Propuestas para mejorar la operatividad del secador CEMTEC de la planta de secado de mineral de hierro

Actualmente, se conoce por gerencia de mantenimiento, el conjunto de acciones necesarias para conservar un activo o equipo de acuerdo a las especificaciones de diseño que puedan repercutir en los resultados de la organización. Esta gestión adopta la característica del equipo o proceso productivo en donde esta aplicada. EL PROBLEMA Para garantizar la preparación y venta de mineral de hierro, la empresa cuenta con una Planta de Procesamiento de Mineral, la cual está dividida en dos grandes líneas que son, la Línea de Producción y la Línea de Transferencia y Despacho. En la Gerencia de Procesamiento de Mineral de Hierro, se encuentra la Unidad de Mantenimiento, la cual se encarga del mantenimiento de los sistemas motrices de los equipos productivos de las dos líneas, como trituradores, cernidores, secadores, cintas transportadoras, entre otras.

La Planta de Procesamiento de Mineral, en su línea de producción, dispone en la estación de secado, de dos hornos secadores o secadores rotativos que se encargan de reducir la humedad del mineral proveniente de la estación de Cernido Natural, con la finalidad de facilitar la separación de las partículas finas adheridas al mineral grueso al momento del cernido (estación de cernido seco). EL PROBLEMA La Unidad de Mantenimiento ha detectado a corto plazo el desgaste de los lifters (ELEVADORES INTERNOS) en el secador, los cuales son unos elementos de acero encargados de transportar el mineral de hierro en dirección axial del secador, situación que se ha tornado problemática debido a que en la actualidad se han tenido que invertir cantidades considerables de horas hombres para la realización de mantenimiento correctivo

Anteriormente la Planta contaba con secadores Kennedy Van Saun, los cuales tenían una vida útil de 15 años, estos fueron reemplazados en el año 2005, luego de 33 años de servicio EL PROBLEMA El Secador CEMTEC PA-9001, que sustituyó al Kennedy Van Saun ha venido presentando serias fallas en su sistema, las cuales derivan del deterioro de los lifters, los que a corto plazo presentan rotura generalizada

El personal que labora en la Unidad de Mantenimiento ha detectado que una vez que ocurre el deterioro en la sujeción de los lifters, a corto plazo provoca el desprendimiento en serie de los demás, debido a que los mismos están dispuestos sobre láminas de acero unidas, las que al ser aflojadas por uno de sus extremos, comienzan a levantarse por efectos del peso del material y el movimiento rotatorio de la maquinaria. EL PROBLEMA

OBJETIVO GENERAL Proponer acciones para mejorar la operatividad del secador CEMTEC PA-9001 de la Planta de Secado de Mineral de Hierro de CVG FERROMINERA ORINOCO C.A.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.2.1 Analizar las referencias bibliográficas, documentación teórica y técnica referida a la gerencia de mantenimiento, sistemas y equipos de la Planta de Secado de Mineral de Hierro de CVG FERROMINERA ORINOCO C.A   1.2.2 Diagnosticar la situación actual de la gestión de mantenimiento realizada en el secador CEMTEC PA-9001.   1.2.3 Caracterizar las fallas de los lifters del Secador CEMTEC PA-9001.  

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1.2.4 Evaluar las propiedades mecánicas y químicas de los lifters de los secadores mediante ensayos de dureza , tracción y metalografía.   1.2.5 Analizar los resultados obtenidos de los ensayos de dureza, tracción y metalografía realizados a los lifters de los secadores.   1.2.6 Diseñar manuales de mantenimiento y formularios para dejar evidencia de las actividades y gestión de mantenimiento realizadas en el Secador CEMTEC PA-9001.   1.2.7 Proponer alternativas de fabricación de los lifters tomando en cuenta las características técnicas del material, perfil geométrico y metodología de anclaje.  

MARCO METODOLÓGICO Tipo de Investigación ya que se tuvo que analizar las condiciones actuales en que se encuentra la gestión de mantenimiento del equipo en estudio ya que con base en los resultados del estudio evaluativo permitió proponer acciones para mejorar la operatividad del secador CEMTEC PA-9001 de la Planta de Secado de Mineral de Hierro de CVG FERROMINERA ORINOCO C.A MUESTRA EVALUATIVA APLICADA En el caso de la temática de investigación la muestra quedó definida por los lifters del los secadores existentes en la empresa.

PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS DIAGNÓSTICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL DE LA GESTIÓN DE MANTENIMIENTO REALIZADA EN EL SECADOR CEMTEC PA-9001. Anteriormente, en la estación de secado se encontraba un secador denominado Kennedy Van Saunt, el cual por instrucciones del fabricante debía ser reemplazado al cumplimiento de su vida útil promedio que eran de 15 años. Sin embargo, debido al excelente funcionamiento del mismo, y a la intervención oportuna de actividades de mantenimiento preventivo, este equipo se mantuvo operando durante 33 años (el doble de la vida útil).

Durante el tiempo en que el secador Kennedy Van Saun se mantuvo operativo se le hicieron intervenciones de mantenimiento preventivo de manera anual, en las cuales se aprovechaba para realizar aquellas correcciones que ameritaba, tal es el caso del cambio de los lifters que sufrieran de fracturas o desgastes de material, los cuales tenía una vida promedio de dos años Según el manual del fabricante los lifters de este secador se encontraban construidos de Acero A-36 con recubrimiento R400, y el sistema de sujeción era con pernos A-325

Luego de dos años de operación, el CEMTEC PA-9001 ha requerido de una parada de mantenimiento mayor, debido al desgaste generalizado de los lifters que lo componen, lo cual puede ser causado por las condiciones de temperatura y corrosión en las que se encuentra sometido Ahora bien, en el 2005, el secador primeramente instalado (Kennedy Van Saunt) fue remplazado por uno nuevo cuyo modelo y marca corresponden a CEMTEC PA-9001 Según las especificaciones de fabricante los lifters están fabricados en acero HARDOX 400 y el método de anclaje es con pernos DIN 933

A diferencia de los lifters del antiguo secador, los cuales se encuentran sujetados a la estructura del secador de manera individual, estos lifters se encuentran todos sujetados sobre una misma lámina, lo que ocasiona que se efectúe el levantamiento o desprendimiento de los mismos en cadena, una vez que uno de ellos se comience a despegar

Es importante resaltar las actividades que lleva a cabo la Gerencia de Procesamiento de Mineral de Hierro, en donde se invierten cantidades considerables de horas hombres para garantizar la continuidad del proceso productivo de la empresa, cabe destacar que estas actividades fueron extraídas del sistema SAP en el período comprendido de 2006 hasta 2008

Caracterización de las fallas de los lifters del Secador CEMTEC PA-9001. En esta fase de la investigación se pudo detectar el déficit de información y data de fallas del equipo, es decir, la Gerencia de Procesamiento de Mineral de Hierro no posee un historial que indique las fallas ocurridas en el equipo, sin embargo cuenta con la data de intervenciones de mantenimiento la cual fue mostrada anteriormente. Para la caracterización de las fallas de los lifters del Secador CEMTEC PA-9001, se procedió a realizar un diagrama causa-efecto con la colaboración del personal que labora directamente con este equipo

Para evaluar las propiedades mecánicas y químicas de los lifters del secador “antiguo” Kennedy Van Saun, y el actual CEMTEC PA-9001, se procedió a tomar muestras del material en el que se encuentran fabricados Recolectadas ambas muestras, se procedió a enviarlas al laboratorio de CVG ALCASA, para la realización de los ensayos de dureza, tracción y metalografía de los materiales Antes de presentar los resultados obtenidos, es importante recordar lo siguiente: Los lifters del secador “antiguo” Kennedy Van Saun se encuentran fabricados en Acero A-36 con recubrimiento R400(según el fabricante). Los lifters del secador “actual” CEMTEC PA-9001 se encuentran fabricados en Acero HARDOX 400 (según el fabricante). Evaluación y Análisis de las propiedades mecánicas y químicas de los lifters de los secadores mediante ensayos de dureza, tracción y metalografía.

El ensayo consistió en disponer las muestras de superficie plana en la base de la máquina. Se le aplicó una precarga menor de 10 kg para eliminar la deformación elástica y obtener un resultado mucho más preciso. Luego se le aplicó durante unos 15 segundos un esfuerzo que varió desde 60 a 150 kg a compresión Dureza Rockwell Debido a que el material en que están fabricados los lifters de ambos secadores correspondes a aceros tratados térmicamente, se utilizó un penetrador de diamante y la carga mayor de compresión fue de 150 Kg., con un símbolo de escala “C”.

Los valores que se obtuvieron fueron interpolados de acuerdo a lo establecido en la tabla de equivalencia de durezas utilizada De acuerdo a los resultados se puede notar que no existe diferencia significativa en los resultados de dureza de los materiales. Una vez realizado el ensayo de dureza, se procedió a realizar el de tracción

Para ello se sometió una probeta normalizada de cada lifter a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la misma. Tracción No existe diferencia significativa en los resultados de tracción de los materiales

Deformación elástica, que ocurre entre 0 y 60000Psi, Fluencia o cedencia, que debería ocurrir aproximadamente a 80000Psi, en el caso de este ensayo, el material no presenta marcadamente este fenómeno, es decir, la transición entre la deformación elástica y plástica del material no se aprecia de forma clara, Deformación plástica, que ocurre entre 120000 y 160000psi, Y la Estricción ocurre exactamente en la aplicación de 163100Psi, La estricción es la responsable del descenso de la curva tensión-deformación. Curva de Deformación del Kennedy Van Saunt

Deformación elástica, que ocurre entre 0 y 50000Psi, Fluencia o cedencia, En el caso de este ensayo, el material no presenta marcadamente este fenómeno, es decir, la transición entre la deformación elástica y plástica del material no se aprecia de forma clara., Deformación plástica, que ocurre entre 100000 y 150000Psi, Estricción, que ocurre exactamente en la aplicación de 155900Psi. Curva de Deformación del CEMTEC PA-9001

Además de realizar ensayos de dureza y tracción también se realizó un análisis de la metalografía de los componentes, el cual se realiza con el fin de obtener toda la información que es posible encontrar en la estructura del material de ambos lifters Metalografía Kennedy Van Saunt CEMTEC PA-9001

Como se puede observar en la tabla anterior, el porcentaje de presencia de los elementos que componen el material no presenta mayores desviaciones, es decir, ambos materiales poseen características similares de dureza, tracción y metalografía, razón por la cual. En base a los resultados se puede concluir que el material en el cual se encuentran fabricados los lifters no representa la causa por la cual se están originando las fallas antes caracterizadas.

De lo anterior se puede inferir que los parámetros que tienen efecto en la problemática presentada son las dimensiones de los elementos (grosor) y los pernos de sujeción en cuanto a la cantidad utilizada en cada lifter y el diámetro, tal y como se muestra en la tabla a continuación. De igual manera se investigó la calidad de los pernos de donde se determinó que los usados para la sujeción de los lifter del CEMTEC PA-9001 son de menor grado de resistencia que los usados en el Kennedy Van Saunt.

En base al estudio realizado, se propone que la Gerencia de Procesamiento de Mineral de Hierro, adopte el método de anclaje de los lifters del secador Kennedy Van Saun.   Como se pudo evidenciar anteriormente, las propiedades mecánicas del material no influye en la ocurrencia de las fallas, sin embargo pueden fabricar los lifters en un acero más resistente, para lo cual se propone el HARDOX 600.   En relación a las dimensiones se propone incrementar el grosor del lifter así como la utilización de pernos de mejor calidad, para lo cual se puede tomar como referencia las dimensiones de los lifters del secador “antiguo” Kennedy Van Saunt. Propuesta de alternativas de fabricación de los lifters tomando en cuenta las características técnicas del material, perfil geométrico y metodología de anclaje.

En importante mencionar que a la par que se iban realizando los ensayos de dureza, tracción y metalografía, se generaban las propuestas antes mencionadas, las cuales fueron tomadas en cuenta, la Gerencia se encuentra adelantando los trabajos para realizar la sustitución de los lifters tal y como se muestra en las fotos a continuación: Propuesta de alternativas de fabricación de los lifters tomando en cuenta las características técnicas del material, perfil geométrico y metodología de anclaje.

Al determinar que las causas que están originando el desgaste de los lifters del secador CEMTEC PA-9001 se encuentran orientadas al método de sujeción y al grosos de los mismos; surge la idea de crear un manual de mantenimiento preventivo y formulario de mantenimiento para dejar registradas las intervenciones realizadas DISEÑO DE UN MANUAL DE MANTENIMIENTO Y FORMULARIOS PARA DEJAR EVIDENCIA DE LAS ACTIVIDADES Y GESTIÓN DE MANTENIMIENTO REALIZADAS EN EL SECADOR CEMTEC PA-9001.

Adicionalmente se elaboró un formulario para registrar las actividades de mantenimiento o intervenciones que se realicen al secador en estudio

CONCLUSIONES Mediante el diagnóstico de la situación actual se determinó que los lifters del secador Kennedy Van SAUN poseen características que los hacen más resistentes que los del CEMTEC PA-9001, debido a que éstos últimos presentan una frecuencia de fallas y desgaste mayor que los antes mencionados.   No existe un historial de fallas del secador, sin embargo se cuenta con la data de las actividades de mantenimiento que se realizan.   Se caracterizaron las fallas de los lifters del secador, mediante la utilización del diagrama causa-efecto, en donde se determinaron como causas predominantes de fallas en los lifters: el desgaste del material, la ocurrencia de fracturas en el mismo, y el desprendimiento.

CONCLUSIONES Se realizó un ensayo de dureza, en donde se determinó que para los lifters del secador Kennedy Van SAUN fue de 42,5HRC, y para el CEMTEC PA-9001 fue de 42,2HRC.   Se realizó un ensayo de tracción en ambos lifters, en donde se determinó que esfuerzo a la deformación máxima smáx para el Kennedy Van SAUN fue de 163100 psi y para el CEMTEC PA-9001 fue de 155900 psi, verificándose así que no existe diferencias significativas.   Se realizó un estudio métalográfico de ambos lifters, en donde se determinó la concentración de los componentes que conforman la aleación de acero, notándose que no existe diferencia significativa entre ambos.   Se determinó que las causas de fallas en los lifters del CEMTEC PA-9001 se debe al grosor de las placas así como la resistencia de los pernos, y no al tipo de acero en que están fabricados.

RECOMENDACIONES Crear un historial de fallas para el Secador CEMTEC PA-9001 que permita realizar análisis de fallas más exhaustivos.   Tomar en consideración los resultados de este estudio para evitar la ocurrencia de fallas en el Secador.   Evaluar la posibilidad de rediseñar los lifter actuales, modificándolos en función al diseño y método de sujeción de los lifter del secador “antiguo” Kennedy Van SAUN.   Aplicar el plan de mantenimiento preventivo del secador CEMTEC PA-9001 de acuerdo a lo establecido para evitar mayores averías en el sistema.