UNIVERSIDAD DE TARAPACÁArica – Chile

ESCUELA UNIVERSITARIA DE:

INGENIERÍA INDUSTRIAL,INFORMÁTICA Y DE SISTEMAS  

“AREA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL”

  Magíster en Gestión de Ingeniería de Mantenimiento

Realizado por: ING. JUAN MIGUEL PARIENTE PACHECO

APLICACIÓN DEL MANTENIMIENTO CENTRADO EN LA CONFIABILIDAD (RCM) A UN CARGADOR

FRONTAL CATERPILLAR 950H

CAPITULO I

GENERALIDADES

El Problema

Retrasando el programa de construcción

Generando tiempos muertos

Generando costos de perdida de horas hombre y horas maquina

Ocasiona baja confiabilidad y baja disponibilidad

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

• Objetivo General

• Determinar las adecuadas estrategias de mantenimiento para mejorar la Confiabilidad, Disponibilidad del Cargador Frontal 950H en el proyecto minero Antapaccay a partir del 2012.

• Objetivos Específicos

• Aplicar la metodología de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad para seleccionar las mejores estrategias de mantenimiento siguiendo los lineamientos de la norma SAE JA-1011 y SAE JA-1012.

• Aplicar la metodología del Análisis de Modos y Efectos de Fallas al sistema hidráulico del Cargador Frontal 950H

Hipótesis

• Hipótesis General

• La aplicación del Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad (RCM), permitirá determinar las estrategias de mantenimiento adecuadas para mejorar la Confiabilidad y Disponibilidad del Cargador Frontal 950H que actualmente se encuentra operando en el Proyecto Antapaccay

• Hipótesis Especificas

• La aplicación del Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad (RCM), permitirá determinar las estrategias de mantenimiento adecuadas para mejorar el Tiempo Promedio Para Fallar (MTTF) del Cargador Frontal 950H.

• La aplicación del Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad (RCM), permitirá determinar las estrategias de mantenimiento adecuadas para mejorar la Disponibilidad Operacional (A) del Cargador Frontal 950H.

Variables

Identificación de Variables

• Confiabilidad (MTTF como indicador indirecto)• Disponibilidad (Disponibilidad Operacional)• Estrategias de Mantenimiento

Definición de Variables

Confiabilidad

Disponibilidad

Estrategias de Mantenimiento

Es la probabilidad de que un equipo cumpla una misión específica bajo condiciones de uso determinadas, en un período determinado.

La disponibilidad es una función que permite estimar en forma global el porcentaje de tiempo total que se puede esperar que un equipo esté disponible para cumplir la función para la cual fue destinado.

Las estrategias de mantenimiento permiten definir que tarea de mantenimiento aplicar y cuándo hacerlo.

Clasificación de Variables

VARIABLES DEPENDIENTES

VARIABLES INDEPENDIENTES

•Confiabilidad (MTTF como indicador indirecto de la Confiabilidad).

•Disponibilidad (Disponibilidad Operacional)

•Estrategias de mantenimiento

Fuentes de Información o Informes

• Observación directa.• Ordenes de Trabajo.• Manual del fabricante.• Personal responsable.

Población y Muestra

• La población consta de 4 Cargadores Frontales 950H. Los datos fueron tomados de uno de ellos por sus características de trabajo, entre ellas el de mayor horómetro.

Forma de Tratamiento de los Datos

• Se utilizó el método empírico para la recolección de datos mediante la observación y medición.

• Se utilizó el método estadístico para tabular los datos obtenidos y establecer las generalizaciones apropiadas a partir de ellos.

CAPITULO II

MARCO TEÓRICO

La Evolución del Mantenimiento

La Primera Generación La Segunda Generación La Tercera Generación

Reparar cuando se rompe •Reparaciones programadas

•Sistemas para planificar, controlar en el equipo.

•Computadoras grandes y lentas

•Monitoreo de la condición•Diseño para la confiabilidad y mantenimiento•Estudios de riesgos•Computadoras rápidas pequeñas•Análisis de modos de fallas y efectos•Sistemas Expertos•Capacidades múltiples y trabajo en equipo

Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad RCM

Establece objetivos, define el problema y recoge la información básica.

Consecuencias de las fallas

Estrategias de mantenimiento

¿Cuáles son las funciones?¿De qué forma puede fallar?¿Qué causa la falla?¿Qué sucede cuando falla?

¿Cuáles son las consecuencias de la falla?

¿Qué se pide hacer para prevenir la falla?¿Qué hacer si no se puede predecir o prevenir la falla?

Las Siete Preguntas Básicas del RCM

Funciones

• La descripción de la función de un activo debe consistir de un verbo, un objeto y un parámetro de funcionamiento deseado, los que deben ser descritos tomando en cuenta el contexto operacional del activo. Todo activo físico tiene más de una función, y todas ellas deben ser identificadas junto con sus parámetros de funcionamiento específicos.

Funciones

FUNCIONES PRIMARIAS

Son fáciles de reconocer, de hecho el nombre de la mayoría de los activos físicos industriales se basa en su función primaria.

FUNCIONES SECUNDIARIASSon menos obvias que la principal, pero a veces requieren mayor atención y las consecuencias de falla de estas pueden ser de mayor gravedad que las primarias

Fallas Funcionales

• Una falla funcional puede ser una pérdida total de una función o también puede ser en las que el comportamiento funcional queda al margen de los parámetros de funcionamiento establecidos.

Modos de Falla

Consecuencias de las fallas

Consecuencias de Falla Oculta

Consecuencias para la Seguridad o medio

Ambiente

Consecuencias Operacionales

Consecuencias no operacionales

Si la pérdida de función causada por este modo de fallo actuando por sí solo en circunstancias normales es evidente a los operarios.

causa una pérdida de función y produce daños que pudieran lesionar o matar a alguien; o infringir cualquier normativa o reglamento ambiental conocido.

Si tiene un efecto adverso directo sobre la capacidad operacional afectando: el volumen de producción, calidad del producto, servicio al cliente o incrementar el costo operacional.

No ejercen un efecto adverso directo sobre la seguridad, el medio ambiente o la capacidad operacional, sólo tiene consecuencias en los costos directos de reparación.

Tareas Proactivas

• Son tareas comenzadas antes de que ocurra una falla, con el objetivo de prevenir que el componente llegue a un estado de falla.

Fallas Potenciales

• La siguiente figura ilustra lo que sucede en los estados finales de la falla. Se llama curva P-F, porque muestra como comienza la falla, como se deteriora al punto en que puede ser detectada (P) y luego, si no es detectada y corregida, continúa deteriorándose, generalmente muy rápido, hasta que llega al punto de falla funcional (F).

El Intervalo P-F

• Además de la falla potencial en sí misma, necesitamos considerar la cantidad de tiempo que transcurre entre el punto en el que ocurre una falla potencial y el punto en el que se deteriora llegando a la falla funcional.

Intervalo P-F neto

• El intervalo P-F es el mínimo intervalo que es probable que transcurra entre el descubrimiento de una falla potencial y la ocurrencia de la falla funcional.

Tareas de Reacondicionamiento Cíclico

Frecuencia de Reacondicionamiento CíclicoEstá gobernada por la edad en la que la pieza o componente muestra un rápido incremento en la probabilidad condicional de falla.

Factibilidad Técnica del Reacondicionamiento Cíclico

Son Técnicamente Factibles si:•Hay una edad identificable en la que la pieza muestra un rápido incremento en la probabilidad condicional de falla.•Que la mayoría de las piezas sobrevivan a ésta edad.•Se restaura la resistencia original de la pieza a la falla.

Efectividad del Reacondicionamiento CíclicoAunque sea técnicamente factible, puede que no merezca la pena el reacondicionamiento cíclico porque puede que otras tareas sean aún más efectivas.

Tareas de Sustitución Cíclica

Frecuencia de la Sustitución Cíclica

Al igual que las tareas de reacondicionamiento cíclico, la frecuencia de una tarea de sustitución cíclica está gobernada por la edad a la que la pieza o componente muestra un rápido incremento en la probabilidad condicional de falla.

Factibilidad Técnica de la Sustitución Cíclica

•Las tareas de sustitución cíclicas son técnicamente factibles bajo las siguientes circunstancias:

•Hay una edad identificable en la que la pieza muestra un rápido incremento en la probabilidad condicional de falla. •La mayoría de los elementos sobreviven a esta edad.

Diagrama de Flujo del RCM

Indicadores del Mantenimiento

• Indicadores para Evaluar

Tiempo Promedio Para Fallar (MTTF) Disponibilidad (A)

MTTF= A=

A I=

Capitulo III

Selección del Sistema, Equipo de Trabajo y

Contexto Operacional

Análisis de Criticidad Basada en el Riesgo

Frecuencia de Fallas. Nivel de Producción Tiempo Promedio para

Reparar Impacto en la Producción Costo de Reparación Impacto en la Seguridad Impacto Ambiental Impacto en la Satisfacción

al Cliente

Los criterios que se utilizaron para la elaboración de las

encuestas:

Criterios para el Impacto en Seguridad

CRITERIO PESO

1 Afecta la seguridad humana tanto externacomo interna y requiere notificación aentes externos de la organización.

10

2 Afecta las instalaciones causando dañosseveros.

7

3 Provoca daños menores seguridad. 3

4 No provoca ningún daño a personas. 1

Criterios para el Impacto en Medio Ambiente

CRITERIO PESO

1 Afecta el medio ambiente tanto externa comointerna y requiere notificación a entes externos de laorganización.

7

2 Afecta las instalaciones causando daños severos. 5

3 Provoca daños menores ambiente. 3

4 No provoca ningún daño a instalaciones o ambiente. 1

Criterios para el Impacto en Producción

CRITERIO PESO1 La falla provoca detecciones de equipos y/o procesos crít icos

mayores a 8 horas10

2 La falla provoca una detección de equipos y/o procesos crít icosde entre 2 y 8 horas

7

3 La falla provoca la detección de 1 equipo y/o procesos crít icosmayores a 1 hora y menores a 2 horas

5

4 La falla provoca la detección de equipos y/o procesos crít icosmenores a 1 hora

3

5 La falla no produce detecciones de equipos y/o procesoscrít icos

1

Criterios para el Impacto en Mantenimiento

CRITERIO PESO1 El costo esperado de reparación/reemplazo es mayor a USD

20000.10

2 El costo esperado de reparación/reemplazo se encuentra entreUSD 10000 y USD 20000.

7

3 El costo esperado de reparación/reemplazo se encuentra entreUSD 1000 y USD10000

5

4 El costo esperado de reparación/reemplazo se encuentra entreUSD 100 y USD 1000

3

5 El costo esperado de reparación/reemplazo es inferior a USD100

1

Criterios para el Tiempo Promedio para Reparar

CRITERIOPES

O

1 Más de 48 horas. 10

2 Entre 24 y 48 horas. 7

3 Entre 8 y 24 horas. 5

4 Entre 4 y 8 horas. 3

5 Menos de 4 horas. 1

Criterios para la Frecuencia de Falla

CRITERIO PESO

1 Pobre mayor a 11 fallas/mes 10

2 Promedio 6 – 10 fallas/mes 73 Buena 2 – 5 fallas/mes 3

4 Excelente menos de 1 fallas/mes 1

Formula de Criticidad

Criticidad = Frecuencia x Consecuencia

Criticidad=Frecuencia Falla * (Impacto Seguridad +Impacto Ambiente + (MTTR * Impacto Producción) + Impacto

Mantenimiento)

Rango de Puntaje de Criticidad

CRITICIDAD CODIGO RANGO

ALTA (CRITICO) C 259 a mas

MEDIA (SEMICRITICO)

S 159 - 259

BAJA( NOCRITICO)

N 0 - 159

Lista de Equipos de la Empresa

CODIGOCSNBAJA( NO CRITICO) 0 - 159

CRITICIDAD RANGOALTA (CRITICO) 259 a masMEDIA (SEMICRITICO) 159 - 259

Jerarquización de Equipos

• Los resultados de la jerarquización de equipos realizados, donde se obtuvo que el equipo más crítico es el “Cargador Frontal 950H”

Jerarquización de Sistemas del Cargador Frontal 950H

Equipo Natural de Trabajo

Planificación y Programación del Análisis

de RCM• Se muestra la planificación y programación del Análisis de

RCM que se realizó al Sistema Hidráulico del Cargador Frontal 950H:

ACTIVIDAD / TIEMPO ( mensual ) E F M A M J J A S O N D

1.- Cursos de Capacitación RCM. X

2.- Inducción sobre el RCM X

3.- Selección del Equipo y Sistema a aplicar el RCM X

4.- Conformación del Equipo Natural de Trabajo X

5.- Elaboración del Contexto Operacional X

6.- Análisis de Funciones y Fallas Funcionales X

7.- Análisis de Modos de Falla X

8.- Análisis de Efectos y Consecuencias de Falla X

9.- Selección de Estrategias, Tareas y Frecuencias X X

10.- Elaboración del Plan de Mantenimiento RCM X

Contexto Operación

Proyecto Antapaccay

• El Proyecto Antapaccay consiste en un yacimiento que contiene 720 MT de recursos minerales en total con 0,56% de cobre en el cual se ha construido una planta concentradora de cobre de 70000 tn/dia que incluye 6 millones de m3 de movimiento de tierras, 90000 m3 de concreto y montaje de 8900 Ton de estructuras.

Propósito del Cargador Frontal 950H

• El Cargador Frontal Caterpillar 950H abastecía de diferentes materiales a los volquetes, por lo general entre 6 a 10 unidades de volquetes, que lo transportaban diariamente desde las canteras a los diferentes frentes de trabajo del proyecto.

• Aplicación del Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad

Aplicación del Mantenimiento Centrado

en la Confiabilidad

Antecedentes antes de Iniciar RCM

• Antes de desarrollar el RCM para el cargador frontal se hizo una tabla para analizar el sistema crítico, en primer término analizar qué tipo de órdenes se generaron en los últimos meses.

Tabla para analizar el sistema crítico

componentes que más fallaban en el sistema hidráulico del Cargador Frontal 950H:

Resultados de las Estrategias y Tareas

Seleccionadas

• A continuación se muestran las hojas de decisión del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad aplicado al Cargador Frontal 950H con los resultados obtenidos tras su desarrollo.

Subsistema: Tanque Hidráulico

Subsistema: Bomba de Implementos

Subsistema: Válvula de control de implementos

Subsistema: Cilindro de volteo

Subsistema: Cilindro de volteo

Subsistema: Acumulador de Posición Flotante de Desplazamiento de Equipo

Subsistema: Válvula de descenso manual

Subsistema: Bomba de Dirección

Subsistema: Bomba de Dirección secundaria

Subsistema: Válvula de Desviación de Dirección Secundaria

Subsistema: Unidad de Dosificación Manual (Orbitrol)

Subsistema: Conector de Orificio Restrictor

Subsistema: Cilindro de Dirección

Subsistema: Válvula Neutralizadora de Dirección

Subsistema: Válvula de Dirección

Subsistema: Bomba de Frenos y Enfriamiento

Subsistema: Motor Hidráulico del Ventilador

Subsistema Válvula Bypass de Intercambiador de calor

Subsistema: Filtro de Retorno

Subsistema: Bloque de Freno de carga y Enfriamiento

Subsistema: Filtro de drenaje

Subsistema: Filtro Respiradero

Subsistema: Válvula de Control de Pedal P/Freno de

Servicio

Subsistema: Acumulador del Freno de Servicio

Subsistema: Actuador de Freno de Parqueo

Subsistema: Válvula de Freno de Parqueo

Comparación de los indicadores de Confiabilidad y Disponibilidad antes y después del RCM

Efecto en la Confiabilidad

• Para evaluar el efecto en la Confiabilidad del Cargador Frontal Caterpillar 950H, se midió el MTTF (Tiempo Promedio Para Fallar) durante 6 meses antes de la aplicación de las nuevas estrategias y tareas seleccionadas con el RCM y 6 seis meses después de su aplicación.

Comparación de los indicadores de Confiabilidad

PeriodoMTTF ANTES DEL

RCM (horas)

oct-11 115

nov-11 158

dic-11 165

ene-12 148

feb-12 126

mar-12 149

PeriodoMTTF DESPUES DEL RCM (horas)

jul-12 173ago-12 185

Setiembre 2012 203oct-12 221nov-12 214dic-12 232

Comparación

MES 1 MES 2 MES 3 MES 4 MES 5 MES 60

50

100

150

200

250

MTTF ANTES DEL RCMLinear (MTTF ANTES DEL RCM)Linear (MTTF ANTES DEL RCM)MTTF DESPUES DEL RCMLinear (MTTF DESPUES DEL RCM)

Efecto sobre la Confiabilidad

Efecto en la Disponibilidad

• Para evaluar el efecto en la Disponibilidad del Cargador Frontal Caterpillar 950H, se midió la disponibilidad operativa durante 6 meses antes de la aplicación de las nuevas estrategias y tareas seleccionadas con el RCM y 6 seis meses después de su aplicación.

Comparación de los indicadores de Disponibilidad

PeriodoDISPONIBILIDAD

OPERATIVA ANTES DEL RCM %

oct-11 80nov-11 75dic-11 79ene-12 76feb-12 81mar-12 77

PeriodoDISPONIBILIDAD

OPERATIVA DESPUES DEL RCM %

jul-12 76ago-12 83

Set- 2012 85oct-12 84nov-12 86dic-12 85

Comparación

MES 1 MES 2 MES 3 MES 4 MES 5 MES 670

72

74

76

78

80

82

84

86

88

DISPONIBILIDAD ANTES DEL RCMLinear (DISPONIBILIDAD ANTES DEL RCM)DISPONIBILIDAD DESPUES DEL RCMLinear (DISPONIBILIDAD DESPUES DEL RCM)

Efecto sobre la Disponibilidad

Conclusiones

• La adaptación de un nuevo mantenimiento en una empresa.

• Durante el desarrollo de este trabajo, se pudo comprobar que la metodología del Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad, busca dar la respuesta correcta a los requerimientos de mantención que posee un equipo, especialmente si no se sabe mucho acerca de su funcionamiento.

• Finalmente se concluye que después de la aplicación del RCM al Cargador Frontal 950H el MTTF (indicador indirecto de la confiabilidad) y la disponibilidad Operacional (A) se vieron afectados positivamente confirmándose la hipótesis planteada.

Gracias