UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Mecánica

Sistema de Gestión de Mantenimiento de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de Productos EFE S.A.

Por Edgard Daniel Muñoz Sepúlveda Sartenejas, 04 de Julio de 2008

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Mecánica

Sistema de Gestión de Mantenimiento de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de Productos EFE S.A.

Por Edgard Daniel Muñoz Sepúlveda Realizado con la Asesoría de Ing. Orlando Aguillón Ing. Dimas Calderón INFORME DE PASANTÍA Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Mecánico

Sartenejas, 04 de Julio de 2008

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR DECANATO DE ESTUDIOS PROFESIONALES COORDINACIÓN DE __________________

ACTA DE EVALUACIÓN DEL PROYECTO DE GRADO CÓDIGO DE LA ASIGNATURA: EP

FECHA:___/___/______

ESTUDIANTE:

CARNÉ:

TÍTULO DEL TRABAJO:

TUTOR: Prof.

CO-TUTOR: Prof.

JURADO: Profs. APROBADO:

REPROBADO:

OBSERVACIONES:

El Jurado considera por unanimidad que el trabajo es EXCEPCIONALMENTE BUENO: SI:

NO:

En caso positivo, justificar razonadamente:

Jurado

Jurado

Tutor Académico

Co-Tutor

Jurado

Nota: Colocar los sellos de los respectivos Departamentos. Para jurados externos, usar sello de la Coordinación

iv

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Mecánica

Sistema de Gestión de Mantenimiento de Planta de Tratamiento de Aguas Residuales de Productos EFE S.A. PROYECTO DE GRADO presentado por Edgard Daniel Muñoz Sepúlveda REALIZADO CON LA ASESORÍA DE Ing. Orlando Aguillón y Ing. Dimas Calderón

RESUMEN En el presente trabajo se procedió a realizar un sistema de gestión de mantenimiento en la Planta de Tratamientos de Aguas Residuales de Productos EFE S.A., haciendo foco en las máquinas Sistema Flotación P/Cavitación Aire-CAF y Filtro Prensa para Recolección de Lodo. Para el cumplimiento de los objetivos planteados se procedió a conocer el proceso de tratamiento de aguas. Luego se realizó el levantamiento de la línea de proceso con la finalidad de conocer los equipos y componentes involucrados en el mismo para así darle la criticidad a cada uno de ellos, y así determinar los equipos más críticos. Posteriormente se levantaron las fallas de los equipos más críticos pertenecientes a la línea, haciendo una depuración y luego una clasificación tomando en cuenta el modo y la frecuencia de las mismas, adicionando un cálculo de confiabilidad para los equipos de estudio. Una vez conocidas las fallas se procedió a la creación de los planes de mantenimiento, con la ayuda de manuales y los expertos en el área. Como resultado se obtuvo el cierre de la brecha existente, cumpliendo con el objetivo de implantar un modelo de gestión de mantenimiento para los equipos tomados de la planta de tratamiento de aguas residuales. PALABRAS CLAVES Mantenimiento, confiabilidad, Fallas, CAF, Filtro Prensa, SAP R/3, ambiente, aguas, modelo de gestión de manteniendo Aprobado con mención ________ Postulado para el premio _______ Sartenejas, 04 de Julio de 2008.

v AGRADECIMIENTOS En esta oportunidad tengo el grato placer de mencionar a todas aquellas personas, que sin ellas no hubiera podido lograr y ser la persona que soy hoy en día. Primeramente a mis padres por haberme dado la vida, gracias a sus enseñanzas me formé moral y éticamente, sin dejar mencionar todos los esfuerzos por querer que me desarrollara como un ser cada vez mejor, y alcanzar mi nivel educativo profesional. A mi hermano por ser esa persona incondicional que siempre ha estado ahí para ayudarme en los obstáculos que me ha puesto la vida y apoyarme en mis decisiones personales. A mis compañeros de SIGEMA (José, Luís, Catherine, Cristabel, Patricia, Jhesley y Blanca) que con su apoyo y consejos hicieron que mi estadía de 20 semanas en Productos EFE fuese una agradable experiencia y trabajo grupal. A mis tutores Orlando Aguillón y Dimas Calderón por sus enseñanzas en esta nueva etapa de mi vida a nivel profesional, y guiarme en la culminación de mi nivel universitario exitosamente. A todo el personal de EFE que sin su ayuda no hubiera sido posible realizar mi proyecto de grado, donde cada uno de ellos me otorgó parte de sus conocimientos y experiencias en el campo laboral. A mi novia por ser un apoyo incondicional a lo largo de mis logros alcanzados en todo este tiempo. Y gracias a todos aquellos que no pude mencionar pero que al igual fueron tomados para estos agradecimientos, gracias por hacer esta meta una realidad.

vi ÍNDICE GENERAL RESUMEN ...........................................................................................................................iv AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................v ÍNDICE GENERAL ............................................................................................................vi ÍNDICE DE FIGURAS ........................................................................................................ix ÍNDICE DE TABLAS.........................................................................................................xii CAPITULO 1 ........................................................................................................................1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................1 CAPITULO 2 ........................................................................................................................3 FUNDAMENTOS DEL TRABAJO .....................................................................................3 2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA............................................................................................ 3 2.2 OBJETIVOS ............................................................................................................................. 3 2.2.1 Objetivos Generales ........................................................................................................... 3 2.2.2 Objetivos Específicos ......................................................................................................... 4 2.3 ALCANCE DEL PROYECTO ....................................................................................................... 4 2.4 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA ............................................................................................... 5 CAPITULO 3 ........................................................................................................................6 DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN .......................................................................6 3.1 RESEÑA HISTÓRICA DE LA EMPRESA ....................................................................................... 6 3.2 VISIÓN DE LA EMPRESA .......................................................................................................... 7 3.3 MISIÓN DE LA EMPRESA ......................................................................................................... 7 3.4 ESTRUCTURA ORGANIZATIVA DE LA EMPRESA ........................................................................ 8 3.5 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTOS DE AGUAS RESIDUALES DE PRODUCTOS EFE ......................................................................................................................... 8 3.5.1 Etapas del Tratamiento Físico-Químico ........................................................................... 10 3.5.1.1 Desbaste........................................................................................................................ 10 3.5.1.2 Homogenización............................................................................................................ 11 3.5.1.3 Neutralización ............................................................................................................... 11 3.5.1.4 Mezcla Rápida............................................................................................................... 12 3.5.1.5 Flotación ....................................................................................................................... 13 3.5.1.6 Prensado de Lodos......................................................................................................... 14 3.5.2 Etapas del Tratamiento biológico..................................................................................... 15 3.5.2.1 Fase de Llenado y Mezcla ............................................................................................. 15 3.5.2.2 Fase de Llenado y Reacción .......................................................................................... 16 3.5.2.3 Fase de Reacción........................................................................................................... 16 3.5.2.4 Fase de Sedimentación .................................................................................................. 17

vii 3.5.2.5 Fase de Decantación ...................................................................................................... 17 3.5.2.6 Fase Purga de Lodos...................................................................................................... 18 CAPITULO 4 ...................................................................................................................... 20 MARCO TEÓRICO ........................................................................................................... 20 4.1 MANTENIMIENTO ................................................................................................................. 20 4.2 CONFIABILIDAD ................................................................................................................... 20 4.3 TASA DE FALLA (Λ) .............................................................................................................. 21 4.4 DISTRIBUCIÓN WEIBULL ...................................................................................................... 23 4.5 PRUEBA DE BONDAD DE AJUSTE ........................................................................................... 25 4.6 PRUEBA DE KOLMOGOROV-SMIRNOV/ANDERSON DARLIN .................................................... 25 4.7 EVALUADOR DE RIESGO Y ANÁLISIS DE CONFIABILIDAD (RARE) ........................................... 26 4.8 MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD (MCC) ..................................................... 27 4.8.1 Contexto Operacional ...................................................................................................... 28 4.9 AMEF ................................................................................................................................. 28 4.10 MÉTODO DE DIAGRAMAS DE BLOQUE DE CONFIABILIDAD ................................................... 29 4.10.1 Sistemas en Serie............................................................................................................ 29 4.10.2 Sistemas en Paralelo ...................................................................................................... 30 4.11 FALLA................................................................................................................................ 30 4.12 FALLA FUNCIONAL ............................................................................................................. 31 4.13 MODO DE FALLA ................................................................................................................ 31 4.14 TIPOS DE MANTENIMIENTO ................................................................................................. 31 4.14.1 Mantenimiento Preventivo basado en condiciones.......................................................... 31 4.14.2 Mantenimiento Preventivo basado en tiempo.................................................................. 32 4.14.3 Beneficios del Mantenimiento Preventivo ....................................................................... 32 4.14.4 Mantenimiento Correctivo.............................................................................................. 32 4.14.4.1 No planificado ............................................................................................................. 33 4.14.4.2 Planificado .................................................................................................................. 33 4.14.5 Rediseño......................................................................................................................... 34 4.15 PLANES DE MANTENIMIENTO .............................................................................................. 34 4.16 ÁRBOLES DE COMPONENTES ............................................................................................... 34 4.17 ESTUDIO DE CRITICIDAD DE LOS EQUIPOS ............................................................................ 35 4.18 SISTEMA SAP R/3 .............................................................................................................. 36 4.18.1 SAP R/3 PM o Planificación de Mantenimiento .............................................................. 37 4.18.2 SAP R/3 MM o Módulo de Materiales ............................................................................ 37 CAPITULO 5 ...................................................................................................................... 39 MARCO METODOLOGICO ............................................................................................ 39 5.1 LEVANTAMIENTO DE LA LÍNEA.............................................................................................. 40 5.2 CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS.................................................................................................. 42 5.3 ELABORACIÓN DE ÁRBOLES DE COMPONENTES ...................................................................... 45 5.4 ANÁLISIS DE FALLAS ............................................................................................................ 47

viii 5.4.1 Primera Etapa.................................................................................................................. 47 5.4.2 Segunda Etapa ................................................................................................................. 48 5.4.3 Tercera Etapa .................................................................................................................. 49 5.4.4 Cuarta Etapa.................................................................................................................... 50 5.5 CREACIÓN DE PLANES DE MANTENIMIENTO ........................................................................... 51 CAPITULO 6 ...................................................................................................................... 56 RESULTADOS Y ANALISIS ............................................................................................ 56 6.1 LEVANTAMIENTO DE LA LÍNEA.............................................................................................. 56 6.2 CLASIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS ........................................................................................... 57 6.3 ELABORACIÓN DE ÁRBOLES DE COMPONENTES ...................................................................... 62 6.4 LEVANTAMIENTO Y ANÁLISIS DE FALLAS ............................................................................. 80 6.5 CREACIÓN DE PLANES DE MANTENIMIENTO .......................................................................... 92 CAPITULO 7: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................ 95 7.1 CONCLUSIONES .................................................................................................................... 95 7.2 RECOMENDACIONES ............................................................................................................. 96 APENDICES ....................................................................................................................... 98

ix ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Organigrama de Empresas Polar................................................................................... 8 Figura 2. Diagrama de Flujo del proceso de Tratamiento de Aguas Residuales.......................... 10 Figura 3. Tanque Buffer ............................................................................................................ 11 Figura 4. Tanque de Neutralización........................................................................................... 12 Figura 5. Tanque de Mezcla Rápida .......................................................................................... 13 Figura 6. Sistema Flotación P/Cavitación Aire-CAF ................................................................. 14 Figura 7. Sistema de Prensado para Recolección de Lodo ......................................................... 15 Figura 8. Reactor Tratamiento Biológico................................................................................... 15 Figura 9. Sistema de aireación de reactores biológicos .............................................................. 16 Figura 10. Reactores de Tratamiento Biológico ......................................................................... 17 Figura 11. Decantador de Reactores Biológicos ........................................................................ 18 Figura 12. Tanque Digestor....................................................................................................... 19 Figura 13. Curva de la Bañera ................................................................................................... 22 Figura 14. Evaluador de Riesgo y Análisis de Confiabilidad (RARE)........................................ 26 Figura 15. Diagrama de Proceso Mantenimiento Centrado en Confiabilidad ............................. 28 Figura 16. Diagrama de Bloque en Serie ................................................................................... 30 Figura 17. Diagrama de Bloque en Paralelo............................................................................... 30 Figura 18. Estructura de un equipo ............................................................................................ 34 Figura 19. Metodología Aplicada al Proyecto............................................................................ 40 Figura 20. Formato de Levantamiento de la línea ...................................................................... 41 Figura 21. Formato de Clasificación de los equipos................................................................... 44 Figura 22. Árbol de decisión de Clasificación de Equipos ......................................................... 45 Figura 23. Transacción IH01 de SAP R/3.................................................................................. 46 Figura 24. Formato de Elaboración de Árboles de Componentes ............................................... 46

x Figura 25. Transacción IW39 de SAP R/3................................................................................. 48 Figura 26. Formato de AMEF ................................................................................................... 49 Figura 27. Formato de Hojas de Rutas....................................................................................... 52 Figura 28. Formato de Hojas de Rutas por Frecuencias ............................................................. 54 Figura 29. Resultados del Levantamiento de la PTAR ............................................................... 56 Figura 30. Porcentaje de equipos de acuerdo a Clasificación ..................................................... 61 Figura 31. Porcentaje de Materiales de Equipos ........................................................................ 79 Figura 32. Prueba de Bondad de Ajuste - Distribución Weibull del CAF................................... 88 Figura 33. Prueba de Bondad de Ajuste - Gráfica Distribución Weibull del CAF ...................... 88 Figura 34. Prueba de Bondad de Ajuste - Distribución Weibull de Filtro Prensa........................ 89 Figura 35. Prueba de Bondad de Ajuste - Gráfica Distribución Weibull de Fitlro Prensa ........... 89 Figura 36. Prueba de Bondad de Ajuste - Distribución Exponencial para el CAF .....................109 Figura 37. Prueba de Bondad de Ajuste - Gráfica Distribución Exponencial para el CAF .........109 Figura 38. Prueba de Bondad de Ajuste - Distribución Log Normal para el CAF......................110 Figura 39. Prueba de Bondad de Ajuste - Gráfica Distribución Log Normal para el CAF .........110 Figura 40. Prueba de Bondad de Ajuste - Distribución Normal para el CAF.............................111 Figura 41. Prueba de Bondad de Ajuste - Gráfica Distribución Normal para el CAF ................111 Figura 42. Prueba de Bondad de Ajuste - Distribución Exponencial para el Filtro Prensa .........112 Figura 43. Prueba de Bondad de Ajuste - Gráfica Distribución Exponencial para Filtro Prensa 112 Figura 44. Prueba de Bondad de Ajuste - Distribución Log Normal para Filtro Prensa .............113 Figura 45. Prueba de Bondad de Ajuste - Gráfica Distribución Log Normal para Filtro Prensa.113 Figura 46. Prueba de Bondad de Ajuste - Distribución Normal para el Filtro Prensa.................114 Figura 47. Prueba de Bondad de Ajuste - Distribución Normal para Filtro Prensa ....................114 Figura 48. Bomba Netzsch Desplazamiento Positivo Mod: NM021SY01L06B ........................159 Figura 49. Motorreductor Sistema Barrelodo del CAF..............................................................159 Figura 50. Motorreductor Sistema Tornillo Sinfín del CAF ......................................................159

xi Figura 51. Bomba Neumática Doble diafragma Mac: Wilden Puma .........................................160 Figura 52. Bomba Peristáltica Allweiler Mod: T-ASH 32GN-10..............................................160 Figura 53. Sistema Barrelodo del CAF .....................................................................................160 Figura 54. Sistema Tornillo Sinfín del CAF (1)........................................................................161 Figura 55. Sistema Tornillo Sinfín del CAF (2)........................................................................161 Figura 56. Motorreductor Sistema de Prensado Filtro Prensa....................................................161 Figura 57. Sistema de bombeo de limpieza del Filtro Prensa ....................................................162 Figura 58. Motorreductor de Floculador del Filtro Prensa.........................................................162 Figura 59. Sistema de Prensado de Filtro Prensa ......................................................................162 Figura 60. Aireador 2MT del CAF ...........................................................................................163 Figura 61. Floculador del Filtro Prensa ....................................................................................163

xii ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Niveles de parámetros de Clasificación........................................................................ 43 Tabla 2. Clasificación definitiva de equipos de PTAR ............................................................... 57 Tabla 3. Números de equipos de acuerdo a la Clasificación....................................................... 61 Tabla 4. Árbol de componentes Aireador 2MT.......................................................................... 62 Tabla 5. Árbol de componentes Motor DT100 SEW ................................................................. 64 Tabla 6. Árbol de componentes del Sistema Barrelodo del CAF................................................ 64 Tabla 7. Árbol de componentes Motor DT71 SEW ................................................................... 66 Tabla 8. Árbol de componentes Reductor R37A 2 Fases SEW .................................................. 66 Tabla 9. Árbol de componentes Variador Mecánico Varimot D16 SEW.................................... 67 Tabla 10. Árbol de componentes Sistema Tornillo Sinfín del CAF............................................ 68 Tabla 11. Árbol de componentes Bomba Tipo: Neumática de Diafragma Mac: Wilden ............. 68 Tabla 12. Árbol de componentes Bomba Peristáltica T-ASH 32 GN-10 .................................... 69 Tabla 13. Árbol de componentes Bomba Mac: Netzsch Mod: NM021SY01L06B ..................... 70 Tabla 14. Árbol de componentes Sistema de Prensado de Filtro Prensa para Recolección de Lodos........................................................................................................................................ 72 Tabla 15. Árbol de componentes Sistema Rociador de Agua Filtro Prensa para Recolección de Lodos........................................................................................................................................ 75 Tabla 16. Árbol de componentes Motor DT80 SEW ................................................................. 75 Tabla 17. Árbol de componentes Variador Mecánico Varibloc VUF SEW ................................ 76 Tabla 18. Árbol de componentes Reductor Par Cónico KF57A SEW ........................................ 76 Tabla 19. Árbol de componentes Reductor Corona-Sinfín SA47A SEW ................................... 77 Tabla 20. Árbol de componentes Bomba Centrífuga Mac: Goulds Pumps G&L Serie NPE SS 316L, 1 Etapa 1x1 1/4-6............................................................................................................ 78 Tabla 21. AMEF del Sistema Barrelodo del CAF ...................................................................... 80 Tabla 22. AMEF Aireador 2MT del CAF.................................................................................. 81

xiii Tabla 23. AMEF Sistema Tornillo Sinfín del CAF .................................................................... 82 Tabla 24. AMEF Bomba Peristáltica ALWEILER .................................................................... 82 Tabla 25. AMEF Bomba Neumática de Diafragma WILDEN ................................................... 83 Tabla 26. AMEF Sistema de Prensado del Filtro Prensa ............................................................ 84 Tabla 27. AMEF Sistema de Bombeo de Agua Sanitaria del Filtro Prensa ................................ 84 Tabla 28. AMEF Floculador del Filtro Prensa ........................................................................... 85 Tabla 29. AMEF Sistema limpiador de malla filtrante del Filtro Prensa .................................... 86 Tabla 30. Tasa de Falla y Confiabilidad para el CAF................................................................. 90 Tabla 31. Tasa de Fallas y Confiabilidad para el Filtro Prensa................................................... 90 Tabla 32. Tiempos de fallas para una confiabilidad de 80% para ambas máquinas .................... 91 Tabla 33. Levantamiento de la línea de proceso de PTAR ......................................................... 98 Tabla 34. Inspección Semanal Sistema Barrelodo y Tornillo Sinfín del CAF............................115 Tabla 35. Mantenimiento Preventivo Semanal Sistema Barrelodo y Tornillo Sinfín del CAF ...115 Tabla 36. Mantenimiento Preventivo Sistema Flotación P/Cavitación Aire-CAF......................116 Tabla 37. Mantenimiento Preventivo Mensual Aireador 2MT del CAF ....................................116 Tabla 38. Mantenimiento Preventivo Mensual Bomba Mac: Netzsch Mod: NM021SY01L06B117 Tabla 39. Inspección Semestral Reductor R37A SEW..............................................................117 Tabla 40. Inspección Semestral Todos los Motores Eléctricos..................................................118 Tabla 41. Mantenimiento Preventivo Semestral Reductor R37A SEW .....................................118 Tabla 42. Mantenimiento Preventivo Semestral Variador Mecánico Varimot D16 SEW ..........119 Tabla 43. Mantenimiento Preventivo Semestral Bomba Peristáltica T-ASH 32GN-10..............120 Tabla 44. Mantenimiento Preventivo Anual Sistema Barrelodo y Tornillo Sinfín del CAF .......122 Tabla 45. Mantenimiento Preventivo Anual Aireador 2MT del CAF ........................................123 Tabla 46. Mantenimiento Preventivo Anual Motor DT71 SEW del CAF..................................125 Tabla 47. Mantenimiento Preventivo Anual Motor DT100 SEW del Aireador 2MT.................127 Tabla 48. Mantenimiento Preventivo Anual Bomba Peristáltica T-ASH 32GN-10 ...................128

xiv Tabla 49. Mantenimiento Preventivo Anual Bomba Tipo: Neumática de Diafragma Mac: Wilden ................................................................................................................................................130 Tabla 50. Mantenimiento Preventivo 2 años Bomba Netzsch Mod: NM021SY01L06B............133 Tabla 51. Mantenimiento Preventivo 3 años Sistema Barrelodo y Tornillo Sinfín del CAF ......137 Tabla 52. Mantenimiento Preventivo 3 años Reductor R37A SEW...........................................137 Tabla 53. Mantenimiento Preventivo 3 años Variador Mecánico Varimot D16 SEW................139 Tabla 54. Inspección Semanal Filtro Prensa para Recolección de Lodo ....................................140 Tabla 55. Mantenimiento Preventivo Semanal Variador de Velocidad Varibloc VUF SEW Filtro Prensa ......................................................................................................................................140 Tabla 56. Mantenimiento Preventivo Mensual Filtro Prensa para Recolección de Lodo............141 Tabla 57. Mantenimiento Preventivo Mensual Reductor Par Cónico KF57A SEW Filtro Prensa ................................................................................................................................................141 Tabla 58. Mantenimiento Preventivo Mensual Bomba Centrífuga Mac: Goulds Pumps G&L Serie NPE .........................................................................................................................................142 Tabla 59. Inspección Semestral Todos los Motores Eléctricos..................................................143 Tabla 60. Mantenimiento Preventivo Semestral Filtro Prensa para Recolección de Lodo..........143 Tabla 61. Mantenimiento Preventivo Semestral Variador Mecánico Varimot D16 SEW Filtro Prensa ......................................................................................................................................144 Tabla 62. Mantenimiento Preventivo Semestral Variador Mecánico Varibloc VUF SEW Filtro Prensa ......................................................................................................................................144 Tabla 63. Mantenimiento Preventivo Anual Filtro Prensa para Recolección de Lodo ...............145 Tabla 64. Mantenimiento Preventivo Anual Bomba Centrífuga Mac: Goulds Pumps G&L Serie NPE .........................................................................................................................................147 Tabla 65. Mantenimiento Preventivo Anual Motor DT71 SEW Filtro Prensa ...........................149 Tabla 66. Mantenimiento Preventivo Anual Motor DT80 SEW Filtro Prensa ...........................150 Tabla 67. Mantenimiento Preventivo Anual Variador Mecánico Varibloc VUF SEW Filtro Prensa ................................................................................................................................................151 Tabla 68. Mantenimiento Preventivo 2 años Filtro Prensa para Recolección de Lodo...............152 Tabla 69. Mantenimiento Preventivo Reductor Par Cónico KF57A SEW Filtro Prensa ............153

xv Tabla 70. Mantenimiento Preventivo 3 años Reductor Corona-Sinfín SA47A SEW Filtro Prensa ................................................................................................................................................154 Tabla 71. Mantenimiento Preventivo 3 años Variador Mecánico Varimot D16 SEW Filtro Prensa ................................................................................................................................................156 Tabla 72. Mantenimiento Preventivo 5 años Filtro Prensa para Recolección de Lodo...............157

CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN

La presente investigación está basada en un “Modelo de Gestión de Mantenimiento” aplicado en Productos EFE S.A., que es una empresa perteneciente a la Corporación de Alimentos Polar y es la principal creadora de helado a nivel nacional. Actualmente cuenta con un gran número de equipos de producción y servicios los cuales permiten la elaboración de sus productos. En Productos EFE, al igual que cualquier tipo de empresa para el logro y cumplimiento de sus objetivos, posee diversos proyectos relacionados con el buen funcionamiento de la misma, para ello se creó el Proyecto SIGEMA, que busca la optimización de los mantenimientos de Productos EFE S.A., de manera que se garanticen los más altos estándares de calidad y efectividad en cada una de las áreas presentes en el negocio. Debido al gran número de equipos que posee la empresa, el mantenimiento es uno de los puntos esenciales para la conservación de los mismos y a su vez poder alcanzar altos niveles de producción. Como se sabe en cualquier tipo de empresa, las áreas que la componen están relacionadas una con las otras, es por esto que se percibió la necesidad de crear un proyecto de gestión de mantenimiento, que cumpliera con las políticas de mantenimiento del área de servicios. Esta investigación indica la metodología utilizada para mejorar la operatividad de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales, la cual posee cierta cantidad de equipos que deben ser controlados con una buena gestión de mantenimiento, disminuyendo así las paradas operacionales traduciéndose en una mayor productividad.

2 En los siguientes capítulos se desarrolla el cuerpo de la investigación el cual incluye los siguientes puntos: El segundo capítulo se basa en “Los Fundamentos del trabajo”, el cual muestra la descripción principal sobre la investigación, es decir, los objetivos, alcance, justificación, entre otras. El tercer capítulo llamado “Desarrollo de la Investigación”, hace la reseña de la empresa en donde se explica la misión y visión de la misma, además del proceso de tratamiento de aguas residuales implementado. El cuarto capítulo llamado “Marco teórico”, se encuentra toda la información teórica relacionada con la elaboración del modelo de gestión de mantenimiento y las herramientas utilizadas para el levantamiento de información. El quinto capítulo llamado “Marco metodológico”, explica detalladamente como se realizaron los procedimientos, es decir, en éste capítulo se expone cada uno de los pasos desde el levantamiento de la información hasta la elaboración del modelo de gestión de mantenimiento, incluyendo la utilización de modelos propuestos para el cumplimiento de los objetivos. El sexto y último capítulo “Resultados y análisis”, presenta de acuerdo al modelo de gestión de mantenimiento aplicado, las políticas de mantenimiento y los modelos estadísticos establecidos y utilizados como los diferentes planes de mantenimiento para cada uno de los equipos estudiados en la presente investigación.

CAPITULO 2 FUNDAMENTOS DEL TRABAJO

2.1 Planteamiento del problema La planta de Productos EFE S.A. es la empresa número uno en lo que respecta a la producción y comercialización de helados a nivel nacional. Es por ello que ha surgido la necesidad de implementar un proceso de mejora para aumentar la productividad y satisfacer la demanda nacional, con el propósito de alcanzarlo a un menor costo. Para ello Alimentos Polar implantó un proyecto llamado SIGEMA (Sistema de Gestión y Mantenimiento) el cual busca la optimización del mantenimiento de Productos EFE así como la de otras plantas pilotos. Para ello contrató a una consultora para que desarrollara la metodología a aplicar para tales fines. El proyecto se basa en la implantación de planes de mantenimiento soportado en SAP R/3 a las líneas de producción y servicios que la planta posee. Para este trabajo de pasantía se aplicará tal metodología a un área de servicios, la Planta de Tratamientos de Aguas Residuales, con la meta de minimizar los mantenimientos correctivos y enfocarlo hacia los mantenimientos preventivos, para de esta forma disminuir las paradas no previstas y con ello buscar una mayor continuidad de operación y disminuir las pérdidas económicas generadas por tales paradas. 2.2 Objetivos 2.2.1 Objetivos Generales

4 Realizar un análisis de fallas a la Planta de Tratamientos de Aguas Residuales y aplicar las metodologías de planificación, ejecución, control de mantenimiento y la planificación de materiales y repuestos. 2.2.2 Objetivos Específicos

•

Conocer los procesos de la planta de tratamientos de aguas residuales identificando todos sus elementos.

•

Levantar todos los equipos de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales, a excepción del sistema de control PLC de dicha planta.

•

Identificar los equipos críticos de la línea en estudio para minimizar recursos.

•

Identificar los componentes críticos de cada uno de los equipos de mayor impacto en la línea de tratamientos de aguas residuales.

•

Levantar y analizar el historial de fallas de los equipos de la planta de tratamiento de aguas residuales a través de un AMEF, con la finalidad de conocer la frecuencia de las fallas, tipos de fallas, entre otras.

•

Realizar un estudio de confiabilidad para determinar el estado de vida útil de los equipos tratados en la investigación.

•

Crear los planes y actividades de la gestión de mantenimiento para los equipos de mayor impacto de la planta de tratamientos de aguas residuales.

•

Implementar un modelo de gestión de mantenimiento para los equipos de mayor impacto de la línea de tratamientos de aguas residuales soportado por el software SAP.

2.3 Alcance del Proyecto La idea principal de este proyecto es implementar un modelo de mantenimiento para los equipos con criticidad “A” de la línea de tratamiento de aguas residuales, apoyado por el software SAP/R3, que permita disminuir los tiempos de paradas de cada uno de los equipos que conforman a la línea.

5 2.4 Justificación del problema Se decide realizar esta investigación, ya que se busca optimizar la línea de tratamiento de aguas residuales mediante un sistema de gestión de mantenimiento, logrando mediante este sistema, mejorar los rendimientos de los equipos y disminuir las paradas por fallas; obteniendo así una alta eficiencia con bajos costos.

CAPITULO 3 DESARROLLO DE LA INVESTIGACIÓN

3.1 Reseña histórica de la Empresa La fábrica de helados EFE empezó en 1926 en la casa de habitación de sus fundadores los esposos Espinosa Fernández, de cuyas iniciales surgió la denominación EFE. En el número 154 entre Ferrenquín y la Cruz, los esposos Espinosa Fernández elaboraron los helados en el garaje, con una sencilla batidora y varias docenas de moldes donde se vertieron los primeros sorbetes de frutas naturales, Jacinto Rivas quien trabajaba para la familia, fue quien salió a ofrecer la novedad, a las dos cuadras, nuestro primer heladero tuvo que devolverse sin un solo sorbete, el éxito fue total, así comienza la historia bajo la firma de “Fábrica de Helados EFE” una empresa incipiente de helados, la cual en el año 1946 pasa a ser una sociedad anónima. En 1941 se traslada la fábrica a Puente Brión. En 1956, año en que EFE llega a sus primeros treinta años, se inaugura la actual planta ubicada en la calle Adrián Rodríguez de Chacao, denominada en aquel entonces “La Marchantica”, la cual se hace muy popular al incorporar camionetas con música de campanitas que anunciaban su llegada. A partir de los años 50, se incorporan otros accionistas y se incrementa el capital social de la empresa significativamente por lo que se inscribe la empresa en la Bolsa de Valores de Caracas. Hacia 1978, Lorenzo Fernández asume la presidencia de EFE, y con un enfoque revolucionario propone a la Junta Directiva mayor participación en la administración de la empresa, la cual toma forma de un cuerpo colegiado y lideró un proceso de organización interna, a través del cual se estructuraron las Gerencias de Finanzas, Administración, Planificación Estratégica, Proyectos y Recursos Humanos.

7 La acción de Productos EFE no puede limitarse exclusivamente al terreno de la producción y ventas de unos excelentes helados. Somos parte de una patria con la que nos sentimos profundamente vinculados, y cuyo destino demanda nuestras mejores energías. Las huellas imborrables de la historia de “La Marchantica EFE”, sirven de sólida base a un futuro prometedor y exitoso en una Venezuela cada vez más retadora. 3.2 Visión de la Empresa La visión de Productos EFE S.A. plantea lo siguiente: “Consolidaremos nuestro liderazgo en el negocio de helados en Venezuela, enfocando nuestros esfuerzos en cautivar al consumidor para hacer crecer y desarrollar el mercado; para ello contaremos con una operación flexible. Incursionaremos exitosamente, mediante el desarrollo interno, alianzas estratégicas o adquisiciones, en otros negocios de productos dulces en Venezuela dentro de la ocasión de consumo de postres y meriendas de forma de ofrecer gratificación y bienestar a nuestros consumidores. Lograremos este compromiso seleccionando y capacitando a nuestro personal con el fin de alcanzar los perfiles requeridos, lograremos su pleno compromiso con los valores de la Empresa y le ofreceremos mejores oportunidades de desarrollo.”

3.3 Misión de la Empresa En cuanto a la Misión, Productos EFE S.A., se plantea lo siguiente: “Satisfacer las necesidades de consumidores, clientes, compañías, vendedores, concesionarios, distribuidores, accionistas, trabajadores y suplidores, a través de nuestros productos y de la gestión de nuestros negocios, garantizando los más altos estándares de calidad, eficiencia y competitividad, con la mejor relación precio / valor, alta rentabilidad y crecimiento sostenido, contribuyendo

8 con el mejoramiento de la calidad de vida de la comunidad y el desarrollo del país.” 3.4 Estructura Organizativa de la Empresa Productos EFE, S.A. es una empresa productora de helados, que gracias a su lema clásico y a su dedicación ha logrado hacer de la marca de helados EFE un símbolo de óptima calidad. Su organización institucional se presenta a continuación (Ver Figura 1):

Figura 1. Organigrama de Empresas Polar

3.5 Descripción del proceso de la Planta de Tratamientos de Aguas Residuales de Productos EFE En Venezuela, las normas ambientales exigen a las empresas el tratamiento de sus residuos líquidos y sólidos previo a su descarga al medio ambiente, con la finalidad de reducir el impacto nocivo y el desequilibrio que provocan sobre la naturaleza. En Productos EFE, las aguas residuales se originan como consecuencia de los procesos de limpieza de los equipos de las salas

9 de cremas, mermeladas y producción, así como el efluente proveniente de la compactadora de basura; la P.T.A.R recibe un caudal aproximado de 200 m3/d a 400 m3/d. Por ello, para atenuar al máximo posible las cargas poluentes de estas aguas vertidas en las redes cloaca les que desembocan en el Río Güaire, existe una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (P.T.A.R.), la cual consta de dos etapas, una físico-química y otra biológica. La acción principal del tratamiento físico-químico es la separación de los sólidos del agua por medio de la adición de productos químicos, coagulante y floculante (polímero). Este tratamiento está compuesto por la homogenización de las características del agua que entra al tanque buffer, la neutralización del pH, lo cual es vital para que funcionen eficientemente los químicos (coagulante y floculante) necesarios para promover la separación de los sólidos. El agua ya con un pH establecido entre (6,5 y 8,5) pasa a un proceso de mezcla rápida (coagulación) donde la adición del coagulante y una agitación rápida se desestabiliza la partícula, con esto se promueve la remoción de los sólidos suspendidos o coloidales. Posteriormente continúa el proceso de flotación (CAF) cuya función es la clarificación del agua mediante la separación de los sólidos, mediante la aplicación de floculante para formar cadenas de flóculos y la inyección de aire obligando a precipitar los sólidos a la superficie y enviarlos a un tanque de almacenamiento, para su posterior prensado. En el tratamiento biológico se lleva a cabo el proceso de degradación de la materia orgánica biodegradable presente en las aguas residuales, mediante la utilización de microorganismos aeróbicos. Para efectuar el tratamiento biológico se utilizan dos reactores biológicos de operación discontinua, cuyo funcionamiento se basa en la secuencia de tratamiento llevada a cabo en siete fases cíclicas, las cuales se realizan automáticamente en el mismo reactor, e involucran los siguientes tres pasos básicos: llenado de los reactores, aporte del tiempo necesario para que las bacterias degraden la materia orgánica presente en el agua, y finalmente la descarga del agua y purga de lodos al digestor. A continuación se presenta un Diagrama de Flujo del proceso de tratamiento de las aguas residuales de Productos EFE (Ver Figura 2):

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Figura 2. Diagrama de Flujo del proceso de Tratamiento de Aguas Residuales

A continuación se describen las etapas de proceso de la P.T.A.R. 3.5.1 Etapas del Tratamiento Físico-Químico 3.5.1.1 Desbaste Antes de ingresar el agua a las tanquillas de bombeo, los efluentes de las salas de cremas, mermeladas, producción y lavado de cestas son descargados en una rejilla de acero inoxidable. La función de esta rejilla es retener sólidos de gran tamaño que han sido arrastrados por el agua, principalmente paletas de helado y empaques, que puedan interferir en el funcionamiento de las unidades subsiguientes en la planta de tratamiento. Se tienen tres tanquillas, la tanquilla A, ubicada en lado norte de la planta recoge las aguas de sala de cremas, mermeladas y producción norte, la tanquilla B ubicada en el lado sur de la planta recoge las aguas de producción sur y lavado de cestas, y la tanquilla D ubicada en el cuarto de basura la cual recoge el efluente producido por la compactación de la basura. Cada tanquilla posee dos bombas sumergibles para

11 enviar estos efluentes hacia el tanque Buffer donde a la entrada se encuentra una cesta de desbaste. 3.5.1.2 Homogenización Luego del desbaste, el agua ingresa en el tanque Buffer, que proporciona un efecto homogenizador de las características del agua a través del mezclado. Para lograr la mezcla requerida en este tanque se utiliza un aireador superficial de alta velocidad (Ver Figura 3). El agua del buffer es enviada al tanque de neutralización.

Figura 3. Tanque Buffer

3.5.1.3 Neutralización Seguidamente, el agua pasa a un tanque de neutralización (Ver Figura 4), donde se puede controlar el pH a través de la incorporación de soda cáustica (base) o ácido clorhídrico (ácido) según se requiera, con el fin de mantenerlo dentro del intervalo permisible, determinado por procesos aguas abajo, el cual es de 7,5 a 8,5 y se continúa agitando el agua. El agua es enviada al tanque de mezcla rápida. El volumen del tanque es de 40 m3.

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Figura 4. Tanque de Neutralización

3.5.1.4 Mezcla Rápida El agua pasa del tanque de neutralización al tanque de mezcla rápida mediante una bomba sumergible, en la transición de un tanque al otro es dosificado el coagulante (Lipesa 801). Para complementar la adición del coagulante se requiere del mezclado para destruir la estabilidad del sistema coloidal. Para que las partículas se aglomeren deben chocar, y el mezclado promueve la colisión. El tanque de mezcla rápida utiliza un mezclador mecánico (Ver Figura 5). La forma del agitador del tanque es de aspas y genera una turbulencia óptima para la mezcla rápida del coagulante y el agua, permitiendo la agrupación de los sólidos suspendidos y coloidales en pequeñas masas con peso específico superior al del agua, llamadas coágulos. A la salida de este tanque se adiciona el floculante o polímero (MQ140) el cual agrupa a los coágulos en una red, formando puentes de una superficie a otra y enlazando las partículas individuales en aglomerados, para formar grumos pesados llamados flóculos. La salida del agua en este tanque es a través del rebose y es enviado al sistema de flotación.

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Figura 5. Tanque de Mezcla Rápida

3.5.1.5 Flotación La flotación se utiliza para separar las partículas sólidas o grasas del agua. Esta separación se consigue introduciendo burbujas finas de aire en el agua a través de un sistema de aireación, consiste en un motor que acciona un sistema de agitación dentro del agua, provocando la formación de burbujas de aire que se adhieren a las partículas sólidas, haciendo que éstas precipiten; de esta forma se consigue que las partículas con mayor densidad que el agua asciendan y floten. Los sólidos que suben a la superficie son los flóculos que se forman en el proceso de coagulación y floculación, los cuales son removidos posteriormente por unos barre lodos separándolos del agua, y mediante una bomba son enviados al tanque de almacenamiento de lodos. Este proceso de flotación se realiza en un sistema de separación por flotación de aire cavitacional (CAF, Cavitation Air Flotation) (Ver Figura 6). El agua clarificada que sale del CAF en enviada al tratamiento biológico. Esta agua cae por gravedad a una fosa de bombeo, la cual posee dos bombas sumergibles.

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Figura 6. Sistema Flotación P/Cavitación Aire-CAF

3.5.1.6 Prensado de Lodos El prensado de lodos consiste en la deshidratación y secado de los sólidos removidos del agua a través del sistema de flotación, y de los sólidos provenientes del tratamiento biológico, mediante la ayuda de un filtro prensa, de manera de retirar el mayor contenido de agua posible del desecho, para poder disponer de él. Los sólidos almacenados en el tanque de lodos, son bombeados al floculador (Ver Figura 47), donde se agrega polímero floculante para deshidratar aún más el lodo y posteriormente es enviado al filtro prensa a través de una malla, la cual se mantiene húmeda porque es lavada con agua a través de una bomba (Ver Figura 7). En la malla es por donde se filtra el agua, retornándose al tanque de neutralización y el lodo deshidratado pasa a través de varios rodillos hasta que queda prensado como una galleta seca. El lodo prensado cae a través de un bajante en una bolsa, las bolsas conteniendo lodos prensados son dispuestas junto con los desechos sólidos no peligrosos de Productos EFE (basura común). Los lodos prensados de la P.T.A.R. de Productos EFE se consideran desechos no peligrosos ya que se han estudiado sus características de peligrosidad.

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Figura 7. Sistema de Prensado para Recolección de Lodo

3.5.2 Etapas del Tratamiento biológico 3.5.2.1 Fase de Llenado y Mezcla En está fase se inicia la adición de agua proveniente de la fosa de bombeo al reactor (Ver Figura 8). En el reactor el mezclador está encendido y la válvula afluente está abierta. En este punto, se mezclan el lodo y el afluente. El lodo sedimentado es ahora puesto en suspensión y combinado con la capa sobrenadante previamente separada con las aguas residuales crudas (afluente) que están entrando al reactor. Está fase tiene una duración de una hora.

Figura 8. Reactor Tratamiento Biológico

16 3.5.2.2 Fase de Llenado y Reacción Durante esta fase, el afluente continúa entrando al reactor y el sistema de suministro de aire (Ver Figura 9) empieza a entregar oxígeno al reactor. En el reactor el mezclador se mantiene encendido así como la válvula afluente está abierta y el ambiente completamente mezclado se mantiene. La introducción de oxígeno convierte al reactor en un ambiente aeróbico. Está fase tiene una duración de dos horas.

Figura 9. Sistema de aireación de reactores biológicos

3.5.2.3 Fase de Reacción Durante la fase de reacción, las aguas residuales no están entrando en el reactor. El mezclador continúa operativo, la válvula afluente está cerrada y el suministro de aire se mantiene encendido (Ver Figura 10). En la fase de Reacción el reactor siempre está en una condición completamente mezclada en un ambiente aeróbico. La ausencia de flujo y carga orgánica proporcionan una oportunidad única para la limpieza de los contaminantes de las aguas residuales. Esto produce una reducción de material orgánico y del nitrógeno total presentes en el reactor hasta concentraciones muy bajas en los efluentes. Ya que la mayoría de la remoción del fósforo biológico normalmente ya habrá tenido lugar durante la fase de Llenado y Reacción, la

17 fase de Reacción no tiene un efecto mayor en la concentración del fósforo total en los efluentes. Está fase tiene una duración de una hora.

Figura 10. Reactores de Tratamiento Biológico

3.5.2.4 Fase de Sedimentación Durante esta fase, las aguas residuales no entran al reactor. El mezclador y la aireación están apagados y la válvula de afluente está cerrada. La ausencia de flujo, mezclado y actividad de aeración produce un ambiente inmóvil en el reactor el cual es ideal para la separación de sólidos y líquidos. En este momento, las fases precedentes han logrado todos los objetivos del proceso relacionados con la reducción de material orgánico, nitrógeno total y fósforo total. El reactor actúa como un clarificador estático. Está fase tiene una duración de una hora. 3.5.2.5 Fase de Decantación En esta fase se remueve aproximadamente el mismo volumen de líquido que entró en el reactor, el cual es enviado a la red cloacal.

18 La configuración del decantador, suspendido bajo una estructura flotante, proporciona un punto de extracción de efluentes que se ubica debajo de la superficie del reactor (Ver Figura11). El posicionamiento de este punto de extracción proporciona efluentes de calidad sin permitir que cualquier escoria o espuma de superficie sea expulsado. La fase de Decantación termina en un nivel de agua mínimo predeterminado en el reactor que es controlado por un sistema de control de nivel (flotantes). Una señal eléctrica, incitada al alcanzar el nivel de agua mínimo del reactor, cambia la posición de los componentes del decantador cerrando la válvula de descarga de efluentes y sellando el decantador contra el fondo de la estructura flotadora.

Figura 11. Decantador de Reactores Biológicos

3.5.2.6 Fase Purga de Lodos Los reactores biológicos son dependientes del desarrollo de una cultura mixta de microorganismos para lograr los objetivos de tratamiento. Como un resultado de la degradación biológica de la materia orgánica y la acumulación de material inerte presente en la mayoría de las aguas residuales, es necesario descargar ciertas cantidades de sólidos de los reactores para mantener una concentración apropiada de sólidos suspendidos en el reactor, y para controlar la edad del lodo. Esta fase operativa dentro del ciclo de tratamiento está diseñada como un incremento de tiempo que ocurre simultáneamente en las fases de Decantación.

19 La Purga de Lodos está programada durante los minutos finales de las fases de decantación. En este momento, el reactor está en una condición de reposo y una bomba sumergible succiona los lodos sedimentados en el fondo del reactor y los envía hacia el Digestor (Ver Figura 12).

Figura 12. Tanque Digestor

El Digestor es un tanque en donde están los lodos de las purgas provenientes de los reactores y se suministra oxígeno, de tal manera que los microorganismos se alimentan unos con otros y estos lodos posteriormente son enviados hacia el tanque de lodo físico-químico (proveniente del CAF) para su posterior deshidratación y prensado.

CAPITULO 4 MARCO TEÓRICO 4.1 Mantenimiento Mantenimiento son todas las acciones necesarias para mantener o llevar a condiciones específicas cada equipo o sistema. Constituye el instrumento básico de la tecnología para atacar y resolver todos los problemas inherentes a la conservación de todos los bienes físicos de producción y servicios. El mantenimiento es un sistema integral que tiene por objetivo mantener y conservar los equipos e instalaciones, al costo más bajo y a una alta tasa de disponibilidad. Para lograrlo se requiere analizar de manera lógica y en términos cuantitativos y cualitativos los eventos, atributos e interacciones de los procesos. El mantenimiento incluye, entre otras acciones: servicio, reparación, modificación, mantenimiento mayor, inspección y verificación de las condiciones. 4.2 Confiabilidad La confiabilidad es la capacidad de un activo (componente, sistema, equipo, etc.) de operar bajo determinadas condiciones de operación para un período de tiempo o número de ciclo de vida estipulada. Hoy en día se habla mucho de Confiabilidad Integral, que no es más que un enfoque multidisciplinario de naturaleza probabilística que integra diferentes disciplinas y metodologías que permiten:

21 •

Predecir todos los escenarios de producción factibles, modelando las incertidumbres asociadas a las variables técnicas que rigen su proceso particular de producción.

•

Predecir probabilísticamente la ocurrencia de eventos no deseados, e identificar acciones concretas para minimizar su ocurrencia.

•

Explorar las implicaciones económicas de cada escenario posible y diseñar planes y estrategias óptimas para el manejo del negocio.

4.3 Tasa de falla (λ) La tasa de falla es una importante función en el análisis de confiabilidad ya que ella muestra cambios de la probabilidad de falla sobre los distintos tiempos de vida de un componente. Es un indicador de la frecuencia con la que el equipo o sistema bajo análisis sale de servicio por razones de diversa índole.

λ=

n n

w

i =1

k =1

∑ TEFi + ∑ TC k

(Ecuación 4.1)

Donde: λ= tasa de falla. TEFi= tiempo que transcurre el equipo operando entre la falla (i-1) y la falla (i). TCk= tiempo de operación desde la última falla. n= números de valores del TEF de la muestra. w= número de valores del TC de la muestra.

En la práctica, la tasa de falla exhibe una forma de bañera y esta referida como la curva de la bañera. La curva de la bañera es un gráfica que representa los fallos durante el período de vida útil de un sistema o máquina (Ver Figura 13). En ella se pueden apreciar tres etapas:

22

Figura 13. Curva de la Bañera

•

Fallos iniciales: esta etapa se caracteriza por tener una elevada tasa de fallos que desciende rápidamente con el tiempo. Estos fallos pueden deberse a diferentes razones como equipos defectuosos, instalaciones incorrectas, errores de diseño del equipo, desconocimiento del equipo por parte de los operarios o desconocimiento del procedimiento adecuado.

•

Fallos normales: etapa con una tasa de errores menor y constante. Los fallos no se producen debido a causas inherentes al equipo, sino por causas aleatorias externas. Estas causas pueden ser accidentes fortuitos, mala operación, condiciones inadecuadas y otros sucesos fortuitos.

•

Fallos de desgaste: etapa caracterizada por una tasa de errores rápidamente creciente. Los fallos se producen por desgaste natural del equipo debido al transcurso del tiempo. Para el estudio de los tiempos de falla de componentes, es comúnmente usado modelos de

distribución de tiempos de fallas. Tales distribuciones son: Distribución Exponencial, Distribución Weibull, Distribución Gamma, Distribución Normal y Distribución Log normal. Para este proyecto la distribución que mejor se adaptó fue la Distribución Weibull. Algunas características de esta distribución se muestran a continuación:

23 4.4 Distribución Weibull La distribución de Weibull tiene un ancho rango de aplicaciones en el análisis de confiabilidad. Debido a su flexibilidad para describir tasas de fallas, las tres regiones de la curva de la bañera pueden ser representadas por dicha distribución. La distribución de Weibull es apropiada para sistemas o componentes complejos compuestos por un número de componentes o partes cuyas fallas están gobernadas por los más severos defectos de sus componentes o partes. Es ampliamente usada en el estudio del tiempo de vida o tiempo para la falla de componentes mecánicos. Esta distribución esta conformada por dos parámetros, Forma (β) y Escala (α), cuyas ecuaciones para su cálculo se presentan a continuación:

1 n β = ∑ ln (TEFi ) (Ecuación 4.2) n i =1

Donde: β= Forma TEFi= tiempo que transcurre el equipo operando entre la falla (i-1) y la falla (i). n= números de valores del TEF de la muestra.

   ∑ TEFi β  α =   i =1   n

(

) +  ∑ (TC )  w

  k =1 n

β

k

   

1

β

(Ecuación 4.3)

24 Donde: α= Escala. β= Forma TEFi= tiempo que transcurre el equipo operando entre la falla (i-1) y la falla (i). TCk= tiempo de operación desde la última falla. n= números de valores del TEF de la muestra. w= número de valores del TC de la muestra

La tasa de falla para la distribución Weibull se expresa a continuación:

βt λ (t ) =   α α 

β −1

, α, β, t > 0 (Ecuación 4.4)

Donde: λ = tasa de falla α = escala β = forma t = tiempo

Acordemente, la función de confiabilidad se expresa como:

C (t ) = e Donde: C(t) = función de confiabilidad t = tiempo α = escala β = forma

  t β   −     α  

(Ecuación 4.5)

25 4.5 Prueba de Bondad de Ajuste Cuando estudiamos distribuciones, es conveniente iniciar con algunos procedimientos preliminares usados para la corrección de datos y detección de desviaciones construyendo distribuciones empíricas e histogramas. Tales procedimientos de análisis de datos pueden ser usados para otros análisis elaborados como el Test de Bondad de Ajuste. Para resolver el problema de determinar si una muestra pertenece a una distribución hipotética teórica, se necesita realizar la Prueba de Bondad de Ajuste, la cual es una prueba que estima el ajuste adecuado determinando la diferencia entre la frecuencia de ocurrencia de una variable aleatoria caracterizada por una muestra observada, y la frecuencia esperada obtenida de la distribución hipotética. Existen dos procedimientos usados para realizar la Prueba de Bondad de Ajuste: la Prueba de Chi-Cuadrado y la Prueba de Kolmogorov-Smirnov/Anderson Darlin. Para este proyecto, por cuestiones de adaptabilidad se implemento la Prueba de Kolmogorov. 4.6 Prueba de Kolmogorov-Smirnov/Anderson Darlin En esta prueba los componentes individuales de la muestra son tratados sin agruparlos en intervalos. Una función de distribución acumulativa hipotética es comparada con su función calculada, conocida como función de distribución acumulativa empírica (o muestra). Una muestra de función de distribución acumulativa

para una muestra ordenada

t1