Confiabilidad en Transmisiones Mecánicas por Fajas en V - Segunda Parte

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Publicado en Mantenimiento en Latinoamérica Vol 1 No 6 Noviembre Diciembre 2009
Introducción
Las transmisiones mecánicas por fajas en V son un elemento frecuente en la industria, especialmente en las plantas concentradoras de la industria minera en bombas y máquinas de celdas de flotación.
Por su simplicidad, generalmente no reciben mucha atención, sin embargo el cumplimiento de un plan mínimo de mantenimiento proactivo, puede mejorar la confiabilidad de estos sistemas con ahorros en gastos de mantenimiento y consumo de energía.
En el caso de la Planta Concentradora de Pan American Silver S.A.C. – Mina Quiruvilca, se encontró analizando las prácticas de mantenimiento y los consumos de fajas del año 2000 que éstas seguían sólo un planteamiento de tipo correctivo, y que los
componentes de estas transmisiones presentaban condiciones subestándares.
Se evaluó el estado de las transmisiones y. analizaron las condiciones anómalas de operación y de almacenamiento y manipuleo. Así mismo el conocimiento del personal sobre las condiciones de operación y mantenimiento y la existencia de medios para el chequeo de estos elementos.
A fin de mejorar el funcionamiento de las transmisiones y mejorar la operatividad de la planta se determinaron las medidas a implementar en diversos aspectos que incluyen: verificación del diseño de la transmisión, estandarización, optimización de los
componentes de la transmisión, montaje y alineamiento, condiciones de almacenamiento, control periódico de parámetros, capacitación del personal para estas tareas.
Finalmente se evaluó la confiabilidad inicial de las transmisiones y los nuevos valores obtenidos luego de implementar las medidas de mejora. En este trabajo se presentan la evaluación realizada de las transmisiones por fajas en V, las medidas ejecutadas y los resultados obtenidos.

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  • 1. Mantenimiento en Latinoamérica Volumen 1 – N° 6 Noviembre – Diciembre 2009La Revista para la Gestión Confiable de los ActivosLa Tribología – Herramienta eficaz para incrementar la productividad de los equiposConfiabilidad en Transmisiones Mecánicas por Fajas En V – Segunda parteEnfoques Teóricos de la Gestión de Man tenimientoAuditorias de Mantenimiento - Primera ParteSolución de Problemas en los Sistemas de Refrigeración y Aire Acondicionado.Modelo de Gestión de Mantenimiento Basado en la Metodología de Riesgo para la Industria ColombianaGestión de Mantenimiento : Mantener o PreservarLa organización del Departamento de Mantenimiento (Parte I) - Una empresa dentro de otra empresa.Implementacion del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (RCM) en Planta de Alimento Mantenimiento enSíndrome asociado Latinoamérica. Volumen 1 – N° 6 1
  • 2. Contenido Mantenimiento en Latinoamérica3 Editorial 6 La Tribología – Herramienta eficaz para incrementar la productividad de los equipos8 SIMSE II – Un evento para hacer y asistir más seguido 9 Confiabilidad en Transmisiones Mecánicas por Fajas En V – Segunda parte15 Enfoques Teóricos de la Gestión de Mantenimiento 17 Auditorias de Mantenimiento - Primera Parte22 Solución de Problemas en los Sistemas de Refrigeración y Aire Acondicionado 26 Modelo de Gestión de Mantenimiento Basado en la Metodología de Riesgo para la Industria Colombiana29 Gestión de Mantenimiento: Mantener o Preservar 31 La organización del Departamento de Mantenimiento (Parte I) - Una empresa dentro de otra empresa.33 Implementacion del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (RCM) en Planta deAlimentos 37 Síndrome asociadoMantenimiento en Latinoamérica. Volumen 1 – N° 6 2
  • 3. Confiabilidad en Transmisiones Mecánicaspor Fajas En V – Segunda parte Víctor D. Manríquez Rosales Si el MTBF viene dado en horas tendremos que las Jefe del Dpto. de Mantenimiento unidades del ratio de fallas tendrán unidades de h-1. Mecánico Planta Pan American Con los datos de MTBF encontrados se tiene para el Silver S.A.C. – Mina Quiruvilca. ratio de falla: vmanriquez62@yahoo.es Cuadro 4 Perú Valor del ratio de falla (h -1) Valor Máximo 0,0100El volumen anterior, nos introdujo en la s bases para el Mínimo 0,0024análisis de las Fajas en V, ahora finalizaremos esteimportante trabajo. Según estándares para componentes de maquinaria el ratio de falla de fajas en V puede estar entre 20 x 10 –6 h-1 (mejor) y 80 x 10-6 h-1 (peor). En nuestro casoCONFIABILIDAD encontramos que los valores de hallados son delPara llegar a la distribución de la confiabilidad actual se orden de 120 veces mayores que los del estándarprocedió como sigue: señalado. Evaluación del Tiempo medio entre Fallas, FUNCION DE DISTRIBUCION MTBF por sus siglas en inglés . Las funciones de distribución probabilística de falla se Cálculo del ratio de falla ( ) corresponden con los modos de falla de la sigu iente manera Determinación de la función de distribución. Cuadro 5EVALUACION DEL MTBF Funciones de Distribución y Modo de fallaPara 7 equipos en los cuales se ha efectuado la mejora Distribución Probabilísticade la transmisión, se evaluó el MTBF del cambio de Exponencial Normal Weibullfajas del período comprendido de Enero 2000 a la fec ha Modo básico de fallade la instalación de las nuevas poleas. Se utilizó paraello utilizando la información del sistema logístico (SIL) 1. Fuerza/Esfuerzosobre las salidas de almacén para aproximarse al valor 1.1. Deformacióndel MTBF. 1.2. Fractura 1.3. FluenciaEl MTBF de las fajas en V se aprecia en el Cuadro 1 Ambiente reactivosiguiente: 2.1. CorrosiónCuadro 3 2.2. RustingMTBF Anterior (Horas) 2.3. Staining 3. Temperatura Equipo Faja MTBF 3.1. Creep Denver 3 x 3 Derrames Zn B57 360 4. Tiempo Denver 3 x 3 - 2da Limpieza Cu/Pb B49 336 4.1. Fatiga Denver 6 x 6 Derrames Cu/Pb B52 390 4.2. Erosión Ash 5 x 4 Retorno a la OK-16, B55 380 4.3. Desgaste Denver 6 x 6 - 1er Acondicionador Zn B48 350 Denver 5 x 4 - 2do Acondicionador Zn B56 410 Fima 2½ x 48 - 1ra Limpieza Cu/Pb. B37 100 Así la falla por desgaste que debería ser la característica de las fajas en V corresponde a una distribución deRATIO DE FALLA Weibull o Normal, siendo la más adecuada la distribución de Weibull.El ratio de falla se designa por y viene dado por la Frecuentemente no es posible llegar a una apropiadaecuación: función de distribución debido a la falta de datos específicos y a la necesidad de cálculos complicados. En muchos casos, especialmente cuando se comparaMantenimiento en Latinoamérica. Volumen 1 – N° 6 9
  • 4. soluciones competentes para un problema técnico (por De esta forma se ha conseguido una mejora de delejemplo la confiabilidad relativa), un ratio constante de MTBF entre 2,5 a 8 veces.falla para los componentes de maquinaria puede ser Y si evaluamos la confiabilidad para la mismaasumido y juiciosamente aplicado. transmisión evaluada en 0, tenemos un = 0,0004; entonces:El asumir un ratio constante de falla no se desvía muchode la realidad por al menos dos razones. Primerodiferentes funciones de distribución para una variedadde componentes cuando son combinadas producen unpatrón de falla aleatoria. Segundo las reparaciones de Evaluando igualmente para t = 400 horas, encontramosfallas tienden a producir un ratio constante de falla que la confiabilidad es ahora de 0,85.cuando las poblaciones son grandes. GASTO EN FAJAS EN V AÑO 2001Con un ratio constante de falla la confiabilidad de En los meses transcurridos del presenta año el gasto encomponentes de un sistema sigue una distribución Fajas en V ha sido como se detalla en la Cuadroexponencial: siguiente:Esta función nos da la confiabilidad del elemento, eneste caso la faja en V, para una vida determinad a enhoras. Si usamos el valor óptimo del Cuadro 4,tenemos: Este promedio mensual de $ 824,05; representa unaEntonces, por ejemplo, la confiabilidad de la faja para t = disminución de 25,9% respecto del gasto promedio del400 horas es de 0,38. año 2000. En la figura siguiente se comparan el gasto 2001 con losRESULTADOS promedios de los años 2000 y 2001:Los resultados obtenidos se han reflejado en elincremento del tiempo medio entre fallas de las fajas enV en los equipos que han sido mejorados.Adicionalmente se ha registrado un ahorro de energíaeléctrica medida en la disminución de la corriente de losmotores conductores de las bombas cuyastransmisiones han sido optimizadas. Este ahorro sereseña en 0.Nuevo MTBF de transmisiones en evaluaciónPara aquellas bombas en que se han ejecutado cambiosde poleas, se tiene que los nuevos valores de MTBF yratio de falla son: Estimación de necesidades de stock Los valores de confiabilidad de las fajas en V así como de otros componentes que puedan evaluarse incidirán finalmente en las estimaciones de las existencias necesarias de cada artículo. Comparación con otros tipos de fajas El muestra los valores característicos comparativos entre las fajas V clásicas y otros tipos de fajas:Mantenimiento en Latinoamérica. Volumen 1 – N° 6 10
  • 5. Mantenimiento en Latinoamérica. Volumen 1 – N° 6 11
  • 6. Las poleas con diámetros fuera de los valores recomendados, con canales no estándares o perfiles incorrectos, son responsables de esfuerzos excesivos sobre las fajas en V. Dar la adecuada tensión estática a las fajas prolonga el MTBF, además de disminuir las cargas sobre los rodamientos. La mejora de las transmisiones por fajas en V, por la disminución de los ratios de falla y la extensión del MTBF se refleja en menores gastos en mantenimiento. Adicionalmente a los gastos de mantenimiento, las transmisiones en condiciones óptimas representan también un ahorro de energía, que resulta en un valorAHORRO DE ENERGIA agregado.Luego de efectuarse el cambio de las poleas se El desarrollo de un programa de mantenimientoprocedió a tomar valores de corriente de motor, proactivo de transmisiones por fajas en V resultaencontrándose la disminución de éstas y por lo tanto del ampliamente ventajoso, requiriéndose de instrumentosconsumo de energía, por las siguientes razones: accesibles y sencillos.Disminución de la masa de las poleas, al usar el número Evaluar para transmisiones nuevas, el uso de fajas ende canales necesario. V de sección estrecha, por las ventajas comparativasMenor resbalamiento entre faja y polea por tener ésta el que presentan (Ver).canal adecuado. AGRADECIMIENTOSMenores esfuerzos sobre los elementos de la Al Ing. Miguel Núñez C., Superintendente detransmisión por tener las fajas la tensión adecuada. Mantenimiento por su apoyo a las iniciativas desarrolladas en el Dpto. de Mantenimiento MecánicoEl Cuadro siguiente detalla el ahorro de energía Planta.obtenido y la recuperación de la inversión realizada: Al personal del Dpto.: Fernando Bazán, Bachiller en Ing.Cuadro 9 Industrial por su apoyo con las estadísticas y a losAhorro mensual de energía por cambio de poleas técnicos Javier Aguilar y Víctor Zavaleta encargados de Descenso Ahorro Ahorro Costo Costo Costo mantenimiento Payback predictivo, quienes EQUIPO Potencia Energia Factura Polea MO Total (meses) tienen a su cargo la (W) (kWh) ($/mes) ($) ($) ($)Denver 3 x 3 Derrames Zn 229 142,90 7,14 50,00 15,20 65,20 9,13 ejecución de las inspecciones yDenver 3 x 3 - 2da Limpieza Cu/Pb 587 366,29 18,31 44,00 15,20 59,20 3,23 medidas aquíDenver 6 x 6 Derrames Cu/Pb 503 313,87 15,69 57,00 15,20 72,20 4,60 reseñadas.Ash 5 x 4 Retorno a la OK-16, 421 262,70 13,14 73,00 15,20 88,20 6,71Denver 6 x 6 - 1er Acondicionador Zn 1 856 1 158,14 57,91 94,00 15,20 109,20 1,89Denver 5 x 4 - 2do Acondicionador Zn 464 289,54 14,48 101,00 15,20 116,20 8,02Fima 2½ x 48 - 1ra Limpieza Cu/Pb. 2 256 1 407,74 70,39 0,00 15,20 15,20 0,22El total de ahorro en energía mensual es de 3 941,18 REFERENCIASkWh que a la tarifa que la empresa paga de $ 0,05 kWhrepresenta un ahorro mensual cercano a los $ 200,00. a) Bloch, Heinz P. y Geitner, F red K., An Introduction to Machinery Reliability Assessment, Gulf PublishingCONCLUSIONES Company 2 nd. Edition, p.71, (1994) b) Woodland, Carl, Heat Resistance in Power TransmissionLas causas FRETT en las transmisiones por fajas en V, Belts, Dayco Products, Inc. (2001)influyen marcadamente en el MTBF de las fajas. c) Baumeister, Avallone, Baumeisetr III, Marks Manual delLas características geométricas y condiciones de ingeniero Mecánico, Volumen II , Mc Graw-Hill, 2da.desgaste de las poleas son un elemento influyente para Edición en español, p.8-56, (1987)que el MTBF de una faja en V sea bajo. d) Baumeister, Avallone, Baumeisetr III, op. cit., p. 8-60 e) Rubbers Manufacturers Association IncMantenimiento en Latinoamérica. Volumen 1 – N° 6 12
  • 7. f) Ejemplos: Gates V80, Optibelt S = C, Contitech L = L. ll) IP-3-7 V Flat Drives (1972)g) Gates, Heavy Duty V Be lt Drive Design Manual, No. mm) IP-3-8 High Modulus Belts (1987) 14995-A 8/99, p. 260, (1999) nn) IP-3-9 Joined V Belts (1987)h) Bloch, Heinz P. y Geitner, op. cit., p. 228 oo) IP-3-10 V Belt Drives With Twist (1987)i) La inversión en los medidores de tensión fue de $ 177,70. pp) IP-3-13 Mechanical Efficiency of Power transmissionj) Gates, Manual de mantenimiento preventivo de correas, Belt drives (1987) 494-0156, 3/96, p.5, (1996) qq) IP-3-14 A drive procedure for Variable Pitch Multiple Vk) Gates, Heavy Duty V Belt Drive Design Manual, No. Belt Drives (1987) 14995-A 8/99, p. 214 rr) Tolerancias de la RMA para fajas de transmisionesl) Optibelt, Montaje, mantenimiento y almacenamiento de múltiples: fajas en Vm) TIR = Total Indicated Run -Outn) Robertson, John C., Proper installation and maintenance can prolong the life of V-Belts, (2000)o) Parsons, Dan, Simple techniques for preventing drive belt alignment problems, (2001)p) MTBF: Mean Time Between Failures = Tiempo medio entre fallasq) Hauck, D., A Literature Survey. AECL Report N° CRNL - 739-1973, (1973)r) Bloch, Heinz P. y Geitner, Fred K., op. cit., p.57s) ibid, p.35t) ibid, p.231u) Payback considera sólo ahorro de energíaAPENDICESSe incluye en una relación de estándares relativos a Paginas Web con información relacionada.transmisiones por fajas en V. Normas ISO Gates: http://www.gates.com/.v) ISO 255:1981 Pulleys for Classical and Narrow V Belts – Optibelt: http://www.optibelt.de/en/index.html . Geometrical Inspection of Groo ves.w) ISO 1081:1980 Drives Using V Belts and Grooves ContiTech: Pulleys – Terminology. http://www.contitech.de/ct/contitech/all gemein/home/index) ISO 4183:1980 Grooves Pulleys for Classical and Narrow x_e.html. V belts. Maintenance Resources:y) ISO 4184:1980 Classical and Narrow V Belts – Lengthsz) ISO 5290:1985 Grooves Pulleys for Joined Narrow V http://www.maintenanceresources.com/ReferenceLibrary Belts – Groove Sections 9J, 15J, 20J and 25J. /V-Belts/Index.htm.aa) ISO 5291:1987 Grooves Pulleys for Joined Conventional Inspección de poleas V Belts – Groove Sections AJ, BJ, CJ and DJ.bb) Estándares de Fajas en V Se presenta el cuadro con e l detalle de la inspeccióncc) Engineering Standard Specifications for Drives Using V - realizada en 20 poleas de bombas y motores de la Planta ribbed belts IP-26 (1977) Concentradora.dd) Engineering Standard Specifications for Drives Using Classical V-Belts and Sheaves (A, B, C and D sections) IP-20 (1988)ee) Engineering Standard Specifications for Drives Using Narrow V-Belts and Sheaves (3V/3VX, 5V/5VX, and 8V Cross sections)ff) API Specifications for Oil Field V-Belting, API Standard 1-B- American Petroleum Institute (March 1978) Washington DC.gg) Boletines de la RMAhh) IP-3-1 V Belt Heat Resistance (1987)ii) IP-3-2 V Belt Oil resistance (1987)jj) IP-3-3-Static Conductive V Belts (1985)kk) IP-3-4 Storage of V Belts (1987) IP -3-6 Effect of Idlers on V Belt Performance (1987)Mantenimiento en Latinoamérica. Volumen 1 – N° 6 13
  • 8. Cuadro 11Inspección de poleas en equipos de PlantaConcentradora Polea Motor Polea BombaItem Bomba Faja # Fajas canal canal Ø externo canal Ø externo canal # Canales medido (°)/ # Canales medido (°)/ (mm) estándar (°) (mm) estándar (°) Desgaste Desgaste1 Galigher 2½x60 38 34 B60 2 185,3 3 38 213,8 3 38 1ª. Limpieza Cu/Pb Ligero incorr.2 Fima 2½x48 34 34 B37 2 114,1 4 34 108,6 2 34 1ª. Limpieza Cu/Pb Ligero Ligero3 Denver 5x4 34 34 B56 2 162,6 5 34 265,7 3 38 2do. Acond. Zn Medio incorr.4 Ash 4x3 34 38 B48 2 110,4 2 34 196,3 2 38 2da. Limpieza Zn Medio Ligero5 Denver 5x4 34 38 B58 2 165,8 3 34 187,2 3 38 1ª. Limpieza Zn Ligero Severo6 Denver 8x6 36 D-20 Muy severo, 38 C81 2 280 3 36 375 4 38 canal muy Ligero profundo (21 mm)7 Denver 4x3 34 34 B48 1 123,8 3 34 176,4 2 34 3ª. Limpieza Zn OK OK8 Denver 8x6 34 38 C68 3 194 4 34 390 4 38 D-15 Ligero Ligero9 Denver 2½x2 34 34 B44 1 115 2 34 144,3 2 34 Separación Cu/Pb Ligero Ligero10 Denver 3x3 34 34 B49 1 126,1 4 34 184,3 2 34 2ª. Limpieza Cu/Pb Ligero Ligero11 IR Booster 34 34 B45 1 113 4 34 150 4 34 Ligero Medio12 Denver 4x3 34 34 B44 2 110 4 34 160 3 34 Std By Booster Medio Medio13 Denver 6x6 34 38 B48 2 165 3 34 250 3 38 1er. Acond. Zn Medio Medio14 Ash 5x4 34 Polea es de B55 2 130 5 34 200 3 Celda OK-16 Ligero Perfil A15 Ash 6x6 N°1 38 38 B74 2 250 4 38 400 3 38 Relaves Ligero Ligero16 Ash 6x6 N°2 38 38 B74 3 250 4 38 400 3 38 Relaves Medio Ligero17 Ash 6x6 N°3 38 38 B74 3 250 4 38 400 3 38 Relaves Ligero Ligero18 Ash 6x6 N°4 38 38 B74 3 250 4 38 400 3 38 Relaves Ligero OK19 Denver 6x6 38 del Perfil Derrames Cu/Pb B52 1 123,1 4 34 265,8 4 Muy 38 incorrecto severo20 Denver 38 34 Derrames Zn B57 1 186 2 34 176 1 Muy 38 Severo severoMantenimiento en Latinoamérica. Volumen 1 – N° 6 14