1. Introduccin

Hoy en da las industrias en el mundo poseen gran cantidad de maquinaria, las cuales son fundamentales para el proceso de produccin. Por lo tanto se requiere que operen en todo momento y de la manera ms eficiente posible. Para ello se deben tener planes de mantencin adecuados que permitan a la mquina trabajar sin problemas.En este trabajo se analizarn los procesos de operacin y mantencin de un compresor de tornillo, para ello se utilizarn mtodos aprendidos durante el curso que permiten entregar un plan de mantencin adecuado a la mquina, para as reducir las fallas y por ende disminuir los costos que produce esta al encontrarse detenida.

2. Objetivos

2.1 Objetivo General

Desarrollar un plan de mantencin para la mquina a estudiar y aprender sobre la metodologa a seguir para lograrlo.

2.2 Objetivo Especfico Reconocer las partes de un compresor de tornillo FIAC V25 y aprender su funcionamiento, para poder reconocer las fallas que puedan existir. Reconocer la falla crtica del componente del compresor de tornillo FIAC V25.

3. Marco Referencial

3.1 Descripcin de la empresa.

Soinsa es una empresa que vende y arrienda equipos para construccin, tales como andamios, encofrados, alzaprimas, apuntalamiento, moldajes y accesorios como abrazaderas (fijas y giratorias), niveladores y tablones metlicos. Esta empresa tiene la particularidad de fabricar gran parte de sus productos en Chile. Estos productos son fabricados en una maestranza, y el material utilizado para poder fabricar los productos corresponde a un acero SAE 1020 y es de origen Brasilero, Alemn y Argentino.La maestranza se encuentra ubicada en la comuna de Renca, en la cual trabajan cerca de 30 personas, las cuales se dedican netamente a la fabricacin. En esta fbrica existen modernos sistemas de fabricacin, tales como: maquinaria de ultima generacin (plegadoras numricas, prensas, tornos, fresas, cortadoras de tubos de acero, etc.), soldadura al arco tipo MIG y una moderna planta de pintura electrosttica en polvo nica en el mercado de la construccin. En esta planta de pintura, se pinta todo el material fabricado de un color azul brillante, el cual caracteriza a la empresa.Esta empresa empez a fabricar y a alquilar equipos de construccin hace aproximadamente 17 aos, y en estos momentos ellos pueden abastecer desde los modelos ms bsicos para la industria o el taller, hasta la ms compleja implementacin para obras de ingeniera.A continuacin se muestra en forma gruesa, las divisiones que tiene la fbrica en el trabajo del material, desde que llega el acero hasta el despacho del producto:

Figura 1: Estructura de trabajo de la empresa

3.2 Descripcin del equipo.

La mquina a analizar corresponde a un compresor de tornillo marca Fiac modelo V25, que se encuentra en la seccin de pintura de la empresa.La funcin del compresor es la de proporcionar aire a presin a las pistolas de pintura electrosttica de la planta de pintura. Sin el compresor las pistolas no funcionan y por ende la planta debe dejar de funcionar, debido a que no existe en la fbrica otro compresor que genere la presin necesaria para que funcionen las pistolas. Esto implica necesariamente que no se puede despachar material, lo que interrumpe la lnea de produccin. Los datos principales de la mquina se muestran en la siguiente tabla:

Tabla1: Datos principales del compresor FIAC V25.

El funcionamiento de la mquina se puede apreciar en la siguiente figura:

Figura 2: Sistema motriz compresor de tornillo FIAC C25.Todo este sistema se encuentra en una caja metlica, y en un costado de esta se encuentra el estanque de 500 lt., el cual contiene el aire comprimido. En el otro costado del compresor, se encuentra el secador de aire. Para tener una idea de cmo es la caja que contiene al compresor, se muestra la siguiente figura:

Figura 3: Compresor de tornillo FIAC V25.

3.3 Diagrama funcional de bloques.

A continuacin se muestra el diagrama funcional de bloques del compresor, que indica los componentes y cmo funciona la mquina. Adems permite ver los tipos de fallas que puede tener, ya que cada flecha es una conexin y por ende si una de estas se corta, la mquina falla.

Figura 4: Diagrama funcional de bloques.

Los sistemas de conexin como la correa de transmisin, el flexible y los tubos de cobre, son de gran importancia debido a que en ellos se pueden producir fallas que produzcan que algn fluido no llegue a una seccin en particular. Esta mquina trabaja con dos fluidos muy distintos como lo son el aceite y el aire, por ende los sistemas de conexin deben ser distintos.

4. Condiciones Actuales

4.1 Condiciones de Operacin.

El compresor opera en la planta sin la necesidad de algn operario. Durante la semana, de lunes a viernes, el compresor se enciende al inicio de la jornada y opera un total de 7 horas. Sin embargo, este nivel de funcionamiento puede cambiar debido a que la produccin flucta dentro del ao, llegando a trabajar entre 3 a 4 das a la semana, dentro de periodos de baja produccin; como tambin existen jornadas en que el compresor opera horas extras.

4.2 Condiciones de Mantencin.

En el compresor se realiza solamente mantencin de tipo correctiva, existiendo un procedimiento segn el tipo de falla presente.Este procedimiento tiene relacin con quienes realizan la mantencin, dividindose segn las siguientes categoras:Tcnicos de la planta, que actan cuando las fallas son menores (cable termocupla desoldado, falta de aceite, soldar aspa de ventilador). Generalmente, el tiempo que toma el arreglo de la falla va entre 3 a 4 horas. Actualmente existe un equipo de 2 tcnicos y 2 obreros para realizar esta labor.Tcnicos externos a la planta, los cuales son llamados cuando el compresor presenta fallas por ruptura de flexibles o correas en malas condiciones. Generalmente, el tiempo que toma el arreglo de la falla va entre 1 a 2 das.Tcnicos de empresa representante de compresor, que son llamados cuando el compresor presenta un mal funcionamiento general, que no est asociado a algn aspecto tcnico comn. Para este caso, la empresa representante se lleva el compresor por 1 semana, dejado uno de reemplazo.Se resuelve el problema y adems se realiza un chequeo general a todos los componentes del compresor.

5. Anlisis de Modo de Falla.

Se realiz un anlisis de modo de falla del compresor a partir de la informacin recopilada de operadores de la planta y del manual del equipo.Para definir la gravedad de una falla presente en el compresor se tom en cuenta la matriz de criticidad, sealada en la siguiente figura:

Tabla 2: Matriz de Criticidad.

Para definir el ndice de gravedad se normalizaron los tiempos de detencin por el valor ms alto asociado a una falla del compresor. Luego, para obtener la escala de 1 a 5, se multiplicaron los valores anteriores por 5 y se aproximaron al entero ms cercano, asociando los rangos de tiempos segn corresponde a los tipos de fallas.De manera anloga, para definir el ndice de frecuencia se normaliz de la misma manera. Para determinar el criterio, se tom en cuenta que el compresor lleva operando aproximadamente 27 meses, con lo que se calcularon las frecuencias de las fallas durante este periodo, asociando los rangos de frecuencias segn corresponde a los tipos de falla.El valor asociado a la gravedad de la falla, para el anlisis FMECA se obtiene multiplicando el ndice de gravedad con el ndice de frecuencia definidos.En las siguientes tablas se seala el anlisis FMECA de modos de falla del compresor.

Tabla 3: FMECA de modos de falla (continuacin).

5.1 Arboles de Falla

El Anlisis por Arboles de Fallas, es una tcnica deductiva que se centra en un suceso de falla particular y proporciona un mtodo para determinar las causas que han producido dicha falla.Para el tratamiento del problema se utiliza un modelo grfico que muestra las distintas combinaciones de fallos de componentes, cuya ocurrencia simultnea es suficiente para desembocar en un suceso de falla.Consiste en descomponer sistemticamente un suceso complejo en sucesos intermedios hasta llegar a sucesos bsicos, ligados normalmente a fallos de componentes, errores humanos, errores operativos, etc. Este proceso se realiza enlazando dichos tipos de sucesos mediante lo que se denomina puertas lgicas que representan los operadores del algebra de sucesos.Cada uno de estos aspectos se representa grficamente durante la elaboracin del rbol mediante diferentes smbolos que representan los tipos de sucesos, las puertas lgicas y las transferencias o desarrollos posteriores del rbol.En las figuras siguientes, se muestran los arboles de falla deducidos a partir del FMECA elaborado para el compresor en estudio.

Figura 6: rbol de Fallas Compresor.

Figura 7: rbol de Fallas Contactor.

Figura 8: rbol de Fallas Motor Elctrico.

Figura 9: rbol de Fallas Transmisin.

Figura 10: rbol de Fallas Tornillo.

Figura 11: rbol de Fallas Vlvula de Aspiracin.

Figura 12: rbol de Fallas Filtro de Aire.

Figura 13: rbol de Fallas Filtro de Aceite.

Figura 14: rbol de Fallas Filtro separador.

Figura 15: rbol de Fallas Compresor.

Figura 16: rbol de Fallas Radiador de Aire.

Figura 17: rbol de Fallas Radiador de Aceite.

Figura 18: rbol de Fallas del Ventilador.

6. Anlisis de Costo de Falla

Para la obtencin del anlisis de costo de falla se usaron los datos de mantencin de la estada completa del compresor en la fbrica, desde que lleg el 16 de enero del 2004 hasta la fecha.El historial de fallas en este perodo es el siguiente:

Tabla 4: Historial de fallas del compresor Fiac V-25 en el periodo desde 16 de Enero del 2004 hasta julio del 2006.

Con este historial de fallas, se pueden hacer grficos de la cantidad de fallas por componente, y de horas promedio de detencin por cada falla, que se muestran en las siguientes figuras:

Figura 19: Contador de fallas para cada modo de falla, en el periodo que lleva funcionando el compresor, indicado anteriormente.

Figura 20: Horas de detencin promedio para cada modo de falla.

Considerando despreciables los costos de intervencin y almacenamiento, los costos totales por falla son las horas totales por el factor 235.135 [pesos/hora], resultando el siguiente grfico de costos:

Figura 21: Costos totales asociados a cada modo de falla.

En este grfico se ve claramente cul es la falla crtica, que es la rotura de los flexibles. Es crtica debido a que ocurre muy recurrentemente y adems el tiempo que demoran en reparar la falla no es despreciable, y en algunos casos puede llegar a parar la produccin por ms de 1 da.

7. Anlisis de Pareto

Este anlisis busca encontrar las fallas crticas en las cuales hay que centrarse. Para esto se confeccin o la siguiente tabla:

Tabla 5: Modos de falla junto a las horas de detencin y frecuencia.

Con esto se puede confeccionar la siguiente tabla, que da origen al anlisis de Pareto, que se ve en la figura que sigue. El anlisis se hizo con las horas totales de detencin, debido a que para pasar a los costos solo se debe multiplicar por un factor, con lo cual se obtendra el mismo anlisis de Pareto.

Tabla 6: Tabla de confeccin del anlisis de Pareto.

Figura 22: Anlisis de Pareto, los puntos estn en orden creciente de i, para identificar cada modo ver tablas anteriores.

Al analizar el grfico anterior se ve que tiene 2 cambios de pendiente. Se cree que el cambio importante es el que ocurre en el 50% de las fallas, que corresponde al 62% de los costos. Estas fallas corresponden a rotura de los flexibles y a fallas en los contactares.Se ve que la curva resultante no es la esperada, ya que el 80% de los costos debera reflejarse en el 20% de las fallas. Se cree que una de las razones para que no se d esto es que si se analiza, la falla de ruptura de un flexible acumula el 36% de las fallas totales de la mquina, luego nunca voy a llegar al punto de tener 20% de las fallas.Otra razn es la distribucin de los datos. En general, las horas de perdida de produccin van de unas pocas horas a mximo 2 das. Esto es debido a que si la falla es mayor, el compresor es reemplazado por la empresa que hace la mantencin. Luego los costos no estn acumulados en pocas fallas, sino que estn ms distribudos. Es por esto que no se ve un gran cambio en la pendiente en el grfico.A pesar de no obtener resultados satisfactorios en el anlisis de Pareto, se puede ver que las fallas de ruptura de los flexibles y falla en los contactores siendo la mitad de las fallas, acaparan ms de la mitad de los costos, luego son las fallas ms crticas.

8. Planificacin PERT para Plan Preventivo Completo del Equipo

En base al rbol de mantenimiento del modo de falla crtico del compresor, se realizar la planificacin PERT para las tareas de mantencin preventivas.A continuacin se muestran las diferentes tareas a realizar en la mantencin preventiva de la ruptura del flexible: Chequear presencia fuga de aceite (A) Chequear sistema separador (B) Cambiar unin separador (C) Chequear sistema radiador (D) Cambio unin radiador (E) Chequear sistema filtro de aceite (F) Cambio unin filtro de aceite (G) Chequear sistema tornillo (H) Cambiar unin tornillo (I)En la tabla siguiente, se muestran las tareas sealadas, con sus costos asociados, tiempos de realizacin y tareas predecesoras:

Tabla 7: Tareas, tareas predecesoras, tiempos y costos asociados

Los costos fueron calculados a partir del costo de falla (235185 pesos/hora), de repuesto (8000 pesos/flexible) y de intervencin (18000 pesos/hora), para el caso de los cambios de flexible y en el caso de los chequeos, el costo sera nicamente el de intervencin, ya que la mquina no se detiene en ese caso.A partir de la tabla anterior, se obtiene el siguiente diagrama PERT y su correspondiente ruta crtica, marcada en rojo:

Figura 23: Diagrama PERT y ruta crtica.

Segn el rbol de mantenimiento, en cada caso de chequeo existen dos posibilidades, una es que se cambie el flexible dado que hay fuga de aceite o que no se cambie dado que no existen problemas en esa zona. Sin embargo, si en una zona se cambia el flexible, las otras zonas estaran arregladas inmediatamente. Por lo tanto la ruta crtica indicara que uno de los subsistemas est daado y que por ende se cambie, pero luego que est cambiado, el tcnico simplemente debe irse por le lnea punteada y el proceso de mantencin se acaba. En la figura solo est marcada una seccin como la ruta crtica, sin embargo, esta puede estar en cualquiera de las secciones del flexible.En el caso de no cambiar el flexible, esta tarea no tiene un tiempo ni un costo asociado, esto es porque no requiere de tiempo, dado que es solo una posibilidad que puede ocurrir en el caso de que la zona evaluada no este daada. Esta opcin est marcada por la lnea punteada.Con esto se obtiene una ruta crtica, que corresponde al tiempo mnimo de mantencin, de 0,307 horas.Los tiempos obtenidos de cada tarea se estimaron segn la expresin de tiempo esperado dada por Bata:

Donde To, Tr y Tp corresponden al tiempo optimista, real y pesimista respectivamente.Con esto se obtiene la siguiente tabla de tiempos por cada tarea:

Tabla 8: Tiempos de mantencin por tarea.

Los tiempos por cambiar el flexible son iguales en cada caso, ya que es la misma operacin, solo que en otro lugar, al igual que los chequeos.

9. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad (RCM)

El RCM es una estrategia holstica que permite establecer un programa de mantenimiento, considerando disponibilidad, seguridad, calidad de produccin o costo de mantenimiento.El plan de mantencin que entrega el modelo, es una recopilacin de lo que se ha hecho en captulos anteriores de este informe, por lo que se requiere nada ms que de referencias a estos.En este captulo se desarrollaran los puntos necesarios para elaborar un plan de mantenimiento RCM.

9.1 Constitucin de Grupos

Existen tres grupos inter-disciplinarios dentro de la empresa, estos son:

Grupo de gestin: En este grupo se evalan las tareas a realizar, se determinan los miembros de los grupos y evala los resultados de los otros grupos. Est liderado por el jefe del proyecto RCM.En el caso de la empresa, existe un jefe en cada rea que es el encargado de todas estas tareas. Sin embargo, no posee el conocimiento necesario para realizarlas, ya que no est debidamente capacitado para ello. Grupo de anlisis: Este grupo prepara en detalle los anlisis a realizar. En la empresa son los tcnicos los que debieran realizar esta tarea. Grupo de informacin: Este grupo se encarga de recolectar datos en terreno. Esta labor puede ser realizada por los operarios de las maquinas, ya que conocen bien las mquinas y estn constantemente trabajando en ellas.

En general la empresa para implementar un sistema RCM, deberan contratar un personal capacitado, ya que en la zona de produccin y mantencin, se cuenta con tan solo un ingeniero, el cual no es capaz de llevar a cabo todas las tareas.

9.2 Etapas

La implementacin del programa de mantencin requiere de 4 etapas detalladas a continuacin:

9.2.1 Etapa I: Estudio de la planta

En este caso se tiene una sola planta y la idea de esta etapa es estudiar el conjunto de equipos y encontrar los equipos crticos dentro de la planta, con respecto a criterios como seguridad, calidad y disponibilidad.Dado que en la planta existen varios equipos importantes, en este informe se estudi uno en particular que corresponde al ms crtico y es el compresor de tornillo Fiac V25 utilizado en la planta de pintura, en donde se forman los cuellos de botella en la fbrica. Esta mquina no proporciona muchos problemas de seguridad, sin embargo s causa estragos en la disponibilidad y calidad de los productos.

9.2.2 Etapa II: Anlisis de fallas

Esta etapa corresponde a la ms delicada del estudio y envuelve a todo el personal de la planta. En ella se busca: Realizar un anlisis funcional del equipo Realizar anlisis de modo de falla (FMECA). Definir arboles de falla del equipo. Definir modos de falla crtico.

9.2.3 Etapa III: Elaboracin del plan tcnico

Todas las etapas anteriores permitieron recopilar informacin acerca del equipo. Es en esta etapa donde se utiliza esta informacin, realizando: Arboles de mantenimiento.- Estos se utilizaron para obtener una ruta a seguir en una mantencin preventiva del equipo, indicando el orden de las tareas a seguir. En este caso solo se realiz para el modo de falla crtico. Creacin de un plan de mantenimiento tcnico.- En donde se incluye el tipo de mantencin, periodo de intervenciones, calificacin y nmero de personal y tipo y nmero de repuestos. Planificacin de tareas.- Para ello se realiz un diagrama PERT en base al rbol de mantenimiento del modo crtico.En la figura siguiente se muestra la matriz equipo vs modo de falla en base al FMECA. En esta tabla se relaciona el modo de falla con el sistema que pudo generarla:

Figura 24: Matriz Equipo vs Modo de Falla.

9.2.4 Etapa IV: Optimizacin del Plan

Esta etapa se realiza luego de haber realizado el plan especificado por las otras etapas. Se recomienda usar indicadores para lograr una buena optimizacin. En este caso sera recomendable usar el indicador de disponibilidad, debido a que el costo de falla es muy alto en comparacin al costo de intervencin y por ende lo ms rentable es que la empresa posea la mquina funcionando el mayor tiempo posible.

10. Mantenimiento TPM

El Mantenimiento Productivo Total (TPM) se puede definir como un programa para mejorar la efectividad global de los equipos, con la participacin de los operadores.El objetivo inmediato del TPM es la eliminacin total de las prdidas de produccin, esto es que de 0 prdidas de produccin implica 0 fallas y 0 defectos de calidad. Ello mejora la efectividad del equipo, se reducen costos y se incrementa la productividad. Este sistema adems promueve la idea de que los sistemas productivos son sistemas hombre-mquina, que deben ser optimizados como conjunto.Para que el programa tenga xito se deben trabajar 5 actividades fundamentales, tomando en cuenta las caractersticas de la industria, el mtodo de produccin, el estado del equipo y los problemas ms habituales:

1. Mejorar la efectividad de cada equipo, eliminando las grandes prdidas.2. Implementar el mantenimiento autnomo por los operadores, promoviendo que realicen trabajos de mantencin mediante el mtodo de checklist.3. Implementar un buen sistema de administracin de mantenimiento, que tenga bajo control todas las funciones y establezca los trabajos peridicos de mantencin preventiva y sintomtica.4. Definir e implementar programas de capacitacin para mejorar las destrezas de operadores y personal de mantencin5. Establecer sistema para disear y producir equipos o componentes que permita llevar a la prctica, mejoras que se propongan confiabilidad, mantenibilidad y ciclo econmico de vida.

10.1 Hoja de Inspeccin

Una forma de ayudar a que el mtodo sea correctamente implementado y de que el operario se involucre con el equipo, es el uso de un checklist peridico, el cual sea una ayuda a las inspecciones generales del equipo a travs de un mtodo de inspeccin visual, pudiendo as prever y reacondicionar los defectos menores del equipo y avisar al rea de mantencin en caso de no poder corregir la falla.

A continuacin se muestra el checklist para este equipo a partir de los rboles de mantencin:

Figura 25: Checklist para el modo de falla crtico del compresor.

Esta revisin se hara semanalmente, dado que el nmero ptimo entre inspecciones para realizar mantenimiento preventivo fue de 8 das, determinado en las secciones anteriores.

11. Conclusiones y Recomendaciones

11.1 Conclusiones

Se pudo desarrollar un plan de mantencin para la mquina a estudiar y sobre la metodologa a seguir para lograrlo. Se reconoci las partes de un compresor de tornillo FIAC V25 y el funcionamiento del mismo, para poder reconocer las fallas que podan haber existido. Se reconocer la falla crtica del componente del compresor de tornillo FIAC V25 con la ayuda del grafico de costos total de falla por componente.

11.2 Recomendaciones

Claramente el plan de mantencin que posee la empresa actualmente no es el adecuado y las prdidas son elevadas debido al alto costo de falla. Es por esto mismo que se debe tener en cuenta la disponibilidad del equipo para obtener un plan de mantencin adecuado. Otra posibilidad es que la empresa compre otro compresor y realice mantencin preventiva. Sin embargo para evaluar esa situacin se debe hacer todo el anlisis nuevamente y con ello se obtendran los ahorros respectivos. Se deben efectuar mantenciones preventivas al modo de falla crtico debido a los elevados costos de falla asociados la mquina detenida. Se recomienda programar estas mantenciones cuando la mquina no est operando, esto puede ser fuera de horas de trabajo o en los fines de semana. Es factible realizar un mantenimiento RCM en la empresa, lo cual minimizara de gran manera los costos. Pero para esto hace falta capacitacin para todos los empleados ya que en estos momentos no existe conciencia de lo importante que es llevar un registro de fallas de las mquinas. En trminos del mantenimiento TPM, se puede decir que podra ser beneficioso debido a que se pierde mucho tiempo de produccin en que el tcnico llegue a reparar el compresor. As, capacitando a algunos empleados para realizar esta tarea los tiempos se falla disminuiran de gran manera, y debido al alto costo de falla la empresa se vera altamente beneficiada.12. Bibliografa

Carnero MC, La Torre E, Alcazar MA, Conde J: Control of wear applied to compressors: trends in lubricant analysis: Wear 229: 905-912 Part 2, April 1999. [2] Parekh PS: Beyond air leaks - How to compressed air system analysis?: Energy Engineering 95. [3] Shahrivar A, Abdolmaleki AR: Failure of a screw compressor shaft: Engineering Failure Analysis

Mantencin de un Compresor de tornillo Fiac V25

INDICE1. Introduccin12. Objetivos.1 2.1 Objetivo General..13. Marco Referencial.13.1 Descripcin de la empresa13.2 Descripcin del equipo..23.3 Diagrama funcional de bloques..4 4. Condiciones Actuales.5 4.1. Condiciones de Operacin..5 4.2. Condiciones de Mantencin55. Anlisis de Modo de Falla..6 5.1 rboles de Falla..96. Anlisis de Costo de Falla...167. Anlisis de Pareto.208. Planificacin PERT para Plan Preventivo Completo del Equipo.229. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad (RCM)249.1. Constitucin de Grupos..249.2. Etapas259.2.1. Etapa I: Estudio de la planta..259.2.2. Etapa II: Anlisis de fallas..269.2.3. Etapa III: Elaboracin del plan tcnico269.2.4. Etapa IV: Optimizacin del Plan2710. Mantenimiento TPM2710.1. Hoja de Inspeccin2811. Recomendaciones y Conclusiones...2911.1 Conclusiones2911.2 Recomendaciones..2912. Bibliografa.30