técnicas de gestión del mantenimiento para así comprender las ventajas y desventajas que presenta un sistema en dónde se responda sólo de manera reactiva ante las fallas en contraste con aplicación de modelos que buscan la eficiencia del proceso en términos de planificación, costos u otros impactos.

Mediante los resultados obtenidos usando el método como el diagrama Jack Knife; se determinó que los equipos críticos de la planta Masterbatch son:

extrusora A, extrusora C, Sistema extractor de polvo A, Mezclador A1, Extrusora D, Pelletizador A, Pelletizador C y el Tamizador C. (Morales R., 2017)

Según la tesis titulada "ACTUALIZACIÓN DEL PLAN DE MANTENIMIENTO DE LOS EQUIPOS E INSTRUMENTACIÓN DEL ÁREA DE CHANCADO PRIMARIO DE LA MINERA CHINALCO PERÚ S.A. " Señala que de lo analizado y de los resultados obtenidos en la presente tesis, que la utilización de técnicas cuantitativas y cualitativas del mantenimiento, y usando herramientas como:

historial de fallas, AMEF, diagrama Pareto y Jack knife y el Análisis de Confiabilidad, ayudara a optimizar la Gestión del Mantenimiento. Una vez identificadas las fallas frecuentes y críticas de los equipos se recomienda implementar un sistema mantenimiento predictivo para anticipar su falla. (Quispe P., 2018).

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Según la tesis titulada "ESTUDIO DE COMPONENTES CRÍTICOS EN LOS

EQUIPOS EMPERNADORES BOLTER PARA MEJORAR LA

MANTENIBILIDAD EN LA UNIDAD MINERA ATACOCHA – NEXA RESOURCES" Señala que el diagrama de Pareto nos ayuda a ver gráficamente los sistemas de los equipos empernadores que son mayormente recurrentes y que causan un mayor tiempo de mantenibilidad, de esta manera se puede analizar los sistemas que nos ocasionan el 80% de paradas del equipo y para continuar analizando la criticidad de los equipos también se puede realizar un análisis de criticidad mediante el método de Jacknife, un análisis AMEF, etc.

Estos métodos nos ayudan a identificar y partir por un programa de reparación de sistemas por criticidad, atacándolos antes de que ocurran las fallas. (Ñaupari T., 2019).

2.2 Bases teóricas.

2.2.1 Analisis de dispersión Jack Knife.

El análisis Jack knife, es un método de dispersión de multicriterio que representa los distintos modos de falla, elementos de unos equipos,

equipos de un proceso, etc., en un diagrama que relaciona la frecuencia de fallas (tasa de falla “λ”); con algún otro indicador de su consecuencia. Entre estos indicadores se encuentra el tiempo medio de reparación (MTTR) y el tiempo medio entre fallas (MTBF) y por nombrar algunos. (Esplugues de Llobregat, 1970).

Esta representación nos permite identificar los elementos que causan el mayor tiempo de inactividad en los procesos de un elemento, por lo cual es bastante usado el método para jerarquizarlos según su nivel de criticidad.

(Esplugues de Llobregat, 1970).

El procedimiento de su elaboración; corresponde primeramente en definir la cantidad de variables para su estudio; lo cuales pueden ser dos o más. Una vez definido el número de dimensiones del diagrama, se debe definir las variables a estudiar. Para su análisis de criticidad de elementos en cuanto

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de los datos a representar en el esquema en ambas variables. Mediante estos promedios se grafican en el diagrama generando dos rectas paralelas a los ejes coordenados de las abscisa y ordenada; generando para así cuatro cuadrantes. Adicionalmente, se puede trazar curvas de iso- indisponibilidad, identificando los elementos que generan una mayor indisponibilidad a la planteada/esperada. Estas curvas son realizadas multiplicando los siguientes factores: la frecuencia de las intervenciones o paradas mecánicas (“λ”) y el promedio de tiempo fuera de servicio o mantenimiento en un periodo determinado de tiempo, que, en el caso de una falla, corresponde al tiempo medio de reparación, sin embargo, es posible de linealizar estas curvas aplicando escalas logarítmicas. Esto transforma las curvas en rectas de iso-indisponibilidad, facilitando así la elavoracion e interpretación del diagrama (Esplugues de Llobregat, 1970).

Cada curva o recta comprende a un porcentaje de indisponibilidad asociada a la falla del elemento. Se espera que los datos se acerquen mayormente a curvas/rectas con una baja indisponibilidad.

Se definen a continuación las variables a utilizar para la elaboracion:

 MTTR: Tiempo medio de reparación de un determinado componente.

Corresponde a la media de la mantenibilidad de un componente.

 Frecuencia de Fallas (f): Media de fallas, comprende al modo de falla durante un intervalo de tiempo [fallas/tiempo].

 Número de Intervenciones (Nf): Cantidad de veces que se hace necesario intervenir o realizar un mantenimiento un equipo frente al modo de falla.

 MTBF: Tiempo medio entre fallas: Corresponde cada que tiempo se tiene una intervención o mantenimiento el equipo y se mide en [tiempo/falla].

 Indisponibilidad (Di): Es el porcentaje de tiempo bajo la cual el

elemento se encuentra en mantenimiento o fuera de servicio, se mide en porcentaje (%). Se calcula con frecuencia de falla multiplicada por el MTTR.

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 Total de tiempo de fallas en el sistema (Tf): Sumatoria de todas de tiempo de las fallas en el sistema.

En las figuras 2.1 y 2.2 se pueden apreciar los diagramas de Jack knife ya construidos. La primera de ellas en escala normal y la segunda mediante logaritmos para la linealizar las curvas respectivamente.

Figura 2.1: Ejemplo de elaboración de un diagrama Jack Knife Fuente: Estadística aplicada a la

ingeniería Ediciones Ariel." Esplugues de Llobregat (1970).

Las curvas de iso-indisponibilidad se vuelven rectas a través de la siguiente expresión: log(𝑀𝑇𝑇𝑅𝑖) = − log(𝑓𝑖) + log

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Figura 2.2: Diagrama Jack Knife con curvas de iso- indisponibilidad en escala logarítmica.

Fuente: Estadística aplicada a la ingeniería Ediciones Ariel." Esplugues de

Llobregat (1970).

En el primer cuadrante están ubicados los elementos aquellos que poseen una frecuencia mayor al promedio (crónicos) y un tiempo fuera de servicio mayor al promedio (agudos), por lo que los elementos situados en este cuadrante son los candidatos a ser considerados críticos. El segundo cuadrante; son aquellos elementos de baja frecuencia de ocurrencia (No crónicos), pero indican un elevado tiempo de intervención (Agudos). Su criticidad dependerá de la relevancia que tenga el tiempo de intervención en el proceso. El tercer cuadrante representa los elementos que tienen un bajo impacto al fallar (No agudos) y poca frecuencia (No crónicos). Este cuadrante mayormente suele ser obviado por los analistas de

mantenimiento. El cuarto cuadrante representa las fallas crónicas (alta frecuencia), pero de bajo impacto de intervención. (Esplugues de Llobregat, 1970).

Finalmente, se toma la cercanía que tiene cada uno de los puntos a las rectas de iso-indisponibilidad. Las ventajas de este método es que nos permite evaluar las fallas desde el punto de vista de la confiabilidad debido al análisis de su frecuencia de falla o desde el punto de vista de la

mantenibilidad, producto que pueden analizarse los tiempos de reparación.

Además, se puede discriminar los equipos que causan el mayor tiempo de inactividad, gracias a la incorporación de las rectas de indisponibilidad.

(Esplugues de Llobregat, 1970).

2.2.2 Confiabilidad

La confiabilidad se define como la “confianza” que se tiene de que un componente, equipo o sistema desempeñe su función básica, durante un período de tiempo establecido, bajo condiciones estándares de operación.

Otra definición de la confiabilidad es; probabilidad de que un ítem pueda desempeñar su función requerida durante un intervalo de tiempo

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establecido y bajo condiciones de uso definidas. (Mesa Grajales, UTP, 2006)

La confiabilidad de un equipo o producto puede ser expresada a través de la expresión:

𝑅(𝑡) = 𝑒^−λt Donde:

R(t): Confiabilidad de un equipo en un tiempo t dado e: constante Neperiana (e=2. 303..)

λ: Tasa de fallas (número total de fallas por período) t: tiempo

La confiabilidad es la probabilidad de que no ocurra una falla de

determinado tiempo, para un buen fin definido y con un nivel de confianza dado. La Confiabilidad en mantenimiento se entiende como la probabilidad de que un sistema, opere sin fallas sobre un determinado periodo de tiempo, bajo unas condiciones de operaciones dadas. Sin embargo, la definición no demuestra en realidad todos los alcances que conlleva. La confiabilidad es más que una probabilidad, es una nueva forma de ver el mundo, en realidad es una cultura que debe implementarse en todos los niveles de la industria desde la alta dirección hasta el empleado de más bajo nivel. (García Palencia, 2012).

2.2.3 Mantenibilidad:

Hay diversas definiciones de la mantenibilidad. Una de las más difundidas es:

La mantenibilidad de un sistema es la probabilidad de que un componente o sistema en fallo sea restaurado completamente a su nivel operacional dentro de periodo de tiempo dado, cuando la acción de reparación se efectúa de acuerdo con procedimientos prestablecidos.(Creus Sole, 1991) Otra definición de la mantenibilidad está basada en la distribución normal

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Este porcentaje es del 60% en los casos de los aparatos de diseño modular con pequeñas desviaciones estándar y del 90% en los casos de máximas desviaciones, lo que suele ocurrir en los sistemas complejos.

Así pues, según esta definición, la mantenibilidad es:

𝑀 = 1

𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛

Otra definición de la mantenibilidad se aplica a sistema muy complejos, donde los tiempos de reparación pueden ser muy diferentes según la parte del sistema que se avería, y donde a veces no es posible disponer de todos los recambios o de equipos humanos bien preparados (por ejemplo, en aviones de combate). De este modo se define la mantenibilidad como el tiempo medio de reparaciones o tiempo de mantenimiento por hora de servicio (hombres/hora), bajo el que puede esperarse que se reparen un porcentaje fijo de fallos.La representación gráfica der la mantenibilidad en función del tiempo presenta características semejantes a la

correspondiente a la tasa de fallos, es decir, es constante durante la mayor parte de su vida útil (gracias al entrenamiento de los operarios) y al final aumenta por desgaste de los aparatos.

De este modo, la mantenibilidad, vendrá dada por:

𝑀(𝑡) = ∫ 𝜇. 𝑒^−𝜇𝑡. 𝑑𝑡 = 1 − 𝑒^−𝜇𝑡

∞

𝑜

Esta ecuación aplicada a un número determinado de componentes que hubieran fallado representa el porcentaje de componentes que pueden restaurase para el servicio dentro del periodo de tiempo especificado. En cambio, si la formula se aplica a un solo componente representa la probabilidad de que se pueda efectuarse el trabajo dentro de un tiempo máximo permisible t. (Creus Sole, 1991)

La no mantenibilidad, es decir la probabilidad de que no pueda cumplirse el mantenimiento dentro del tiempo máximo permisible, es:

𝑅_𝑜(𝑡) = 1 − 𝑀(𝑡) = 𝑒^−𝜇𝑡

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2.2.4 Disponibilidad:

Es la probabilidad de un equipo o sistema de estar en uso de

funcionamiento en un tiempo dado. El sistema no debe presentar fallas o bien, en caso de haberles sufrido, debe haber reparación en un tiempo menor que el máximo permitido para su mantenimiento. (Creus Sole, 1991) De este modo, si la disponibilidad en régimen permanente se designa por 𝐷^∞, y se supone que las funciones de distribución de fallos y delas

reparaciones son del tiempo exponencial, se obtiene:

𝐷 =𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑛 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑟𝑣𝑖𝑐𝑖𝑜 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑣𝑎𝑙𝑜 𝑒𝑠𝑡𝑢𝑑𝑖𝑎𝑑𝑜 O bien, 𝐷 = ^{𝐾.𝑀𝑇𝐵𝐹}

𝐾.(𝑀𝑇𝐵𝐹+𝑀𝑅𝑇) = ^𝜇

𝜇+𝐿

Siendo: MTBF= Tiempo medio entre fallos (Mean time between failures).

MRT= Tiempo medio de reparación (Mean reapin time).

K= Numero de ciclos-reparación.

µ= Tasa de reparación (Reparaciones/h)

La disponibilidad instantánea en el tiempo t es decir, la probabilidad de que el equipo esté disponible en el tiempo t es igual a:

𝐷_𝑡 = 𝜇

𝜇 + 𝐿+ 𝐿

𝐿 + 𝜇 . 𝑒^{(−(𝐿+𝜇).𝑡)}

Y la indisponibilidad es:

𝐼𝐷_𝑡 = 𝐿

𝐿 + 𝜇 (1 − 𝑒^{(−(𝐿+𝜇).𝑡)})

Analizando la expresión de la disponibilidad en régimen permanente se deducen las siguientes conclusiones:

1. Si L(tasa de fiabilidad) es finito y 𝜇 (tasa de reparaciones o la inversa del tiempo medio de reparación) es finito, entonces D tiende a 1, es decir, el equipo está siempre disponible.

2. Si L tiende al infinito o bien 𝜇 tiende a cero, la disponibilidad del equipo

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tendrán ningún efecto en la disponibilidad. Asimismo, para mejorar la disponibilidad de un equipo, es necesario aumentar la fiabilidad, ya que, de este modo, el tiempo de reparaciones será pequeño y, por consiguiente, 𝜇 tendrá magnitud relativa muy baja con relación a L.

2.2.5 Jumbos Taladros Largos

Los jumbos de taladros largos sirven para realizar trabajos de perforación radial en función del requerimiento de las operaciones mineras; también sirven para realizar labores de exploración en la primera fase evaluativa del tajo. Estos equipos utilizan máquinas perforadoras de potencia media y alta, porque requieren perforar utilizando una cantidad de barras

determinadas, dependiendo del tamaño del tajo; además deben de contar con los sistemas de aire y agua confiables para realizar los taladros positivos y negativos, utilizando el barrido mixto. (Megatec Training SAC, 2018)

2.2.5.1 Nautilus DSB

El NAUTILUS DSB es un equipo de perforación de barrenos largos para galerías medianas a grandes en el rango de diámetros de perforación de 51 a 89 mm, con un alcance de 25 metros de longitd.

Puede perforar barrenos paralelos ascendentes y descendentes con un espaciado de hasta 3 metros. Equipado con una perforadora Atlas Copco 1838HD-ME, una unidad de perforación montada en el brazo, con guía de BARICENTRO y paralelismo automático, con una compresora tipo tornillo incorporada en el equipo de 181 CFM, que permite un consumo de energía mínimo para las aplicaciones más exigentes, haciendo realidad el máximo ahorro energético,

suministrando aire seco de excelente calidad gracias a la nueva gama de secadores integrados

(

Resefer Manufacturing S.A.,2010).

NAUTILUS DSB ofrece una solución para la perforación de barrenos largos, ofreciendo el mejor rendimiento y una fiabilidad total,

respondiendo así a las necesidades más exigentes.

(30)

Figura 2.3: Nautilus DSB Fuente: Resefer Manufacturing S.A.

Figura 2.4: Dimensiones del Nautilus DSB Fuente: Resefer Manufacturing S.A.

(31)

Tabla 2.1: Sistemas de Jumbo Long Hole Resefer.

Unidad de Potencia

Sistema de Potencia Motor Diesel

Transmission Hidrostatico Frenos

Eje diferencial Mandos Finales Cardan

Neumaticos

Unidad de Trabajo

Sistema Hidraulico Tanque Aceite Bombas Hidraulicas Valvulas Hidraulicas Motores Hidraulicos Cilindros Hidraulicos Mangueras Hidraulicas Conectores Hidraulicos Sistema de Perforacion

Compresora Agua - Aire Perforadora Sistema de Estructura

Chasis Delantero Chasis Posterior Brazo

Viga de Perforacion

Unidad de Control

Sistema Electrico Tablero - 24V Tablero - 440V Tambora de Cable Motor Electrico Motor Compresor Motor Bomba de Agua Motor Enfriador de Aceite

Fuente: Elaboración propia

Tabla 2.2: Especificaciones Técnicas Nautilus DSB

(32)

Tabla 2.2: Especificaciones Técnicas Nautilus DSB Fuente: Resefer Manufacturing S.A.

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Figura 2.6: Especificaciones Técnicas Nautilus DSB

Fuente: Resefer Manufacturing S.A.

(34)

2.3 Bases conceptuales.

2.3.1 Metodología de investigación.

La metodología de la investigación se puede definir como una disciplina que mediante procesos y técnicas llevan a cabo un estudio. Para presentar un proyecto realizado con esta metodología, es necesario utilizar formato APA; un estándar que permite distribuir y estructurar la información, así como hacer referencias y citar adecuadamente (Ibero,2019).

2.3.2 Confiabilidad.

Es la capacidad de un componente, equipo o sistema, de no fallar u obtener una intervención mecánica durante el tiempo establecido para su funcionamiento bajo condiciones de trabajo perfectamente definidas. Entre mayor sea el tiempo operativo el equipo o sistema entre paro y paro se dice que es más confiable y se utilizan métricas como Tiempo medio entre paros o tiempo medio entre fallas para medir la confiabilidad. (Manual Tecsup., 2006).

2.3.3 Mantenibilidad.

Es la probabilidad de restituir o volver al servicio, en un tiempo

determinado, a un sistema que ha sufrido una falla o interrupción en su funcionamiento. La mantenibilidad es la característica inherente de un elemento o sistema, asociada a su capacidad de ser recuperado para el servicio cuando se realiza la tarea de mantenimiento necesaria bajo condiciones prescritas, con procedimientos y medios adecuados, la cual restablece su función original nuevamente. Se mide por el tiempo medio para reparar e indica severidad de falla y también que tanto estamos preparados o capacitados para atender las fallas, tomando en cuenta tiempos efectivos de reparación, tiempos logísticos y tiempos

administrativos o de preparación. (Manual Tecsup., 2006).

(35)

2.3.4 Jack Knife.

En estadística, el método Jack knife es una técnica especialmente útil para corregir el sesgo de estimación. El estimador Jack knife de un parámetro se encuentra aplicando sistemáticamente el método de estimación al conjunto de datos resultante de eliminar cada una de las observaciones. El estimador de Jacknife será el promedio de dichas

estimaciones. Es decir, dada una muestra de tamaño ƞ, la estimación Jack knife se encuentra mediante la agregación de las estimaciones de ƞ-

1 observaciones en la muestra.(Avery I. McIntosh, 2016).

2.3.5 Criticidad

Es un indicador proporcional al riesgo que permite establecer la jerarquía o prioridades de procesos, sistemas y equipos, creando una estructura que facilita la toma de decisiones acertadas y efectivas, y permite direccionar el esfuerzo y los recursos a las áreas donde es más importante y/o necesario (Manual Tecsup., 2006).

2.4 Hipótesis.

La investigación realizada de la Metodología del Jack Knife en sistemas de Jumbo de Long Hole al ser de tipo básico y de nivel descriptivo no contiene hipótesis.

(36)

2.5 Operacionalización de las variables.

Tabla 2.4: Operacionalización de la variable de estudio

Variable Independiente : Metodología de Jack Knife.

Dimensiones

Indicadores Actividades o

tratamiento

Mantenibilidad

Tiempo medio de reparaciones (MTTR)

𝑀𝑇𝑇𝑅 = 𝐻 𝑟𝑒𝑝 𝑁º 𝑟𝑒𝑝

1. Registro de horas de paradas mecánicas.

2. Registro de Nº paradas mecánicas.

3. Elaboración del modelo.

Confiabilidad

Frecuencias de Fallas 𝑓𝑖 =𝑁º 𝑟𝑒𝑝

𝐻𝑝𝑟𝑜𝑔

1. Registro de horas de trabajo asignadas en operación.

2. Registro de Nº paradas mecánicas.

Indisponibilidad (%)

𝐼𝑛𝐷 = 𝑀𝑇𝑇𝑅 𝑥 𝑓𝑖

1. Tiempo medio de reparaciones (MTTR).

2. Frecuencias de fallas (fi)

1. Promedio de tiempo dura una reparación.

2. Determinar el número de veces se produce la falla en un período de tiempo.

Variable Dependiente : Niveles de criticidad . Definición

conceptual Indicadores

Instrumento / ítem

Los niveles a

Primer cuadrante.

(37)

promedio (crónicos), un tiempo fuera de servicio mayor al promedio (agudos), los críticos

(crónicos y agudos simultáneamente) y No críticos.

Agudo

Segundo cuadrante.

 Mayor al promedio de MTTR.

 Menor del promedio de frecuencia de fallas.

No critico

Tercer cuadrante.

 Menor al promedio de MTTR.

Crónico

Cuarto cuadrante.

 Menor al promedio de MTTR.

(38)

CAPÍTULO III

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

3.1 Método de investigación.

El método es inductivo - deductivo, debido que a partir de investigaciones anteriores podremos llegar a Analizar los indicadores por sistema del equipo y concluir que esta investigación servirá al análisis de nivel en criticidad de sus sistemas en Jumbos Taladros Largos.

Sistémico debido a relaciona hechos aparentemente aislados y se formula una teoría que unifica los elementos en una totalidad (Espinoza M., 2010)

3.2 Tipo de investigación.

El tipo de investigación es básico debido a que se aplicará teoría y datos actuales en el estudio de los Jumbos Taladros Largos y como resultado nos brindará un modelo actual que nos ayudará a verificar como es comportamiento de sus indicadores.

“De acuerdo a la investigación básica tiene como propósito ampliar el conocimiento científico a partir de la observación del funcionamiento de los fenómenos de la realidad. Sus niveles son la exploración, descripción y

(39)

3.3 Nivel de investigación.

El nivel de investigación es descriptivo, porque estudiaremos al Jumbo Taladros Largos en su estado actual.

“La investigación descriptiva tiene como propósito describir los objetos tal como están funcionando u ocurriendo. El investigador no debe de influir en el funcionamiento del objeto de investigación”. (Espinoza M., 2010 pág.74).

3.4 Diseño de la investigación.

El diseño es descriptivo simple, debido a que se recogerá datos de sus indicadores del Jumbo de Taladros Largo en el estado en el cual se encuentra.

Teniendo como muestra “M” y como observación de la muestra a “O”. Para lo cual tenemos: Diagrama

M O

Dónde:

M: Jumbos Long Hole

O: Observación de Nivel de criticidad de los sistemas de Jumbo Long Hole.

“Según los diseños descriptivos (descriptivo simple) busca recoger información actualizada sobre el objeto de investigación. Sirve para estudios de diagnóstico descriptivo, caracterizaciones, perfiles, etc.”. (Espinoza M., 2010 pág. 91).

3.5 Población, muestra o unidad de observación.

La población y la muestra están constituidos por los siete Jumbos Long Hole marca Resefer que se encuentra en la Unidad Minera Yauliyacu.

(40)

3.6 Técnicas e instrumentos de recolección de datos.

3.6.1 Técnicas de recolección de datos.

La técnica que se utilizó son documental y empírica.

La técnica documental se utilizó para la construcción del marco teórico, así como el marco conceptual, del mismo modo nos ayudará recolectar datos de archivos y documentos; el instrumento que se utilizará es la ficha de observación, hojas de reporte, hojas de inspección, manuales de operación y mantenimiento de todo del Jumbo de Taladro Largo.

En la técnica empírica se utilizó para recolectar datos del mismo objeto de estudio (Jumbo de Taladro Largo) a través de la observación y medición. Todos ellos me permitirán extraer datos de los indicadores, empleando fichas de registro, reportes y hojas de inspección.

3.6.2 Instrumentos de recolección de datos

El instrumento para la recolección de datos fue utilizar la tabla de análisis de Jack Knife, acompañado de los reportes mecánicos de control diario, lecturas de control de operación, controles semanales.

3.7 Procedimiento de recolección de datos.

Para el procedimiento de recolección de datos fue aplicado los siguiente:

Se controlará el reporte Mecánico diario, donde revisaremos las paradas mecánicas producidas en la guardia.

Se identificará las paradas producidas a que sistema del Jumbo Long hole pertenece, para posteriormente tener un control general del Mes.

En base a los datos se identificará los indicadores mecánicos del mes, para así en base a estos realizar la identificación de nivel de criticidad por Sistema en la flota de jumbos Long hole mediante el método del Jack Knife.

(41)

CAPÍTULO IV

METODOLOGIA DEL JACK KNIFE EN SISTEMAS DE JUMBOS LONG HOLE 4.1 Identificación de los sistemas del Jumbo Long Hole.

En la presente investigación de Jumbos Long Hole presenta sistemas de suma importancia que son fundamentales en su funcionamiento tales como son los sistemas Hidráulico, Eléctrico, Potencia, Perforación y Estructura. Estos sistemas mencionados de acuerdo a su funcionamiento presentaron fallas, por lo que la METODOLOGIA DE JACK KNIFE nos ayudó reconocer los niveles de criticidad por sistema para así tomar acciones preventivas para evitar a posterior.

Tabla 4.1: Características de los sistemas del Jumbo long hole.

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SISTEMA SUSBSISTEMAS CARACTERITICAS

Motor Diesel DEUTZ BF 4L 914 72,4 KW, 97 HPa 2300 RPM

Transmission Hidrostatico Bomba Hidrostatica Parker 420 bar (6090 PSI) , Parqueo, Marcha Frenos 2 circuitos independientes

Eje diferencial Dana 112 / 196 Eje, trasero Dana 311/112/166 ± 7˚ oscilación Mandos Finales Torque a 1600 rpm 355Nm

Cardan Linea cardanica( chumaceros, yugo , crucetas)

Neumaticos 12,00xR20

Tanque Aceite Volumen : 190 L Bombas Hidraulicas Rexroth A10V0100

Valvulas Hidraulicas Valvulas doble check, dqamping, valvulas de alivio, valvula trotle, cetop 3 o posicionamiento, etc

Motores Hidraulicos Motor de rotacion de perforadora, avance de viga, unidad de giro,tambora.

Cilindros Hidraulicos Cilindro de gatas, basculacion , cilindro de mordaza, cilindro stinger, cilindro de gemelos.

Mangueras Hidraulicas Mangueras Marca Vitillo en general alta presion 215 bar- 3110 psi Conectores Hidraulicos Generales

Compresora Tipo Tornillo Modelo AIRBLOCK Presión de trabajo máx. 10 BAR Capacidad máx. 181 CFM

Agua - Aire Barrido: Bomba de agua GRUNDFOS CR5 presion :2 bar

Perforadora COP 1838 HD-ME

Chasis Delantero Cuerpo de la cabina.

Chasis Posterior Cuerpo de transmision.

Brazo pines y bocinas

Viga de Perforacion MODELO LH-2000-04

Tablero - 24V Tablero de cabina de operador - bataerias.

Tablero - 440V Tablero general de sistema 440 V

Tambora de Cable Tipo de cable eléctrico de alimentación Cable AWG 4X0/1 Longitud de cable eléctrico de alimentación 80m

Motor Electrico Motor Principal ABB 75 kW/ 100Hp Voltaje 440 V Frecuencia 60 HZ Método de arranque Estrellatriángulo (380- 690 V)

Motor Compresor Motor Bomba de Agua Motor Enfriador de Aceite Sistema de Potencia

Sistema Hidraulico

Sistema de Perforacion

Sistema de Estructura

Sistema Electrico

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4.2 Registro de una base de datos de mantenimiento por equipo.

Se realizó un seguimiento en mediante un base de datos de mantenimiento por equipo para así reconocer las paradas mecánicas por equipo y sistema. Se tomó registro de los meses de setiembre, octubre, noviembre y diciembre del 2019 y; enero, febrero y marzo del 2020 contabilizando de 7 meses. Cabe mencionar que en la Unidad Yauliyacu la facturación se realizaba del 22 de mes hasta el 21 del siguiente mes.

4.2.1 Resefer 01: Se tomó data de 7 meses mencionados en mediante a los reportes diarios.

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Tabla 4.2: Base de datos de mantenimiento RSF 01

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Fuente: Data Resefer Manufacturing S.A.

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4.2.2 Resefer 02: Se tomó data de 7 meses mencionados detallados.

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4.2.3 Resefer 03: Se tomó data de 7 meses mencionados detallados.

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(53)

4.2.4 Resefer 04: Se tomó data de 7 meses mencionados a detalle.

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4.3 Determinación de Indicadores Mecánicos

Con el apoyo del método de tablas dinámicas de la base datos de mantenimiento se filtra y determina los siguientes indicadores:

4.3.1 Total, de horas de intervención de mantenimiento:

Se realiza un resumen por equipo Jumbo Long hole y sistema mecánico el total de horas de intervención de mantenimiento durante los últimos 7 meses indicados.

Tabla 4.9: Resumen de total horas de intervención mecánico.

Suma de Hora paradas. Equipo:

Sistema Rsf 1 RSF 2 Rsf 3 Rsf 4 Rsf 5 Rsf 6 Rsf 7 Total

Sist_Electrico 16.83 55.92 25.25 12.23 19.48 13.47 28.12 171.30

Motor_Compresor 0.75 0.75

Motor_Electrico 1.00 1.00

Tablero_24V_DC 13.67 19.75 6.58 9.73 15.43 7.72 18.62 91.50

Tablero_440V 2.42 32.67 10.50 2.30 4.75 9.50 62.13

Tambora_de_Cable 0.75 3.50 8.17 2.50 1.00 15.92

Sist_Estructura 41.58 61.07 34.03 37.12 29.55 55.43 41.13 299.92

Brazo 24.00 3.33 2.25 0.33 29.92

Chasis_Delantero 1.25 1.00 2.25

Viga_de_Perforacion 17.58 61.07 32.78 32.78 27.30 55.43 40.80 267.75 Sist_Hidraulico 47.78 208.17 112.87 80.68 92.02 155.83 68.57 765.92