Determinación factor de servicio, planta de tratamiento de humo (página 2)

Son los responsable del suministro de la presión de aire necesario para el disparo de las válvulas solenoides. Si no se efectúa la limpieza de las mangas, originarían que se saturen las mismas, aumentando la presión diferencial y disminuyendo la captación de gases fluorinados. Si ambos compresores se encontraran fuera de servicio, es posible realizar un by pass desde sala de compresores.

• 3.4.2. Válvula Solenoides

Son válvula de acción rápida, instaladas en la casa de filtros encargada de suministrar aire a presión hacia las mangas filtrantes en contra sentido al flujo normal de gas para su limpieza. Al ocurrir una falla en las válvulas solenoides, no se desprende todo el material depositado en ellas y por lo tanto no reciben la limpieza adecuada, por lo que aumenta el diferencial de presión en los compartimientos y el consumo de corriente en los abanicos de tiro.

• 3.4.3. SUBSISTEMA DE RECUPERACIÓN DE GASES

• 3.4.3.1. Abanicos de Tiro

Son los equipos utilizados para crear la presión diferencial necesaria para inducir el flujo de gas en el sistema y así succionar los gases generados de la celda electrolíticas. Si un abanico esta fuera de servicio la succión disminuirá al 50% del flujo normal de gases, pero al elevarse el amperaje del otro abanico se puede alcanzar hasta un 75% de la capacidad de las plantas de tratamiento de humos. La parada de un abanico de tiro trae como consecuencia una disminución en la recuperación de la cantidad de fluoruros. Generando una mayor concentración en sala de celdas, si los tres abanicos quedan fuera de servicio, se detiene el proceso de colección de gases y no existe recuperación de fluoruro.

• 3.5. ESTANDAR DEL PROCESO PRESION DIFERENCIAL EN LAS PTH VL.

Unos de los aspectos más importantes en la Planta de Tratamiento de Humo V Línea es la presión diferencial, que actúa en el proceso y de los equipos que la controlan ya que cumplen una función importante para que la planta se mantenga 100% operativa.

• 3.5.5. Equipos que Controlan la Presión Diferencial

• 3.5.1.1. Boquillas de celdas

El control de las presiones en las PTH, se inicia desde las boquillas de cada celda. Las boquillas instaladas en la estructura, deben estar distribuidas a lo largo de la sección transversal de la celda, con el objeto de obtener una colección uniforme a lo largo de la misma.

El área de la sección total es 0,335 metros cuadrado por celdas distribuido en 28 agujeros / celdas.

• 3.5.1.2. Damper de celdas

Es una válvula de una hoja tipo "compuerta". Su función es regular el caudal colectado de cada celda; lo cual se logra variando la abertura de la compuerta lo que permite variar la diferencia de presión.

• 3.5.1.3. Ductos

Son elementos invariables en el sistema, dependen básicamente del diseño. Las caídas de presión generada por estos elementos son constantes, cualquier cambio en las presiones diferenciales entre los extremos es atribuible a cambio de diseño, deformación u obstrucción del sistema.

• 3.5.1.4. Válvulas de gas crudo

Regula el caudal de gas que entra a cada compartimiento.

• 3.5.1.5. Válvulas de gas limpio

Válvula de paso para succión de gas limpio de los compartimientos. Su funcionamiento en conjunto con la válvula de gas crudo permite mantener la presión diferencial deseada cuando esta abierta.

• 3.5.1.6. Casa de filtros

Esta constituido por 16 compartimientos, conectados en paralelos. Cada compartimiento contiene 408 filtros, que conjuntamente con el diseño y parámetros de operación en condiciones normales (temperatura de gases y flujo de alùmina de operación) generan una caída de presión de (160 – 180 mmH(O).

• 3.5.1.7. Limpieza de los filtros

El polvo retenido en los sacos de filtros se limpia mediante chorros de aire a contra sentido al flujo normal del gas crudo. La inyección de aire a presión se efectúa por la parte superior de los filtros, los parámetros requeridos se pueden ver en las Tablas Nº 5 Y Nº 6:

Tabla Nº 6 Vidas de mangas

• 3.5.2. Parámetro de Operación de las PTH

Para alcanzar las presiones requeridas en el proceso, los parámetros de operación deben mantenerse en los rangos indicados en la Tabla Nº 7:

Tabla Nº 7 Parámetros de operación

• 3.5.2.1. 0peración de los ventiladores.

La pérdida total de presión del sistema de tratamiento de humos puede expresarse de la siguiente manera:

Pt = Pd + Pc (Ec. Nº 2)

En la Tabla Nº 8 se presentan las constantes y variables identificadas:

Tabla Nº 8 Identificación de variables

La relación entre caída de presión y volumen por unidad de tiempo se expresan mediante las siguientes ecuaciones:

Pd = k1Q² Pc = K2Q (Ec. Nº 3 y Nº 4)

En la Tabla Nº 9 se presentan las constantes y variables identificadas:

Tabla Nº 9 Identificación de constantes y variables

Por lo tanto, la presión total es la curva del sistema y esta dada por la siguiente relación:

PT = K1Q²+K2Q (Ec. Nº 5)

En abanicos centrífugos con hojas curvadas hacia atrás la presión total disponible disminuye con el incremento de flujo o capacidad.

• 3.5.2.2. Característica de los ventiladores:

El caudal volumétrico colectado por las PTH, en función de la presión total de los abanicos (ventiladores) y potencia eléctrica consumida por los motores de estos ventiladores. El caudal volumétrico esta referido a condiciones de presión y temperatura en la entrada de los ventiladores. El caudal total es la suma de los tres ventiladores, debido a que estos se encuentran en paralelo, manteniéndose constante la presión total. Las curvas de los motores representa la variación de la potencia y corriente eléctrica en función del caudal, las cuales se relacionan mediante la ecuación Nº 6 y Nº 7:

En la Tabla Nº10 se presentan las constantes y variables identificadas:

Tabla Nº 10 Identificación de constantes y variables

Nota: la máxima eficiencia de colección del sistema se logra para una caída de presión total de 550 mmH2O (630.000 Nm3/h).

• 3.5.2.3. Control de caídas de presiones en los compartimientos

Existen rangos de presión que pueden ser controlados perfectamente y que dependen esencialmente de una calibración y parámetros de pulsación o un simple ajuste (damper, válvulas, etc), estos representan el 64 % de la presión del sistema, sin embargo, el resto es netamente dependiente de las condiciones y operaciones del proceso solo a un control de la presión en los compartimientos, la cual se logra manteniendo control de los siguientes parámetros.

• Flujo de alùmina: 11.5 – 12,5 t/h ( flujo continuo ).

• Control sobre los parámetros de limpieza de filtros descritos anteriormente.

• Vida útil de las mangas: 3 años máximos.

• Incorporar al sistema jaulas y mangas filtrantes de acuerdo a las especificaciones técnicas.

• Revisar mensualmente estado de las mangas filtrantes, (efectuar cambios de mangas inmediatamente, en caso de evidenciar cualquier deterioro de las mismas).

• Garantizar la operatividad al 100% de las válvulas solenoides, en caso de cualquier falla debe sustituirse de inmediato.

• 3.5.2.4. MECANICA DE LOS FLUJOS DE GASES

Un flujo de aire o gas ocurre entre dos puntos cuando hay una diferencia en densidad o presión entre los dos puntos. El flujo causado por la diferencia densidad se denomina tiro natural o flujo de gravedad o térmico. Esto ocurre, en el exterior de las celdas en la sala de celda cuando aire frío del ambiente pasa por la estructura y tapas de una celda caliente. El aire es calentado, se hace menos denso y por lo tanto sube hacia el techo. Este principio de flujo es solo aplicable donde existe suficiente diferencia de presión de temperatura y resulta en un movimiento vertical del aire.

El flujo causado por una diferencia de presión se denomina tiro forzado y es generalmente producido por ventiladores, para movimiento del gas o aire entre dos puntos, horizontal o verticalmente. La diferencia de presión produce una fuerza en el gas que causa su flujo de la zona de alta presión a la zona de baja presión. El flujo de gases a lo largo de ductos encuentra resistencia al flujo debido a perdidas por fricción y perdidas dinámicas (turbulencia).

Las perdidas por fricción son causadas por el roce existente entre el gas y la superficie interior del ducto. Las perdidas dinámicas resultan de la turbulencia del gas, que ocurre principalmente donde el ducto cambia de dirección o hay un cambio de velocidad, es decir, en codos, obstrucciones o cambios en las áreas de las secciones del ducto. La presión total (pt) en cualquier punto de un ducto esta definida por la suma de la presión estática (ps) y la presión dinámica (pd).

Pt = ps +pd (Ec. Nº 8)

La presión estática actúa siempre perpendicularmente a la dirección del flujo en el ducto. Si el flujo de gas es cero, la presión estática es la misma en todas direcciones.

• 3.6. SISTEMAS

• 3.6.1. CONCEPTO DE SISTEMAS

Sistema es un todo organizado y complejo; un conjunto o combinación de cosas o partes que forman un todo complejo o unitario. Es un conjunto de objetos unidos por alguna forma de interacción o interdependencia. Los límites o fronteras entre el sistema y su ambiente admiten cierta arbitrariedad.

Según Bertalanffy, sistema es un conjunto de unidades recíprocamente relacionadas:

• Un conjunto de elementos

• Dinámicamente relacionados

• Formando una actividad

• Para alcanzar un objetivo

• Operando sobre datos / energía / materia

• Para proveer información / energía / materia

• 3.6.2. Características de los sistemas

• Tipos de Sistemas

En cuanto a su constitución, pueden ser físicos o abstractos:

• Sistemas físicos o concretos: compuestos por equipos, maquinaria, objetos y cosas reales.

• Sistemas abstractos: compuestos por conceptos, planes, hipótesis e ideas.

En cuanto a su naturaleza, pueden ser cerrados o abiertos:

• Sistemas cerrados: no presentan intercambio con el medio ambiente que los rodea, son herméticos a cualquier influencia ambiental. No reciben ningún recursos externo y nada producen que sea enviado hacia fuera. En rigor, no existen sistemas cerrados. Se da el nombre de sistema cerrado a aquellos sistemas cuyo comportamiento es determinístico y programado y que opera con muy pequeño intercambio de energía y materia con el ambiente. Se aplica el término a los sistemas completamente estructurados, donde los elementos y relaciones se combinan de una manera peculiar y rígida produciendo una salida invariable, como las máquinas.

• Sistemas abiertos: presentan intercambio con el ambiente, a través de entradas y salidas. Intercambian energía y materia con el ambiente. Son adaptativos para sobrevivir. Su estructura es óptima cuando el conjunto de elementos del sistema se organiza, aproximándose a una operación adaptativa.

Los sistemas abiertos no pueden vivir aislados. Los sistemas cerrados, cumplen con el segundo principio de la termodinámica que dice que "una cierta cantidad llamada entropía, tiende a aumentar al máximo".

Los sistemas abiertos evitan el aumento de la entropía y pueden desarrollarse en dirección a un estado de creciente orden y organización (entropía negativa). Los sistemas abiertos restauran su propia energía y reparan pérdidas. En el caso de la PTH VL es un sistema abierto por que existe un intercambio con el ambiente, siempre se trata de llevar un equilibrio entre las estructuras y equipos del sistema entre el entorno y el ambiente.

Cabe destacar que las cosas o partes que conforman un sistema no se refiere al campo físico (objeto) .si no mas bien al funcional.de este modo las cosas o partes pasan a ser funciones básicas realizadas por el sistema y lo identificamos como entrada, proceso y salida (ver Tabla Nº 11):

Tabla Nº 11 Identificación de los Sistemas

• PARAMETROS DE LOS SISTEMAS

El sistema se caracteriza por ciertos parámetros. Parámetros son constantes arbitrarias que caracterizan, por sus propiedades, el valor y la descripción dimensional de un sistema específico o de un componente del sistema.

Los parámetros de los sistemas son:

• Entrada o insumo o impulso (input): es la fuerza de arranque del sistema, que provee el material o la energía para la operación del sistema.

• Salida o producto o resultado (output): es la finalidad para la cual se reunieron elementos y relaciones del sistema. Los resultados de un proceso son las salidas, las cuales deben ser coherentes con el objetivo del sistema. Los resultados de los sistemas son finales, mientras que los resultados de los subsistemas son intermedios.

• Procesamiento o procesador o transformador (throughput): es el fenómeno que produce cambios, es el mecanismo de conversión de las entradas en salidas o resultados. Generalmente es representado como la caja negra, en la que entran los insumos y salen cosas diferentes, que son los productos.

• Retroacción o retroalimentación o retroinformación (feedback): es la función de retorno del sistema que tiende a comparar la salida con un criterio preestablecido, manteniéndola controlada dentro de aquel estándar o criterio.

• Ambiente: es el medio que envuelve externamente el sistema. Está en constante interacción con el sistema, ya que éste recibe entradas, las procesa y efectúa salidas. La supervivencia de un sistema depende de su capacidad de adaptarse, cambiar y responder a las exigencias y demandas del ambiente externo. Aunque el ambiente puede ser un recurso para el sistema, también puede ser una amenaza.

• 3.6.2.3. IDENTIFICACIÓN DE LAS FRONTERAS DEL SISTEMA DE LA PTH VL

Tomando en cuenta la funcionabilidad de los equipos se limito las fronteras del sistema (ver Figura Nº 2):

Figura Nº 2. Limite del Sistema

• 3.7. SUBSISTEMAS QUE INTERVIENEN EN EL PROCESO DE TRATAMIENTO DE HUMOS A SER TOMADOS EN EL CALCULO DEL FACTOR SERVICIO

El Sistema PTH VL esta conformado en tres Sub Sistemas, cada unos con los equipos que intervienen en el proceso (ver Figura Nº3):

• Sub-Sistema A de manejo de alùmina

• Sub-Sistema B de recuperación de fluor

• Sub-Sistema C de colección de gases de celdas

Figura Nº3 Orden de los sub-sistema dependiendo su función en la PTH VL

TIPOS DE MANTENIMIENTO

Dependiendo de la forma, el objetivo y la oportunidad en que se realizan las acciones, se pueden resaltar diferentes tipos de mantenimientos. Rutinario Preventivo y Correctivo.

• 3.8.1. MANTENIMIENTO PREVENTIVO

Se caracteriza porque las acciones de mantenimiento se efectúa antes que las fallas ocurra en los equipos o empiecen a dar síntomas de fallas, este se deriva del mantenimiento rutinario.

El mantenimiento preventivo consiste en programar las intervenciones o cambios de algunos componentes o piezas según intervalos predeterminados de tiempo o espacios regulares (horas de servicio). El objetivo de este tipo de mantenimiento es reducir la probabilidad de avería o pérdida de rendimiento de un equipo o instalación tratando de planificar unas intervenciones que se ajusten al máximo a la vida útil del elemento intervenido.

El origen de este tipo de mantenimiento surgió analizando estadísticamente la vida útil de los equipos y sus elementos mecánicos y efectuando su mantenimiento basándose en la sustitución periódica de elementos independientemente del estado o condición de deterioro y desgaste de los mismos. Su gran limitación es el grado de incertidumbre a la hora de definir el instante de la sustitución del elemento. Este tipo de mantenimiento presenta las siguientes características:

• Se realiza en un momento en que no se esta produciendo, por lo que se aprovecha las horas ociosas de la planta.

• Se lleva a cabo siguiendo un programa previamente elaborado donde se detalla el procedimiento a seguir, y las actividades a realizar, a fin de tener las herramientas y repuestos necesarios "a la mano".

• Cuenta con una fecha programada, además de un tiempo de inicio y de terminación preestablecido y aprobado por la directiva de la empresa.

• Esta destinado a un área en particular y a ciertos equipos específicamente. Aunque también se puede llevar a cabo un mantenimiento generalizado de todos los componentes de la planta.

• Permite a la empresa contar con un historial de todos los equipos, además brinda la posibilidad de actualizar la información técnica de los equipos.

• Permite contar con un presupuesto aprobado por la directiva.

• 3.8.2. MANTENIMIENTO CORRECTIVO

Esto se realiza una vez que los componentes de los equipos han fallado o finalizado su vida útil. Su aplicación implica que los mantenimientos rutinarios y preventivos no están logrando sus objetivos.

Este mantenimiento también es denominado "mantenimiento reactivo", tiene lugar luego que ocurre una falla o avería, es decir, solo actuará cuando se presenta un error en el sistema. En este caso si no se produce ninguna falla, el mantenimiento será nulo, por lo que se tendrá que esperar hasta que se presente el desperfecto para recién tomar medidas de corrección de errores. Este mantenimiento trae consigo las siguientes consecuencias:

• Paradas no previstas en el proceso productivo, disminuyendo las horas operativas.

• Afecta las cadenas productivas, es decir, que los ciclos productivos posteriores se verán parados a la espera de la corrección de la etapa anterior.

• Presenta costos por reparación y repuestos no presupuestados, por lo que se dará el caso que por falta de recursos económicos no se podrán comprar los repuestos en el momento deseado

• La planificación del tiempo que estará el sistema fuera de operación no es predecible.

• El mantenimiento correctivo puede ser correctivo programado o correctivo de emergencia.

• 3.8.3. MANTENIMIENTO PREDICTIVO

Consiste en determinar en todo instante la condición técnica (mecánica y eléctrica) real de la máquina examinada, mientras esta se encuentre en pleno funcionamiento, para ello se hace uso de un programa sistemático de mediciones de los parámetros más importantes del equipo. El sustento tecnológico de este mantenimiento consiste en la aplicaciones de algoritmos matemáticos agregados a las operaciones de diagnóstico, que juntos pueden brindar información referente a las condiciones del equipo. Tiene como objetivo disminuir las paradas por mantenimientos preventivos, y de esta manera minimizar los costos por mantenimiento y por no producción. La implementación de este tipo de métodos requiere de inversión en equipos, en instrumentos, y en contratación de personal calificado. Técnicas utilizadas para la estimación del mantenimiento predictivo:

• Analizadores de Fourier (para análisis de vibraciones)

• Endoscopia (para poder ver lugares ocultos)

• Ensayos no destructivos (a través de líquidos penetrantes, ultrasonido, radiografías, partículas magnéticas, entre otros)

• Termovisión (detección de condiciones a través del calor desplegado)

• Medición de parámetros de operación (viscosidad, voltaje, corriente, potencia, presión, temperatura, etc.

• 3.8.4. MANTENIMIENTO PROACTIVO

Este mantenimiento tiene como fundamento los principios de solidaridad, colaboración, iniciativa propia, sensibilización, trabajo en equipo, de modo tal que todos los involucrados directa o indirectamente en la gestión del mantenimiento deben conocer la problemática del mantenimiento, es decir, que tanto técnicos, profesionales, ejecutivos, y directivos deben estar concientes de las actividades que se llevan a acabo para desarrollar las labores de mantenimiento. Cada individuo desde su cargo o función dentro de la organización, actuará de acuerdo a este cargo, asumiendo un rol en las operaciones de mantenimiento, bajo la premisa de que se debe atender las prioridades del mantenimiento en forma oportuna y eficiente. El mantenimiento proactivo implica contar con una planificación de operaciones, la cual debe estar incluida en el Plan Estratégico de la organización. Este mantenimiento a su vez debe brindar indicadores (informes) hacia la gerencia, respecto del progreso de las actividades, los logros, aciertos, y también errores.

PARAMETROS DE MANTENIMIENTO

La confiabilidad, mantenibilidad, disponibilidad y el factor de servicio. Estos se relacionan con el comportamiento del equipo de la siguiente forma: la confiabilidad se obtiene en base a los tiempos de operación, la mantenibilidad se obtiene de los tiempos fuera de servicio del sistema y la disponibilidad es un parámetro que se estima a partir de los dos anteriores y el factor de servicio dependerá de la disponibilidad y todo el mantenimiento que se le practica aun equipo. Muchas veces se encuentra que en los reportes de factor de servicio de un equipo, estos arrojan cifras satisfactorias dentro de los rangos exigidos pero en contraparte se observan un gran número de fallas o que el esfuerzo (expresado en tiempo y dinero) para repararlo son elevados. Lo que indica es que existe un problema en las bases de la relación triangular Disponibilidad– Confiabilidad – Mantenibilidad, tal como se muestra en la Figura Nº 4:

Figura Nº 4. Parámetros de Mantenimientos

DISPONIBILIDAD

Considerando la disponibilidad como la capacidad que tiene un equipo en realizar la operación productiva durante un periodo de tiempo dado y que se estima apartir de la confiabilidad y mantenibilidad.

Según Finley (1980) la Disponibilidad se define como "la probabilidad de que un equipo este disponible para su uso durante un periodo de tiempo dado" .

La disponibilidad es función de los parámetros tiempo promedio de operación y tiempo promedio fuera de servicio ya que, depende de los tiempos de operación que caracteriza a la confiabilidad y de los tiempos fuera de servicio que definen la mantenibilidad.

CONFIABILIDAD

Probabilidad de operar un equipo sin fallas durante un período específico de operación.

• 3.8.5.2.1. Elementos básicos de confiabilidad

Los análisis de confiabilidad están conformados por una serie de elementos intrínsecos en las estructura de los procesos, así como una serie de herramientas y filosofías, los cuales al ser interrelacionados proporcionan la información referencial para la toma de decisiones en cuanto al direccionamiento de los planes de mantenimiento. Los elementos de confiabilidad intrínsecos en el comportamiento de los procesos y las instalaciones son los siguientes:

• Fallas: Disminución ó pérdida de la función del componente con respecto a las necesidades de operación que se requieren para un momento determinado. Es la incapacidad de cualquier elemento físico de satisfacer un criterio de funcionamiento deseado. Esta condición puede interrumpir la continuidad o secuencia ordenada de un proceso, donde ocurren una serie de eventos que tienen más de una causa. Existen dos tipos de falla, las cuales son explicadas a continuación:

• Falla funcional: Es la capacidad de cualquier elemento físico de satisfacer un criterio de funcionamiento deseado. Por ejemplo, un equipo deja de funcionar totalmente.

• Fallas Parciales (Potenciales): Se definen como las condiciones físicas identificables que indican que va a ocurrir una falla funcional. Estas fallas están por encima o por debajo de los parámetros identificados para cada función. Por ejemplo, el elemento no cumple un estándar o parámetro establecido de su servicio.

Las causas de cualquier falla pueden ubicarse en una de estas siete categorías:

• Defectos de diseño

• Defectos de materiales

• Manufactura o procesos de fabricación defectuosos

• Ensamblaje o instalación defectuosos

• Imprevisiones en las condiciones de servicio

MANTENIBILIDAD

Propiedad de un sistema que representa la cantidad de esfuerzo requerida para conservar su funcionamiento normal o para restituirlo una vez se ha presentado un evento de falla. Se dirá que un sistema es "Altamente mantenible" cuando el esfuerzo asociado a la restitución sea bajo sistemas poco mantenibles o de "baja Mantenibilidad" requieren de grandes esfuerzos para sostenerse o restituirse. La Mantenibilidad esta inversamente relacionada con la duración y el esfuerzo requerido por las actividades de Mantenimiento. Puede ser asociada de manera inversa con el tiempo que se toma en lograr acometer las acciones de mantenimiento, en relación con la obtención del comportamiento deseable del sistema.

Esto incluye la duración (horas) o el esfuerzo (horas-hombre) invertidos en desarrollar todas las acciones necesarias para mantener el sistema o uno de sus componentes para restablecerlo o conservarlo en una condición específica. Depende de factores intrínsecos al sistema y de factores propios de la organización de Mantenimiento.

Entre otros muchos factores externos esta el personal ejecutor, su nivel de especialización, sus procedimientos y los recursos disponibles para la ejecución de las actividades (talleres, maquinas, equipos especializados, etc). Entre los factores intrínsecos al sistema esta el diseño del sistema o de los equipos que lo conforman, para los cuales el diseño determina los procedimientos de Mantenimiento y la duración de los tiempos de reparación.

Un mismo sistema puede poseer una alta "Mantenibilidad" para unos tipos de falla, pero otra muy baja para otros. (Como en un carro, que respecto del reemplazo de un neumático puede ser catalogado como de alta mantenibilidad, pero no lo es para un reemplazo del cigüeñal por ejemplo). En estos casos la Figura de Mantenibilidad general provendrá de una ponderación respecto de probabilidad de ocurrencia de los distintos posibles tipos de fallas y el esfuerzo a la actividad de mantenimiento asociada.

FACTOR DE SERVICIO

Es la relación que existe entre el tiempo de operación de un equipo con respecto al mantenimiento, estos parámetros influirá en el aumento o la disminución del porcentaje del factor de servicio. El producto del tiempo de operación con el número de equipos, siempre será constante en el momento de hacer el cálculo para cada sub sistema. Si el mantenimiento cumple con lo programado y se realiza el mantenimiento rutinario y preventivo a tiempo, disminuirá el mantenimiento correctivo, evitando la parada de equipos por fallas, aumentando la disponibilidad y el factor de servicio (ver Ecuación Nº9):

Para el cálculo del factor de servicio se realiza considerando los tiempos máximos anual por mantenimiento, en este caso tomamos como referencia el año 2005, con su respectiva ponderación de criticidad, para todos los equipos tomando los tiempos calendario horas de funcionamientos ( Nº Equipos X 24 Hrs al Día X 365 Dias al Año )

En la configuración funcional la disposición relativa de los sistemas es en serie la falla de un sub-sistema ocasiona el colapso o parada momentánea de la planta y cada uno funcionan en forma independiente, por esta razón el factor de servicio total se calcula como un producto de los factores (ver Ecuación Nº 10):

(Ec 10)

FSTPTH = (FS(Manejo alumina)) * (FS(Recuperación de f)) * (FS(Colección de gases))

CAPITULO IV

Marco metodológico

El presente capitulo presenta la metodología para la recolección, análisis e interpretación de la información y datos numéricos en el desarrollo de este estudio.

• 4.1. TIPO DE ESTUDIO

El presente estudio se realizó como una investigación de tipo descriptivo-evaluativo, simplemente se procedió a realizar observaciones de situaciones ya existentes. Es de carácter Descriptivo, porque permitió describir y conocer el funcionamiento cada uno de los equipos y estructura que conforman la PTH VL y evaluativo dado que uno de sus objetivos consistió en determinar el factor de servicio .

DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

Esta investigación corresponde a un diseño no experimental, de campo y documental. De campo, porque se baso en visitas al área de trabajo para obtener datos e información y observar directamente el grupo o fenómeno estudiado, Documental debido a que la información fue extraída de manuales y catálogos suministrados por lo proveedores; además de la revisión de trabajos anteriores.

POBLACIÓN Y MUESTRA

Para efectos del presente estudio se consideraran las definiciones de población y muestra establecidas, la población es el total de elementos sobre el cual queremos hacer una inferencia basándonos en la información relativa o la muestra. Y la muestra se define como la parte de la población que seleccionamos, medimos y observamos.

La población estuvo integrada por todos los equipos que conforman las PTH VL como un sistema para efectos del estudio a realizar la muestra considerada de la siguiente manera: sub-sistema (a) manejo de alumina, sub-sistema (b) de recuperación de fluor, sub-sistema (c) de colección de gases de celdas. Tomando en cuenta que cada uno de estos tienen funciones diferentes, dentro del proceso siendo los tiempos de mantenimiento independiente de cada subsistema.

TÉCNICAS E INSTRUMENTOS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS

Para determinar el factor de servicio de la PTH VL Gerencia de Reducción de la empresa CVG VENALUM, C.A, se emplearon una serie de técnicas e instrumentos tales como:

• 4.4.1. OBSERVACIÓN DIRECTA

La observación directa permitió conocer e identificar cada una de las actividades, tecnología, metodologías y procedimientos de mantenimiento realizados en la PTH VL de la Gerencia de Reducción.

• 4.4.2. ENTREVISTAS

Se realizaron entrevistas no estructurada a los supervisores de mantenimiento y personal que labora en la PTH VL con la finalidad de obtener una información no sesgada, precisa y detallada acerca de las fallas, labores de mantenimiento y funcionamiento de los equipos, por medio de una serie de preguntas abiertas y aleatorias surgidas de las necesidades pertinentes a dudas o temas específicos, que permitieron realizar un diagnóstico de la situación actual.

• 4.4.3. REVISIÓN DE MATERIAL BIBLIOGRÁFICO

La revisión de material bibliográfico incluye la revisión de: Manuales y catálogos suministrados por los proveedores, la revisión de textos de consulta e informes de pasantía con el fin de complementar los fundamentos teóricos del presente informe, la consulta a referencias electrónicas (Intranet de CVG VENALUM y Internet) y la revisión de planes de mantenimiento correctivo y rutinario realizados a equipos, los cuales contribuyeron a complementar la información y sustentar teóricamente el calculo del factor de servicio.

• 4.4.4. PAQUETES COMPUTARIZADOS

Para el desarrollo, obtención, codificación de los datos, así como la estructuración formal del proyecto de grado, se utilizaron como apoyo los paquetes computarizados Word, Power Point, Sima y Excel.

PROCEDIMIENTO

Para poder cumplir con los objetivos planteados en este estudio se realizaron una serie de pasos que permitieron la obtención de la información necesaria para la determinación del factor de servicio de la PTH, estos pasos son los siguientes:

• 1. Primeramente se recolectaron información técnica de la PTH VL para lograr identificar los tipos de sistema que intervienen en el proceso, desde la lógica de funcionamiento hasta el despiece de sus componentes.

• 2. Se investigaron los tiempos de mantenimiento correctivo, rutinario y el tiempo calendario de la planta.

• 3. Se analizó la criticidad de los distintos equipos.

• 4. Se fijaron para cada sistema estudiado, los valores ponderados dependiendo de la funcionalidad e importancia.

• 5. Se estudio la formulación de la ecuación a utilizar en cada sub sistema.

• 6. Se calculo el factor de servicio para cada equipo o sub sistema.

• 7. Se calculo el factor de servicio para cada uno de los tres sistemas estudiados.

• 8. Se calculo el factor de servicio para todo el sistema mediante una sola ecuación.

CAPITULO V

Situación actual

El siguiente capítulo comprende la descripción de la situación actual en la que se encuentra la PTH VL.

• 5.1. Planta Tratamiento de Humo V Línea

El Departamento sistema Flak fase Densa tiene como misión asegurar la disponibilidad operativa y confiabilidad de los equipos y sistemas de la planta de tratamiento de humo v línea, dentro de los márgenes de productividad exigidos a través de la aplicación de mantenimiento programado, preventivo, correctivo y de rutina.

Entre sus funciones están:

• Realizar mantenimiento rutinario y programado a los equipos y sistemas de las PTH VL .

• Determinar e implantar acciones preventivas o correctivas ante situaciones que puedan afectar la operabilidad de los equipos.

• Propiciar el desarrollo e incorporar mejoras tendientes a optimización de los equipos e instalaciones de las nuevas tecnologías.

• Establecer acciones y estrategias que permitan atender con prontitud las contingencias naturales o provocadas en los equipos.

Este Departamento se encarga de mantener en óptimas condiciones los equipos e instalaciones de las PTH VL, distribuidos en tres sistemas: Manejo de Alumina, Recuperación de Gases y Colección de Gases Este departamento tiene bajo su responsabilidad garantizar la disponibilidad operativa y funcional los siguientes equipos críticos:

• Abanicos de Tiros

• Sopladores de Fluidificación

• Aerodeslizadores

• Elevadores Neumáticos

• Compresores de Pulso

• Válvulas solenoides

• Caja de Alimentación

• Caja de Distribución

La planta de Tratamiento de Humo V Línea (PTH VL) contiene unos equipos complejos y estructura de alta tecnología, compuestos de varios sub-sistemas a través de los cuales se realiza el proceso de transformación de alumina primaria en alumina secundaria, la recuperación y colección de las emisiones de gases provenientes de las celdas:

De acuerdo a la teoría de confiabilidad, mientras mayor sea el número de componentes y sub–sistemas que conforman un equipo, mayor es la probabilidad de que este falle en el tiempo. Luego de lo antes mencionado, se presentan los distintos componentes y datos con sus respectivas especificaciones de los equipos que conforman la PTH VL (ver Tabla Nº 12):

Tabla Nº12Descripción de los equipos de mayor importancia en las PTH VL 900 Y 1000

A continuación se muestran diferentes tablas y gráficos que señalan de una manera clara y precisa la situación actual del equipo de producción de las PTH 900-1000 VL, que lleva a cabo sus actividades en el área de Reducción Complejo III V Línea de la empresa CVG Venalum, respecto a sus niveles de confiabilidad funcional basados en los datos manejados por el Sistema Integral de Mantenimiento (SIMA) en cuanto a las fallas detectadas y solventadas en dicho equipo para el año 2005 (ver Tabla Nº 13):

Tabla Nº 13 Números de Fallas y Horas de Mantenimiento en el Año 2005 PTH VL

• 5.2. Fallas por Equipos PTH 900 VL

En el Grafico 1 se presentan la cantidad de fallas por equipos durante el año 2005:

Gráfico Nº 1 Número de Fallas registradas en la PTH 900 VL

Se puede evidenciar en la Gráfica Nº 1 la Caja de Distribución y el Aerodeslizador, no causaron gran impacto ya que no registraron falla alguna, igual la caja de Alimentación, la válvula solenoide y el Elevador Neumático por la poca frecuencia de fallas. El que tiene un mayor impacto en el proceso, es el Abanico y los Compresores de Pulso, ya que son los que presentaron mayor cantidad de fallas y demoras en el período de estudio.

Debido a que el Abanico es el más crítico, es de gran importancia el número de fallas ocurridas durante el lapso de tiempo para este equipo, por el grado de dependencia a que esta sujeta el sistema de tratamiento de humo lo que podría ocasionar baja productividad o el colapso total del sistema.

• 5.3. Fallas por Equipos PTH 1000 VL

En el Grafico Nº 2 se presentan la cantidad de fallas por equipos durante el año 2005:

Gráfico Nº 2 Número de Fallas registradas en la PTH 1000 VL

Se puede evidenciar en la Gráfica Nº 2 que la Caja de Alimentación, Caja de Distribución y Válvulas Solenoides no causaron gran impacto ya que esto no registraron falla alguna o fueron mínimas y el que impacta mas sobre el proceso es el Abanico y en los otros equipos como; Compresores de Pulso, Sopladores, Aerodeslizadores y Elevador Neumático presenta una cantidad mayor de fallas en comparación con la planta 900.

• 5.4. Fallas por Subsistema PTH 900 VL

En el Grafico Nº 3 se presentan la cantidad de fallas por Sub Sistema durante el año 2005:

Gráfico Nº 3 Número de Fallas registradas en la PTH 900 VL

En el grafico Nº 3 el Sub-Sistema que sufre mas desgaste y por esta razón tiende a fallar, es el de colección, causando un gran impacto siendo estos los mas críticos y de mayor importancia en el sistema por esta razón se debe disminuir el numero de fallas, aunque los valores de los otros Sub-Sistema no ocasionarían el paro total de la planta pero si afectaría la eficiencia.

• 5.5. Fallas por Sub-sistema PTH 1000" VL

En el Grafico Nº 4 se presentan la cantidad de fallas por Sub Sistema durante el año 2005:

Gráfico Nº 4 Número de Fallas registradas en la PTH 1000 VL

En el grafico Nº 4 el Sub-Sistema que sufre más desgaste y tiende a fallar es el de Manejo de Alumina y el de Colección, causando un gran impacto siendo estos los más críticos afectando la eficiencia y la productividad por esta razón se debe disminuir el numero de fallas. Pero en la comparación con planta 900, se observa que hay valores de fallas elevados en los dos Sub Sistemas tanto el de Manejo de Alumina cómo el de Colección.

• 5.6. Fallas por PTH VL

En el Grafico Nº 5 se presentan la cantidad de fallas por planta durante el año 2005:

Gráfico Nº 5 Número de Fallas registradas en la PTH 900-1000 VL

En el grafico Nº 5 se observa que planta 900 tiene un número mayor de fallas que planta 1000 aunque la diferencia no es holgada, lo que indica que existe poco mantenimiento rutinario y por esta razón el mantenimiento preventivo disminuye y la vida útil de los equipos se ve alterada ante del tiempo establecido aumentando los mantenimiento correctivos pero de manera descontrolada ocasionando que el número de fallas aumente afectando la productividad de las dos plantas.

• 5.7. Mantenimiento Rutinario y Preventivo PTH 900 – 1000 VL Año 2005

Las horas de mantenimiento correctivo y preventivo de las PTH VL se encuentran totalizadas en la tabla Nº 14:

tabla Nº 14 totalización de horas de mantenimiento

• 5.8. Parada por Mantenimiento en la PTH 900 -1000 VL Año 2005

En el Grafico Nº 6 se presentan las horas de paradas de planta durante el año 2005:

Gráfico Nº 6 Paradas por Mantenimiento en la PTH 900 VL

En el grafico Nº 6 corrobora lo comentado en el grafico anterior de que existe poco mantenimiento rutinario, afectando la ejecución del mantenimiento preventivo programado en planta 900. El grafico señala una gran diferencia en mantenimiento correctivo con respecto planta 1000, esto indica que existe una gran cantidad de equipos con fallas comparando estas dos plantas una respecto a otra. Podríamos observar la falta de un mantenimiento que supervise los subsistema que conforman las PTH VL, ya que existe equipos que no son tomados en cuenta en los diferentes tipos de mantenimiento que se debería realizar y al no tener un control de los parámetros existente no tendrá la disponibilidad de equipos en un momento determinado, de una falla imprevista debido a la falta de control.

CAPITULO VI

Cálculos y análisis de resultados

• 6.1. SISTEMA Y FACTOR DE SERVICIO

Para identificar los sistemas, se tomo en cuenta la función de los equipos y el nivel de importancia que tienen cada unos de ellos en el desarrollo productivo de la PTH VL. El calculo del factor servicio se realiza considerando los tiempos máximos anuales por mantenimiento rutinario y correctivo y su respectiva ponderación para todos los equipo, tomando como tiempo calendario el numero de equipos multiplicado por un día y los 365 dias al año. Se calcula el factor de servicio para cada equipo que conforman un subsistema, luego se suma cada factor de servicio multiplicado por su respectiva ponderación y se divide por el tiempo calendario; obteniendo de esta manera el factor de servicio de los tres subsistemas seleccionados, el factor de servicio total de cada planta es el producto de los subsistemas de las PTH 900 y 1000.

• 6.1.1. Ponderación de los equipos PTH 900-1000 VL

En la ponderación de los equipos se toman los valores totales de los niveles de criticidad de los Sub Sistemas a base de 100 % (ver Tabla Nº 15):

Tabla Nº 15 Ponderación de los Equipos

• 6.1.2. Sub Sistema Manejo de Alumina

Este sistema conformado por sopladores de fluidificación, aerodeslizadores de alumina primaria y secundaria, elevadores neumático, caja de alimentación y caja de distribución el proceso es en serie lo que entra es igual a lo que sale cualquiera de los elementos limita la totalidad del proceso (ver Tabla Nº 16).

Tabla Nº 16 Mantenimiento Correctivo y Preventivo PTH 900 VL

• 6.1.2.1. Factor de Servicio del Sub Sistema de Manejo de Alumina

En la Ecuación. Nº 11 y 12 se presenta de manera general el factor de servicio de los equipos y manejo de alumina, la identificación de variables en la Tabla Nº 17:

Tabla Nº 17 Identificación de variables

• 6.1.3. Sub Sistema de Recuperación de fluor

Esta conformado por los compresores de pulsos y válvulas solenoides estos dos elementos actúan en serie, si los compresores no funciona no existe presión para que las válvulas solenoide desarrolle el trabajo de filtración (ver Tabla Nº 18).

Tabla Nº 18 Mantenimiento Correctivo y Preventivo PTH 900 VL

• 6.1.3.1. Factor de Servicio del Sub Sistema Recuperación de Fluor

La Ecuación de Factor de Servicio se presenta a continuación con la identificación de variables (ver Ec.Nº 11 y Tabla Nº 19):

(Ec.Nº 13)

Tabla Nº 19 Identificación de variables

• 6.1.4. Sub Sistema de Colección de Gases Abanicos de Tiro

Esta conformado por tres ventiladores que son los abanicos de tiros, es el mas importante de los tres sistema ya que si esto equipos deja de funcionar ocasionaría el colapso de todo el proceso productivo de la PTH VL (ver Tabla Nº 20).

Tabla Nº 20 Mantenimiento Correctivo y Preventivo PTH 900 VL

• 6.1. Factor de Servicio del Sub Sistema de Colección de Gases Abanicos de tiro

La Ecuación del factor de Servicio se presenta a continuación con la identificación de variables (ver Ec. Nº 13 Y Tabla Nº 21):

Tabla Nº 21 Identificación de variables

• 6.2. Factor de Servicio Total PTH 900 VL

FSTPTH = (FS(Manejo alumina)) * (FS(Recuperación de f)) * (FS(Colección de gases))

FSTPTH = (0, 9894)*(0, 9961)*(0, 9975)

FSTPTH =0, 9831*100

FSTPTH =98, 31

• 6.3. Factor de Servicio Total PTH 1000 VL

FSTPTH = (0, 9989)*(0, 9973)*(0, 9937)

FSTPTH =0, 9899*100

FSTPTH =98, 99

A continuación se presentan los resultados totales del Factor de Servicio del Sistema de la PTH VL 900 Y 1000 (ver Tabla Nº 22):

Tabla Nº 22 Resultados del Factor de Servicio

• 6.4. Análisis de Resultado

En el Grafico Nº 7 se observa que la planta esta operando con la disponibilidad y mantenibilidad requerida en los equipos estudiado durante el año 2005 en la PTH VL, lo que quiere decir que la planta se encuentra dentro de los parámetro de mantenimiento correctivos y preventivo óptimos de 98,31% para la PTH 900 y 98,99% para la PTH 1000. Si tomamos el promedio del factor de servicio entre estas dos planta obtenemos 98.65 %, faltando muy poco para llegar a un nivel máximo de operatividad de 100%, tomando en cuenta que el resultado obtenido ayudara a medir la disponibilidad y el mantenimiento del sistema de las PTH 900 Y 1000, pudiéndose mantener o lograr los niveles máximos de confiabilidad y mantenibilidad en un tiempo determinado (ver Grafica Nº 7).

Una forma conocida de describir factor de servicio es mediante los "nueves": los tres nueves de una disponibilidad de un 99,9%. No obstante, hay que tener en cuenta que las implicaciones de la medición por nueves a veces se malinterpretan. Es necesario realizar algunos cálculos para descubrir que tres nueves (disponibilidad de un 99,9%) representan aproximadamente 8,5 horas de interrupción de servicio en un solo año. El nivel inmediatamente superior, cuatro nueves (99,99%), representa alrededor de una hora de interrupción de servicio en un año. Cinco nueves (99,999%) representan sólo cinco minutos de interrupción al año)

Gráfico Nº 7 Resultados del Factor de Servicio