Aplicación del análisis de modos y efectos de fallas (AMEF) al tractor Belarus 1523

Introducción

El mantenimiento puede considerarse tan antiguo como la existencia del hombre. Por relatos históricos sabemos que el hombre desde sus principios practicaba el mantenimiento, hasta de sus utensilios más primitivos, aunque no en forma lógica y ordenada, sino forzado por las necesidades básicas para su supervivencia, utilizando cada día medios más efectivos para conseguir sus fines (García Palencia, 2006).

Posteriormente con el comienzo del presente siglo se inició la etapa de realización del mantenimiento correctivo y la creación de los primeros talleres, que vino a tomar importancia relevante durante la Segunda Guerra Mundial en la industria militar, donde se vio la necesidad de implantar técnicas con el fin de prevenir las fallas de los equipos en acción; después de lo cual se estableció el mantenimiento en la industria como una actividad paralela a la producción y al control de calidad (García Palencia, 2006).

Estas actividades de mantenimiento son tan antiguas como la propia revolución industrial, la preocupación por la correcta generación del vapor y el establecimiento de la producción aún pareciendo rudimentaria en los inicios, han hecho necesario la planificación, organización y el diseño de actividades de mantención o reparación (Zaldívar, 2009)

Teniendo en cuenta lo anteriormente planteado, se evidencia que en la C.V.A.Compañía de Mecanizado Agrícola y Transporte "Pedro Camejo", S.A., no se realizan estudios de análisis de fallas que permitan predecir la fiabilidad en sus tractores, de modo que el mantenimiento se torna costoso. Por tanto, constituye el problema científico a tratar que: los procedimientos actuales que se llevan a cabo en la empresa sobre las fallas de los componentes del tractor Belarus 1523, no permiten realizar un estudio sobre las causas que provocan las mismas en dichas máquinas.

CAPÍTULO II:

Materiales y métodos

• Caracterización de la empresa donde se realizó la investigación.

2.1.1 Localización Geográfica del Área Experimental: La localización geográfica del área experimental corresponderá a la C.V.A. Compañía de Mecanizado Agrícola y Transporte "Pedro Camejo", S.A.

2.2 Características generales del tractor Belarus 1523.

Según datos suministrados por el coordinador de la sede, el jefe de taller y el jefe de servicio técnico de la C.V.A. Compañía de Mecanizado Agrícola y Transporte "Pedro Camejo" S.A., la sede cuenta con 27 tractores en inventario, de los cuales cinco (5) de ellos son tractores Belarus 1523, como se muestra en la tabla 2.1 y son los que están sometidos a mayores frecuencias de trabajo durante las zafras de producción, es por esta razón que los análisis se realizaron en función al tractor Belarus 1523, ya que son de interés para la empresa.

2.4.1 Análisis de criticidad a los sistemas del tractor Belarus 1523, perteneciente a C.V.A. Compañía de Mecanizado Agrícola y Transporte" Pedro Camejo", S.A. (Rondón V., 2008).

Para determinar cuál es el elemento más crítico dentro de los sistemas analizados se calcula la criticidad, y así de esta forma mejorar la confiabilidad del equipo. El cálculo se efectuará aplicando la ecuación 2.2.

(2.2)

2.3 Procedimiento para implementar el Análisis de modos y efectos de fallos.

2.3.1 Identificación de los sistemas de control actuales, determinación de los índices de evaluación y cálculo de los números de prioridad de riesgo para cada modo de fallo.

Para implementar este paso se buscaron los controles diseñados para prevenir las posibles causas de fallo, tanto los directos como los indirectos o bien para detectar el modo de fallo resultante. Esta información se obtuvo del análisis de sistemas y procesos de control similares al objeto de estudio y a partir de los reportes de fallas de los tractores Belarus 1523 suministrados por la empresa durante los meses de Enero, Febrero, Marzo, Abril y Mayo, en el anexo 1 se muestra un modelo de la planilla de reporte de fallas.

Para determinar los índices de evaluación para cada modo de falla se tuvo en cuenta que existen tres, ellos son: Índice de Gravedad (S), Índice de Ocurrencia (O) e Índice de Detección (D)

CAPÍTULO III:

Resultados y discusión

En este capítulo se muestra el resultado de la aplicación de la metodología para llevar a cabo la implementación del análisis de los modos y efectos de fallos, y el análisis de criticidad, para ello se desarrollan los siguientes epígrafes.

Para desarrollar las metodologías del análisis de criticidad y el AMEF es necesario aplicar la ley de Pareto. En la figura 3.1 se muestran los resultados de la estratificación de las fallas ocurridas en los diferentes sub-sistema del tractor Belarus 1523, aplicando el diagrama de Pareto. Los resultados observados permiten identificar que los sub-sistemas de arranque, de alimentación, Hidráulico y de Fuerza, cuyo acumulado en conjunto es de 84,13 %. Por tanto según lo establecido en la ley de Pareto estos sub-sistemas constituyen el 16 % de causas que provocan el 84 % de los efectos. Es por esta razón que solo se analizarán estos cuatro (4) sub-sistemas, ya que los demás no son influyentes.

Fig.3.1. Estratificación a través del diagrama de Pareto de las fallas en los sub-sistema del tractor Belarus 1523.

3.1 Aplicación del análisis de criticidad.

En la figura 3.2 se muestran los resultados del análisis de criticidad para el sub-sistema de arranque, observando que en el elemento alternador se obtuvo un valor de 1056 y en el cableado de 80, lo que representa para el primer caso una criticidad alta y criticidad baja para el segundo caso, respectivamente, según Huerta (2000).

Fig.3.2. Representación del análisis de criticidad del sub-sistema de arranque.

En la figura 3.3 se muestran los resultados del análisis de criticidad para el sub-sistema de alimentación, observando que en los elementos bomba de inyección, inyectores y filtros valores de 270, 306 y 180, observando en los tres (3) casos una criticidad alta y los elementos múltiple de escape, tubo de escape y trampa de agua, con valores de 60 y 41, representan una criticidad baja, según Huerta (2000).

Fig.3.3. Representación del análisis de criticidad del sub-sistema de Alimentación.

En la figura 3.4 se muestran los resultados del análisis de criticidad para el sub-sistema de hidráulico, observando en los elementos cuerpo de válvulas, bomba de alimentación y elevador hidráulico, valores de 462, 150 y 40, lo que representa para el primer caso una criticidad alta, para el segundo caso una criticidad media y criticidad baja para el tercer caso, Huerta (2000).

Fig.3.4. Representación del análisis de criticidad del sub-sistema Hidráulico.

En cuanto al análisis de criticidad para el sub-sistema de fuerza, solo se aplicó para el embrague, ya que fue el único elemento que reportó fallas, el mismo arrojó valores de 810, lo que representa una criticidad alta, Huerta (2000).

3.3 Aplicación del análisis de modos y efectos de fallas (AMEF)

Para lograr la implementación de la metodología se desarrolla el segundo paso, y se determina que el tipo de AMEF a utilizar es el de proceso, que se aplica en la búsqueda de fallos y las causas en el siguiente paso, es decir, en el proceso de producción. Es importante acotar que en el AMEF seleccionado sólo se desarrolló la Situación Inicial, es decir, desde la fase 1 a la fase 8, quedando pendiente la Situación Propuesta (fase 9 y 10) y la Fase de Seguimiento.

3.4. Determinación de AMEF de los sub-sistema de Arranque del tractor Belarus 1523.

Se observó que el componente alternador presenta cuatro (4) modos de fallos, como son: el deterioro en los conductores, el desgaste por fatiga en dos formas, así como el deterioro en las escobillas. Estos modos presentan un estado normal con un IPR = 70, preocupante para un IPR = 96, paro inmediato para un IPR =144 y IPR = 216 y no especificado para un IPR = 48. También se muestra el modo de fallo del componente cableado como es: deterioro de los conductores. Este modo presenta dos causas, las que provocan dos estados no especificado con un IPR = 28 e IPR = 36 respectivamente, según Grima y Martorrell (1995).

3.5 Determinación de AMEF de los sub-sistema de Alimentación del tractor Belarus 1523.

El componente bomba de inyección presenta un (1) modo de fallo, como es el desgaste. Este modo presenta cinco causas, las que provocan dos estados paro inmediato con un IPR = 216 e IPR = 162 respectivamente, dos estados normal con un IPR = 54 e IPR = 54 respectivamente, y un estado no especificado con un IPR= 36. También se muestra dos modos de fallo del componente inyectores, como lo es: ajuste inapropiado y fuga de combustible, los que provocan dos estados paro inmediato con un IPR= 486 e IPR = 378 respectivamente. El componente filtros presente un modo de fallo como lo es obstrucción/taponamiento, lo que provoca un estado no especificado con un IPR= 48. También el componente tubo de escape presente un modo de fallo como lo es la rotura, lo que provoca un estado no especificado con un IPR= 20. Del mismo modo el componente múltiple de escape presente un modo de fallo como lo es la rotura, lo que provoca un estado de paro inmediato con un IPR= 192. Grima y Martorrell (1995).

3.6 Determinación de AMEF de los sub-sistema Hidráulico del tractor Belarus 1523.

Se observó que el componente bomba hidráulica presenta cuatro (4) modos de fallo, como son: cavitación, aeración, defecto y desgaste. Para el caso del modo de fallo cavitación presenta un estado de paro inmediato con un IPR= 245, la aeración presenta un estado de preocupante con un IPR= 84, el defecto presenta un estado de paro inmediato con un IPR= 315 y el modo de fallo desgaste presenta dos causas, las que provocan un estado de paro inmediato y preocupante, cuyos IPR son 270 y 108, respectivamente.

El componente elevador hidráulico presenta los modos de fallo defecto y desgaste, cuyos estados son normal y paro inmediato y los IPR son 60 y 162, respectivamente. El componente cuerpo de válvulas presenta tres modos de fallo, los cuáles son defecto, atascamiento y desgaste. El modo de fallo defecto evidencia tres causas, cuyos estados son paro inmediato, preocupante y paro inmediato y los IPR= 216, 100 y 225, respectivamente. El modo de fallo atascamiento evidencia un estado de paro inmediato y un IPR= 315. El modo de fallo desgaste presenta tres causas, sus estados son paro inmediato, alarmante y paro inmediato y los IPR son 160, 128 y 144, respectivamente, según Grima y Martorrell (1995).

3.7 Determinación de AMEF de los sub-sistema de Fuerza del tractor Belarus 1523.

El componente embrague presenta siete (7) modos de fallo, los cuales son: Rotura del resorte del embrague, contacto insuficiente con el volante y el plato de presión, juego excesivo en los cojinetes de empuje, deficiente graduación del embrague, impacto de aceite en el compartimiento seco del cuerpo de embrague y rotura en el diafragma de traba. Estos modos de fallo presentan estados de preocupante, normal, crítico, alarmante, crítico y no especificado y los IPR son 90, 72, 108, 128, 105 y 48, respectivamente. El modo de fallo el embrague no se desconecta completamente presenta dos causas y los estados son no especificado, crítico, los IPR= 27 y 112.

Conclusiones

• 1. Se determinaron las características técnicas fundamentales del tractor Belarus 1523.

• 2. Se determinaron los sub-sistemas que producen el mayor porcentaje de efectos en el tractor Belarus 1523, identificando los sub-sistemas de arranque, de alimentación, Hidráulico y de Fuerza, cuyo acumulado en conjunto es de 84,13 %.

• 3. Se realizó el análisis de criticidad a los sub-sistemas de Arranque, Alimentación, Hidráulico y Fuerza del tractor Belarus 1523, resultando para el sub-sistema de arranque que en el elemento alternador se obtuvo una criticidad alta y para el elemento cableado una criticidad baja. En cuanto al sub-sistema de alimentación, se observó que en los elementos bomba de inyección, inyectores y filtros se observó en los tres (3) casos una criticidad alta y en los elementos múltiple de escape, tubo de escape y trampa de agua, presentaron una criticidad baja. El sub-sistema de hidráulico, se observó que en los elementos cuerpo de válvulas, bomba de alimentación y elevador hidráulico una criticidad alta para el primer caso, una criticidad media para el segundo caso y criticidad baja para el tercer caso. En cuanto al sub-sistema de fuerza, solo se aplicó para el embrague, ya que fue el único elemento que reportó fallas, observándose una criticidad alta.

• 4. Se determinaron los modos de fallos de los sub-sistemas de Arranque, Alimentación, Hidráulico y Fuerza del tractor Belarus 1523, resultando que para las siete causas de fallos en el Sub-sistema arranque se obtuvieron un estado normal, un estado preocupante, dos estados de paro inmediato y tres estados no especificados. Además es importante acotar que los estados de paro inmediato corresponden al componente alternador. En cuanto a las diez causas de fallos en el Sub-sistema de alimentación se obtuvieron dos estados normal, cinco estados de paro inmediato y tres estados no especificados. Además es importante acotar que los estados de paro inmediato corresponden a los componentes bomba de inyección, inyectores y múltiple de escape. En el mismo orden de ideas, para las 14 causas de fallos en el Sub-sistema hidráulico se obtuvieron un estado normal, tres estados preocupante, un estado alarmante y nueve estados de paro inmediato. Además es importante acotar que la mayor frecuencia (5) de estados de paro inmediato corresponde al componente cuerpo de válvulas. Y para las ocho causas de fallos en el Sub-sistema de fuerza se obtuvieron un estado normal, un estado preocupante, tres estados crítico, un estado alarmante, y dos estados no especificados.

Recomendaciones

• 1. Capacitar al equipo AMEF sobre los elementos críticos y con altos valores de gravedad y ocurrencia, de modo que permitan las acciones de mejora.

• 2. Continuar con la Situación Propuesta (fases 9 y 10), decidiendo acciones de mejora dirigidas a disminuir los índices de gravedad, ocurrencia y detección. Optando primero por acciones preventivas (que incidan sobre los índices de gravedad y ocurrencia). Si no se pueden realizar las acciones preventivas recurrir a acciones correctivas (disminuyendo el índice de detección). Luego de aplicar las acciones de mejora se debe recalcular el número de prioridad de riesgo (IPR), considerando que el objetivo será obtener un IPR menor que el obtenido en la Situación Inicial.

• 3. Debe existir una Fase de Seguimiento por parte del equipo AMEF para asegurarse de que todas las acciones recomendadas sean puestas en marcha y aplicadas correctamente.

• 4. Implementar la metodología de análisis de modos y efectos de fallas al resto del parque de maquinarias de la C.V.A. Compañía de Mecanizado Agrícola y Transporte Pedro Camejo, S.A.

Autor:

Ing. Esp. Hydradunia Acosta Celis

COAUTORES:

M.Sc. Ing. Raúl Felipe Pacheco Gamboa.

Profesor Auxiliar

M. Sc Denis Álvarez Mora