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Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Unidad Profesional Adolfo López Mateos
Departamento de Ingeniería en Control y
Automatización
Plan de mantenimiento para una máquina de
inyección Negri Bossi con enfoque de análisis de
riesgos.
Tesis que para obtener el título en Ingeniero en Control
y Automatización.
Presentan:
Angel Antonio Barrera Mancilla.
Marco Antonio Hernández Acosta.
Asesores:
Guilibando Tolentino Eslava.
Rene Tolentino Eslava.
México, D.F. Marzo del 2015.
2
3
CONTENIDO. Página.
Resumen. 06 Introducción. 08
Capítulo 1. Teoría de Mantenimiento. 12 1.1 Definición. 13
1.2 Mantenimiento correctivo. 14
1.3 Mantenimiento preventivo. 14
1.4 Evolución del concepto de mantenimiento. 17
1.4.1 La gestión del riesgo. 21
1.4.2 Patrones de falla. 23
1.4.3 Técnicas de mantenimiento. 27
1.4.4 El mantenimiento como fuente de beneficios. 28
1.5 El riesgo industrial. 29
1.5.1 Definición de riesgo. 30
1.5.2 El riesgo en la empresa. 31
1.6 Análisis de riesgos. 33 1.6.1 Definición matemática de riesgo. 33
1.6.2 Análisis histórico de accidentes. 34
1.6.3 Análisis preliminar de peligros. 34
1.6.4 Análisis “¿what if…?” 34
1.6.5 Análisis de los modos de fallas y sus efectos. 35
1.6.6 Análisis de peligros y operatividad. 35
1.7 Programa de mantenimiento. 36
Capítulo 2. Metodología del mantenimiento basado en
riesgos.
38
2.1 Problemática y metodología a seguir. 39
2.2 El mantenimiento basado en el riesgo. 40 2.2.1 Modos de falla. 41
2.2.2 Causas de falla. 41
2.2.3 Probabilidad de falla. 41
2.2.4 Tasa de fallas. Mecanismos de degradación. 42
2.3 Patrones de tasa de fallas. 44 2.3.1 Patrón de falla “A”. 45
2.3.2 Patrón de falla “B” 45
2.3.3 Patrón de falla “C”. 46
2.3.4 Patrón de falla “D”. 47
2.3.5 Patrón de falla “E”. 47
2.3.6 Patrón de falla “F”. 48
4
2.4 Evaluación del riesgo. 49 2.4.1 Diagrama de riesgos. 49
2.4.2 La matriz de riesgo. 50
2.4.3 Construcción de la matriz de riesgos. 51
2.4.4 Objetivos de la matriz de riesgos. 53
2.5 Actividades de mantenimiento y reducción de riesgos. 54
2.6 Mantenimiento rutinario. 56
2.7 Fallas relacionados con la edad y mantenimiento
preventivo.
57
Capítulo 3. Descripción de la máquina de inyección Negri
Bossi.
59
3.1 Descripción general. 60 3.1.1 Características básicas de las máquinas. 60
3.1.2 Variables que intervienen en el proceso. 63
3.1.3 Componentes de la máquina de inyección. 65
3.1.4 Ciclo de inyección. 71
3.1.5 Etapas del proceso. 75
3.2 Partes. 77
3.3 Funcionamiento. 88
Capítulo 4. Desarrollo del Plan de Mantenimiento. 97 4.1 Bitácora de Mantenimiento. 98
4.2 Análisis de riesgos. 107
4.2.1 Método what if? Para la determinación de riesgos en la industria. 107
4.2.2 Análisis de fallas. 108
4.2.3 Funciones para la obtención de tasa de fallas semanalmente para
cada elemento.
109
4.2.4 Total de fallas mensuales para cada elemento. 114
4.2.5 Calculo de la tasa de falla para cada elemento. 115
4.2.6 Tasa de fallos – patrón de falla “A”, curva tipo bañera. 116
4.3 Matriz de riesgos. 118 4.3.1 Análisis de riesgos. 119
4.3.2 Evaluación matemática de riesgo. 120
4.3.3 Matriz de riesgo a partir de cada elemento que presentó fallas
identificados en la bitácora de mantenimiento.
123
4.3.4 Riesgos potenciales de accidentes. 124
4.3.5 Identificación de las situaciones de alto riesgo en cada
subsistema.
125
5
4.4 Identificación de puntos críticos. 129
4.5 Niveles de riesgo de los puntos críticos del sistema. 135
4.6 Elección del programa. 137
4.7 Cálculo del tiempo recomendado de mantenimiento
para cada elemento.
142
4.7.1 Periodo recomendado de mantenimiento. 143
4.7.2 Calendario de fechas sugerido para el mantenimiento periódico
de los elementos identificados como puntos críticos.
145
Capítulo 5. Implementación del programa de
mantenimiento.
147
5.1 Mantenimiento correctivo. 148
5.2 Mantenimiento preventivo. 153
5.3 Resultados. 155 5.3.1 Registro de fallas después de la aplicación del plan de
mantenimiento.
155
5.3.2 Funciones para la obtención de tasa de fallos semanalmente para
cada elemento después de la aplicación del MBR.
156
5.3.3 Calculo de la tasa de fallo para cada elemento con MBR. 162
5.3.4 Tasa de fallos – patrón de fallo “A”, curva tipo bañera. 163
5.3.5 Comparación de fallas antes y después del mantenimiento basado
en riesgos (MBR).
165
5.4 Análisis de resultados. 170 5.4.1 Análisis de fallas antes y después del mantenimiento basado en
riesgos.
170
5.4.2 Análisis del % fallas antes y después del mantenimiento basado
en riesgos.
171
5.4.3 Análisis del % tasa de fallas antes y después del mantenimiento
basado en riesgos.
173
Conclusiones. 175
Bibliografía. 178
Anexos. 180
6
RESUMEN.
7
Se desarrolló un programa de mantenimiento para una máquina de inyección de plástico tipo
horizontal de la marca Negri Bossi, para esto se optó por el desarrollo de un plan de
mantenimiento basado en riesgos (MBR) el cual permita reducir los riesgos potenciales tanto
para la máquina de inyección como para los operarios. Estos riesgos son producidos en gran
medida debido a las fallas ocurridas a lo largo de la vida útil de la máquina de inyección. Se
plantea la reducción de riesgos, a partir de un control y monitoreo de las fallas en la máquina,
reduciendo el número de fallas.
Para esto primero se tuvo que analizar la principal problemática que presentaba la máquina, en
este caso las fallas. Esto se hizo mediante un proceso de evaluación e inspección, de las causas
de riesgos debido a fallas, para poder identificar estas causas se hizo uso de un esquema de
actividades para llevar a cabo un análisis de riesgos. El uso de este método fue implementado
debido a su fácil aplicación a las diversas causas (humanas o de la máquina) de riesgos debido
a fallas, como a la veracidad de los datos obtenidos.
Haciendo uso del método de mantenimiento basado en riesgos, se determinó que la principal
causa de riesgos, no fue debido a fallas humanas, sino debido a las constantes fallas sufridas
en la máquina de inyección. Estos resultados ayudaron a poder canalizar el principal problema
(la máquina), para así poder desarrollar un plan de mantenimiento orientado principalmente a
la máquina y sus fallas.
Se procedió a obtener la documentación necesaria para el diseño y desarrollo del plan de
mantenimiento, una vez habiéndonos documentado y analizado los diversos Métodos para el
desarrollo de un plan de mantenimiento Basado en Riesgos, se optó por el desarrollo y
aplicación de un mantenimiento correctivo y preventivo, debido a la disponibilidad y fácil
implementación que ambos presentan a la hora de su aplicación.
Posteriormente de obtuvieron los puntos críticos de la máquina para poder identificar las
principales causas de fallas en esta. Para esto se revisó una bitácora semanal, señalando
elemento de falla y número de veces de falla en esta. Lo anterior para realizar tablas
comparativas de probabilidad de falla, así como tasas de fallos usando el Método (what if), lo
que permitió realizar tablas de niveles de riesgo de puntos críticos. Estas tablas son necesarias
para la obtención de los parámetros necesarios para el desarrollo del plan de mantenimiento
correctivo y preventivo.
Realizado el plan de mantenimiento, se procedió a implementar los planes mediante informes
de fallas y de mantenimiento, principalmente para la realización de un historial de fallas,
necesario para darle prioridad al mantenimiento en elementos críticos Además de obtener
mediante estos datos tablas de análisis de fallas, las cuales permiten integrar y visualizar de
una forma concreta los datos obtenidos a lo largo de la tesis, además de notar el decremento en
el número de fallas, después de la implementación del plan de mantenimiento preventivo,
disminuir el tiempo de reparación de elementos con fallas, después de la implementación del
plan de mantenimiento correctivo.
8
INTRODUCCIÓN.
9
En la actualidad, las empresas del ámbito de producción de piezas por inyección de plástico,
sufren de varias problemáticas, entre las cuales destacan los riesgos debido a fallas, ya sea por
errores humanos, errores del sistema o de diseño. Estas fallas debido a errores dañan a la
maquinaria y a los operarios, razón por lo cual se pretende el desarrollo de un plan de
mantenimiento para una máquina de inyección de plástico tipo horizontal. Con este plan de
mantenimiento se busca tener una mayor productividad, aumentando a su vez la calidad en los
productos, brindando las salvaguardas necesarias para asegurar la integridad de la maquinaria,
además de garantizar la seguridad para los operarios. Los métodos de análisis de riesgos, se
basan en estudios de las instalaciones y procesos. Estos métodos siguen un procedimiento
lógico de deducción de fallas, errores, instalaciones, procesos, operaciones, que trae como
consecuencia la obtención de soluciones para este tipo de eventos. El método por análisis de
riesgos "What if ...?", fue la técnica que se usó. Esta técnica es un método inductivo que utiliza
información específica de un proceso como los DFP´s (Diagramas de Proceso), DTI´s
(Diagramas de Tubería e Instrumentación) para generar una serie de preguntas de una lista de
verificación y evaluarlas, incluyendo la más amplia gama de consecuencias posibles.
Esta tesis consta de una evaluación de las diferentes causas que pueden estar ocasionando
fallas, lo que genera un incremento de riesgos. El programa de mantenimiento es una
propuesta de solución de este problema, para la reducción de riesgos para lograr una mayor
productividad además brindar seguridad a la máquina y a los operarios.
Dado a que la máquina no cuenta con ningún plan de mantenimiento preventivo, debido a que
se ha dado prioridad a cumplir con los lotes de la producción, solo se ha limitado a dar
mantenimiento correctivo a los problemas que van surgiendo durante el transcurso del día. Por
lo cual los problemas de cada paro no pueden ser solucionados de forma rápida y existen paros
los cuales no pueden ser atendidos con eficacia por lo que se han tenido pérdidas económicas
al no cumplir con los pedidos programados.
Todos los paros de producción pueden ser si no erradicados al 100%, se podrían disminuir la
frecuencia y anticiparse a la falla para evitar todos los problemas subsecuentes por lo que el
equipo pretende diseñar un programa de mantenimiento como propuesta de solución al
problema antes planteado, para lograr una mayor productividad y calidad en los productos
elaborados.
Para realizar el plan de mantenimiento se evaluó el funcionamiento de la máquina, tomándose
un registro de todas las fallas surgidas en la máquina, en un tiempo de muestreo de 16
semanas. Al ejecutar el plan de mantenimiento y la implementación de salvaguardas, durante
un lapso de 4 meses, se observó una disminución promedio en % de fallas de un 61.176353 %
de los paros debido a fallas, comprobando la eficiencia del plan de mantenimiento.
10
Este trabajo se divide en cinco partes principales:
Capítulo I: Teoría del mantenimiento
La primera fase fue la documentación. En esta se investigó la teoría de los tipos de
mantenimiento, su estructura, ventajas en su aplicación y desarrollo de estos planes de
mantenimiento, se optó por seleccionar el mantenimiento basado en riesgos MBR, usando mantenimiento preventivo y correctivo. Siguiendo la metodología What if?, se pudo
mantener los equipos en su mejor estado, evitando posibles riesgos tanto para la máquina
como para los operarios.
Capítulo II: Metodología del mantenimiento basado en riesgos
En la segunda fase se delimitó la problemática y se definió la metodología a seguir,
construyendo un esquema de actividades para llevar a cabo un análisis de riesgos.
La finalidad es proponer un programa de mantenimiento, que permita mantener los equipos en
su mejor estado, evitando las fallas que aumentan los costos, y prolongando la vida útil de los
equipos.
Capítulo III: Análisis y descripción de la máquina de inyección Negri Bossi
En este capítulo se presentan las características básicas de la máquina necesarias para la
comprensión de las etapas y funciones, realizadas durante el proceso de inyección, además de
definir las principales partes responsables del funcionamiento de la máquina, para lo cual se
procederá a describir el sistema por completo
Para esto el sistema será dividido en 3 subsistemas, las cuales serán, subsistemas del grupo de
cierre, subsistemas del grupo de inyección y subsistemas del grupo de control, esto para una
mejor identificación y análisis de los elementos.
Como siguiente etapa se procederá a la identificación de cada elemento de la máquina hasta su
punto más básico, esto a su vez dará la pauta para la identificación y control de los puntos
críticos del sistema, necesarios para el desarrollo del plan mantenimiento preventivo
En este capítulo además se explicara el funcionamiento de la máquina, para esto se dividió el
funcionamiento en 2 subsistemas, sistema eléctrico-mecánico y sistema hidráulico,
centrándonos exclusivamente en el diagrama hidráulico.
Cabe mencionar que ambos diagramas fueron elaborados por los autores, con la ayuda de un
técnico especializado en maquinaria Negri Bossi. Para esto se usaran técnicas como la
identificación visual de los elementos y de las líneas, además de apoyarse con herramientas
tales como multímetros digitales y de gancho, obteniendo la continuidad entra líneas de
conexión y elementos, midiendo la tensión y corriente en cada elemento y línea, además de
hacer uso de manómetros incorporados en la máquina, también ha de mencionarse la ayuda
del técnico y de su vasta experiencia en este tipo de maquinaria.
11
Capítulo IV: Desarrollo del plan de mantenimiento
En este capítulo se realizó un historial de fallas en un lapso de tiempo definido de 16 semanas,
identificando el día de falla, elemento y número de veces de la falla, para lograr mejor una
identificación de puntos críticos, permitiendo a su vez la obtención de un registro de fallas,
dato necesario para la realización del desarrollo del plan de mantenimiento basado en riesgo.
Se identificaron y analizaron los puntos críticos de la máquina de inyección de plástico Negri
Bossi. El método "What if?", ayudó a brindar un control y monitoreo de los puntos críticos del
sistema, lo que permitió una identificación de posibles fallas antes de que estas causen
incidentes no deseados. A partir de los puntos críticos el enfoque del problema se delimita,
permitiendo centrarse en los elementos que presentan los principales problemas. Finalmente se
procedió a evaluar el funcionamiento del sistema, tomándose registro de todas las fallas que
surgieron en éste, para esto se propuso un tiempo de muestreo de 16 semanas.
Con lo anterior se busca proponer una solución viable y efectiva para la disminución de
riesgos debido a fallas y optimización de la producción.
Capítulo V: Implementación del plan de mantenimiento
En este capítulo se aplicó el plan de mantenimiento desarrollado en el capítulo IV, tomando el
calendario de fechas sugerido para el mantenimiento periódico de los elementos, en un lapso
de tiempo definido de 16 semanas, usando un registro de fallas en el cual se llevará el registro
de la fecha, hora de las fallas que se presenten, así como un breve análisis del técnico del
motivo de la falla y una breve descripción de la acción que tomo para solucionar dichas fallas
y el tiempo que le tomo solucionar el problema.
12
CAPITULO I.-TEORÍA DE MANTENIMIENTO
13
1.1 Definición
Mantenimiento es la actividad humana que garantiza la existencia de un servicio dentro de una
calidad esperada. Para que éstos continúen o regresen a proporcionar el servicio con la calidad
esperada. Son trabajos de mantenimiento la búsqueda y reforzamiento de los eslabones más
débiles de la cadena de servicio que tiene la fábrica.
Es importante notar que, basados en el servicio y la calidad deseada, se escogerán los equipos
que aseguren obtener este servicio; el equipo queda en segundo término, dado que si no se
obtienen los resultados esperados éste se deberá cambiar por el que sea más apropiado. Por
ello, hay que recordar que el equipo es un medio y el servicio es el fin.
Existen básicamente 4 tipos de mantenimiento que se enuncian a continuación:
- Mantenimiento correctivo: Son las actividades destinadas, para corregir los defectos
o errores que se presentan de forma imprevista, en los equipos de trabajo, estos
defectos son reportados particularmente por los usuarios de dichos equipos.
- Mantenimiento preventivo: Son las actividades que se tienen programadas, en los
puntos críticos de los equipos, para evitar las fallas en ellos, estas actividades se
realizan en tiempos determinados sin importar si el equipo presenta o no algún indicio
de fallo.
- Mantenimiento predictivo: Este mantenimiento tiene como objetivo conocer de
forma continua y permanente el estado del equipo en todas sus partes y funciones, para
lograr esto se crean informes de los valores de las variables del equipo como pueden
ser la temperatura, el consumo de energía y vibración. Estas indicarán si existe un
posible fallo y antes de que este suceda actuar.
- Mantenimiento integral: Es en el cual se implementa una acción táctica, para corregir
un error, solucionado dicho error, se implementa una acción estratégica para conocer a
que se debió la emergencia y realizar lo necesario para que este error no se vuelva a
presentar:
Mantenimiento Integral =Labores contingentes + Labores programadas.
14
1.2 Mantenimiento correctivo
Es la actividad humana desarrollada en los bienes físicos de una empresa, como lo son los
equipos, instalaciones o construcciones cuando a consecuencia de una falla han dejado de
proporcionar la calidad de servicio esperada. Este tipo de mantenimiento se clasifica en lo
siguiente:
a) Mantenimiento contingente.
Se refiere a las actividades que se realizan en forma inmediata, debido a que algún equipo que
proporciona servicio vital y ha dejado de hacerla, por cualquier causa, se tiene que actuar en
forma emergente y, en el mejor de los casos, bajo un plan contingente.
Las labores que en este caso deben realizarse, tienen por objeto la recuperación inmediata de
la calidad de servicios; es decir, que ésta se coloque dentro de los limites esperados por medio
de arreglos provisionales, así, el personal de mantenimiento debe efectuar trabajos
indispensables, evitando arreglar otros elementos de la máquina o hacer otro trabajo adicional,
que permiten la atención complementaria cuando el mencionado servicio ya no se requiera o la
importancia de éste sea menor y, por lo tanto, al ejecutar estos trabajos se reduzcan las
pérdidas.
b) Mantenimiento programable.
El mantenimiento correctivo programable se refiere a las actividades que se desarrollan en los
equipos o máquinas que están proporcionando un servicio trivial y éste, aunque necesario, no
es indispensable para dar una buena calidad de servicio, por lo que es mejor programar su
atención, por cuestiones económicas de esta forma, pueden compaginarse si estos trabajos, con
los programas de mantenimiento.
1.3 Mantenimiento preventivo
Ésta es la segunda rama del mantenimiento y se define como la actividad humana desarrollada
en los bienes físicos de una empresa, con el fin de garantizar que la calidad de servicio qué
estos proporciona, continúen dentro de los límites establecidos. Con esta definición se
concluye que toda labor de mantenimiento que se realice con los bienes físicos de la fábrica,
sin que dejen de ofrecer la calidad de servicio esperada, deben catalogarse como de
mantenimiento preventivo.
Este tipo de mantenimiento siempre es programable y existen muchos procedimientos para
llevarlo a cabo pero un análisis de estos, proporciona cuatro tipos de mantenimiento
preventivo bien definidos, los cuales siguen un orden de acuerdo con su grado de confianza, la
cual se relaciona en razón directa con su costo. A continuación se describen los tipos de
mantenimiento preventivo.
15
a) Mantenimiento predictivo.
Se define como un sistema permanente de diagnóstico que permite detectar con anticipación,
la posible pérdida de calidad de servicio que esté entregando un equipo. Con ello realizar con
tiempo cualquier clase de mantenimiento preventivo y, si lo atendemos adecuadamente, nunca
se pierda la calidad del servicio esperado.
El mantenimiento predictivo es una técnica para pronosticar el punto futuro de falla de un
componente de una máquina, de tal forma que dicho componente pueda reemplazarse, con
base en un plan, justo antes de que falle. Así, el tiempo muerto del equipo se minimiza y el
tiempo de vida del componente se maximiza.
El mantenimiento predictivo permite que la gerencia de la planta tenga el control de las
máquinas y de los programas de mantenimiento y no al revés. En una planta donde se usa el
mantenimiento predictivo el estado general de las máquinas es conocido en cualquier
momento y con una planificación más precisa, será posible anticiparse a la fallas.
En este tipo de mantenimiento, los trabajos por efectuar proceden de un diagnóstico
permanente derivado de inspecciones continuas, este tipo de mantenimiento requiere, para su
aplicación, de un estudio profundo del recurso que se va a mantener para conocer sus partes
vitales, su tiempo de vida útil y la calidad de servicio que se espera de cada una de ellas, así
como de su conjunto.
La implantación de este tipo de mantenimiento en la fábrica es costosa, pero su operación es
económica y se obtiene el más alto grado de fiabilidad; por lo que su uso es ideal para partes,
máquinas y sistemas vitales. En la tabla 1 se ofrece un resumen de este tipo de mantenimiento.
Tabla 1. Mantenimiento predictivo.
Mantenimiento predictivo.
Sistema permanente de diagnóstico que permite detectar con anticipación el posible.
Funcionamiento defectuoso o cambio de estado de una máquina.
Sus objetivos.
• Protección preventiva de las personas y bienes físicos vitales.
• Maximización de la efectividad de las máquinas.
• Reducción del costo combinado (mantenimiento más paros).
• Obtención de información para estadística.
16
b) Mantenimiento periódico.
Desde el funcionamiento-hasta-fallar procesamos al mantenimiento periódico preventivo que a
veces es llamado "mantenimiento histórico". En este tipo se analizan las historias de cada
máquina y se programan reacondicionamientos periódicos antes de que ocurran los problemas
que estadísticamente se pueden esperar.
Desde hace mucho que grupos de máquinas similares van a tener proporciones de fallas que se
pueden predecir hasta cierto punto, si se toman promedios durante un tiempo largo. Esto
produce "la curva de la tina" que relaciona la proporción de fallas al tiempo de operación
como se muestra en la figura 1:
Figura 1. Curva de la tina.
Si esta curva es aplicable a las máquinas del grupo, y si la forma de la curva es conocida, se
podría usar el mantenimiento preventivo de manera ventajosa. El mantenimiento preventivo
también incluye actividades como el cambio del aceite y de los filtros y la limpieza e
inspección periódica. La actividad de mantenimiento se puede planificar en base al tiempo del
calendario o a horas de operación de la máquina y cantidad de partes producidas.
c) Mantenimiento analítico.
Es el análisis de fallas que indica cuando se debe aplicar las actividades de mantenimiento
para prever las fallas de equipo.
17
d) Progresivo.
El mantenimiento progresivo es uno de los pilares más importantes en la búsqueda de
beneficios en una organización industrial. El Instituto Japonés de Mantenimiento de Plantas
(JIPM) le ha dado a este pilar el nombre de "Mantenimiento Planificado". En algunas
empresas utilizan el nombre de Mantenimiento Preventivo o Mantenimiento Programado.
Se estudian las funciones administrativas para dirigir el mantenimiento:
- Definición de estrategias de mantenimiento.
- Selección de actividades.
- Preparación de estándares de trabajo.
- Ciclo de planificación.
- Programación.
- Ejecución.
- Control.
Se analizan estrategias para el desarrollo e implantación de sistemas de información de
mantenimiento incluyendo: codificación de equipos, averías y acciones de intervención en
equipos, ciclo de órdenes de trabajo y formas para conservar el conocimiento adquirido
mediante el análisis de averías y fallos
Ventajas del mantenimiento preventivo.
Confiabilidad, los equipos operan en mejores condiciones de seguridad, ya que se
conoce su estado, y sus condiciones de funcionamiento.
Disminución del tiempo muerto, tiempo de parada de equipos/máquinas.
Mayor duración, de los equipos e instalaciones.
Disminución de existencias en almacén y, por lo tanto sus costos, puesto que se ajustan
los repuestos de mayor y menor consumo.
Uniformidad en la carga de trabajo para el personal de Mantenimiento debido a una
programación de actividades.
Menor costo de las reparaciones.
1.4 Evolución del concepto de mantenimiento
Se puede encontrar infinidad de definiciones diferentes para el concepto, según los criterios de
cada autor. Intentando homogeneizar diferentes criterios, se puede definir el mantenimiento
como:
El conjunto de actividades que se realizan sobre un componente, equipo o sistema para
asegurar que continúe desempeñando las funciones que se esperan de él, dentro de su
contexto operacional.
18
El objetivo fundamental del mantenimiento, por tanto, es preservar la función y la
operatividad, optimizar el rendimiento y aumentar la vida útil de los activos, procurando una
inversión óptima de los recursos. Este enfoque del mantenimiento es resultado de una
evolución importante a través del tiempo. John Moubray (1997) en su libro RCM II distingue
entre tres generaciones diferentes de mantenimiento. Cada una de las cuales representa las
mejores prácticas utilizadas en una época determinada.
Primera Generación.
La primera generación cubre el período entre 1930 y la Segunda Guerra Mundial. En esta
época la industria estaba poco mecanizada y por tanto los tiempos fuera de servicio no eran
críticos, lo que llevaba a no dedicar esfuerzos en la prevención de fallos de equipos. Además
al ser maquinaria muy simple y normalmente sobredimensionada, los equipos eran muy
fiables y fáciles de reparar, por lo que no se hacían revisiones sistemáticas salvo las rutinarias
de limpieza y lubricación. El único mantenimiento que se realizaba era el de “Reparar
cuando se averíe”, es decir, mantenimiento correctivo (tabla 2).
Tabla 2.- Primera generación del mantenimiento.
Objetivos.
Técnicas.
Reparar cuando se produce el fallo. Mantenimiento Correctivo.
Segunda Generación.
La Segunda Guerra Mundial provocó un fuerte aumento de la demanda de toda clase de
bienes. Este cambio unido al acusado descenso en la oferta de mano de obra que causó la
guerra, aceleró el proceso de mecanización de la industria.
Conforme aumentaba la mecanización, la industria comenzaba a depender de manera crítica
del buen funcionamiento de la maquinaria. Esta dependencia provocó que el mantenimiento se
centrara en buscar formas de prevenir los fallos y por tanto de evitar o reducir los tiempos de
parada forzada de las máquinas. Con este nuevo enfoque del mantenimiento, apareció el
concepto de mantenimiento preventivo. En la década de los 60, éste consistía
fundamentalmente en realizar revisiones periódicas a la maquinaria a intervalos fijos.
Además se comenzaron a implementar sistemas de control y planificación del mantenimiento
con el objetivo de controlar el aumento de los costes de mantenimiento y planificar las
revisiones a intervalos fijos (tabla 3).
Tabla 3- Segunda generación del mantenimiento.
Objetivos
Técnicas
Mayor disponibilidad de los equipos.
Mayor vida de operación de los equipos.
Reducción de costes.
Mantenimiento planificado.
Sistemas de control.
Utilización de grandes ordenadores.
19
Tercera Generación.
Se inició a mediados de la década de los setenta, cuando se aceleraron los cambios a raíz del
avance tecnológico y de las nuevas investigaciones. La mecanización y la automatización
siguieron aumentando, se operaba con volúmenes de producción muy elevados, cobraban
mucha importancia los tiempos de parada debido a los costos por pérdidas de producción.
En esta generación se alcanzó mayor complejidad la maquinaria y aumentaba nuestra
dependencia de ellas, se exigían productos y servicios de calidad, considerando aspectos de
seguridad y medio ambiente y se consolidó el, desarrollo del mantenimiento preventivo (tabla
4).
Tabla 4.- Tercera generación del mantenimiento.
Objetivos.
Técnicas.
Mayor disponibilidad y fiabilidad.
Mayor seguridad.
Mayor calidad del producto.
Respeto al medio ambiente.
Mayor vida de los equipos.
Eficiencia de costes.
Monitoreo de condición.
Diseño basado en fiabilidad y mantenibilidad.
Estudios de riesgo.
Utilización de pequeños y rápidos ordenadores.
Modos de fallo y causas de fallo (FMEA, FMECA).
Sistemas expertos.
Polivalencia y trabajo en equipo.
La cuarta Generación. Nuevas tendencias del mantenimiento.
En los últimos años se ha vivido un crecimiento muy importante de nuevos conceptos de
mantenimiento y metodologías aplicadas a la gestión del mantenimiento.
Hasta finales de la década de los 90, los desarrollos alcanzados en la 4º generación del
mantenimiento incluían:
Herramientas de ayuda a la decisión, como estudios de riesgo, modos de fallo y
análisis de causas de fallo.
Nuevas técnicas de mantenimiento, como el monitoreo de condición.
Equipos de diseño, dando mucha relevancia a la fiabilidad y mantenibilidad.
Un cambio importante en pensamiento de la organización hacia la participación, el
trabajo en equipo y la flexibilidad.
A estos usos, se han ido añadiendo nuevas tendencias, técnicas y filosofías de mantenimiento
hasta nuestros días, de tal forma que actualmente se habla de una cuarta generación del
mantenimiento.
20
El nuevo enfoque se centra en la eliminación de fallas utilizando técnicas proactivas. Ya no
basta con eliminar las consecuencias de la falla, sino que se debe encontrar la causa de esa
falla para eliminarlo y evitar así que se repita. Asimismo, existe una preocupación creciente en
la importancia de la mantenibilidad y fiabilidad de los equipos, de forma que resulta clave
tomar en cuenta estos valores desde la fase de diseño del proyecto (tabla 5).
Otro punto importante es la tendencia a implantar sistemas de mejora continua de los planes
de mantenimiento preventivo y predictivo, de la organización y ejecución del mantenimiento.
Tabla 5.- Cuarta generación del mantenimiento.
Objetivos
Técnicas
Mayor disponibilidad y fiabilidad.
Mayor seguridad.
Mayor calidad del producto.
Respeto al medio ambiente.
Mayor vida de los equipos.
Eficiencia de costes.
Mayor mantenibilidad.
Patrones de fallos / Eliminación de los fallos.
Monitoreo de condición.
Utilización de pequeños y rápidos ordenadores.
Modos de fallo y causas de falla (FMEA, FMECA).
Polivalencia y trabajo en equipo/ mantenimiento autónomo.
Estudio fiabilidad y mantenibilidad durante el proyecto.
Gestión del riesgo.
Sistemas de mejora continúa.
Mantenimiento preventivo.
Mantenimiento predictivo.
Mantenimiento proactivo/ eliminación del fallo.
Grupos de mejora y seguimiento de acciones.
A continuación se muestra cómo han evolucionado las expectativas del mantenimiento que
John Moubray describía en su tercera generación del mantenimiento:
Disponibilidad y fiabilidad de los equipos- La disponibilidad y la fiabilidad de una máquina
se siguen viendo en nuestros días como buenos indicadores de rendimiento para el
mantenimiento. Las expectativas del mantenimiento en estas áreas se han mantenido e incluso
aumentado en los últimos 15 años.
Mayor seguridad- La seguridad sigue siendo una expectativa importante del mantenimiento,
particularmente en el sentido de poder operar los equipos con seguridad. Tradicionalmente, la
seguridad se centraba en eventos de alta frecuencia y pequeñas consecuencias. En los últimos
años se está ampliando el estudio a eventos que aunque presentan una frecuencia muy baja
traen consigo consecuencias muy graves (catástrofes industriales). Existe una creciente
percepción de que las metodologías o sistemas de mantenimiento necesarios para evitar estas
catástrofes industriales, deben ser diferentes que los usados típicamente para incidentes menos
graves y más frecuentes. Para el control de este tipo de eventos se están desarrollando nuevas
metodologías de mantenimiento basado en riesgo, sobre las cuales se realizará un amplio
estudio en este proyecto.
21
Mayor calidad del producto- En un mercado global, asegurar que el producto reúna todas las
especificaciones de calidad sigue siendo un punto clave. Para las organizaciones que operan
con “comodidades”, la calidad del producto es una de las pocas vías de diferenciar su producto
respecto a sus competidores. El mantenimiento debe asegurar que el producto fabricado
presenta los requisitos de calidad que han sido definidos para ese producto.
Aumento de la vida operativa de los equipos- El ritmo creciente de los cambios tecnológicos
y la disminución de los ciclos de vida de los productos han provocado en algunos casos un
descenso en la importancia de aumentar la vida operativa de los equipos, al menos en la parte
que concierne al mantenimiento. A pesar de ello, evitar la “muerte prematura” de las máquinas
sigue siendo un objetivo muy importante del mantenimiento.
Eficiencia de costos- La tercera generación de mantenimiento buscaba la optimización de sus
gastos, para con ello colaborar en minimizar los costes totales de la organización. Esto es
cierto, sólo en teoría. A pesar de las ventajas que podría tener conseguir mayor eficiencia en
los costes del mantenimiento, la realidad ha sido que en muchas industrias- sobre todo en las
intensivas en capital- lo que se ha hecho es minimizar la plantilla y conseguir un
“mantenimiento esbelto” (Lean Maintenance) dentro de la organización, más que buscar un
correcto nivel de gastos en mantenimiento.
A parte de estas características descritas anteriormente, existen otros dos temas importantes
dentro del mantenimiento actual cuya importancia ha aumentado de forma muy importante en
los últimos años:
La Gestión del Riesgo
Los Nuevos Patrones de Falla
1.4.1 La gestión del riesgo
Cada día cobra más importancia la identificación y control de los posibles sucesos que
presentan una baja probabilidad pero consecuencias graves, sobretodo en organizaciones que
operan en industrias con riesgo. El mantenimiento se está viendo como un participante clave
en este proceso.
En el pasado, este tipo de sucesos se controlaban simplemente con una extensión de los
Sistemas de Gestión de Seguridad y Medio Ambiente implantados en cada empresa. Sin
embargo, existe una creciente percepción de que la aplicación de estos sistemas de gestión a
los sucesos de “baja probabilidad / consecuencias graves” no es efectiva, por lo que es
necesario desarrollar otras metodologías.
22
Un caso a mencionar es el accidente en la refinería de Longford, en Australia en 1998, ocurrió
a pesar de que contaban con un Sistema de Seguridad de Mantenimiento de Clase Mundial.
Como este desastre, otras muchas organizaciones han padecido accidentes de baja
probabilidad y consecuencias graves en los últimos años a pesar de tener implantados sistemas
apropiados de control. Estos sucesos, han puesto de manifiesto las limitaciones que presentan
las actuales metodologías de gestión del riesgo como la “Valoración Cuantitativa del Riesgo”
(Quantitative Risk Assessment”), las Valoraciones Probabilísticas de Seguridad (Probabilistic
Safety Assessments- PSA) y otras.
Evan y Manion identifican los siguientes problemas asociados a este tipo de metodologías:
Dificultad para identificar todos los factores potenciales de riesgo.
Problemas con las incertidumbres en los modelados de los sistemas, especialmente
para obtener datos probabilísticos realistas para eventos de baja frecuencia.
Problemas para determinar las relaciones causa-efecto. A menudo éstas no son
demostrables.
La incertidumbre provocada por el factor humano, a menudo no se puede modelar.
Problemas de complejidad y acoplamiento. El acoplamiento y la complejidad
interactiva entre los componentes de un sistema anulan cualquier modelo completo de
fallos potenciales de un sistema.
El valor de la vida. El problema moral de asignar un valor monetario a la vida humana.
Para otros autores como Bougumil, el problema fundamental es que las probabilidades que se
asignan a los modos de fallo individuales que están basados en análisis no corroborados
experimentalmente. Esto es especialmente cierto para las incertidumbres que aparecen debido
a relaciones causa-efecto ocultas o desconocidas.
Con el objetivo de superar estas debilidades, las “Organizaciones Altamente Confiables” han
desarrollado una serie de puntos culturales clave dentro de la organización a tener en cuenta:
Preocupación ante las fallas. Cualquier falla debe ser tenido en cuenta, por pequeño
que sea, ya que la coincidencia de pequeñas fallas en un mismo punto puede traer
consecuencias graves.
Reticencia a simplificar interpretaciones, teniendo en cuenta que el mundo real es
complejo e impredecible.
Sensibilidad en las operaciones. Se debe asegurar que los operarios de primera línea,
donde se realiza el trabajo, sean conscientes de la situación y avisen cuando algo no va
bien.
Compromiso de resistencia. Se deben desarrollar capacidades para recuperarse ante los
errores que ocurran.
Respeto de la experiencia. Las decisiones se toman en la primera línea de producción y
la autoridad recae sobre la persona con más experiencia, independientemente de su
lugar o nivel dentro de la organización.
23
Asimismo indicar una serie de funciones que utilizan las organizaciones para defenderse de
los eventos de baja probabilidad y consecuencias graves:
Crear una conciencia y un conocimiento del riesgo.
Proporcionar una guía clara de cómo operar de manera que se evite el riesgo.
Utilizar advertencias y alarmas cuando el peligro es inminente.
Restablecer el sistema a una situación estable cuando este se encuentra en una
situación anormal.
Interponer barreras de seguridad entre el accidente y las pérdidas potenciales.
Contener y eliminar el accidente, si sobrepasa la barrera.
Proporcionar vías
Algunas vías para intentar compensar las consecuencias graves de este tipo de eventos pueden
ser (tabla 6):
Tabla 6.-Medidas a tomar en consecuencias graves.
Medidas suaves
Medidas severas
Legislación.
Reglas y procedimientos.
Programas de mantenimiento.
Entrenamiento.
Informes y ejercicios.
Controles Administrativos.
Supervisión.
Elementos automáticos de
seguridad.
Barreras físicas.
Avisadores y alarmas.
Elementos de corte.
Equipos de protección personal.
Para conseguir un control efectivo de los sucesos de baja frecuencia y graves consecuencias
desde el punto de vista del mantenimiento se necesita establecer una extensa capa de defensas
contra el riesgo de manera efectiva. Para ello, no basta simplemente con la utilización de una
herramienta simple de manejo del riesgo como RCM (Reliability-centered Maintenance),
PMO (Plant Maintenance Optimization), QRA (Quantitive Risk Analysis), PSA (Probabilistic
Safety Assessment) y otras, sino que habrá que complementarlas con estudios específicos para
cada caso.
1.4.2 Patrones de falla
Las nuevas investigaciones están cambiando muchas de las tradicionales creencias sobre la
relación existente en una máquina entre el envejecimiento y la falla. En particular, se ha
demostrado que para muchos equipos existe muy poca relación entre el tiempo de operación y
la probabilidad de falla.
24
El enfoque inicial del mantenimiento suponía que la probabilidad de que una máquina falle,
aumenta según el tiempo de operación, siendo mayor la probabilidad de fallo en la “vejez” de
la máquina.
La segunda generación de mantenimiento introdujo el concepto de “mortalidad infantil”. De
esta forma la tasa de fallos de una máquina puede ser representada con una curva de bañera,
existiendo, por tanto, más probabilidad de fallo durante el principio y el final de su vida útil.
Sin embargo, en el mantenimiento actual se ha demostrado que podemos definir seis patrones
diferentes de tasa de fallos, según el tipo de máquina que estemos utilizando.
Tener en cuenta el patrón al que se ajusta cada elemento es fundamental si se quiere conseguir
una óptima planificación del mantenimiento (figura 2).
Se asegura de que el mantenimiento que ha sido planificado es el adecuado, ya que de nada
sirve realizar el trabajo planificado de forma correcta, si éste no es el más adecuado.
Patrones de Tasa de Fallos
Figura 2. Patrones de fallo.
Para los patrones de fallo “A”, “B” y “C”, la probabilidad de fallo aumenta con la edad hasta
alcanzar un punto en el que es conveniente reemplazar el componente antes de que falle y así
reducir su probabilidad de fallo.
25
En el caso de los componentes que presentan una probabilidad de fallo del “modelo E”,
reemplazar el componente no mejorará en ningún caso su fiabilidad, ya que el nuevo elemento
tendrá la misma probabilidad de fallo que el antiguo.
Si el patrón de fallo al que se ajusta el componente es el “F”, reemplazar el elemento a
intervalos fijos por un componente nuevo, no sólo no mejorará la fiabilidad, sino que
aumentará la probabilidad de fallo, ya que en la “infancia” presenta más mortalidad que en la
vejez.
En la figura 5 se observa que más del 50% de los componentes presentan fallos en la
“infancia”. Esto quiere decir que cada vez que se repara o reemplaza un equipo, las
posibilidades de fallo prematuro debido a esa operación de mantenimiento son muy elevadas.
Alguna de las posibles explicaciones que se pueden dar a este hecho, son:
Errores humanos. La tarea de reemplazo o reparación no se completa de manera
adecuada por falta de experiencia o conocimiento del personal de mantenimiento.
Errores del sistema. El equipo se vuelve a poner en servicio tras haberle realizado una
operación de mantenimiento de alto riesgo y no haber revisado dicha operación.
Errores de diseño. La capacidad de diseño del componente está demasiado cerca del
rendimiento que se espera de él, por lo que las piezas de menos calidad pueden fallar
cuando se le exige dicho rendimiento.
Errores de piezas. Se suministran piezas incorrectas o de baja calidad.
El mantenimiento actual debe centrarse en reducir las operaciones de mantenimiento
provocadas por fallos que se ajustan al “modelo F”. Es decir, fallos ocurridos en la “infancia”
de los equipos. Para los elementos que ajusten su tasa de fallos a este patrón “F”, un
mantenimiento planificado a intervalos fijos aumentará las posibilidades de fallo, ya que el
equipo nuevo presentará más probabilidad de fallo que el antiguo. Por ese motivo existe una
tendencia generalizada a “mantener lo mínimo posible”, debido a que cualquier operación de
mantenimiento realizada puede aumentar la probabilidad de fallo.
Otra posibilidad, es centrarse en reducir de forma global las probabilidades de falla sobre
todos los modelos. La forma de realizar esto, es mediante la utilización de un mantenimiento
proactivo, es decir buscar la forma de eliminar los fallos, más que eliminar sus consecuencias.
Para eliminar los fallos, hay que eliminar sus causas, lo que implica conocerlas. Existen
herramientas como el Análisis Causa-Raíz que ayudan a identificar y eliminar las causas de
los fallos, aunque en muchas ocasiones se utiliza como una herramienta reactiva más que
proactiva.
26
La eliminación proactiva de las causas de fallo implica la utilización de metodologías y
herramientas que proporcionen:
Asegurar que los equipos utilizados han sido adecuadamente diseñados para la
operación requerida y que a la hora de su adquisición se han tenido en cuenta su
mantenibilidad, y costo de ciclo de vida, más que minimizar la inversión. Esto requiere
una interacción importante entre los ingenieros y el personal de mantenimiento.
Asegurar que los equipos están operando dentro de sus condiciones de diseño. Esto
requiere un aumento en la disciplina del personal de producción a la hora de ajustarse a
los estándares, documentos y procedimientos de operación.
Asegurar un correcto funcionamiento de la gestión de los repuestos e inventarios.
Asegurar que los procesos de reparación funcionan correctamente, de tal forma que se
asegure que los equipos son reparados correctamente a la primera. Esto requiere un
alto grado de atención en los detalles y una mayor disciplina en la organización.
En la figura 3 y 4 se presenta como han ido evolucionando las expectativas y técnicas del
mantenimiento durante el último siglo:
Figura 3.- Objetivos del mantenimiento.
27
Figura 4.- Evolución de las técnicas de mantenimiento.
1.4.3 Técnicas de mantenimiento
Hoy en día existen diferentes herramientas, técnicas, metodologías y filosofías de
mantenimiento. Algunas de las más utilizadas pueden ser:
• Mantenimiento Autónomo / Mantenimiento Productivo Total (TPM)
• Mejoramiento de la Confiabilidad Operacional (MCO)
• Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad (RCM)/ (MCC)
• Mantenimiento Basado en el Riesgo (MBR)
• Asset Integrity
• Mantenimiento Centrado en Confiabilidad en Reversa (MCC-R)
• Análisis Causa raíz (ACR)
• Análisis de Criticidad (AC)
• Optimización Costo Riesgo (OCR)
• Inspección Basada en Riesgo (RBI)
Actualmente uno de los mayores retos para las personas encargadas en temas de
mantenimiento no es sólo aprender todas las técnicas existentes, sino identificar cuáles son las
adecuadas para aplicar en su propia organización y cuáles no, tanto desde el punto de vista
técnico como económico. Tomando una decisión correcta es posible mejorar el rendimiento de
nuestros activos y al mismo tiempo incluso reducir los costes de mantenimiento.
28
1.4.4 El mantenimiento como fuente de beneficios
Para evaluar la gestión del mantenimiento, se han de definir claramente los objetivos que el
mantenimiento pretende conseguir. Estos objetivos se han de definir en función de los
objetivos de la empresa. La mejor forma de saber si dichos objetivos se consiguen o no y
cómo contribuyen a mejorar la competitividad de la empresa es cuantificarlos en términos
monetarios.
Hoy en día, las estrategias del mantenimiento están encaminadas a garantizar la disponibilidad
y eficacia requerida de los equipos e instalaciones, asegurando la duración de su vida útil y
minimizando los costes de mantenimiento, dentro del marco de la seguridad y el medio
ambiente.
Los factores críticos de éxito de la gestión del mantenimiento son la Disponibilidad y la
Eficacia, que van a indicarnos la fracción de tiempo en que los equipos están en condiciones
de servicio (Disponibilidad) y la fracción de tiempo en que su servicio resulta efectivo para la
producción.
La disponibilidad se ha de tener sólo cuando se requiere, lo cual no quiere decir que haya de
ser por igual en todos los recursos, pues depende mucho de la criticidad de los mismos, y esa
criticidad puede variar según las condiciones del mercado. Tener una disponibilidad
demasiado elevada en recursos que no la necesitan sólo ocasiona un exceso de costos, al hacer
un uso excesivo de los recursos de mantenimiento (figura 5).
Figura 5.- Tiempos de producción.
29
Lo que podemos visualizar a partir de la figura 5 es:
Una parte del tiempo no se emplea por falta de Demanda. Este tiempo se emplea para
realizar el mantenimiento programado de las instalaciones. Lo que nos queda del
tiempo calendario una vez deducido este tiempo, es el Tiempo de Producción
Requerido.
Otra parte del tiempo se puede emplear si no se ha podido hacer completamente el
mantenimiento programado en el tiempo de falta de demanda. El tiempo que nos queda
disponible, una vez descontado este concepto, se denomina Tiempo Programado
para Producción.
Una parte del Tiempo Programado para Producción se pierde por averías de las
instalaciones. Por lo tanto, el tiempo que le queda a producción para realizar su trabajo
es menor y se denomina Tiempo Disponible para Producción.
La producción también se para por otros motivos: los paros directos e indirectos de las
instalaciones. El tiempo que queda al restarle éste concepto se denomina Tiempo Real
de Producción.
Se comparan el tiempo en que se ha realizado la producción real, con el tiempo en que se
podría haber hecho si todo hubiera ido perfectamente y las instalaciones hubiesen podido
trabajar a su capacidad máxima. Este tiempo lo denominamos Tiempo de Producción
Efectiva. A partir de estos conceptos, definimos Disponibilidad y Eficacia como:
𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 =𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜. (1)
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑎𝑐𝑖𝑎 =𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝐸𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 (2)
La mejora en estos dos factores y la disminución de los costos de mantenimiento suponen el
aumento de la rentabilidad de la empresa y por tanto tiene influencia directa sobre los
beneficios.
1.5 El riesgo industrial
El concepto del riesgo ha tomado mucha importancia en los últimos años, siendo común el uso
de términos como “exposición al riesgo”, “gestión de riesgos”, “análisis de riesgos”, etc. Por
lo cual surgen una serie de preguntas como:
1. ¿El riesgo es una medida natural?
2. ¿Se puede medir el riesgo de forma directa?
3. ¿En qué unidades se mide el riesgo?
4. ¿Se puede disminuir o aumentar el riesgo?
5. ¿Todos los riesgos son malos?
6. ¿Que entendemos por modificación del riesgo?
30
Parece que cuanto más conocemos sobre el mundo en el que vivimos, más aprendemos sobre
los peligros existentes. Los avances tecnológicos permiten ser conscientes de los posibles
desastres que podrían ocurrir.
Esta mayor conciencia del riesgo provoca que cada vez haya más interés en mitigarlo o
gestionarlo mediante diferentes tipos de análisis. Aun así, una única cosa es segura, es
imposible eliminar todos los riesgos por completo y en muchos casos no sería ni aconsejable.
El término riesgo se asocia generalmente a aspectos negativos, como a la probabilidad de
ocurrencia de un suceso no deseable o incluso a catástrofes. Así, se habla del riesgo a tener un
accidente, o del riesgo a desarrollar un cáncer de pulmón debido al tabaco pero no se habla del
riesgo a ganar la lotería.
El riesgo es siempre futuro. Si algo ha ocurrido ya, el riesgo asociado a ese evento ya no
existe. Por tanto el riesgo se refiere únicamente a cosas que pueden pasar y así cuanto más
conocimiento obtenemos sobre él, más posibilidades existirá de evitar posibles desastres que
pueden ocurrir.
Nuestra sociedad tecnológica, cada día más consciente de los peligros y sus riesgos, aplica
continuamente sistemas para reducirlos. De esta forma, usamos el cinturón de seguridad,
evitamos conducir de noche, etc.
El hecho es que el análisis de riesgos es una característica natural e innata a la existencia
humana. El riesgo no se puede medir directamente sino que debe ser calculado. El riesgo no es
un fenómeno natural sino un parámetro que requiere la integración de al menos dos
cantidades: La posibilidad y el tipo de evento.
1.5.1 Definición de riesgo
Toda actividad conlleva un riesgo, y una actividad exenta de él representa inmovilidad total.
Pero así, si todos nos permaneciéramos en casa sin hacer nada y se detuviera toda actividad
productiva y de servicios, aún existirían riesgos, no cabe duda que menores, pero existirían. El
riesgo cero no existe.
Se define el riesgo como:
La probabilidad de que un peligro (causa inminente de pérdida) asociado a una actividad
determinada, ocasione un incidente con consecuencias factibles de ser estimadas.
De forma subjetiva, el riesgo se puede describir como la percepción de un peligro. La forma
de percepción que tienen las personas de los peligros influye en la percepción que tienen del
riesgo asociado. Así, las personas están dispuestas a aceptar riesgos más elevados cuando ellas
mismas tienen control sobre el proceso. De esta forma, las personas se sienten mucho más
seguras conduciendo un automóvil que viviendo cerca de una central nuclear aunque la tasa de
mortalidad sea mucho mayor en el caso de los accidentes de automóviles. Esto ocurre porque
la conducción del automóvil es algo que pueden controlar.
31
1.5.2 El riesgo en la empresa
Dentro de la actividad empresarial se hace una clasificación de los principales tipos de riesgos
que a encontrar:
Estratégicos. Son riesgos relacionados con las decisiones estratégicas de la organización
(adaptación a cambios de entorno, gestión de alianzas, decisiones sobre los negocios en los
que se quiere entrar…).
De mercado. Influencia de variables de mercado del negocio en resultados futuros
(demanda, competencia, coste de factores….)
Financieros. Impacto sobre el rendimiento financiero de la empresa producto de su
apalancamiento financiero, su posición con respecto al tipo de cambio y a los valores
(Riesgo por apalancamiento, riesgo cambiario, riesgo por posición en valores, riesgo
por liquidez y riesgo crediticio).
Operativos. Derivados del desarrollo práctico del negocio (fallos técnicos/humanos,
infrautilización de recursos, sistemas de información/control, tecnología). Este riesgo
de pérdida causado por fallas en procesos, personas, sistemas internos y eventos
externos se puede minimizar con una estrategia de administración de riesgo.
Regulatorios/Legales. Relacionados con la inestabilidad de las reglas del juego en la
regulación, fiscalidad y contabilidad.
Una empresa tomará diferentes actitudes ante el riesgo según este afecte a su negocio.
De esta forma se pueden diferenciar diferentes niveles de riesgo:
Riesgos a eliminar (el riesgo como “peligro”). Son riesgos que llevan asociado un peligro
importante, siendo ajenos a las competencias esenciales de la empresa. Estos riesgos pueden
amenazar la viabilidad de la empresa (baja probabilidad y alta incidencia).
Riesgos a gestionar (el riesgo como “oportunidad”). Riesgos que están vinculados a las
actividades de la empresa. Presentan una media/alta probabilidad y muy diferente incidencia.
Riesgos a asumir (el riesgo como negocio). Son riesgos inherentes a las actividades de la
empresa son consecuencia del tipo de negocio y de su regulación
El sistema empresa está compuesto por cuatro subsistemas que son:
• Personas.
• Equipos.
• Material.
• Entorno.
Estos subsistemas, bien interrelacionados e interactuando de forma armoniosa dan lugar a los
resultados operacionales y financieros que la empresa ha planeado obtener. La empresa
necesita de estos cuatro elementos o subsistemas por lo que siempre requieren especial
atención y cuando un riesgo no es controlado, puede dañar a alguno de los subsistemas o a
todos ellos, como por ejemplo, un incendio o una demanda judicial.
32
En los cuatro elementos mencionados existen riesgos específicos que se deben controlar en
forma efectiva para que estos no produzcan pérdidas. Estos riesgos tienen relación con la
actividad específica de cada empresa ya que los riesgos de una empresa de transporte son
diferentes a una empresa eléctrica, minera, de servicios, metalmecánica, etc. Aunque por
supuesto existen riesgos comunes en todas las actividades. Estos riesgos específicos a cada
actividad se llaman riesgos inherentes. Los riesgos en general, se pueden clasificar en riesgo
puro y riesgo especulativo.
El riesgo especulativo es aquel riesgo en el cual, existe la posibilidad de ganar o perder, como
por ejemplo, las apuestas o los juegos de azar. En cambio el riesgo puro es el que se da en la
empresa y existe la posibilidad de perder o no perder pero jamás de ganar.
El riesgo puro en la empresa a su vez se clasifica en:
Riesgo inherente.
Riesgo incorporado.
El riesgo inherente Es aquel riesgo que por su naturaleza no se puede separar de la situación
donde existe. Es propio del trabajo a realizar. Es el riesgo propio de cada empresa de acuerdo
a su actividad.
El riesgo incorporado es aquel riesgo que no es propio de la actividad, sino que es producto
de conductas poco responsables de un trabajador, el cual asume otros riesgos con objeto de
conseguir algo que cree que es bueno para la empresa, como por ejemplo ganar tiempo,
terminar antes el trabajo para destacar, demostrar a sus compañeros que es mejor, etc.
Los siguientes son ejemplos de riesgos incorporados:
Clavar con un alicate o llave y no con un martillo.
Subir a un andamio sin amarrarse.
Sacar la protección a un esmeril angular.
Levantar o transportar sobrepeso.
Transitar a exceso de velocidad.
No reparar un fallo mecánico de inmediato.
Trabajar en una máquina sin protección en las partes móviles
Los riesgos inherentes en una empresa se deben controlar y/o eliminar siempre que sea
posible, ya que al estar en directa relación con la actividad de la empresa, si ésta no los asume
no puede existir. Los riesgos incorporados se deben eliminar de inmediato.
Cuando un riesgo se sale de nuestro control produce accidentes que provocan muertes,
lesiones incapacitantes, daños a los equipos, materiales y/o medio ambiente. Todo esto,
provoca pérdidas para la empresa, ya que ocurrido un accidente, la empresa debe:
1. Contratar un nuevo trabajador y prepararlo para esa actividad.
2. Redistribuir los trabajadores en el área.
3. Pérdidas de tiempo.
4. Aumentos de seguro.
5. Comprar o reparar la maquinaria y/o equipos.
6. Pago de indemnizaciones.
7. Pérdida de tiempo de los trabajadores involucrados en el accidente.
33
1.6 Análisis de riesgos
1.6.1 Definición matemática de riesgo
Se define el riesgo, como la esperanza matemática de la pérdida. Si un suceso con una
probabilidad de ocurrencia “P” y un daño o consecuencia “C”, el riesgo vendrá definido por el
producto de esta probabilidad por el efecto o magnitud del daño.
Riesgo = P x C Siendo 0≤P≤1 (3)
Una definición equivalente se obtiene sustituyendo la probabilidad por la frecuencia y la
consecuencia por la severidad:
Riesgo = F x S (4)
En este caso, “F” representa la esperanza matemática de la pérdida en un determinado periodo
de tiempo o lo que es lo mismo, la probabilidad de ocurrencia de la pérdida en dicho periodo.
Estos efectos se pueden medir en distintas unidades: en términos económicos, en pérdida de
vidas humanas, en daños personales, etc. Así si un accidente se produce con una frecuencia de
una vez cada 5 años y provoca en cada ocasión quince muertos, el riesgo será de:
Riesgo= 1/5 x 15 = 3 muertos / año (5)
Si para este mismo accidente, las pérdidas económicas ascienden a 300 millones de euros, el
riesgo será:
Riesgo = 1/5 x 300 = 60 millones de euros / año (6)
Obviamente, para reducir el riesgo se puede actuar sobre las dos variables, bien reduciendo las
probabilidades de ocurrencia, bien reduciendo la magnitud esperable del daño, bien actuando
sobre las dos.
Para algunos autores, disminuir la probabilidad es PREVENCIÓN y disminuir la gravedad de
los efectos es PROTECCIÓN. La sencillez matemática de esta expresión está reñida, sin
embargo, con su utilidad práctica. En primer lugar, es preciso identificar todos y cada uno de
los peligros presentes en una instalación industrial y después conocer la frecuencia con la que
ocurrirá un evento (en el contexto del análisis de riesgos será siempre un evento no deseado),
y la magnitud del daño que se producirá. Esta tarea es muy costosa en términos de tiempo y
recursos a emplear. De hecho, algo tan aparentemente simple como conocer estas dos
magnitudes ha obligado al desarrollo de un sinfín de metodologías encaminadas a su
estimación más o menos precisa.
El objetivo de este apartado es describir de forma somera las principales técnicas hoy por hoy
disponibles para identificar peligros y/o evaluar riesgos, ya sea bajo una perspectiva
cualitativa, ya sea mediante el uso de métodos cuantitativos o semi-cuantitativos.
34
1.6.2 Análisis histórico de accidentes
Su objetivo primordial es detectar los peligros presentes en una instalación por comparación
con otras similares que hayan tenido accidentes registrados en el pasado.
Analizando esos antecedentes es posible conocer las fuentes de peligro, estimar el alcance
posible de los daños e incluso, si la información es suficiente, estimar la frecuencia de
ocurrencia. Para llevar a cabo estos trabajos se dispone de bancos de datos informatizados,
recopilaciones bibliográficas de accidentes o incluso de la propia experiencia de la empresa.
Es una metodología simple y económica, ya que no compromete muchos recursos materiales o
humanos. Su gran ventaja es que detecta peligros absolutamente reales, que ya en el pasado se
han puesto de manifiesto. Sin embargo, las informaciones recogidas son limitadas dado que
sólo se registran los accidentes que acaban en eventos de relativa importancia y se obvian
incidentes, potencialmente más peligrosos que los anteriores, pero que por circunstancias
fortuitas favorables no desencadenan un gran accidente. Asimismo, las informaciones
recogidas no son completas y están afectadas de imprecisiones importantes, lagunas y datos
confidenciales desconocidos.
1.6.3 Análisis preliminar de peligros
Este método es similar al análisis histórico de accidentes, aunque no se basa en el estudio de
siniestros previos sino en la búsqueda bibliográfica de peligros que puedan hallarse presentes
en una nueva instalación a partir de la lista de productos químicos presentes. De forma no
estricta se le suele denominar también "Análisis preliminar de riesgos".
El procedimiento consiste en obtener información completa sobre materiales, sustancias,
reactivos y operaciones previstas, comparar estos procesos con otros de los que se tenga
experiencia anterior, adaptar esas semejanzas al caso actual y analizar las operaciones y
equipos previstos desde el punto de vista de los peligros presentes en cada uno (toxicidad,
corrosividad, carga energética, etc.).
Los puntos críticos que se hayan detectado en el paso anterior deben ser objeto de un estudio
técnico algo más detallado. Por último, como resulta lógico, deberán proponerse las medidas a
adoptar para disminuir o eliminar los peligros detectados.
Es un procedimiento de análisis simple y económico, aunque no sistemático; es estrictamente
cualitativo y depende en exceso de los conocimientos previos de los ejecutantes. Resulta
idóneo para instalaciones en fase de anteproyecto o ingeniería básica, cuando aún no se han
desarrollado planos detallados de la instalación.
1.6.4 Análisis "¿what if…?"
El objetivo fundamental de este método es la detección y análisis de las desviaciones sobre los
procesos y condiciones previstos, intentando evitar aquellos eventos que puedan resultar no
deseables. Básicamente consiste en responder cualitativamente a una batería de preguntas del
tipo “¿Qué pasa si…?”, en relación con la calidad o la concentración de las materias primas, o
en relación con las variables de proceso o los servicios necesarios.
35
Para llevar a cabo este análisis de forma estructurada se recomienda seguir la línea de proceso,
desde la recepción de materiales hasta la entrega del producto terminado. En una primera fase
se pide a los participantes que planteen cualquier pregunta del tipo “¿Qué pasa si…?” en
relación con cada unidad o etapa del proceso. Una vez recopiladas todas estas cuestiones, se
intentará dar respuesta a cada una de ellas, con la participación de especialistas si fuera
necesario.
Una vez identificados los peligros y sus posibles consecuencias, deben proponerse las medidas
disponibles para minimizarlos, tales como alternativas en el proceso o modificaciones de la
línea de producción. Resulta un sistema muy creativo y de simple aplicación (y por lo tanto,
económico). Sin embargo, aun realizándose de modo estructurado puede pasar por alto
algunos peligros menos evidentes pero no por ello menos graves.
1.6.5 Análisis de los modos de fallas y sus efectos
Denominado también "Failure Mode and Effect Analysis" o FMEA es una técnica muy
utilizada en los sistemas de calidad para identificar causas de fallas.
El FMEA persigue establecer las posibles fallas de todos y cada uno de los elementos de la
planta, analizando las consecuencias y considerando aquellas que puedan desencadenar un
accidente, sugiriendo las medidas a adoptar para controlar tales situaciones de peligro.
Se inicia el estudio identificando todos los equipos de la planta y estableciendo sus
condiciones normales de proceso. A continuación, para cada equipo, se detallan todos y cada
uno de los fallos posibles y se analizan sus posibles consecuencias. Si se da la circunstancia de
que una situación de fallo en un equipo produce una alteración en otro, debe trasladarse esta
influencia al estudio del equipo afectado.
Una vez conocidas las consecuencias, se deben proponer las acciones de mejora necesarias
para eliminar o reducir el peligro. En general para cada elemento se cumplimenta una tabla
con las siguientes columnas: elemento, descripción del equipo, modo de fallo, forma de
detección del fallo, efectos del fallo y medidas correctoras.
Requiere poca información y es relativamente económico. Es un análisis cualitativo (aunque
admite cierto tratamiento semi-cuantitativo). Su principal inconveniente es que no contempla
la posibilidad de fallas combinados o en secuencia.
1.6.6 Análisis de peligros y operatividad
Denominado también "Hazard and Operability Análisis” o HAZOP es una técnica de
seguridad orientada a identificar circunstancias de peligro y de accidente, siendo la operación
(la garantía de funcionamiento) un aspecto secundario.
36
El HAZOP, es un método absolutamente sistemático, porque se controlan todas y cada una de
las variables de proceso, en todos y cada uno de los equipos de la planta. Su aplicación se
fundamental en la identificación de todos los parámetros del proceso (presión, temperatura,
nivel, caudal, etc.) y sus condiciones de trabajo habituales, analizando de forma sistemática las
desviaciones posibles.
Se inicia el estudio identificando los equipos y líneas principales de la planta. Para cada
equipo o línea se relacionan todos los parámetros que afectan al sistema y se concretan sus
condiciones habituales de proceso.
Para cada situación peligrosa identificada se propondrán las medidas correctoras oportunas en
el sentido de evitar las desviaciones detectadas. Este método requiere documentación completa
y un conocimiento exhaustivo de la planta, de los productos utilizados y de las condiciones de
proceso. Está especialmente adaptado a plantas relativamente complejas en las que otros
métodos serían totalmente anárquicos. En particular, está mejor preparado para ser usado en
plantas de trabajo en continuo, aunque se han desarrollado variantes para procesos por lotes.
Su aplicación es económicamente costosa, dada la necesidad de involucrar en el estudio a un
cierto número de profesionales calificados que deberán dedicarle un tiempo considerable.
Existen en el mercado numerosos paquetes informáticos que apoyan la realización del análisis.
1.7 Programa de mantenimiento
Determinar una lista de pasos a seguir para un programa de mantenimiento es difícil, dado que
cada equipo es diferente en muchos aspectos como son su función, tamaño, piezas, etc. Pero
esto nos impide crear una serie de pasos generales con los cuales apoyarnos para crear un
programa de mantenimiento. Estos pasos son los siguientes:
Administración del plan: Reunir una fuerza de trabajo la cual sea la que inicie y
ejecute cada paso del plan.
Inventario de las instalaciones: Es una lista de todo el entorno al equipo al que se le
dará mantenimiento, se realizará un inventario de todas las herramientas que se tengan,
así como designar una ubicación y prioridad.
Identificación del equipo: Se identificará cada parte del equipo, separándolo en sus
partes más importantes como puede ser sus partes mecánicas, eléctricas, neumáticas,
hidráulicas, control según sea el caso, de preferencia se debe desarrollar un sistema de
códigos que nos ayude a la identificación de cada una de estas partes.
Registros: Es un archivo en donde se encontrarán todos los detalles del equipo como
son los manuales de operación, manuales de servicio, dimensiones del equipo, ficha
técnica, bitácoras.
Programa específico de mantenimiento: Al conocerse las partes que conforman al
equipo es necesario elaborar un programa para cada uno de ellos como es un programa
para la parte eléctrica, un programa para la parte de control y así para cada parte que
conforma el equipo.
37
Especificaciones del trabajo: Es un documento en el cual se describe el
procedimiento para cada tarea de mantenimiento desde a que equipo se le dará
mantenimiento, así como a que piezas, en que tiempos, quién realizará dicha labor,
componentes que se van a cambiar (en caso de ser necesario), procedimientos de
seguridad, herramientas a utilizar y la frecuencia que se realizarán dichas tareas.
Programa de mantenimiento: Es el documento donde se asignan las tareas de
mantenimiento a períodos de tiempo específicos, en esta etapa en donde nuestro
programa o plan de mantenimiento entra en marcha.
Control del programa: Es la etapa de seguimiento al programa implementado, revisar
que se ejecute conforme a lo planeado y en caso de surgir algún inconveniente,
corregirlo y analizar la falla para que esta no vuelva a suceder.
38
CAPITULO II.- METODOLOGÍA DEL MANTENIMIENTO
BASADO EN RIESGOS
39
2.1 Problemática y metodología a seguir
Se tiene que definir la las causas que pueden causar una falla y los riesgos que estos pueden
contraer, así como definir las medidas o tomar para la solución e incluso anticipación de estas
fallas, reduciendo las riesgos tanto para la máquina como para los operarios. Figura 6.
Figura 6.- Flecha definición de las causas de la falla.
Tipos de riesgo.
El riesgo puede ser definido cualitativa / cuantitativamente como el siguiente conjunto de par
de datos para un escenario de falla en particular.
La evaluación de riesgos puede ser cualitativa o cuantitativa.
El resultado de una evaluación cuantitativa del riesgo será típicamente un número, como el
impacto de los costos por unidad de tiempo.
El número podría ser utilizado para dar prioridad a una serie de elementos que han sido
evaluados por los riesgos. La evaluación cuantitativa del riesgo requiere una gran cantidad de
datos tanto para la evaluación de probabilidades y evaluación de las consecuencias. El árbol de
fallas o de árboles de decisión se utiliza para determinar la probabilidad de que una cierta
secuencia de acontecimientos dará lugar a una consecuencia determinada.
La evaluación cualitativa del riesgo es menos rigurosa y los resultados se presentan en la
forma de una matriz de riesgo simple donde uno de los ejes representa la probabilidad y la otra
representa las consecuencias. Si se da un valor a cada una de la probabilidad y la consecuencia
de ello, se puede calcular un valor relativo de riesgo. Es importante reconocer que el valor de
riesgo cualitativo es un número relativo que tiene poco significado fuera del marco de la
matriz. En el marco de la matriz, proporciona una priorización de los elementos naturales que
evaluó utilizando la matriz. Sin embargo, como estos valores de riesgo son subjetivos, la
priorización sobre la base de estos valores es siempre discutible.
¿Qué puede funcionar o ir mal
que podría conducir a un fallo
del sistema?
¿Cuáles serían las
consecuencias si ocurre?
¿Qué tan probable es su ocurrencia?
¿Cómo puede darse la
condición de mal
funcionamiento?
40
Si
No
2.2 El mantenimiento basado en el riesgo La Figura 7 muestra un esquema posible para llevar a cabo un análisis de riesgos:
Figura 7. Esquema de evaluación de riesgos.
Análisis de riesgos
Identificación de causas del problema
Dividir el sistema en unidades o
subsistemas
Identificación de riesgos
Evaluación de la
probabilidad
Evaluación de las
Consecuencias
Estimación del nivel de riesgo
Riesgo
Aceptable
Actuar para solucionar Riesgo
Ma
nte
nim
ien
to
Co
rrec
tiv
o
o
Pre
ven
tivo
Su
per
vis
ión
y M
on
ito
reo
de
las
fall
as
del
Sis
tem
a
Funcionamiento e Identificación de las
partes totales del sistema
41
2.2.1 Modos de falla
Una vez que se ha establecido la jerarquía técnica y que las funciones de cada sistema,
subsistema y componente han sido definidas, se deben identificar los modos de falla.
Un modo de falla es cualquier estado donde una función definida no puede desarrollar su
rendimiento esperado. Una misma función podría tener uno o varios modos de fallo. Si la
jerarquía técnica y las funciones han sido bien elegidas resultará sencillo listar los modos de
falla.
Para fallos que presentan un riesgo alto puede resultar eficiente a nivel de costos, desarrollar
un análisis de los mecanismos de falla. El modo de falla más común considerado en el
Mantenimiento basado en riesgos, son las fugas externas. En este caso el análisis se hace
basándose en los mecanismos de daño y en la causa raíz, los cuales son herramientas muy
útiles para descubrir el lugar de la fuga.
2.2.2 Causas de falla
Una causa de fallo es una razón potencial de un modo de fallo. En el análisis, para cada modo
de fallo se deben listar todas las posibles causas de fallo.
La lista de causas de fallo puede estar asociada a modos de fallo incluidos en el programa de
mantenimiento actual, a modos de fallo que se han observado en las instalaciones en el pasado
o a modos de fallo que no han sido nunca observados en la planta.
Se debe tener en cuenta que los fallos más importantes son aquellos para los que no está
preparada una empresa u organización. La metodología de Mantenimiento basado en riesgos
busca prever estos fallos.
La lista de causas de falla deberá incluir todas las causas probables para identificar los modos
de falla, incluyendo aspectos como desgaste o deterioro, impacto de los factores humanos,
diseño, etc. Los factores humanos son muy importantes ya que la falta de preparación o
incluso el desconocimiento son una fuente muy importante de fallas.
2.2.3 Probabilidad de falla
En instalaciones en las que se quiere optimizar la confiabilidad del proceso productivo y evitar
accidentes de graves consecuencias, se hace hoy imprescindible conocer la probabilidad de
que éstos acontezcan durante la vida del sistema. Ello obliga a la aplicación de técnicas de
cuantificación del riesgo, como los árboles de sucesos y los árboles de fallas, los cuales
precisan en último término del conocimiento probabilístico de fallas y errores de sucesos
básicos, a fin de poder establecer la adecuación e idoneidad de las medidas preventivas.
42
Por estos motivos, los estudios de fiabilidad adquieren cada vez mayor relevancia en la
actividad de prevención de los técnicos de seguridad y en general de los responsables de
procesos u operaciones que puedan desencadenar situaciones críticas.
Una vez que se hayan identificado los modos de falla (para los componentes activos) y los
mecanismos creíbles de degradación para los componentes estáticos, el primer paso en la
evaluación del riesgo es determinar la probabilidad de fallo (PdF).
La probabilidad de falla se define como la probabilidad de que ocurra el modo de falla
(de acuerdo con el modo de falla dado) en un intervalo de tiempo definido T.
El intervalo de tiempo deberá ser fijo durante todo el análisis (si no se hace así, los riesgos no
podrán ser comparados entre ellos o según algún otro criterio de aceptación).
Se pueden utilizar varios métodos para calcular la PdF:
1. Enfoque analítico: Consiste en estimar la PdF utilizando modelos matemáticos y/o datos
estadísticos para los procesos de degradación.
2. Solicitación experta: Consiste en dejar al equipo de expertos en mantenimiento basado en
riesgos (compuesto por personal clave de la planta con conocimiento experto de los equipos)
evaluar la PdF.
2.2.4 Tasa de fallas. Mecanismos de degradación
Durante la planificación de la inspección y el mantenimiento es importante considerar como la
PdF varía en función del tiempo. Se utiliza la tasa de fallos para definir este concepto.
Antes de definir la tasa de fallas, se realizara un repaso a los conceptos básicos de fiabilidad:
T es la variable aleatoria continua que describe los tiempos de falla de un determinado
componente.
T = “Tiempo transcurrido hasta que se produce el fallo”.
Función de densidad de probabilidad (f.d.p) f (t). La función de densidad representa
la probabilidad de que el componente falle en el instante de tiempo t.
Función de Distribución F (t). La función de distribución representa la probabilidad
de que el componente falle en el periodo de tiempo comprendido entre 0 y t.
43
Se cumple que:
(7)
Se llama vida media o tiempo medio hasta el fallo (Mean Time To Failure o MTTF) de un
dispositivo a la esperanza de la variable aleatoria T. La vida media determina el tiempo de
duración esperada de un dispositivo:
(8)
Cuando se consideren dispositivos reparables (que pueden seguir funcionando tras un fallo), se
hablará de tiempo medio entre fallos (MTBF).
La tasa de fallos o tasa de riesgo h (t) se define como la probabilidad que tiene un
componente de fallar en el instante siguiente al dado (t+Δt), si éste ha sobrevivido desde el
instante 0 hasta el tiempo t. Es una medida de lo propenso que resulta un componente a fallar
en función de su edad.
La tasa de fallos se puede obtener a partir de otras distribuciones estadísticas de tiempo hasta
el fallo, como la función de fiabilidad o la función de supervivencia vista anteriormente.
Tradicionalmente se ha considerado que la tasa de fallos tenía forma de bañera Cuando se
inicia la vida del equipo, la tasa de fallos resulta ser relativamente alta (“mortalidad infantil”);
una vez que todos los componentes se han acoplado, la tasa de fallos es relativamente
constante y baja (etapa de “vida útil”); posteriormente, tras un tiempo de funcionamiento la
tasa de fallos comienza a aumentar (periodo de “envejecimiento”) hasta que llega un momento
en el que todos los elementos habrán fallado.
44
2.3 Patrones de tasa de fallas
En la figura 8, se puede observar los patrones de falla más comunes.
Figura 8. Patrones de falla.
La razón de que el 68% de los componentes sigan la curva del modelo F es probablemente
que los equipos se reemplazan antes de finalizar su vida útil o que estos son sometidos a una
reparación o mantenimiento severo.
Estos datos muestran la importancia que tiene el tener en cuenta las tasas de fallos de los
equipos a la hora de elaborar un plan de mantenimiento o inspección.
Si la tasa de fallos sigue el modelo F, entonces las actividades de mantenimiento preventivo
no son eficaces ya que no previenen los fallos.
Los equipos estáticos siguen fundamentalmente los patrones “A” o “F”, aunque existen pocos
datos estadísticos. Para muchos mecanismos de degradación el modelo más común es aplicar
un patrón como el de tipo “C”, donde la tasa de fallos aumenta en función del tiempo de
operación.
% de componentes que se ajustan los patrones de fallas
45
2.3.1 Patrón de falla “A”
Este patrón de falla, llamado “curva de bañera”, es realmente una combinación de dos
patrones de fallo diferentes, uno de los cuales contiene mortalidad infantil y el otro nos
muestra una probabilidad de fallo que aumenta con la edad. Incluso se puede considerar un
tercer período (la parte central de la bañera) donde se produce fallos de manera aleatoria
(figura 9).
Figura 9. Patrón de fallo A.
2.3.2 Patrón de falla “B”
Este patrón de fallo muestra una probabilidad de fallo constante o en ligero aumento y una
zona final de agotamiento donde la probabilidad de fallo aumenta rápidamente.
Un elemento que tenga que desarrollar una función, la cual le someta a un estrés o fatiga irá
deteriorando su resistencia a dicho estrés hasta un punto en el cual, el elemento ya no puede
desarrollar el rendimiento esperado y por tanto falla.
Se suele relacionar la exposición total a la fatiga con la vejez del elemento. Esta conexión
entre fatiga y tiempo sugiere que debe haber una relación directa entre el deterioro y la vejez
de un componente y por tanto el punto en el que falle dependerá de su vejez.
En elementos que se rigen según este patrón de fallos, se comprueba que elementos idénticos
trabajando en condiciones iguales tienden a fallar alrededor de un valor denominado “vida
media” de los componentes. Aunque no es inusual que aparezcan elementos que fallan de
manera prematura.
Se aprecia en la figura 9 de patrón de fallo A, que la palabra “vida” puede tener dos
significados diferentes. La primera sería “Tiempo medio entre fallos o MTBF”, lo cual indica
la vida media de los componentes. La segunda estaría marcada por el punto en el cual se
produce un incremento importante de la probabilidad condicionada de fallo. Esta se denomina
“vida útil” del componente.
46
Si se realiza la inspección o reemplazo de los componentes en el MTBF, la mitad de ellos ya
habrán fallado, lo que puede conducir a consecuencias operacionales inaceptables. Por tanto,
si lo que se busca es prevenir la mayoría de los fallos, es necesario intervenir al final de la vida
útil del elemento, aunque esta sea menor que el MTBF (Tiempo Medio Hasta el Fallo) (figura
10).
Figura 10. Patrón de fallos B.
Se puede concluir que para elementos que se rigen según el patrón de fallo”, no se debe
utilizar el MTBF para establecer la frecuencia de reemplazo o de las tareas inspección. Otro
hecho a tener en cuenta es que reemplazando el componente al final de su vida útil, la media
de vida de servicio de cada componente será menor que si lo hubiésemos dejado funcionando
hasta el fallo. Esto provoca un aumento del coste del mantenimiento.
Actualmente muy poco elementos se ajustan a este patrón de fallos, siendo mucho más común
encontrar modos de fallos que no presentan una relación “vejez-fallo”. Un ejemplo de un
elemento que se comporta según este patrón puede ser el impulsor de una bomba que bombee
un líquido moderadamente abrasivo.
2.3.3 Patrón de falla “C”
Este patrón muestra una probabilidad de fallo creciente durante todos los períodos, pero sin
alcanzar un punto en el que se pueda considerar al elemento como “desgastado”. La fatiga es
la causa más probable que puede crear que una tasa de fallos tome esta forma. El fallo por
fatiga está provocado por un estrés cíclico y la relación entre el estrés cíclico y el fallo está
gobernada por la curva S-N que se muestra en la figura 11.
Figura 11. Curva S-N.
47
Parece que conociendo la curva S-N, se podría predecir con precisión la vida de un
componente para una amplitud de estrés cíclico dado. Sin embargo, esto no es posible en la
realidad porque la amplitud del estrés no es constante y la capacidad de resistir a la fatiga no
es la misma para todos los componentes.
Se demuestra que la función de densidad de elementos de este tipo, se puede ajustar
aceptablemente a una distribución de Weibull de parámetro de forma β=2.
Este patrón de tasa de fallos no está asociado únicamente a la fatiga. Por ejemplo, se ha
descubierto que es válido para ajustar el fallo de aislamiento en los bobinados de los
generadores. De la misma forma no todos los fallos relacionados con la fatiga se tienen que
ajustar necesariamente a este patrón.
2.3.4 Patrón de falla “D”
Este patrón presenta una probabilidad condicionada de fallo asociada a una distribución de
Weibull de parámetro de forma 1≤β≤2.
2.3.5 Patrón de falla “E”
Este patrón de fallo muestra una probabilidad de fallo constante durante toda la vida del
componente. Representa componentes que fallan de una manera aleatoria independientemente
del tiempo que lleven funcionando.
La figura 12 de patrón de fallos E muestra como una probabilidad condicionada de fallo
constante implica una función de densidad y una función de distribución exponenciales.
Figura 12. Patrón de fallos E.
Este patrón no muestra en ningún momento un aumento significativo en la probabilidad de
fallo condicionada y por tanto no se deberían contemplar sustituciones programadas. A pesar
de que es imposible predecir cuándo va a fallar un componente que se rige según este patrón,
sí es posible calcular el tiempo medio entre fallos (MTBF), pero no existe una “vida útil”
como en el caso de otros patrones.
48
El MTBF proporciona una base para comparar la fiabilidad de dos elementos diferentes que se
rigen según este patrón de fallos. El componente que presente una mayor MTBF tendrá menos
probabilidad de fallar en un período dado.
Un ejemplo de componente cuyos fallos se presentan de una manera aleatoria son los
rodamientos de bola. En general este tipo de componentes presentan una curva P-F (Curva de
fallo potencial-funcional que se tratará más adelante) que muestra como el elemento comienza
a deteriorarse hasta el punto en el que puede detectarse (punto P) y después si no se corrige
sigue deteriorándose hasta que llega al punto correspondiente al fallo funcional (punto F). Por
tanto, al avisar antes del fallo, se podrán aplicar métodos de mantenimiento en condición para
prevenir el fallo.
Sin embargo, esto no quiere decir que el mantenimiento en condición se use solo en
componentes que fallan de manera aleatoria. También se puede aplicar a elementos que fallen
en relación a su tiempo de uso.
2.3.6 Patrón de falla “F”
Este patrón es el más común de todos y el único en el cual la probabilidad de fallo decrece con
la edad (figura 13).
Figura 13. Patrón de fallo F.
La forma del patrón de tasa de fallos “F” es tal que la probabilidad más alta de fallo ocurre
cuando el equipo está nuevo o justo después de una revisión. Este fenómeno se conoce como
“mortalidad infantil” y tiene una amplia variedad de causas.
Las tareas de mantenimiento rutinario innecesario o demasiado invasivas son responsables en
muchos casos de la mortalidad infantil de un equipo. Se debe evitar realizar tareas innecesarias
y seleccionar aquellas que menos perturban el funcionamiento de los equipos. Se debe reducir
el mantenimiento rutinario al mínimo esencial, lo que significa menos intervenciones
desestabilizadoras, sin que ello suponga la aparición de fallos que podían haber sido
anticipados o prevenidos. La premisa de “mantener lo mínimo posible” cada día toma más
importancia.
49
2.4 Evaluación del riesgo
El riesgo como la combinación de la probabilidad y la consecuencia de fallo. Una vez
establecidos los modos de fallo y los escenarios, el riesgo se puede evaluar fácilmente. Una
definición de riesgo puede ser:
Riesgo = Probabilidad del fallo (PdF) * Consecuencias del fallo (CdF)……….(9)
El riesgo se puede representar de forma gráfica mediante un diagrama de riesgo, según se
muestra en la figura 14 de diagrama de riesgos o mediante una matriz de riesgos.
Figura 14. Diagramas de riesgos.
2.4.1 Diagrama de riesgos
En un gráfico o en una matriz de riesgo las líneas de “iso-riesgo” representan un mismo nivel
de riesgo. Normalmente el riesgo representado se asocia a un tipo de consecuencias
representado en el eje horizontal. Se deben considerar consecuencias de tipo:
Salud y seguridad del personal de la planta y población exterior.
Medio ambiente (corto y largo plazo).
Efectos económicos (pérdida de producción, coste reparación).
Dependiendo de la aplicación, todos los tipos de consecuencias podrán ser englobados dentro
de una sola matriz de riesgo. Sin embargo, en la mayoría de los casos, al menos será necesario
distinguir entre consecuencias económicas y el resto de ellas (consecuencias SHE).
50
Para la utilización de la matriz de riesgo, se hace necesario definir un nivel de riesgo que sirva
como criterio de aceptación. Dicho nivel, separa las áreas de riesgo aceptable e inaceptable.
Actualmente, muy pocos países y organizaciones industriales han decidido unos valores
numéricos específicos para definir el nivel de riesgo aceptable (Ejemplo Holanda y Reino
Unido) (figura 15).
Figura 15. Criterios de aceptación de riesgos.
2.4.2 La matriz de riesgo
El diagrama de riesgo o matriz de riesgos se puede utilizar como herramienta de apoyo a la
decisión cuando se analiza el riesgo asociado a los diferentes modos de fallo.
En el diagrama de riesgo, la PdF se dibuja en el eje de ordenadas y la CdF en el eje de
abscisas. Si dividimos el diagrama de riesgo en una red mayada, se obtiene una matriz de
riesgos con niveles de frecuencias de fallos, en el eje de ordenadas y niveles de consecuencias,
en el eje de abscisas.
La escala de probabilidades abarca cinco niveles, clasificados de "Muy baja" a "Muy alta".
Dichos niveles se clasifican según dos categorías fundamentales, tiempo medio entre fallos
(MTBF) y probabilidad (f). El valor del MTBF representa la frecuencia de fallos técnicos y (f)
indica la probabilidad de que ocurra un fallo con consecuencias en la seguridad, salud o medio
ambiente. Este valor (f) se utiliza para tener en cuenta que no todos los fallos provocan
consecuencias en la seguridad, salud o medio ambiente.
La escala de severidad permite clasificar los fallos según sus consecuencias (desde las que no
tienen ninguna consecuencia más que su reparación, a las que tienen consecuencias
catastróficas). Esta escala tiene en cuenta las consecuencias de los fallos sobre cuatro aspectos
fundamentales:
Consecuencias en la Seguridad.
Consecuencias en la Salud.
Consecuencias en el Medio Ambiente.
Consecuencias Económicas.
51
2.4.3 Construcción de la matriz de riesgos
En la figura 16 se puede apreciar la construcción de una matriz de riesgos.
Consecuencia
Insignificante
Bajo
Medio
Critico
Catastrófico
Pro
ba
bil
ida
d
Casi
segu
ro
Riesgo
moderado
Riesgo
moderado
Riesgo
importante
Riesgo
intolerable
Riesgo
intolerable
Alt
am
ente
Pro
bab
le
Riesgo
moderado
Riesgo
moderado
Riesgo
importante
Riesgo
importante
Riesgo
intolerable
Med
ia
Riesgo
aceptable
Riesgo
aceptable
Riesgo
moderado
Riesgo
importante
Riesgo
importante
Poco
Pro
bab
le
Riesgo
bajo
Riesgo
aceptable
Riesgo
aceptable
Riesgo
moderado
Riesgo
moderado
Baja
Riesgo
bajo
Riesgo
bajo
Riesgo
aceptable
Riesgo
moderado
Riesgo
moderado
Figura 16. Matriz de riesgos.
Sobre la matriz de riesgos, se define el perfil de riesgos que se aceptaran, trazando una línea
que marcará el límite de aceptación. Dicho perfil quedará definido por la frontera entre las
consecuencias que se estará dispuestos a aceptar y las que no, en función de una probabilidad
determinada para su ocurrencia.
Tras haber trazado el perfil de riesgo, también se realizará el perfil formado por las líneas
inferiores de las casillas adyacentes a la línea de riesgo.
52
Con ello, la matriz de riesgo queda dividida en cinco zonas:
La zona de riesgo Intolerable (zona roja): Situada en la parte superior derecha de la
matriz. Corresponde a los fallos que tienen consecuencias inadmisibles, bien por la
severidad de las mismas o bien por la probabilidad que tengan de ocurrir. No podemos
admitir un fallo cuyo riesgo quede en esta zona, por eso esta zona es la de mayor
prioridad de actuación. Hemos de eliminar o disminuir sus consecuencias o frecuencia
de aparición.
La zona de Riesgo Importante (zona naranja): Corresponde a los fallos que tienen
consecuencias importantes o que pueden dañar al equipo o el personal, sin llegar a
tener una consecuencia catastrófica para el equipo o de peligro de muerte para el
personal, bien por la severidad de las mismas o bien por la probabilidad que tengan de
ocurrir. Hemos de eliminar o disminuir sus consecuencias o frecuencia de aparición.
La zona de Riesgo Moderado (zona amarilla): Corresponde a fallos con un riesgo no
deseable y solamente tolerable si no se puede realizar ninguna acción para reducir el
riesgo o si el costo de hacerlo es muy desproporcionado en relación a la reducción que
se conseguiría.
La zona Riesgo Aceptable (zona verde claro): Corresponde a los fallos con riesgo
aceptable. El óptimo sería que todos los fallos tuviesen sus consecuencias dentro de
esta zona, pues representa la relación óptima desde el punto de vista riesgo-costo.
La zona Riesgo Bajo (zona verde obscuro): Situada en la parte inferior izquierda de
la matriz. Esta zona corresponde a fallos con riesgo aceptable, aunque estará dispuestos
a aceptar riesgos mayores.
Realizando algún tipo de tarea de prevención para conseguir que el riesgo se sitúe en esta
zona, se planeara gastar menos en dichas tareas, dispuestos a aceptar una severidad mayor
(desplazándose hacia la derecha de la matriz), o una probabilidad de ocurrencia mayor
(desplazándose hacia arriba en la matriz de riesgo), o ambas cosas al mismo tiempo.
Esta división de la Matriz de Riesgo servirá para establecer prioridades a la hora de aplicar
metodologías de mantenimiento y para la optimización de puntos débiles (para determinar los
rediseños a realizar para eliminar consecuencias inaceptables). Se puede apreciar en la matriz
de riesgos que la situación óptima sería que todos los sucesos se situaran en la zona de riesgo
aceptable y bajo. Sin embargo, no debemos olvidar que el proceso es dinámico y que se ha de
adaptar a las circunstancias cambiantes del entorno. Por ello, cuando el entorno cambia puede
también cambiar el perfil de riesgo y desplazarse hacia un lado u otro.
53
2.4.4 Objetivos de la matriz de riesgos
La matriz de riesgos se utiliza para identificar en la fase de evaluación los equipos de alto
riesgo y realizar una evaluación detallada de los programas de inspección y mantenimiento. A
partir de ella se puede:
Obtener valoraciones de riesgo para las principales funciones y modos de falla).
Identificar los equipos más críticos, sobre los cuales, se deberán tomar acciones de
reducción de riesgos.
Determinar programas formativos que deben realizar los empleados.
Evaluar los programas actuales de inspección y mantenimiento y sugerir la
implantación de nuevos programas.
Evaluar la frecuencia con que se realizan las tareas de inspección y mantenimiento y
sugerir nuevas frecuencias.
Descubrir áreas con exceso o falta de mantenimiento.
Todo ello conduce al objetivo fundamental del RBM, conseguir una optimización del
mantenimiento. Es decir reducir el gasto en mantenimiento, de la planta y no sólo no se vea
afectada, sino que incluso sea mejorada. A partir de los resultados obtenidos en la matriz de
riesgo podemos proponer el tipo de mantenimiento que se debe aplicar al componente
asociado al modo de fallo correspondiente, según se muestra en el esquema desarrollado en la
figura 17:
Figura 17. Tipo de mantenimiento propuesto.
54
Este marco de decisión cubre tres propósitos importantes:
Asegura una evaluación sistemática de las necesidades de las actividades de
mantenimiento preventivo.
Asegura una evaluación consistente a través de todo el análisis.
Simplifica la documentación de las conclusiones alcanzadas.
El programa de inspección y mantenimiento resultante se establece para evitar fallos en los
equipos y para satisfacer requerimientos estatutarios. Sin embargo, no se dirige a los fallos
introducidos durante la operación o el mantenimiento o por factores externos
(terremotos, inundaciones).
2.5 Actividades de mantenimiento y reducción de riesgos
Un objetivo fundamental del RBM es la identificación de actividades que reduzcan los niveles
de riesgo. La reducción del riesgo se consigue mediante (figura 18):
Reducción de la probabilidad del fallo (1).
Reducción de las consecuencias del fallo (2).
Una combinación de ambas (3).
Figura 18. Formas de reducir el riesgo.
Las actividades de mantenimiento e inspección influyen fundamentalmente en la probabilidad
de fallo. Sin embargo, conseguir modificar las consecuencias del fallo normalmente implica
realizar cambios de diseño, lo cual no se consigue fácilmente en la fase operacional.
Las actividades de reducción de riesgos se basan en encontrar tareas de prevención o rediseño
que desplacen los fallos correspondientes a la zonas de “Riesgo Intolerable e importante” de
la matriz, hacia la zona de “Riesgo Moderado” o “Riesgo aceptable” (reduciendo así, su
severidad o su probabilidad).
55
Asimismo, se puede plantear reducir el gasto en las tareas correspondientes a fallos de la zona
de “Riesgo bajo”, tratando de llevarlas a la zona de “Riesgo aceptable” (dispuestos a aceptar
una probabilidad y/o un riesgo mayor).
El marco de decisión, a la hora de reducir riesgos debe tener en cuenta los siguientes factores:
Oportunidad para eliminar causas de fallo.
Riesgo del personal durante la ejecución de las actividades de inspección y
mantenimiento.
Riesgo de introducir nuevas causas de fallo.
Este marco de decisión se muestra en la figura 19.
Figura 19. Marco de decisión para reducción de riesgos.
La experiencia en la industria petroquímica demuestra que eliminando las causas de fallo, se
puede mejorar considerablemente el rendimiento de la planta. Las razones de esto, es que si se
consigue erradicar las causas de fallo también eliminas el correspondiente fallo lo que lleva a
aumentar el tiempo de disponibilidad de la planta y a disminuir el mantenimiento.
De esta forma las actividades restantes de mantenimiento se pueden realizar de manera más
eficiente y se puede aumentar la proporción de actividades de mantenimiento programado.
Si no se puede sustituir una actividad de mantenimiento por técnicas de monitorización, se
pueden tomar medidas organizativas como la formación con el fin de reducir los riesgos del
personal durante el mantenimiento y los riesgos de introducir fallos durante el mantenimiento.
56
Anteriormente a partir de los resultados obtenidos en la matriz de riesgo, podemos definir
diferentes estrategias de mantenimiento, dependiendo de la criticidad del componente o
equipo.
A continuación se analizara las diferentes estrategias que se pueden tomar:
Mantenimiento rutinario.
Prueba/Inspección regular de funcionamiento (elementos stand-by).
Mantenimiento preventivo.
2.6 Mantenimiento rutinario
El mantenimiento rutinario comprende actividades de mantenimiento rutinario que no
requieren cualificaciones, autorizaciones o herramientas especiales. El mantenimiento
rutinario puede incluir:
Limpieza.
Apretar las conexiones y revisar válvulas.
Comprobar los niveles de líquido del sistema hidráulico.
Engrase de los elementos.
Lubricación.
Observaciones visuales.
El mantenimiento rutinario es efectivo a nivel de costes y proporciona una herramienta
importante para detectar la degradación de componentes (vibración, ruido, olor, fugas).
Por tanto ayuda a evitar la ocurrencia de fallos con consecuencias graves (seguridad, salud,
medio ambiente, económicas).
Por otro lado, el hecho de interrumpir el funcionamiento de los equipos para realizar
mantenimiento rutinario puede introducir nuevos fallos en los equipos. Además, el personal
que realiza el mantenimiento rutinario también está expuesto a ciertos riesgos.
Los sistemas de seguridad y repuesto no son como los demás sistemas, ya que sus modos de
fallo más importante son los fallos ocultos. Estos sistemas por tanto, se prueban para verificar
si estarán disponibles para funcionar en el momento que se les necesite.
La disponibilidad requerida o el MFDT (Mean Fractional Dead Time) para estos sistemas de
seguridad y repuesto se basa en el cumplimiento de unos niveles de riesgo aceptables.
57
El intervalo de inspección para un sistema de este tipo viene dado por la ecuación:
𝜏 =% 𝐹𝑎𝑙𝑙𝑎𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠
(# 𝐹𝑎𝑙𝑙𝑎𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒𝑠)(𝑅𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜)(2) (9)
Dónde:
τ es el intervalo de inspección/mantenimiento.
El intervalo de inspección/mantenimiento, se puede obtener a partir de la experiencia en la
operación o a partir de bases de datos de fallos genéricas (OREDA). Sin embargo existen
sistemas para los cuales resulta complicado obtener la tasa de fallos, como:
Botes salvavidas.
Bombas anti fuego.
Generadores de emergencia.
Resulta más sencillo obtener datos de los fallos de los siguientes componentes:
Válvulas de seguridad.
Detectores de gas.
Detectores de calor.
Con el fin de aumentar la base estadística del análisis, se deben agrupar los resultados de las
pruebas realizadas a equipos similares de la planta bajo las mismas condiciones. Por ejemplo,
se pueden agrupar todos los detectores de gas que se encuentran situados en una misma zona
de la planta. De esta forma, la tasa de fallos específica observada en la planta se calcula a
partir del número de pruebas fallidas y el número de pruebas.
Si la tasa de fallos observada implica un riesgo superior al aceptable, se deberá reducir el
intervalo de inspección. Si por el contrario la tasa de fallos observada implica un riesgo
inferior al aceptable, se podría aumentar el intervalo de inspección.
2.7 Fallos relacionados con la edad y mantenimiento preventivo
En general, los patrones de fallo que relacionan la probabilidad de fallo con la vejez del
componente se aplican a elementos muy simples o a complejos que sufren un modo de fallo
dominante. En la práctica esto suele ocurrir en condiciones de desgaste directo, es decir,
cuando el equipo está en contacto con el producto (impulsores de las bombas, superficies
interiores de tuberías, válvulas de seguridad).
58
El desgaste también puede ir asociado a la fatiga, la corrosión, oxidación y evaporación (figura
20).
Figura 20. Patrones de fallo relacionados con la edad.
La fatiga afecta a equipos que están sometidos a ciclos de carga de alta frecuencia
(normalmente metálicos). La corrosión y oxidación depende de la composición química del
equipo, de la protección que tenga y del ambiente en el que este funcionado. La evaporación
afecta a disolventes y a los productos petroquímicos ligeros.
Para reducir la incidencia de este tipo de modos de fallo, realizar dos tipos de mantenimiento
preventivo:
Tareas de revisión y re sustitución al estado inicial.
Sustitución programada.
Los modos de fallo que se pueden ajustar a los patrones de fallo de la Figura de patrones de
fallo, presentan una probabilidad alta de ocurrencia a partir del final de su “vida útil”.
En general, en este tipo de situaciones, es posible tomar alguna acción antes de que el
componente entre en la zona de “desgaste” con el objetivo de evitar el fallo o al menos las
consecuencias de este.
Las tareas de revisión y re sustitución al estado inicial son acciones cuyo objetivo es
restaurar las capacidades iníciales de un componente cuando este llega a una edad específica,
independientemente del estado aparente en el que se encuentre.
En algunos casos no es eficiente económicamente o es simplemente imposible restablecer las
capacidades iníciales de un componente, una vez éste, haya alcanzado el final de su vida útil.
En esta situación, la capacidad inicial sólo se puede restablecer sustituyéndolo por uno nuevo.
Las tareas de sustitución programada son acciones cuyo objetivo es reemplazar un
componente por uno nuevo cuando este llega a una edad específica, independientemente del
estado aparente en el que se encuentre.
59
CAPITULO III.- DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA DE INYECCIÓN
NEGRI BOSSI
60
3.1 Descripción general
El propósito de la máquina inyectora de plástico es suministrar la materia prima requerida por
el usuario al molde el cual debe de tener un sistema de enfriamiento apropiado para que el
producto se encuentre en buen estado y no pierda sus propiedades y especificaciones
indicadas.
Los sistemas que componen a la máquina son sistema hidráulico, térmico, mecánico, de
enfriamiento y de control. Cuando se aplica calor a un material termoplástico para fundirlo se
dice que se plastifica. El material ya fundido plastificado por calor se fluir mediante presión y
llenar un molde donde el material solidifica y toma forma del molde. Este proceso se le
nombra moldeo por inyección.
3.1.1 Características básicas de las máquinas
Para comprender mejor todo lo que conlleva el proceso de inyección se definirán algunos
conceptos propios de las máquinas y la tecnología del moldeo por inyección.
Para esto se definen las características básicas de este tipo de máquina de inyección las cuales
son capacidad de inyección, capacidad de plastificación, presión de inyección máxima, fuerza
de cierre máxima y velocidad de inyección máxima.
Capacidad de inyección.
La capacidad de inyección es la cantidad máxima de material que una máquina es capaz de
inyectar de una sola vez en un molde a una presión determinada. La capacidad de inyección
proporciona una idea de las posibilidades de la máquina.
Los fabricantes de máquinas de inyección indican la capacidad de inyección como el peso
máximo, expresado en gramos, que puede inyectar la máquina en un solo ciclo, supuesto que
no se ha colocado ningún molde o que éste ofrece muy poca resistencia a la entrada del
polímero.
Es frecuente encontrar la capacidad de inyección referida al poliestireno, aunque en ocasiones
también viene referida a otros materiales de uso común en inyección. En ocasiones también se
expresa la capacidad de inyección de la máquina como el volumen transportado por el husillo
de inyección en su recorrido hacia adelante.
La capacidad de inyección viene determinada por el diámetro y la carrera del pistón o husillo
de inyección, así como por el tipo de molde utilizado, la temperatura que alcanza el polímero
fundido, la presión a que se inyecta y otras variables.
Cuando se emplea un molde que es difícil de llenar, la capacidad real de inyección de la
máquina es siempre algo menor que la indicada por el fabricante.
61
La unidad de inyección suele escogerse de forma que sea capaz de contener material suficiente
para dos ciclos. En otras palabras el 50% de la capacidad de inyección de un cilindro debería
vaciarse en cada ciclo. Por otra parte, la cantidad de material introducida en el molde nunca
debería ser inferior al 20% ni superior al 80% de la capacidad del cilindro, de modo que el
tiempo de permanencia del material en la cámara de plastificación no sea excesivamente largo
para evitar que el material se degrade, ni excesivamente corto para evitar que no se encuentre
plastificado.
Capacidad de plastificación.
La capacidad de plastificación es otro dato muy importante para evaluar las posibilidades de
una máquina de inyección, sin embargo no es fácil expresar numéricamente este concepto. Se
puede definir, como la cantidad máxima de material que la máquina es capaz de plastificar por
unidad de tiempo.
Para comprender mejor este criterio es preciso aclarar que por “plastificar” un polímero, este
debe entenderse como calentar este polímetro lo suficiente para que alcance una temperatura a
la que pueda ser inyectado.
Evidentemente, la capacidad de plastificación depende de la eficacia de calefacción de la
cámara de plastificación y de las propiedades térmicas del polímero que se calienta.
No hay método universalmente aceptado que indique las condiciones en que debe medirse la
capacidad de plastificación de una máquina.
Como en el caso de la capacidad de inyección, cada fabricante indica de sus máquinas la
capacidad de plastificación de éstas expresada como caudal máximo plastificado de un
material en unas condiciones de procesado determinadas, por lo general poliestireno (en kg/h o
g/s), de modo que sólo sirve como guía para hacer comparaciones aproximadas entre
máquinas de diversa procedencia.
Presión de inyección.
La presión de inyección es una característica mejor definida. Se entiende por presión de
inyección la medida en la cara delantera "a” del pistón de inyección o husillo (figura 21).
Como el husillo está actuado por un pistón hidráulico al que es solidario, la fuerza en ambas
caras "A” y “a” será la misma, y si p es la presión de la línea hidráulica y P la presión de
inyección se cumplirá:
P= p (A/a) (10)
La presión p en la línea puede leerse en un manómetro M y la relación de superficies entre las
caras de los pistones (A/a) es una característica de construcción de la máquina que debe
conocerse. Las máquinas convencionales se construyen con relaciones A/a entre 8 y 9
generalmente.
62
Esta presión de inyección P no es la misma que la máxima presión que se desarrolla en las
cavidades de moldeo, la cual es bastante menor y puede tener valores solamente del 20% de la
presión de inyección menores, dependiendo de las características del molde, de las
condiciones de moldeo y del polímero utilizado (figura 21).
Figura 21. Posición en la que se determina la presión de inyección, P y la presión del sistema hidráulico, p,
que actúa sobre el tornillo.
Velocidad de inyección.
La velocidad de inyección es el caudal de material que sale de la máquina durante el periodo
de inyección; se expresa generalmente en 𝑐𝑚3 𝑠⁄ y es una medida de la rapidez con que puede
llenarse un molde dado. La velocidad de inyección viene principalmente determinada por la
velocidad de avance del pistón o husillo, y también se puede expresar como el número de
veces por unidad de tiempo que el tornillo puede efectuar su recorrido completo de ida y
vuelta cuando la máquina funciona en vacío, es decir, sin molde y sin material de moldeo.
Naturalmente, esta característica de la máquina sólo depende de las demás características con
que ha sido construida y en especial del tipo de sistema hidráulico utilizado.
En una situación real (con material y molde en la máquina) la velocidad de inyección del
material en el molde dependerá de otros factores como la presión de inyección, la temperatura
de la cámara de calefacción, las características del material utilizado y el camino que debe
recorrer el polímero fundido hasta llegar a las cavidades de moldeo, principalmente.
Fuerza de cierre.
La fuerza de cierre es aquella que mantiene unidas las dos mitades del molde mientras en la
cavidad de moldeo se desarrolla la máxima presión como consecuencia de su llenado.
La presión en la cavidad de moldeo es mucho menor que la presión de inyección, si bien se
desarrolla una fuerza que tiende a separar las dos mitades del molde y que viene dada por el
producto de la presión en la cavidad de moldeo por el área proyectada de ésta.
63
Esta fuerza interna del molde puede ser muy grande y necesita ser contrarrestada por una
fuerza de cierre que en todo momento sea superior a ella para asegurar así que el molde se
mantiene cerrado durante la inyección.
Cuanto mayor es la fuerza disponible para mantener cerrado el molde tanto mayor es el área
transversal de la pieza que puede moldearse, a igualdad de las demás condiciones.
Las máquinas de inyección convencionales empleadas hoy en día son capaces de desarrollar
fuerzas de cierre de más de 1000 toneladas.
3.1.2 Variables que intervienen en el proceso
En el proceso de inyección intervienen de forma directa o indirecta aproximadamente 200
variables diferentes. Sin embargo para simplificar, estas variables se pueden clasificar en 4
categorías; temperatura, presión, tiempo y distancia.
El único detalle es que estas variables no son independientes, y un cambio en una de ellas
afectará a las otras.
A continuación se comentan las más importantes.
Temperatura de inyección.
Es la temperatura a la que se calienta el material para introducirlo en el interior del molde.
La temperatura del material aumenta gradualmente desde que entra por la tolva hasta que se
encuentra preparado para ser inyectado.
Esta temperatura es función del tipo de material, y no debe ser superior a la temperatura a la
que comienza a descomponerse, pero debe ser suficientemente elevada para permitir que el
material fluya correctamente.
Temperatura del molde.
Es la temperatura a la que se encuentra la superficie de la cavidad de moldeo. Debe ser lo
suficientemente baja para enfriar el material fundido y conseguir que solidifique.
Esta temperatura varía a lo largo del molde y depende de varios parámetros (temperatura del
fluido refrigerante, temperatura del material, características térmicas del molde.), pero a
efectos prácticos se evalúa como el valor medio a lo largo de toda la cavidad.
La velocidad a la que se enfría el plástico es un factor muy importante puesto que va a
condicionar la morfología del material, y por tanto sus propiedades físicas, mecánicas, ópticas.
64
Presión inicial o de llenado.
Es la presión que se aplica inicialmente al material fundido y que se desarrolla como
consecuencia del movimiento hacia adelante del tornillo. Esta presión obliga a que el material
fundido fluya hacia adelante, produciendo el llenado inicial del molde. En una situación ideal
la presión inicial debe ser lo mayor posible, de modo que el llenado se produzca lo más
rápidamente posible.
Presión de mantenimiento o compactación (holding pressure).
Es la presión que se aplica al final de la inyección del material, cuando el molde se encuentra
casi completamente lleno. Se llama presión de mantenimiento o compactación, puesto que es
la presión que se aplica durante la etapa de compactación, cuando algunas partes del material
han comenzado a enfriarse y contraerse, y obliga a que el molde se acabe de llenar y se
obtenga una pieza con una densidad uniforme.
Presión posterior o de retroceso (back pressure).
Es la presión que se aplica al tornillo mientras retrocede, una vez finalizada la etapa de
compactación. Una vez que el molde está completamente lleno el tornillo comienza a girar
para plastificar más material para el siguiente ciclo.
Este material comienza a alojarse delante del tornillo, obligando a que el tornillo retroceda, sin
embargo no se permite que el tornillo retroceda libremente si no que se aplica una cierta
presión posterior para conseguir que el material se mezcle y homogenice adecuadamente.
Tiempo de inyección inicial.
El tiempo necesario para realizar la inyección depende de numerosos factores, como de cuanto
material se está inyectado, su viscosidad, las características del molde y el porcentaje de la
capacidad de inyección que se está empleando.
En la mayoría de las máquinas el tiempo de inyección se divide en dos: el tiempo de inyección
inicial y el tiempo de mantenimiento. El tiempo de inyección inicial es el tiempo necesario
para que el tornillo realice el recorrido hacia adelante, obligando a que el material se
introduzca dentro del molde. Normalmente este tiempo no es superior a 2 segundos, y rara vez
excede los 3 segundos.
Tiempo de mantenimiento o compactación.
El tiempo de mantenimiento o tiempo de compactación es el tiempo que, después de realizar la
inyección inicial del material, el tornillo permanece en posición avanzada, para mantener la
presión del material dentro del molde.
65
Este tiempo se prolonga hasta que la entrada a la cavidad de moldeo solidifica. A partir de ese
instante la cavidad de moldeo queda aislada del resto del sistema mientras continúa
enfriándose por lo que prolongar el tiempo que el pistón permanece en posición avanzada
carecería de sentido. Para una pieza de 1.5 mm de espesor el tiempo de mantenimiento no
suele exceder de 6 segundos.
Tiempo de enfriamiento.
Es una de las variables más importantes para conseguir una pieza de buena calidad. Es el
tiempo que la pieza requiere para enfriarse hasta que ha solidificado y además ha adquirido la
rigidez suficiente para poder ser extraída del molde sin que se deforme. Las partes más
externas de las piezas se enfrían a velocidad más rápidas. El tiempo de enfriamiento debe ser
suficiente para que un espesor considerable de la pieza (al menos el 95% de la pieza) se
encuentre frío para evitar que la pieza se deforme. Lógicamente cuanto mayor sea el espesor
de la pieza que se está moldeando mayor será el tiempo de enfriamiento requerido.
Como media una pieza de 1.5 mm de espesor requiere de 9 a 12 segundos para solidificar y
adquirir suficiente resistencia para poder ser extraída del molde sin deformaciones.
3.1.3 Componentes de la máquina de inyección
Considerando todo lo expuesto con anterioridad, la máquina de inyección convencional puede
considerarse constituida por dos unidades fundamentales; el sistema de cierre y la unidad de
inyección. Cuando se proyecta y construye una máquina, estas unidades pueden acoplarse de
varias formas.
En particular la manera de disponer la unidad de inyección y el sistema de cierre permite
distinguir entre máquinas con sistema de inyección vertical u horizontal, y según la dirección
en que actúa la fuerza que mantiene cerradas las dos mitades del molde, se distingue entre
máquinas de cierre vertical y horizontal.
El hecho de considerar independientes las unidades de cierre y de inyección permite la
construcción de máquinas "a medida", de acuerdo con las características de la pieza que se
desea moldear. De esta forma se aprovechan al máximo las posibilidades de ambas unidades y
se abarata el proceso tanto desde el punto de vista de los costes de operación como desde el
punto de vista de inversión en equipo.
Esto es particularmente interesante, por ejemplo, en el caso de que se desee moldear piezas de
gran sección transversal y pared delgada, por ejemplo bandejas, que pesan relativamente poco
pero que requieren grandes fuerzas de cierre.
También puede presentarse el caso inverso, cuando se pretenda moldear piezas muy
compactas, con espesores de pared gruesos y sección transversal pequeña, de modo que se
requiere de una máquina con elevada capacidad de inyección, pero no es necesaria una fuerza
de cierre elevada. Otra ventaja de las máquinas "a medida" es la de que permiten intercambiar
estas unidades cuando se precise moldear otro tipo de piezas.
66
Unidad de inyección.
La unidad de inyección consta de un sistema de alimentación (tolva), y del sistema cilindro-
tornillo (husillo), todos ellos de características muy similares a los de las máquinas de
extrusión. Sin embargo en el proceso de extrusión el material sale de la máquina por la
boquilla, que tiene un diseño condicionado por la geometría de la pieza, mientras que en el
proceso de inyección el diseño de esa parte de la máquina (tobera o boquilla) se realiza
teniendo en cuenta exclusivamente las características térmicas y de flujo del material. Otra
diferencia clara con las máquinas de extrusión reside en el movimiento hacia adelante que
realizan los tornillos de las máquinas de inyección. Para evitar el retroceso del material
durante la inyección estas máquinas están dotadas de válvulas o sistemas que impiden el
retorno del material a la unidad de inyección.
Válvulas de no retorno.
Las válvulas de no retorno de tipo anillo son las más utilizadas, y están constituidas por un
anillo que debe deslizarse sobre el cilindro con muy poca holgura sobre éste, como se muestra
en la figura 22. Mientras el tornillo gira la válvula se encuentra abierta y el material que está
siendo plastificado fluye a través del espacio entre el extremo del tornillo y el anillo. Cuando
el tornillo realiza su movimiento hacia adelante para inyectar el material en el molde, la
válvula se cierra, de modo que el tornillo queda apoyado sobre el asiento del anillo, lo que
impide el retroceso de material.
Figura 22. Válvula de no-retorno de tipo anillo.
Este tipo de válvulas sufre un gran desgaste por lo que deben reemplazarse con frecuencia y
aumentan las pérdidas de presión en la cámara de plastificación. Además pueden crear zonas
donde el material pudiera quedar estancado, por lo que en el caso de emplear materiales muy
sensibles térmicamente se suele evitar el empleo de estos mecanismos, para no provocar la
degradación del material.
Hay otros tipos de mecanismos de no retorno que se utilizan frecuentemente, como las
válvulas de asiento de bola, aunque aparecen continuamente en el mercado nuevos tipos de
sistemas de no- retorno.
67
Boquilla.
La boquilla es la pieza situada en el extremo del cilindro de inyección y que da salida al
material fundido hacia los canales del molde. El diseño de la boquilla depende mucho del tipo
de polímero con que se trabaje y del diseño del molde, y el diámetro del taladro (husillo),
suele oscilar entre 3 y 8 mm dependiendo del peso de la pieza inyectada. La boquilla debe
poder intercambiarse con facilidad, para poder emplear la más adecuada dependiendo del tipo
de polímero y de las piezas moldeadas.
Debe, además, mantener correctamente la temperatura del polímero, y evitar el goteo de
material que impediría un buen asiento entre la boquilla y bebedero (la zona del molde sobre
la que se apoya la boquilla se conoce como bebedero), y por supuesto debe tener un diseño tal
que evite caídas de presión innecesarias.
En líneas generales puede considerarse dos tipos de boquillas, dependiendo de la forma como
hacen su asiento en el molde. Estos dos tipos son la boquilla redonda y la plana, que se
presentan en la figura 23.
Como se puede apreciar el diámetro del taladro de la boquilla siempre debe ser 1 o 2 mm
menor que el del bebedero (casos a y b) para evitar retenciones del material.
Si se usa una boquilla redonda la curvatura de la punta debe ser menor que la del asiento sobre
el molde, como se aprecia en la figura 23 (caso b), pues en caso contrario se produciría la
salida del polímero fundido y no sería posible conseguir un buen asiento entre la boquilla y
bebedero (caso c).
Figura 23. Diseño de boquillas y bebedores.
En la figura 24 se ha representado diferentes tipos de boquillas. La boquilla normal o cónica
de la figura 24a es económica y fácil de fabricar, sin embargo la conicidad de su taladro
provoca pérdidas de presión innecesarias en el polímero fundido.
No se aconseja el uso de esta boquilla cuando se producen grandes pérdidas de presión en el
molde, pues para mantener la presión suficiente para llenar las cavidades sería necesario un
orificio de salida de la boquilla excesivamente grande. En la figura 24b se presenta la boquilla
de flujo libre que mantiene el diámetro del taladro principal de la boquilla relativamente
grande y muy corto el recorrido del pequeño orificio final. De este modo disminuye la
resistencia ofrecida al paso del material.
68
El diseño de esta boquilla permite la colocación de bandas de calefacción a lo largo de la
misma para mantener la temperatura del polímero, así como la prolongación (boquilla
prolongada) de la misma dentro del propio molde para así poder disminuir la longitud del
bebedero y mantener el diámetro de entrada de éste en un valor pequeño.
Figura 24. Esquema de diferentes tipos de boquillas: a) boquilla normal o cónica, b) boquilla de flujo libre, c)
boquilla de conicidad invertida.
Un problema típico que suele presentarse en materiales que tienen viscosidad muy baja del
fundido, como es el caso de las poliamidas, es que entre ciclo y ciclo salga material goteando
por la boquilla, el cual podría ensuciar la superficie exterior de la boquilla, impidiendo así un
buen asiento sobre el molde. Este problema se evita empleando boquilla s de conicidad
invertida, como es el caso de la “boquilla italiana” que se presenta en la figura 24c. El
problema del goteo de material también se puede evitar mediante el uso de los diferentes tipos
de boquilla s con válvula, como por ejemplo es el caso de la boquilla con válvula deslizante de
la figura 25. Cuando esta boquilla apoya sobre el molde, la pieza que lleva el orificio que
permite la salida del material se desliza hacia atrás, y sus taladros laterales se ponen en
comunicación con el polímero fundido que llena el cuerpo principal de la boquilla, con lo que
el material puede salir y ser inyectado (figura 25a).
Cuando el cilindro de inyección se retira y la boquilla deja de apoyar en el molde, la propia
presión del polímero fundido obliga al elemento móvil a deslizarse hacia adelante con lo que
los taladros laterales dejan de estar en comunicación con el cuerpo principal de la boquilla
(figura 25b).
Figura 25. Boquilla con válvula deslizante.
La unidad de cierre.
Un cierre perfecto del molde tiene una gran importancia sobre la calidad de la pieza moldeada
y puede hacer innecesarias operaciones secundarias de eliminación de rebabas de los artículos
producidos. Al escoger las condiciones del proceso debe darse la debida consideración a la
fuerza de cierre que, como se ha dicho con anterioridad, debe ser superior a la fuerza de
apertura.
69
Los sistemas de cierre constan generalmente de dos platos o placas fijas unidas por unas
robustas columnas de alineación, generalmente cuatro (figura 26). Entre los dos platos fijos
hay uno móvil que desliza por las columnas de alineación. A un lado de un plato fijo va
situada la unidad de inyección y al otro lado del otro plato fijo va situada la unidad de cierre,
que desplaza al plato móvil. El molde se coloca entre el plato móvil y el plato fijo situado al
lado de la unidad de inyección.
Figura 26. Esquema de sistema de cierre hidráulico.
La acción de cierre requiere la máxima eficacia y la máxima rapidez. Conviene que se haga lo
más rápidamente posible (50 m/min) hasta un instante antes de que se toquen las dos mitades
del molde, y que después el movimiento sea más lento aplicando la máxima fuerza de cierre
(5-10000 T).
De este modo se evitan golpes innecesarios sobre los moldes. Suelen distinguirse tres tipos
básicos de sistemas de cierre: sistemas mecánicos, sistemas mecánico-hidráulicos y sistemas
hidráulicos.
Sistemas mecánicos.
Estos sistemas emplean una acción mecánica para el cierre del molde y se encuentran en las
pequeñas máquinas experimentales de laboratorio. El sistema, en su forma más sencilla, puede
consistir en una palanca, piñón o manubrio. Las ventajas de los sistemas totalmente mecánicos
están en su sencillez y bajo coste, si bien consiguen fuerzas de cierre moderadas y velocidades
bajas.
Sistemas hidráulicos.
El pistón hidráulico directo como el representado en la figura 27 es el sistema de cierre
hidráulico más sencillo y el primero que se utilizó. La principal ventaja que ofrece es la
elevada fuerza de cierre que puede desarrollar, que es constante en toda la carrera del pistón de
cierre. Estos sistemas de cierre pueden llegar a desarrollar movimientos muy rápidos (50
m/min), si bien el coste para conseguirlo resulta muy elevado.
70
La situación general que plantea un sistema de cierre hidráulico de cualquier tipo es que para
mantener un tamaño razonablemente pequeño del pistón de cierre consiguiendo una fuerza de
cierre adecuada, es necesario aumentar la presión del fluido, con lo que las pérdidas de fluido
hidráulico y la deformación de tuberías y accesorios llegan a constituir un serio problema.
Las máquinas más modernas utilizan, para los movimientos rápidos de avance y retroceso del
pistón principal, otros pistones auxiliares que son de pequeño diámetro y van situados
paralelamente al pistón principal o incluidos centralmente en él. La fuerza total de cierre la da
el pistón principal mientras que los pistones auxiliares sólo sirven para conseguir movimientos
más rápidos del sistema.
En la figura 27 se representa un sistema de cierre hidráulico de este tipo, que consta de un
pistón hidráulico principal, de mayor sección, que da una elevada fuerza de cierre y que
realiza los movimientos finales, mientras que el resto del movimiento del plato móvil es
debido a un pistón secundario de menor sección, y que proporciona movimientos más rápidos.
Figura 27. Sistema de cierre de dos pistones.
Entre las principales ventajas de los sistemas hidráulicos de cierre se encuentra que la fuerza
de cierre puede ser monitorizada y cambiada en cualquier momento durante el ciclo, y lo
mismo ocurre con la velocidad a la que se mueve el pistón a lo largo de su recorrido.
Sistemas mecánico-hidráulicos.
Las máquinas con sistema de cierre mecánico-hidráulico están basadas en el uso de rodilleras
actuadas por un sistema hidráulico. Estos sistemas de cierre son muy empleados en máquinas
de pequeño y mediano tamaño.
Las ventajas de los sistemas de rodilleras estriban en la acción positiva de cierre de las
rodilleras, así como en la mayor velocidad de cierre empleando un pistón más pequeño, ya que
las rodilleras son sistemas multiplicadores de fuerza.
Además, la fuerza relativamente grande que se desarrolla al final de la carrera de cierre va
acompañada de una reducción de velocidad del mismo orden, lo que es muy conveniente para
evitar golpes cuando se cierra el molde. En la figura 28 se muestra un sistema mecánico
hidráulico de rodillera simple.
71
Cuando el molde está abierto las rodilleras se encuentran formando una V. Cuando se aplica
presión el eje que conecta las dos rodilleras obliga a éstas a mantenerse en línea recta. La
fuerza necesaria para mantener las rodilleras rectas la proporciona un pistón hidráulico. En
este caso cuando el pistón hidráulico comienza a avanzar el plato móvil se mueve en principio
lentamente, alcanzando la velocidad máxima a mitad del recorrido. Cuando las rodilleras están
casi extendidas, la velocidad vuelve a decrecer.
Figura 28. Sistema mecánico-hidráulico de cierre.
Estos sistemas presentan la desventaja de que tanto la velocidad de cierre como la fuerza son
más difíciles de controlar que con sistemas completamente hidráulicos. La principal ventaja
que presentan los sistemas mecánico-hidráulicos de cierre es el bajo coste de operación, tanto
para conseguir elevadas fuerzas de cierre como elevadas velocidades de cierre.
3.1.4 Ciclo de inyección
El ciclo comienza cuando un sistema efectúa el cierre del molde al desplazar la mitad móvil
hacia la parte fija; mientras tanto, en la parte frontal del husillo se encuentra acumulada cierta
cantidad de material plastificado, listo para ser inyectado. El proceso de obtención de una
pieza de plástico por inyección, sigue un orden de operaciones que se repite para cada una de
las piezas. Este orden, conocido como ciclo de inyección, figura 29, se puede dividir en las
siguientes etapas:
Figura 29. Ciclo de inyección de plásticos.
72
a) Cierre del molde.
Con el cierre del molde se inicia el ciclo, preparándolo para recibir la inyección del material
fundido. En esta fase se aplica la fuerza de cierre, es aquella que hace la máquina para
mantener cerrado el molde durante la inyección. Depende de la superficie proyectada de la
pieza y de la presión real (presión específica), que se tiene en la cavidad del molde (figura 30).
Figura 30. Cierre de molde.
b) Inyección: Fase de llenado y fase de mantenimiento.
Una vez que el molde está cerrado, la unidad de inyección mueve el plástico hacia la cavidad
del molde, con una velocidad y una presión determinadas por el volumen y geometría de la
pieza a inyectar (figura 31).
Figura 31. Fase de Llenado.
Cuando el material plastificado hace contacto con las paredes del molde, este comienza a
solidificarse, por lo que es importante que la velocidad de inyección sea la adecuada; no tan
rápido como para degradar el material por la fuerza cortante debida a la velocidad del flujo ni
tan pequeña como para que se solidifique antes de llenar las cavidades del molde. Ya que la
cavidad del molde ha sido llenada casi en su totalidad, de 80-95%, la presión de inyección
disminuye y da entrada a la fase de mantenimiento (figura 32).
Figura 32. Fase de solidificación.
73
Una vez dentro del molde, el material comienza a solidificarse, esta solidificación se realiza
desde las paredes de las cavidades hacia adentro de la pieza, es ahí donde la presión de
mantenimiento hace su trabajo, permitiendo que todas las contracciones que se presentan en la
pieza sean controladas al mantener una presión constante y adicionar el resto de material
necesario para llenar la pieza y compensar estas contracciones. Esta presión nos permite
controlar las características geométricas del producto inyectado.
Enfriamiento de la pieza.
La fase de mantenimiento termina una vez que el punto de inyección ha solidificado
completamente, es entonces que ya no es necesaria la presión de mantenimiento, a partir de
este punto ya no sigue entrando más material a la cavidad del molde.
Aun cuando el enfriamiento ha comenzado desde el momento que el material ha entrado a la
cavidad, el material pierde calor aun cuando ya ha solidificado, ya que el centro de la pieza
todavía no ha solidificado del todo y es necesario seguir retirando calor de la pieza aun cuando
su capa más externa esté sólida. El enfriamiento termina cuando el molde se abre (figura 33).
Figura 33. Unidad de inyección retirada de la boquilla del molde.
Retirar la pieza cuando su interior no ha solidificado trae como consecuencia que al entrar en
contacto con la temperatura ambiental, las contracciones se comiencen a hacer evidentes horas
después de que se ha retirado la pieza del molde. Los problemas más comunes que se
presentan son los rechupes y el alabeo (piezas pandeadas o torcidas) (figura 34).
Figura 34. Etapa de enfriamiento y dosificación.
74
c) Plastificación o dosificación.
Una vez que el punto de inyección ha solidificado, ya no es necesaria más presión sobre el
material, es entonces cuando la unidad de inyección comienza su proceso de plastificación o
dosificación (figura 35).
Figura 35. Fase de plastificación o dosificación.
El tornillo reciprocarte comienza su camino de regreso a su punto inicial, girando en sentido
contrario de las manecillas del reloj, con lo cual los filetes del tornillo transportan los gránulos
de material sin fundir hacia la cámara de inyección, estos gránulos se plastifican por la acción
de la fricción y de los termopares colocados al exterior del cañón de inyección. Una vez que el
tornillo ha regresado a su posición inicial, el material plastificado está en la cámara de
inyección lista para otro disparo.
d) Apertura del molde y expulsión de la pieza.
Ya que la pieza se ha enfriado adecuadamente y la cámara de inyección está preparada para
otro disparo, el molde se abre y el sistema de expulsión extrae la pieza del interior del molde,
dando por terminado el ciclo al momento en que el molde se cierra para dar paso a la siguiente
pieza (figura 36).
Figura 36. Etapa de apertura de molde.
75
3.1.5 Etapas de proceso
Para realizar el estudio de los parámetros del proceso de inyección, es necesario analizar cada
etapa del ciclo productivo, ya que durante el mismo, actúan simultáneamente varios factores
que influyen en la calidad de masa fundida o reblandecida y posteriormente en el producto
final. Las funciones que realiza el equipo de inyección son:
Cierre de la prensa.
El aceite hidráulico se dirige a los cilindros que contienen a los pistones, encargados de mover
la rodillera en un sistema mecánico o la platina móvil en cierre hidráulico directo, Para
controlar los movimientos de cierre, se emplean interruptores de límite accionados por
mecanismos instalados en la platina móvil, o potenciómetros lineales.
Protección de molde.
Una vez alcanzada cierta posición, al cierre total del molde, la presión y flujo de aceite
descienden para conseguir proteger el molde por distancia, presión y tiempo.
Alta presión de cierre.
Al finalizar la etapa de cierre, el sistema hidráulico aplica presión y volumen previamente
ajustados en el pistón que desplaza la rodillera llevándola a su posición extendidas para
asegurar el cierre. En un sistema de cierre hidráulico directo, el aceite es dirigido sobre el área
del pistón principal, aplicando la presión suficiente que permitirá dar paso a la fase de
inyección.
Inyección de plástico.
En esta etapa el aceite hidráulico se dirige al cilindro de inyección, que desplaza al husillo
hacia delante, al moverse el husillo una válvula anti-retorno en la punta del mismo debe evitar
el contra flujo del plástico y controlar el volumen de masa alojado en la cámara del cilindro de
inyección, al final de la inyección, la cavidad del molde se llena volumétrica mente.
Sostenimiento.
Después de llenar la cavidad del molde en volumen una presión sobre el material es ajustada
con la intención de compactar la pieza y evitar que pueda escapar plástico en contra flujo
mientras el producto solidifica. En esta etapa el producto adquiere el peso, propiedades y
estabilidad requeridos.
76
El ajustar este parámetro del proceso involucra tres variables.
Cambio de presión de inyección a presión de sostenimiento.
Magnitud en presión de sostenimiento.
Tiempo de presión de sostenimiento.
Plastificación.
El aceite hidráulico es dirigido hacia un motor que acciona el giro del husillo, que transporta el
material plástico expuesto a fricción, compresión y temperatura, para cruzar finalmente a la
cámara de inyección, frente a la punta del husillo.
Descompresión.
Una vez que el husillo llega a un punto predeterminado durante la plastificación, empujado
por el plástico acumulado en la cámara de inyección, detiene el giro y puede desplazarse hacia
atrás cuando se dirige aceite hidráulico por el frente del pistón de inyección.
Con esto se logra evitar que el material plastificado se sometido a presión que provoque una
fuga, cuando se abre el molde o cuando se emplea la función de retirar la unidad de inyección
del contacto con el bebedero del molde.
Apertura del molde.
Transcurrido el tiempo programado de enfriamiento, el sistema de cierre separa las mitades del
moldeen varias etapas.
La primera de ellas requiere baja velocidad con el fin de lograr que la pieza sea separada de la
parte fija del molde y permanezca en la mitad móvil del molde.
La segunda fase puede desarrollarse a velocidad elevada y cuando alcanza un determinado
punto de la carrera, amortigua su llegada al punto máximo de apertura utilizando baja
velocidad, la distancia final entre las caras del molde debe ser suficiente para que el producto
pueda retirarse mediante el sistema de expulsión de la maquina en conjunto con el mecanismo
incorporado al molde.
77
3.2 Partes
Las partes básicas de la máquina de inyección son:
- Grupo de cierre.
- Grupo de inyección.
- Bancada.
- Sistema hidráulico.
La unidad de inyección o plastificación. La unidad de inyección plastifica e inyecta el
polímero fundido (figura 37).
1. Cañón de la máquina. Aquí es donde fluye el material que será inyectado a través
de la boquilla del cañón mismo al molde.
2. Tolva de alimentación de material. Aquí es donde se alimenta del material plástico
a la máquina de inyección la cual irá directamente al cañón.
3. Palanca para la sujeción y desmontaje de la tolva de alimentación de material, esto
sirve para poder dar mantenimiento a la boquilla de alimentación del cañón, pues
está a veces suele taparse.
4. Boquilla de alimentación al molde. Esta boquilla se encarga de mandar el plástico
fundido al molde.
5. Soporte de válvula de presión de cierre.
6. Válvula de presión de cierre o contrapresión. Esta válvula es usada principalmente
para purgar la máquina, ya que esta evita que el cañón cierre, permitiendo que el
husillo trabaje, permitiendo a su vez purgar la máquina.
7. Perno de sujeción del cañón. Sujeta al cañón y a la tolva con la bancada de la
máquina.
8. Cilindro de hidráulico de doble efecto para cierre o apretura del grupo de
inyección. Este cilindro permite al grupo de inyección cargar e inyectar
(retroceder y avanzar respectivamente).
9. Línea de refrigeración para la boquilla de alimentación del cañón. Permite evitar
que la boquilla de alimentación del cañón se tape.
10. Boquilla para la refrigeración del cañón.
Figura 37. Unidad de inyección.
78
Subsistema de grupo de inyección, subsistema cañón. Figura 38.
Sb 1.1
Boquilla de alimentación al molde. Esta boquilla permite que el grupo de
inyección cierre y selle la boquilla del cañón con la boquilla del molde evitando
que haiga fuga de material.
Sb 1.2
Tolva de alimentación de material. Aquí es donde se alimenta del material
plástico a la máquina de inyección la cual irá directamente al cañón.
Sb 1.3
Resistencias de control de temperatura. Estas al conducir una tensión se
calientan, haciendo que el plástico se funda y circule por el cañón.
Sb 1.4
Motor de Control de velocidad del husillo. Este motor es el encargado de hacer
girar y darle la velocidad adecuada al husillo, mediante 2 sensores de contacto
(detectan cuando debe inyectar y cargar el grupo de inyección) y 1 válvula de
ajuste para la velocidad de este.
Sb 1.5
Husillo o sistema de trasporte transversal. Este es un tornillo reciprocarte que al
girar por el accionamiento de un motor permite dirigir el flujo de plástico
fundido circule de la boquilla de alimentación del cañón a la boquilla de salida al
molde.
Figura 38. Subsistema cañón.
79
Subsistema de grupo de inyección, subsistema tiempos de inyección. Figura 39.
Sb 2.1 Indicador. Sirve para indicar la cantidad de gramos inyectados por carga al
molde.
Sb 2.2 Regla de medición de la cantidad de gramos inyectados por carga al molde.
Sb 2.3 Tabla de referencia del comportamiento de salida de boquilla del cañón
(inyección/carga). Permite aproximar.
Sb 2.4 Regulador de cantidad de gramos inyectados por carga. Permite al usuario
ajustar la cantidad óptima de gramos inyectados al molde con el fin de no
desperdiciar material.
Sb 2.5 Perilla del Regulador de cantidad de gramos inyectados por carga.
Sb 2.6 Leva Reguladora tiempo de espera de carga. Permite al usuario ajustar el
tiempo de espera que tiene la maquina entra la carga e inyección de material.
Sb 2.7 Perilla del Regulador de tiempo de carga.
Sb 2.8 Leva reguladora de cantidad de gramos inyectados por carga.
Sb 2.9 9-LS, sensor de contacto de control de inyección. Cuando este sensor se activa
manda una señal para detener el tiempo de inyección de material.
Sb
2.10
10-LS, sensor de contacto de control de tiempo de carga. Cuando este sensor se
activa manda una señal para detener el tiempo de carga y libera la presión
necesaria para la inyección.
Figura 39. Subsistemas tiempos de inyección.
80
Subsistema de grupo de inyección, subsistema límites del cañón, figura 40.
Sb 3.1 7-LS, Abre el cañón en modo automático. Distancia de despegue por recorrido a
través del cañón.
Sb 3.2 6-LS, Consentimiento de inyección una vez que el cañón pega en el molde.
Figura 40. Subsistemas límites del cañón.
- Elementos principales del sistema hidráulico.
De un depósito de aceite, no es un aceite normal, es hidráulico, tiene la composición necesaria
para aguantar presiones elevadas por ejemplo 180 bar y temperatura de hasta 60ºC y
velocidades altas por medio de una bomba/s accionadas por un motor(es) eléctrico, el aceite
del depósito y lo mandamos con una presión determinada a un circuito cerrado con retornos al
mismo depósito.
El aceite hidráulico que circula por el circuito es regulada su presión por unas reguladoras de
presión, y ajustado el caudal por unas reguladoras de caudal, este aceite llega a una serie de
electro válvulas direccionales, que como su nombre indica le dan una dirección de movimiento
al aceite hidráulico.
Así cada cilindro hidráulico tendría una válvula direccional, el embolo o pistón iría para un
lado o para otro según la posición de la válvula direccional.
Cabe decir que los sistemas hidráulicos solo son aplicables a maquinas hidráulicas. Las
máquinas eléctricas no poseen este sistema, ya que sus movimientos se realizan mediante
motores eléctricos.
- Cilindro hidráulico de cierre-apertura.
- Cilindro hidráulico de avance -retroceso expulsión.
- Cilindro hidráulico de inyección-succión.
- Cilindro hidráulico de avance-retroceso de carro.
- Motor hidráulico de carga. Aquí la presión hidráulica en vez de un movimiento lineal
como son los cilindros hidráulicos, hace girar un motor hidráulico que a su vez hace
girar el husillo para la carga, mediante unos engranajes.
81
Subsistema de grupo de cierre, subsistema protección platina móvil, figura 41.
Sb 4.1
1-LS Sensor de contacto de detección de seguridad de canasta corrediza abierta.
Este sensor manda una señal que deshabilita el sistema hidráulico, evitando que
se pueda activar el pistón hidráulico del brazo de la platina móvil, evitando así
accidentes.
Sb 4.2
20-LS Sensor de contacto de detección de seguridad de canasta corrediza
cerrad. Este sensor detecta que la canasta de seguridad corrediza está cerrada
activando el sistema hidráulico, permitiendo al pistón hidráulico del brazo de la
platina móvil cerrar y abrir.
Sb 4.3
Canasta de seguridad corrediza del brazo hidráulico de la platina móvil de
apertura y cierre (ajuste y colocación del molde en las platinas).
Sb 4.4
Canasta de seguridad de pistón hidráulico del brazo de apertura y cierre.
Figura 41.Unidad de cierre tipo rodillera.
82
Subsistema de grupo de cierre, subsistema sistema hidráulico. Figura 42.
Sb 5.1 Tornillo de bote para el molde. Este permite expulsar o botar del molde al
material plastificado, permitiendo el uso del sistema automático.
Sb 5.2 Ajustador del tornillo de bote del molde. Permite ajustar la distancia correcta
para la expulsión o bote del molde al material plastificado.
Sb 5.3 Platina móvil de sujeción del molde. En esta platina se sujetan una de las mitades
del molde. Su función es la de cerrar el molde con la platina fija y que el cañón
inyecte.
Sb 5.4 Rodillos del brazo de hidráulico de la platina corrediza.
Sb 5.5 Pistón hidráulico del brazo de platina móvil. Permite a la platina móvil el
movimiento de cierre a apertura necesario para la inyección del material y el
bote o expulsión del molde al material plastificado.
Sb 5.6 Barras de guías del brazo hidráulico de la platina corrediza. Ya que la maquina
usa un sistema mecánico - hidráulico es necesario que tenga guías que le
permitan tener un movimiento horizontal uniforme y recto.
Sb 5.7 Buje de la platina móvil. Permite a la platina seguir las barras guías para tener un
movimiento horizontal del brazo de platina móvil uniforme y recta.
Figura 42. Sistema hidráulico.
83
Subsistema de grupo de cierre, subsistema de control de protección mecánico-
eléctrico. Figura 43.
Sb 6.1
4-LS Sensor de contacto de detección de posición del pistón hidráulico del grupo
de cierre. Este sensor manda una señal que deshabilita el sistema del grupo de
inyección indicando que el pistón del sistema hidráulico del grupo de cierre se
encuentra en posición abierta indicando al grupo de inyección, que la maquina
no se encuentra preparado para una nueva inyección de material.
Sb 6.2
2-LS Sensor de contacto de detección de posición del pistón hidráulico del grupo
de cierre. Este sensor manda una señal que habilita el sistema del grupo de
inyección indicando que el pistón del sistema hidráulico del grupo de cierre se
encuentra en la posición de cierre indicando al grupo de inyección que la
maquina se encuentra preparado para una nueva inyección de material.
Sb 6.3
Paro de la placa móvil, para el adelantamiento y el pre avance.
Figura 43. Subsistema de control de protección mecánico-eléctrico.
84
Subsistema de grupo de cierre, subsistema de control de protección mecánica-eléctrica.
Figura 44.
Sb 7.1 3-LS Sensor de contacto de detección de posición del pistón hidráulico del
grupo de cierre. Este sensor manda una señal que detecta que l pistón del grupo
de cierre se encuentra en su posición de final o inicial.
Figura 44. Subsistema de control de protección mecánico-eléctrico vista lateral.
Subsistema de grupo de cierre, subsistema de control de contrapresión del sistema
hidráulico. Figura 45.
1. Selector de control de velocidad de la contrapresión del sistema hidráulica del
grupo de cierre.
Figura 45. Subsistema de control de contrapresión.
85
Subsistema de grupo de cierre, subsistema del tablero del control de activación general.
Figura 46.
1.
Botón de arranque del modo semi-automático y del modo automático.
2.
Selector de tres posiciones para la apertura, neutro o cierre del pistón o de la
platina móvil.
3.
Selector de tres posiciones para el control de inyección de la parte neutra o retorno
del husillo.
4.
Botón de apertura o cierre del cañón.
Figura 46. Subsistema de control de contrapresión.
86
Subsistema de grupo de panel de control, figura 47.
Figura 47. Control de máquina.
1. Alarma luminosa roja. Esta se activa cuando el sistema de inyección o de cierre
tiene algún fallo o anomalía menor, como por ejemplo un sensor de contacto
inactivo, fallo en la electroválvula, falta de aceite.
2. Bocina de la alarma luminosa roja. . Esta se activa cuando el sistema de inyección
o de cierre tiene algún fallo grave, como por ejemplo un solenoide pegado de la
electroválvula, fuga de aceite, temperatura elevada en el aceite, temperatura
elevada en el cañón.
3. Platina del panel de control de la máquina de inyección.
4. Pirómetros del segundo grupo de resistencias, permite ajustar la temperatura de los
grupos de resistencias o heaters mediante una perilla. (La máquina trabaja con una
temperatura de 200° a 220 ºC para este grupo de resistencias).
5. Switch selector para la activación o desactivación del pirómetro del segundo grupo
de resistencias o heaters.
6. Pirómetros del tercer grupo de resistencias, permite ajustar la temperatura de los
grupos de resistencias o heaters mediante una perilla. (la maquina trabaja con una
temperatura de 225° a 250 ºC para este grupo de resistencias)
7. Switch selector para la activación o desactivación del pirómetro del tercer grupo de
87
resistencias o heaters.
8. Timer de regulación de tiempo de inyección. Permite ajustar el tiempo de
inyección óptimo en el molde, para tener una pieza de salida de buena calidad.
9. Placa de sujeción de los controles de tiempo y de activación de modos manual
automático y semi automático.
10. Interruptor selector para la activación del modo manual semiautomático y
automático de la máquina.
Modo manual. Permite hacer pruebas y calibración tanto del
funcionamiento de la máquina, así como de la colocación del molde.
Modo semiautomático. Una vez que se checa el funcionamiento y
calibración de la máquina de forma manual se procede a hacer pruebas de
moldeado de material (ajustar tiempos y cantidad de material para la carga
e inyección, para así obtener una pieza de calidad).
Modo automático. Una vez que la maquina trabaja dentro de los valores
deseados esta se pone en modo automático para que trabaje de forma
independiente).
11. Gabinete del panel de control. Este contiene además de los elementos externos de
ajuste de la máquina, contiene el sistema de potencia y control de la misma).
12. Puerta de almacenamiento de contactares y timers de control.
13. Cerradura de seguridad.
14. Indicador de funcionamiento de los pirómetros. Permite ver si los pirómetros están
funcionando correctamente (luz encendida), de lo contrario la luz permanecerá
apagada.
15. Pirómetros del timer grupo de resistencias, permite ajustar la temperatura de los
grupos de resistencias o heaters mediante una perilla. (La máquina trabaja con una
temperatura de 180 a 200 ºC para este grupo de resistencias).
16. Interruptor selector para la activación o desactivación del pirómetro del primer
grupo de resistencias o heaters.
17. Timer de regulación de tiempo de carga. Permite ajustar el tiempo de carga óptimo
para tener una pieza de salida de buena calidad.
18. Interruptor selector para la activación o desactivación de los grupos de resistencia o
heaters.
19. Interruptor selector para darle mantenimiento o calibración del grupo de inyección
de la bancada de la máquina.
20. Interruptor selector para el arranque o paro del sistema hidráulico de la máquina.
88
3.3 Funcionamiento
El funcionamiento se dividirá en 2 subsistemas los cuales serán sistema hidráulico (anexo 1) y
sistema eléctrico-mecánico (anexo 2). Para explicar cada subsistema usaremos sus respectivos
diagramas hechos completamente por nosotros con la ayuda de un técnico, para esto se hará
referencia a las partes de cada diagrama con su debida explicación.
Primero se comenzará explicando el diagrama hidráulico ya que este sistema es el responsable
de la activación de los 2 principales sistemas en esta máquina:
El primero: Sistema cierre el cual es el responsable de la apertura y cierre de la platina
(pistón hidráulico).
El segundo: El sistema de inyección este a su vez es el encargado de 2 funciones
importantes, el recorrido del cañón (pistón hidráulico) de y de la etapa de inyección
(motor hidráulico).
Para proceder a explicar el funcionamiento de este subsistema se procederá usar el ciclo de
inyección, el cual se puede dividir en las siguientes etapas:
Encendido.
En esta etapa se energiza el motor eléctrico (identificado en el diagrama con el número 39) el
cual es el responsable de la distribución del aceite en el sistema hidráulico, el cual pasa a
través de un filtro (identificado en el diagrama con el número 37), el cual tiene una protección
de imanes para retener las posibles piezas de metal desprendidas de las tuberías por el efecto
de la fricción del aceite con la tubería, permitiendo tener un flujo de aceite limpio en el
sistema.
En esta etapa es donde se ajusta la cantidad de flujo de aceite en el sistema a través de una
válvula estranguladora la cual controla la presión en el tanque, lo a que a su vez determina la
cantidad de flujo que pasa a la línea de distribución principal del sistema. Esta etapa es
importante ya que de esta etapa depende el funcionamiento completo del sistema.
Cierre del molde.
En esta etapa se activa el elemento de distribución principal (Identificado en el diagrama con
el número 27), el cual consta de 2 conjuntos de electroválvulas las cuales son las encargadas
de las funciones de inyección-retroceso de husillo (Identificado en el diagrama con el numero
47) y cierre-apertura de la platina móvil (Identificado en el diagrama con el numero 46). En
esta etapa es donde se realiza la distribución por todo el sistema hidráulico por lo tanto debe
notarse la importancia de esta etapa pues cualquier falla en el elemento de distribución
principal afecta directamente a todo el sistema hidráulico tanto en válvulas como pistones.
89
En esta etapa se realizan 2 funciones activadas por una señal de control del sistema electro-
magnético condicionada por los sensores de contacto o micros 1-LS y 20-LS del sistema
eléctrico, la primera es el cierre de la platina móvil (en alta presión) a una posición de cierre,
la segunda es el cierre de la platina móvil (en baja presión) completando el ciclo de cierre.
Cierre de la platina móvil (en presión alta) en esta etapa es donde se efectúa el
posicionamiento de la platina móvil a una posición de cierre, para esto la válvula de
control del cierre-apertura de la platina móvil (Identificado en el diagrama con el
numero 46), se encuentra en posición de cierre, de la posición inicial de la platina
móvil, activando el pistón en posición de avance encargado del cierre-apertura de la
unidad de la platina móvil (identificado en el diagrama con el numero 21), tomando la
unidad de la platina móvil una posición de pre-cierre, esto debido a que un cierre total
en alta presión genera un desgaste mecánico elevado puesto que esta acción se apertura
y cierre de la platina se realiza innumerables veces en el proceso de producción de
piezas, razón por la cual se requiere de un cierre suave en el último instante, para esto
se detiene el cierre en alta presión (válvula de control de cierre-apertura platina móvil)
y se activa un cierre en baja presión para completar el ciclo de cierre, esta función
corresponde a la válvula de máxima presión 2P – 2T (identificado en el diagrama con
el numero 32) esta válvula realiza la función en baja presión tanto para la etapa cierre
como para la etapa de inyección, permitiendo tener en esta etapa un cierre suave, que a
su vez conlleva un desgaste mecánico bajo, conveniente para el proceso.
Avance de la unidad de inyección.
Después de que la primer etapa (cierre del molde se ha cumplido) se realiza la etapa de avance
de la unidad de inyección donde el cañón se posiciona junto a la boquilla del molde para
prepararse para la etapa de inyección de plástico.
En esta etapa se realiza la función de avance de la unidad de inyección es activada por una
señal de control del sistema electro-magnético condicionada por un sensor de contacto o micro
11-LS del sistema eléctrico. Esta es el adelantamiento de la unidad del cañón (en presión alta)
a una posición de inyección de plástico.
Adelantamiento de la unidad del cañón (en alta presión): en esta etapa es donde se
efectúa el posicionamiento del cañón con el molde, para esto la válvula de control del
avance-retroceso del cañón (Identificado en el diagrama con el numero 45), se
encuentra en posición de adelanto de la posición del cañón, activando el pistón en
posición de avance encargado del adelantamiento-retroceso de la unidad del cañón
(Identificado en el diagrama con el numero 40), tomando el cañón una posición de
inyección, esto se realiza únicamente en alta presión debido a que este proceso
posicionamiento del cañón con el molde solo se realiza solo una vez al inicio del
proceso, por tanto el desgaste mecánico producido del choque del canon con la con el
molde es mínimo.
90
Inyección de plástico.
Una vez realizada la primera y segunda etapa, cierre del molde y avance de la unidad de
inyección respectivamente se procede a la etapa de inyección de plástico en el molde, esta
etapa es importante debido a que en esta etapa es donde se realiza el moldeo del material, por
lo cual es importante determinar los parámetros necesarios para poder tener un producto de
calidad, entre los parámetros que se deben de tener en cuenta durante esta etapa se encuentran:
tiempo de inyección, cantidad de material inyectado, temperatura de material. En el sistema
hidráulico los parámetros a regular dentro de esta etapa son la cantidad de material inyectado y
la velocidad de avance del husillo.
En esta etapa se realiza la función de inyección de material condicionando 2 parámetros:
El primer parámetro cantidad de material inyectado es activado por una señal de
control del sistema electro-magnético el cual está condicionada por los sensores de
contacto o micros 8-LS y 9-LS del sistema eléctrico, estos determinan la cantidad de
material a inyectarse.
El segundo parámetro, velocidad de avance del husillo está condicionado por 2
elementos:
o La válvula de contrapresión (Identificado en el diagrama con el numero 43), la
cual determina la velocidad del husillo por efecto de una contrapresión la cual
se contrapone a la presión de inyección del motor hidráulico, causando que el
husillo tenga una velocidad mayor o menor de acuerdo al ajuste que se le dé a
esta válvula.
o El elemento controlador del motor hidráulico (Identificado en el diagrama con
el numero 35), el cual determina la velocidad del husillo por efecto del control
de la cantidad de flujo de alimentación del motor hidráulico (Identificado en el
diagrama con el numero 23), causando que el husillo tenga una velocidad
mayor o menor de acuerdo al ajuste que se le dé a esta válvula.
En esta función el motor hidráulico hace que el husillo avance (en alta presión) realizando la
inyección de material.
Inyección de material (en alta presión): en esta etapa es donde se efectúa la inyección de
material en el molde, para esto la válvula de control de inyección-plastificación en el husillo
(Identificado en el diagrama con el numero 47), se encuentra en posición de inyección,
activando el elemento de controlador de motor hidráulico (Identificado en el diagrama con el
numero 35), el que a su vez es el encargado de controlar el funcionamiento del motor
hidráulico (Identificado en el diagrama con el numero 23), este último hace que el husillo
avance (alta presión) plastificando el material e inyectándolo al molde a una velocidad y
temperatura constante.
91
Esta etapa se realiza a alta presión debido a que la fuerza necesaria para inyectar el material
plástico al molde debe de ser lo suficientemente fuerte tomando en cuenta los siguientes
parámetros:
- Poder transportar el material fundido con una viscosidad alta, alojado en el cañón al
molde.
- Tipo de polímero empleado (características físicas, químicas, mecánicas)
- Los canales que ponen en comunicación el molde con el cilindro de inyección,
mientras más canales contenga el molde o mientras mayor sea el recorrido que tenga
que recorrer el material fundido en el molde mayor será la fuerza que se necesite para
transportar el material.
Tomando en cuenta estas razones se hace notar la necesidad de tener que trabajar esta etapa de
inyección a una presión elevada para poder cumplir con los estándares necesarios expuestos
anteriormente por lo cual ha de hacerse notar que el control y monitoreo de esta etapa es de
suma importancia.
Presión de sostenimiento.
Una vez realizada la etapa de inyección, se procede a la etapa de Presión de sostenimiento
durante la cual el molde permanece cerrado y el polímero comienza a enfriarse en el molde.
Cuando el material comienza a enfriarse se contrae, por lo que para mantener la presión en el
molde durante este periodo se suele introducir lentamente algo más de material dentro de la
cavidad de moldeo, lo que compensa la contracción. Este periodo puede variar entre unos
segundos y varios minutos. El peso final de la pieza, su estabilidad dimensional y las tensiones
internas que pudieran aparecer dependen de cómo se realice esta etapa, que finaliza en el
momento en el que el material que ocupa la entrada del molde solidifica, de modo que ya no
es necesario mantener la unidad de inyección en posición avanzada para seguir manteniendo la
presión.
En esta etapa se realiza la función de Presión de sostenimiento, completando la etapa de
inyección en baja presión es activada por una señal de control del sistema electro-magnético
condicionada por los canales y forma del molde.
Presión de sostenimiento (en baja presión): en esta etapa es donde se mantiene la
presión suficiente en el husillo (baja presión), introduciendo lentamente más material
en el molde, para esto la válvula de máxima presión 2P – 2T (Identificado en el
diagrama con el numero 32) realiza la función en baja presión tanto para la etapa cierre
como para la etapa de inyección, permitiendo tener una presión de sostenimiento con la
suficiente fuerza para mantener el material en el molde cuando este se contrae y poder
inyectar lo necesario para compensar la contracción del polímero y llenar el molde por
completo, para poder regular la fuerza de esta baja presión en el husillo se tiene un
control manual (identificado en el diagrama con el numero 33), con el cual es posible
regular la presión necesaria en esta etapa, con este último ajuste el ciclo de inyección
se da por terminado.
92
Retracción del grupo de inyección y plastificación.
Una vez completada la etapa de inyección, se procede a la etapa de Retracción del grupo de
inyección y plastificación, esta etapa comienza ccuando la entrada a la cavidad del molde
solidifica, la unidad de inyección retrocede, y comienza el movimiento rotatorio del husillo
para plastificar el material para la siguiente etapa (plastificación y carga de material),
realizando esta función simultáneamente con la fase de enfriamiento, apertura del molde y
extracción de la pieza y acelerando así el tiempo total de ciclo.
En esta etapa se realiza retracción del grupo de inyección, haciendo que el husillo retroceda,
plastificando y cargando material para un nuevo ciclo de inyección.
Retracción del grupo de inyección (en presión alta) y plastificación: En esta etapa se
efectúa el retroceso del husillo, para esto la válvula de control de inyección-
plastificación en el husillo (Identificado en el diagrama con el número 47), se
encuentra en posición de retroceso, activando el elemento de controlador de motor
hidráulico (Identificado en el diagrama con el número 35), el que a su vez es el
encargado de controlar el funcionamiento del motor hidráulico (Identificado en el
diagrama con el numero 23), este último hace que el husillo retroceda (alta presión)
plastificando y cargando el material a una velocidad y temperatura constante (para no
afectar las propiedades físicas del polímero), preparándose para el siguiente ciclo de
inyección.
En esta etapa de retroceso del husillo se efectúan 2 etapas simultáneamente:
- La primera es la plastificación del polímero entendiendo que plastificar es el calentar
polímero lo suficiente para que alcance una temperatura a la que pueda ser inyectado.
- La segunda es la carga de material preparando el material requerido para un nuevo
ciclo de inyección.
Esta etapa se realiza a presión alta debido a que la fuerza necesaria para poder transportar y
hacer retroceder el material fundido con una viscosidad alta, alojado en la punta del cañón
(boquilla) hasta tener una carga de material suficiente para realizar un nuevo ciclo de
inyección, tomando en cuenta los siguientes parámetros: velocidad de retroceso del husillo y
temperatura constantes. Tomando en cuenta estas razones se hace notar la necesidad de tener
que trabajar esta etapa de inyección a una presión elevada para poder cumplir con los
estándares necesarios expuestos anteriormente por lo cual ha de hacerse notar que el control y
monitoreo de esta etapa es de suma importancia.
93
Apertura del molde para extracción.
Una vez completada la etapa de Retracción del grupo de inyección y plastificación, al igual
que el resto de las etapas, se inicia la última etapa la cual es la apertura del molde para
extracción de la pieza final, en la cual la platina móvil se abre hasta llegar a una posición en la
cual una de las caras del molde situado en la platina móvil haga contacto con el botador
situado al inicio del soporte donde se encuentra el pistón hidráulico encargado del cierre y
apertura de la platina móvil, perimiendo que el botador haga contacto con la pieza final,
ocasionando que este contacto haga que por efecto de la presión mecánica el botador separe la
pieza final moldeada del molde, terminando el ciclo.
En esta etapa se activa el elemento de distribución principal (Identificado en el diagrama con
el número 27), en el cual se encuentra la electroválvula encargada de la función del cierre-
apertura de la platina móvil (Identificado en el diagrama con el número 46). En esta etapa es
donde se realiza el cierre de la platina móvil y extracción de la pieza final moldeada del
molde.
En esta etapa se realiza la función activada por una señal de control del sistema electro-
magnético condicionada por el sensores de contacto o micro 3-LS del sistema eléctrico.
Apertura del molde para extracción (en alta presión): en esta etapa es donde se efectúa
el posicionamiento de la platina móvil a una posición de apertura en la que la cara del
molde posicionado en la platina móvil, haga contacto con el botador , para esto la
válvula de control del cierre-apertura de la platina móvil (Identificado en el diagrama
con el numero 46), se encuentra en posición de cierre, activando el pistón en posición
de apertura encargado del cierre-apertura de la unidad de la platina móvil (Identificado
en el diagrama con el numero 21), tomando la unidad de la platina móvil una posición
de apertura estando la cara del molde en contacto con el botador. Esta etapa se realiza a
alta presión debido a que la presión mecánica necesaria entre el botador y la pieza final
tiene que ser lo suficientemente alta para poder extraer la pieza del molde.
Enfriamiento.
Esta etapa es necesaria para enfriar el polímero que ocupa las cavidades del molde.
Generalmente se toma este tiempo desde que acaba la etapa de compactación hasta que se abre
el molde, sin embargo realmente el enfriamiento del material comienza tan pronto como el
polímero toca las paredes frías del molde, y finaliza cuando se extrae la pieza, por lo que el
enfriamiento tiene lugar también durante las etapas de llenado y compactación. En esta etapa
no participa directamente el sistema eléctrico-mecánico o el sistema hidráulico.
94
Secuencia operativa.
Para una comprensión más completa del funcionamiento de la máquina de inyección tipo
horizontal, se procedió a realizar una tabla de la secuencia operativa que realiza la maquina en
relación con el sistema hidráulico teniendo haciendo una relación de los accionamientos
hidráulicos (pistones hidráulicos y motor hidráulico), así como de los elementos de control de
estos (Electroválvulas).
Para esto se procederá a separar en 3 bloques los cuales corresponderán a la secuencia
operativa de cada accionamiento hidráulico, junto con un diagrama grafico que permita una
mejor expresión de la secuencia.
o Accionamiento hidráulico. Unidad de cierre-apertura de platina. Tabla 7. Secuencia operativa de la unidad de cierre apertura de platina.
En tabla 7 puede observar la secuencia operativa del pistón hidráulico encargado del cierre-
apertura de la platina móvil, consta de 4 etapas las cuales son:
Cierre del molde en alta presión: En esta etapa se activa la válvula de control del
cierre-apertura de la platina móvil en posición de 1 – A, posición encargada del cierre
de la platina en alta presión.
Cierre del molde en baja presión: Una vez realizada la etapa de cierre del molde en
alta presión, continua la etapa de cierre del molde en baja presión, se activa la válvula
de máxima presión 2P – 2T, en posición 1 – C, la cual realiza un cierre en baja presión,
permitiendo tener un cierre suave lo cual conlleva a un desgaste mecánico mínimo.
Cierre del molde en alta presión: En esta etapa se realiza de manera paralela a la
etapa de inyección, razón por la cual se realiza el cierre del molde en alta presión para
poder contrarrestar la fuerza ejercida en la etapa de inyección de material al molde.
Para esto se activa la válvula de control del cierre-apertura de la platina móvil en
posición de 1 – A, posición encargada del cierre de la platina en alta presión.
Apertura molde: Esta es la última etapa del proceso general, es en esta última etapa
donde ya se han completado todas las demás etapas y se procede a abrir el molde para
extraer la pieza y comenzar con un nuevo ciclo. Para esto se activa la válvula de
control del cierre-apertura de la platina móvil en posición de 1 – B, posición encargada
de la apertura de la platina en alta presión.
95
o Accionamiento hidráulico. Unidad de avance-retroceso del cañón.
Tabla 8. Secuencia operativa de la unidad de avance-retroceso del cañón.
En la tabla 8 se puede observar la secuencia operativa del pistón hidráulico encargado de
avance-retroceso del cañón, consta de 3 etapas las cuales son:
Acercamiento del grupo de inyección: En esta etapa se activa la válvula de control
del cierre-apertura de la platina móvil en posición de 1 – A, posición encargada del
cierre de la platina en alta presión, lo cual determina que el molde está cerrado,
permitiendo que la unidad de inyección se posicione y cumpla su función (inyección
de material), para esto se activa la válvula de control de avance-retroceso del cañón de
la unidad de inyección en posición de 3 – A, posición encargada del Avance y
posicionamiento de la unidad de inyección.
Demora parcial del grupo de inyección: Esta etapa solo se realiza cuando se requiera
retroceder el cañón, esto solo se realiza cuando el proceso así lo requiere (solo para
moldes que requieran de una plantificación rápida), para esto se activa la válvula de
control de avance-retroceso del cañón de la unidad de inyección en posición de 3 – B,
posición encargada del retroceso de la unidad de inyección.
Demora parcial del grupo de inyección (Acc. Manual): Esta etapa solo se realiza
cuando se requiera retroceder el cañón, esto solo se realiza cuando se requiere dar
mantenimiento a esta unidad, razón por la cual se realiza de manera manual, y por lo
cual se requiere la apertura de la unidad de cierre, activando la válvula de control del
cierre-apertura de la platina móvil en posición de 1 – B, posición encargada de la
apertura de la unidad de cierre.
Para esta etapa se activa la válvula de control de avance-retroceso del cañón de la unidad de
inyección en posición de 3 – B, posición encargada del retroceso de la unidad de inyección,
permitiendo dar mantenimiento a esta unidad.
96
o Accionamiento hidráulico, Unidad de Inyección (motor hidráulico).
Tabla 9. Secuencia operativa de la unidad de inyección.
En la tabla 9 puede observarse la secuencia operativa del motor hidráulico encargado de la
inyección-plastificación en el husillo del cañón, consta de 3 etapas las cuales son:
Inyección en alta presión: Para esta etapa se requieren 2 etapas previas las cuales son
el cierre del molde (se activa la válvula de control del cierre-apertura de la platina
móvil en posición de 1 – A, posición encargada del cierre de la platina en alta presión),
y el posicionamiento del cañón pegado al molde (se activa la válvula de control de
avance-retroceso del cañón de la unidad de inyección en posición de 3. A, posición
encargada del Avance y posicionamiento de la unidad de inyección), además del
accionamiento de la válvula de control encargada de la inyección-plastificación, en
posición de 2 – A, posición encargada de la inyección de material al molde en la
unidad de inyección del cañón. Como ya se mencionó el cierre del molde en esta etapa
se realiza en alta presión para poder contrarrestar la fuerza ejercida en la etapa de
inyección en alta presión de material al molde, evitando que se tenga merma de
material.
Inyección en baja presión: Una vez realizada la etapa de inyección de material al
molde en alta presión (se activa la válvula de control encargada de la inyección-
plastificación, en posición de 2 – A, posición encargada de la inyección de material al
molde en la unidad de inyección del cañón), continua la etapa de inyección al molde en
baja presión, se activa la válvula de máxima presión 2P – 2T, en posición 2 – E, la
cual realiza un inyección en baja presión, requerida debido a que al enfriarse el
material este se contrae, por lo que es necesario mantener la presión en el molde
durante este periodo, por lo cual se suele introducir lentamente algo más de material
dentro de la cavidad de moldeo, lo que compensa la contracción. Para esto se acciona
la válvula de máxima presión 2P – 2T, en posición 2 – E, encargada del cierre en baja
presión.
Retroceso del husillo: Una vez completas las 2 anteriores etapas, se continua con el
proceso de plantificación y carga de material, en el husillo del cañón, para tener el
material necesario para la próxima etapa de inyección, para esto se activa la válvula de
control encargada de la inyección-plastificación, en posición de 2 – B, posición
encargada de la plastificación y carga de material en el husillo en la unidad de
inyección del cañón.
97
CAPITULO IV.- DESARROLLO DEL PLAN DE MANTENIMIENTO
98
En este capítulo se identificaran y analizaran los puntos críticos de la máquina de inyección de
plástico NegriBossi, usando el método de análisis de riesgos " What if ? ". Se usó el método "
What if ? " debido a la facilidad y a las ventajas que presenta este método, las cuales son
brindar un control y monitoreo de los puntos críticos del sistema, para así poder identificar
posibles fallas antes de que estas causen incidentes no deseados, siendo este el principal
objetivo del proyecto.
Para la identificación y análisis de puntos críticos, al igual que la descripción del sistema se
dividirá el sistema completo en subsistemas, para una mejor identificación y análisis. Para
realizar dichas funciones de identificación y análisis de puntos críticos mediante el método "
What if ? ", se procedió a evaluar el funcionamiento del sistema antes descrito tomándose
registro de todas las fallas que surgieron en este, para esto se propuso un tiempo de muestreo
de 16 semanas.
4.1 Bitácora de mantenimiento
Para la identificación de puntos críticos se tomaron en cuenta los siguientes parámetros:
Identificación completa del sistema, subsistema, así como de cada uno de sus
elementos, esto se realizó en el capítulo 3, en el cual se analizó el sistema, los
subsistemas y los elementos de estos.
Una vez analizado el sistema, la identificación de los puntos críticos resulto más
sencilla, pues al tener el conocimiento del funcionamiento de la máquina de inyección,
se identificaron los principales puntos para el correcto funcionamiento del sistema así
como de las protecciones propias del sistema, esto nos dio la pauta para una
identificación de los puntos críticos, así como la ponderación de estos debido a fallos
(esta evaluación se hizo en base a parámetros obtenidos de catálogos).
Se recolectaron datos con ayuda de un operador de máquinas de inyección con
experiencia y un técnico encargado del mantenimiento de estas.
Con la ayuda de estas dos personas y su experiencia se obtuvieron datos del funcionamiento
de máquina, los elementos que principalmente fallan y las causas de estos fallos, con esto se
pudieron completar la identificación y el análisis de los puntos críticos.
Para esto se usaron técnicas como la identificación visual y monitoreo de los elementos y de
las líneas de distribución hidráulicas y eléctricas, con herramientas tales como multímetros
digitales y de gancho, obteniendo la continuidad entra líneas de conexión y elementos,
midiendo la tensión y corriente en cada elemento eléctrico: tanto de la máquina (sensores,
micros, accionamiento, heaters, electroválvulas), como del tablero (relevadores, timers,
pirómetros), además de los elementos hidráulicos en línea (válvulas, filtro, motor,
intercambiador, reguladores de velocidad, tanque), haciendo uso de elementos tales como
manómetros y válvulas estranguladoras incorporados en la máquina, para determinar el
funcionamiento del sistema hidráulico.
99
De las tablas 10 al 25 se registran día, veces de fallas al día, así como de los elementos que
fallaron.
Tabla 10. Registro de fallas semana 1.
Semana 1.
Día. Falla en Elementos. Fallos al día.
Lunes. Micro 1- LS. 1
Martes. Bomba de distribución de agua. 1
Miércoles. Boquilla del cañón. 1
Jueves. Boquilla de tolva de alimentación. 1
Viernes. Timer de regulación de tiempo de inyección.
Bomba de distribución de agua.
1
1
Sábado.
Total. 6
Tabla 11. Registro de fallas semana 2.
Semana 2.
Día. Falla en Elementos. Fallos al día.
Lunes. Boquilla del cañón. 1
Martes.
Miércoles. Timer de regulación de tiempo de carga.
Bomba de distribución de agua.
1
1
Jueves. Boquilla del cañón.
Boquilla de tolva de alimentación.
1
1
Viernes.
Sábado. Boquilla de tolva de alimentación. 1
Total. 6
100
Tabla 12. Registro de fallas semana 3.
Semana 3.
Día. Falla en Elementos. Fallos al día.
Lunes. Boquilla del cañón. 1
Martes. Boquilla de tolva de alimentación. 1
Miércoles. Boquilla del cañón. 1
Jueves.
Viernes. Bomba de distribución de agua.
Boquilla del cañón.
1
1
Sábado. Boquilla de tolva de alimentación.
Timer de regulación de tiempo de inyección.
1
1
Total. 7
Tabla 13. Registro de fallas semana 4.
Semana 4.
Día. Falla en Elementos. Fallos al día.
Lunes. Boquilla de tolva de alimentación. 1
Martes. Micro 1 – LS. 1
Miércoles.
Jueves. Boquilla del cañón.
Micro 9 – LS.
1
1
Viernes. Micro 15 – LS. 1
Sábado. Bomba de distribución de agua. 1
Total. 6
101
Tabla 14. Registro de fallas semana 5.
Semana 5.
Día. Falla en Elementos. Fallos al día.
Lunes. Boquilla de tolva de alimentación. 1
Martes. Micro 15 – LS. 1
Miércoles. Micro 10 – LS.
Boquilla del cañón.
1
1
Jueves. Boquilla del cañón.
Pirómetros del segundo grupo de
resistencias.
1
1
Viernes. Boquilla del cañón. 1
Sábado. Boquilla de tolva de alimentación.
Timer de regulación de tiempo de inyección.
1
1
Total. 9
Tabla 15. Registro de fallas semana 6.
Semana 6.
Día. Falla en Elementos. Fallos al día.
Lunes. Timer de regulación de tiempo de inyección. 1
Martes. Boquilla del cañón. 1
Miércoles. Timer de regulación de tiempo de carga. 1
Jueves.
Viernes. Boquilla del cañón. 1
Sábado.
Total. 4
102
Tabla 16. Registro de fallas semana 7.
Semana 7.
Día. Falla en Elementos. Fallos al día.
Lunes.
Martes. Micro 1 – LS. 1
Miércoles. Boquilla del cañón. 1
Jueves. Bomba de distribución de agua.
Boquilla de tolva de alimentación.
1
1
Viernes. Timer de regulación de tiempo de inyección.
Bomba de distribución de agua.
1
1
Sábado.
Total. 6
Tabla 17. Registro de fallas semana 8.
Semana 8.
Día. Falla en Elementos. Fallos al día.
Lunes. Boquilla del cañón. 1
Martes. Boquilla de tolva de alimentación. 1
Miércoles. Timer de regulación de tiempo de carga. 1
Jueves.
Viernes. Boquilla de tolva de alimentación. 1
Sábado. Boquilla del cañón. 1
Total. 5
103
Tabla 18. Registro de fallas semana 9.
Semana 9.
Día. Falla en Elementos. Fallos al día.
Lunes. Boquilla del cañón. 1
Martes.
Miércoles.
Jueves. Boquilla de tolva de alimentación. 1
Viernes. Timer de regulación de tiempo de inyección. 1
Sábado. Bomba de distribución de agua. 1
Total. 4
Tabla 19. Registro de fallas semana 10.
Semana 10.
Día. Falla en Elementos. Fallos al día.
Lunes. Boquilla de tolva de alimentación. 1
Martes. Timer de regulación de tiempo de inyección. 1
Miércoles. Boquilla del cañón. 1
Jueves. Boquilla de tolva de alimentación. 1
Viernes. Bomba de distribución de agua
Micro 1 – LS.
1
1
Sábado. Bomba de distribución de agua. 1
Total. 7
104
Tabla 20. Registro de fallas semana 11.
Semana 11.
Día. Falla en Elementos. Fallos al día.
Lunes. Boquilla del cañón.
Boquilla de tolva de alimentación.
1
1
Martes. Micro 1 – LS.
Bomba de distribución de agua.
1
1
Miércoles.
Jueves.
Viernes. Timer de regulación de tiempo de inyección. 1
Sábado. Boquilla de tolva de alimentación.
Bomba de distribución de agua.
1
1
Total. 7
Tabla 21. Registro de fallas semana 12.
Semana 12.
Día. Falla en Elementos. Fallos al día.
Lunes.
Martes. Micro 1 – LS.
Boquilla de tolva de alimentación.
1
1
Miércoles. Boquilla de tolva de alimentación. 1
Jueves.
Viernes. Bomba de distribución de agua. 1
Sábado. Timer de regulación de tiempo de inyección. 1
Total. 5
105
Tabla 22. Registro de fallas semana 13.
Semana 13.
Día. Falla en Elementos. Fallos al día.
Lunes. Boquilla del cañón.
Boquilla de tolva de alimentación.
1
1
Martes. Micro 1 – LS.
Timer de regulación de tiempo de inyección.
1
1
Miércoles. Boquilla del cañón. 1
Jueves. Bomba de distribución de agua.
Boquilla de tolva de alimentación.
1
1
Viernes. Timer de regulación de tiempo de inyección.
Bomba de distribución de agua.
1
1
Sábado. Micro 1 – LS. 1
Total. 10
Tabla 23. Registro de fallas semana 14.
Semana 14.
Día. Falla en Elementos. Fallos al día.
Lunes.
Martes. Bomba de distribución de agua. 1
Miércoles. Boquilla del cañón. 1
Jueves.
Viernes. Timer de regulación de tiempo de inyección.
Micro 9 – LS.
1
1
Sábado. Micro 15 – LS.
Micro 1 – LS.
1
1
Total. 6
106
Tabla 24. Registro de fallas semana 15.
Semana 15.
Día. Falla en Elementos. Fallos al día.
Lunes. Boquilla del cañón. 1
Martes. Micro 15 – LS. 1
Miércoles. Boquilla del cañón. 1
Jueves.
Viernes. Bomba de distribución de agua.
Micro 1 – LS.
1
1
Sábado. Timer de regulación de tiempo de inyección. 1
Total. 6
Tabla 25. Registro de fallas semana 16.
Semana 16.
Día. Falla en Elementos. Fallos al día.
Lunes.
Martes. Micro 1 – LS. 1
Miércoles. Boquilla del cañón. 1
Jueves. Bomba de distribución de agua.
Boquilla de tolva de alimentación.
1
1
Viernes.
Sábado. Micro 1 – LS. 1
Total. 5
Fallas totales en las 16 semanas. 99
107
4.2 Análisis de riesgos
4.2.1 Método what if? Para la determinación de riesgos en la industria
Esta técnica es un método inductivo que utiliza información específica de un proceso para
generar una serie de preguntas que son pertinentes durante el tiempo de vida de una
instalación, así como cuando se introducen cambios al proceso o a los procedimientos de
operación. Consiste en definir tendencias, formular preguntas, desarrollar respuestas y
evaluarlas, incluyendo la más amplia gama de consecuencias posibles. No requiere métodos
cuantitativos especiales o una planeación extensiva.
El método utiliza información específica de un proceso como los DFP´s (Diagramas de
Proceso), DTI´s (Diagramas de Tubería e Instrumentación) para generar una especie de
preguntas de lista de verificación. Un equipo especial realiza una lista de planteamientos
empleando las preguntas ¿Qué pasa sí?, las cuales son contestadas colectivamente por el grupo
de trabajo y resumidas en forma tabular.
Esta técnica es ampliamente utilizada durante las etapas de diseño del proceso, así como
durante el tiempo de vida o de operación de una instalación, así mismo cuando se introducen
cambios al proceso o a los procedimientos de operación.
El propósito del método What if? tiene tres aspectos:
1. Identificar las condiciones y situaciones peligrosas posibles que pueden resultar de
barreras y controles inadecuados.
2. Identificar eventos que pudieran provocar accidentes mayores.
3. Recomendar las situaciones requeridas para iniciar el proceso de reducir el riesgo de
una instalación así como para mejorar la operatividad de la misma.
El análisis What if?, que se realizó para determinar riesgos en la máquina de inyección de
plástico, estuvo enfocado a 2 sistemas, el eléctrico y el hidráulico, para esto se procedió a
dividir la maquina en 3 subsistemas:
Subsistema 1: Sistema del grupo de cierre de platina.
Subsistema 2: sistema del grupo de inyección.
Subsistema 3: Sistema del grupo de control.
108
4.2.2 Análisis de fallas
De acuerdo al capítulo 4.1 se procedió a obtener la tasa de falla de cada una de las fallas en
cada elemento, identificados en la bitácora de mantenimiento. Para esto se realizaron en 2
tablas un registró de fallas de manera semanal y mensual para su posterior a análisis, donde se
analizara cada elemento para la obtención de la tasa de fallo.
De las tablas 26 a la 27 se registraron las fallas totales para cada elemento de manera semanal
y mensual.
Tabla 26. Fallas semanales.
Tabla 27. Fallas mensuales.
109
4.2.3 Funciones para la obtención de tasa de fallas semanalmente para cada elemento
Para obtener la tasa de fallos de cada elemento se procede a tabular las fallas de cada elemento
con una frecuencia acumulada de los fallos, para después graficar y obtener la función que
describa el crecimiento de los fallos, mediante líneas de tendencia. Para esto se tomó el tiempo
de muestreo de 16 semanas de la bitácora de mantenimiento. Tablas 29-37. Tabla 28. Fallas micro 1.LS.
Semana. Fallas
micro 1 LS.
1 1
2 1
3 1
4 2
5 2
6 2
7 3
8 3
9 3
10 4
11 5
12 6
13 8
14 9
15 10
16 12
Tabla 29. Fallas micro 9 LS.
Semana. Fallas
micro 9 LS.
1 0
2 0
3 0
4 1
5 1
6 1
7 1
8 1
9 1
10 1
11 1
12 1
13 1
14 2
15 2
16 2
y = 0.0578x2 - 0.291x + 1.5714R² = 0.9864
0
2
4
6
8
10
12
14
0 5 10 15 20
FALL
AS
SEMANAS
Fallas micro 1 LS.Fallas micro 1 LS.Polinómica (Fallas micro 1 LS.)
y = 0.1147x + 0.025R² = 0.7456
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
FALL
AS
SEMANAS
Fallas micro 9 LS.Fallas micro 9 LS.Lineal (Fallas micro 9 LS.)
110
Tabla 30. Fallas micro 10 LS.
Semana
Fallas micro 10
LS.
1 0
2 0
3 0
4 0
5 1
6 1
7 1
8 1
9 1
10 1
11 1
12 1
13 1
14 1
15 1
16 1
Tabla 31. Fallas micro 15 LS.
Semana
Fallas micro 15
LS.
1 0
2 0
3 0
4 1
5 2
6 2
7 2
8 2
9 2
10 2
11 2
12 2
13 2
14 3
15 4
16 4
y = 0.0706x + 0.15R² = 0.5647
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
FALL
AS
SEMANAS
Fallas micro 10 LS.Fallas micro 10 LS.
Lineal (Fallas micro 10 LS.)
y = -0.0014x2 + 0.2503x - 0.1214R² = 0.8023
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
0 5 10 15 20
FALL
AS
SEMANAS
Fallas micro 15 LS.Fallas micro 15 LS.
Polinómica (Fallas micro 15 LS.)
111
Tabla 32. Fallas boquilla del cañón.
Semana
Fallas boquilla del
cañón
1 1
2 3
3 6
4 7
5 10
6 12
7 13
8 15
9 16
10 17
11 18
12 18
13 20
14 21
15 23
16 24
Tabla 33. Fallas bomba de distribución de agua.
Semana
Fallas bomba de
distribución de agua.
1 2
2 3
3 4
4 5
5 5
6 5
7 7
8 7
9 8
10 10
11 12
12 14
13 15
14 16
15 17
16 18
y = -0.0501x2 + 2.3012x - 0.8786R² = 0.9907
0
5
10
15
20
25
30
0 5 10 15 20
FALL
AS
SEMANAS
Fallas boquilla del cañón.Fallas boquilla del cañón.
Polinómica (Fallas boquilla del cañón.)
y = 0.0378x2 + 0.463x + 1.7786R² = 0.9837
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 5 10 15 20
FALL
AS
SEMANAS
Fallas bomba de distribución de agua.
Fallas bomba de distribución de agua.
Polinómica (Fallas bomba de distribuciónde agua. )
112
Tabla 34. Fallas boquilla de tolva de alimentación.
Semana
Fallas boquilla de
tolva de alimentació
n
1 1
2 3
3 5
4 6
5 8
6 8
7 9
8 11
9 12
10 14
11 16
12 18
13 20
14 20
15 20
16 21 Tabla 35. Fallas timer de regulación de tiempo de carga.
Semana
Fallas timer de regulación de tiempo de
carga
1 0
2 1
3 1
4 1
5 1
6 2
7 2
8 3
9 3
10 3
11 3
12 3
13 3
14 3
15 3
16 3
y = -0.0109x2 + 1.5639x - 0.2786R² = 0.9842
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20
FALL
AS
SEMANAS
Fallas boquilla de tolva de alimentación.
Fallas boquilla de tolva de alimentación.
Polinómica (Fallas boquilla de tolva dealimentación.)
y = 0.1956x + 0.525R² = 0.7913
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
0 5 10 15 20
FALL
AS
SEMANAS
Fallas timer de regulación de tiempo de carga.
Fallas timer de regulación de tiempo de carga.
Lineal (Fallas timer de regulación de tiempo decarga.)
113
Tabla 36. Fallas timer de regulación de tiempo de inyección.
Semana
Fallas timer de regulación de
tiempo de inyección
1 1
2 1
3 2
4 2
5 3
6 4
7 5
8 5
9 6
10 7
11 8
12 9
13 11
14 12
15 13
16 13
Tabla 37. Fallas pirómetros del segundo grupo de resistencias.
Semana
Fallas pirómetros del segundo
grupo de resistencias
1 0
2 0
3 0
4 0
5 1
6 1
7 1
8 1
9 1
10 1
11 1
12 1
13 1
14 1
15 1
16 1
y = 0.0263x2 + 0.43x + 0.2643R² = 0.9902
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 5 10 15 20
FALL
AS
SEMANAS
Fallas timer de regulación de tiempo de inyección.
Fallas timer de regulación de tiempo deinyección.
Polinómica (Fallas timer de regulación detiempo de inyección.)
y = 0.0706x + 0.15R² = 0.5647
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
0 5 10 15 20
FALL
AS
SEMANAS
Fallas pirómetros del segundo grupo de resistencias.
Fallas pirómetros del segundo grupo de resistencias.
Lineal (Fallas pirómetros del segundo grupo deresistencias.)
114
4.2.4 Total de fallas mensuales para cada elemento
Tabla 38. Fallas mensuales para cada elemento de fallo.
Mensual Micro 1 LS.
Micro 9 LS.
Micro 10 LS.
Micro 15 LS.
Boquilla del
cañón
Bomba de distribución
de agua.
Bomba de tolva de
alimentación
Timer de regulación de tiempo de carga
Timer de regulación de tiempo
de inyección.
Pirómetros del
segundo grupo de
resistencias
1 2 1 0 1 7 5 6 1 2 0
2 3 1 1 2 15 7 11 3 5 1
3 6 1 1 2 18 13 18 3 9 1
4 12 2 1 4 24 18 21 3 13 1
0
5
10
15
20
25
30
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
FALL
AS
MESES
FALLAS MENSUALESMicro 1 LS. Micro 9 LS.
Micro 10 LS. Micro 15 LS.
Boquilla del cañón. Bomba de distribucion de agua.
Bomba de tolva de alimentación. Timer de regulación de tiempo de carga.
Timer de regulación de tiempo de inyección. Pirómetros del segundo grupo de resistencias.
115
4.2.5 Cálculo de la tasa de falla para cada elemento
Para calcular la tasa de fallos de cada elemento se hace uso de las funciones “y”, obtenidas del
apartado 4.2.3. A partir de las funciones “y”, obtenidas por cada elemento se procede a
calcular la tasa de fallos para cada elemento, tomando como tiempos de fallo el periodo
mínimo entre cada fallo. Finalmente se tabulan las tasas de fallos de cada elemento con un
tiempo de A a B mínimo.
La tasa de fallos o tasa de riesgo f (t) se define como la probabilidad que tiene un
componente de fallar en el instante siguiente al dado, si éste ha sobrevivido desde el instante 0
hasta el tiempo t. Es una medida de lo propenso que resulta un componente a fallar en función
de su edad.
Tabla 39. Tasa de fallo.
Elemento. f(t)
a, b para el intervalo de tiempo
mínimo semanal Tasa de fallo (P)
Micro 1 – LS 0.2403x2 - 1.2079x
+ 6.5339 a=0, b=1 6.01005
Micro 9 – LS 0.0001x2 + 0.4758x
+ 0.1068 a=0, b=4 4.235733
Micro 10 – LS 0.0706x + 0.15 a=0, b=5 1.6325
Micro 15 – LS -0.0058x2 + 1.0424x
- 0.5066 a=0, b=4 9.241866
Boquilla del cañón -0.2086x2 + 9.5865x
- 3.6585 a=0, b=1 1.6521
Bomba de distribución de agua
0.164x2 + 1.7741x + 7.8471 a=0, b=1 8.7888
Boquilla de tolva de alimentación
-0.0452x2 + 6.5127x - 1.1566 a=0, b=1 2.0846
Timer de regulación de tiempo de carga 0.1956x + 0.525 a=0, b=2 1.4412
Timer de regulación de tiempo de inyección
0.1091x2 + 1.7925x + 1.0977 a=0, b=1 2.0303
Pirómetros del segundo grupo de resistencias 0.0706x + 0.15 a=0, b=5 1.6325
116
4.2.6 Tasa de fallas - patrón de fallo “A”, curva tipo bañera
Para determinar el comportamiento de los componentes antes definidos como puntos críticos,
con ayuda de la bitácora de mantenimiento, se procede a graficar estos valores a partir de los
datos obtenidos de la tabla 39. Esto es para determinar el comportamiento de los
componentes, de acuerdo a su tasa de fallos.
Tabla 40. Patrón de fallo “A”, curva tipo bañera.
Elemento intervalo de tiempo mínimo semanal
Tasa de Fallos
Micro 1 – LS 1 6.01005
Micro 9 – LS 4 1.78481
Micro 10 – LS 5 2.97837
Micro 15 – LS 4 1.0561
Boquilla del cañón 1 1.652
Bomba de distribución de agua 1 8.7888
Boquilla de tolva de alimentación 1 2.0846
Timer de regulación de tiempo de carga 2 12.6468
Timer de regulación de tiempo de inyección 1 2.0303
Pirómetros del segundo grupo de resistencias
5 3.18752
Curva Tipo bañera
117
Tradicionalmente se ha considerado que la tasa de fallos tenía forma de bañera. Cuando se
inicia la vida del equipo, la tasa de fallos resulta ser relativamente alta (“mortalidad infantil”);
una vez que todos los componentes se han acoplado, la tasa de fallos es relativamente
constante y baja (etapa de “vida útil”); posteriormente, tras un tiempo de funcionamiento la
tasa de fallos comienza a aumentar (periodo de “envejecimiento”) hasta que llega un momento
en el que todos los elementos habrán fallado.
Al graficar la tasa de fallos – tiempo, con un Patrón de fallo “A”, curva tipo bañera, nos
damos cuenta el comportamiento de cada elemento, para así determinar cuál es la mejor
manera de proceder, para brindar la solución más adecuada para cada componente. Ya que el
patrón de fallo “A”, curva tipo bañera, " relaciona la proporción de fallas al tiempo de
operación. De esta manera Si esta curva es aplicable a las máquinas, y si la forma de la curva
es conocida, se podría usar el mantenimiento preventivo de manera ventajosa. El
mantenimiento preventivo también incluye actividades como el cambio del aceite y de los
filtros y la limpieza e inspección periódica. La actividad de mantenimiento se puede planificar
en base al tiempo del calendario o a horas de operación de la máquina y cantidad de partes
producidas.
Tabla 41. Evaluación de las tasa de fallos usando el Patrón de fallo “A”, curva tipo bañera.
Elemento. Sección del Patrón de fallo
“A”, Curva Tipo bañera.
Acciones a tomar.
Micro 1 – LS. Periodo infantil
Arriba de la curva.
Mantenimiento preventivo urgente
y posible mantenimiento correctivo
Micro 9 – LS. Etapa vida útil
Arriba de la curva.
Mantenimiento preventivo urgente
y posible mantenimiento correctivo
Micro 10 – LS. Periodo de desgaste
Arriba de la curva.
Mantenimiento preventivo urgente
y posible mantenimiento correctivo
Micro 15 – LS. Etapa vida útil
Debajo de la curva.
Mantenimiento preventivo regular
Boquilla del cañón. Periodo infantil
Debajo de la curva.
Mantenimiento preventivo urgente
Bomba de distribución de agua.
Periodo infantil
Arriba de la curva.
Mantenimiento preventivo urgente
y posible mantenimiento correctivo
Boquilla de tolva de alimentación.
Periodo infantil
Debajo de la curva.
Mantenimiento preventivo urgente
Timer de regulación de tiempo de carga.
Etapa vida útil
Debajo de la curva.
Mantenimiento preventivo regular
Timer de regulación de tiempo de inyección.
Periodo infantil
Debajo de la curva.
Mantenimiento preventivo urgente
Pirómetros del segundo grupo de resistencias.
Periodo de desgaste
Arriba de la curva.
Mantenimiento preventivo regular
y posible mantenimiento correctivo
118
4.3 Matriz de riesgos Para poder construir la matriz de riesgos se usaran los datos obtenidos a partir de la bitácora de
fallas, la cual abarco un periodo de 16 semanas (tabla 26).
Para identificar los grados de riesgos de las situaciones que pueden ocurrir, se clasificaran las
estimaciones de riesgo y estimaciones de consecuencias en tablas, para el posterior análisis de
riesgos.
Tabla 42. Estimación de la Probabilidad.
Rango de
Probabilidad.
Promedio para el
cálculo.
Denominación.
Valor
Numérico.
de 1% a 10% 4 % Baja. 1
de 11 % a 25% 18 % Poco Probable. 2
de 26% a 55% 40 % Media. 3
de 56% a 80% 68 % Altamente Probable. 4
de 81% a 99% 90 % Casi seguro. 5
Tabla 43. Estimación de las Consecuencias.
Para el presente análisis se empleará la escala de medición subjetiva expresada en la siguiente
tabla.
Consecuencia. Retraso de proceso en caso de falla. Valor numérico asignado.
Insignificante. De 1 a 2 horas. 1
Bajo. De 3 horas a 1 día. 2
Medio. De 2 días a 4 días. 3
Crítico. De 1 a 3 semanas. 4
Catastrófico. De 1 mes o más. 5
119
4.3.1 Análisis de riesgos
Usando la información de la tabla 42 y 43 se evaluara el riesgo.
Tabla 44. Estimación de la probabilidad.
Elemento. Tasa de fallo total
%.
Rango de
probabilidad.
Valor numérico.
Micro 1 – LS. 50 de 26% a 55% 3
Micro 9 – LS. 8.333 de 1% a 10% 1
Micro 10 – LS. 4.166 de 1% a 10% 1
Micro 15 – LS. 16.66 de 11 % a 25% 2
Boquilla del cañón. 100 de 81% a 99% 5
Bomba de
distribución de agua.
75 de 56% a 80% 4
Boquilla de tolva de
alimentación. 87.5 de 81% a 99% 5
Timer de regulación
de tiempo de carga.
12.5 de 11 % a 25% 2
Timer de regulación
de tiempo de
inyección.
54.16 de 26% a 55% 3
Pirómetros del
segundo grupo de
resistencias.
4.166 de 1% a 10% 1
Tabla 45. Estimación de las consecuencias.
Elemento. Consecuencia. Valor numérico.
Micro 1 – LS. Crítico. 4
Micro 9 – LS. Insignificante. 1
Micro 10 – LS. Bajo. 2
Micro 15 – LS. Bajo. 2
Boquilla del cañón. Bajo. 2
Bomba de distribución de
agua.
Medio. 3
Boquilla de tolva de
alimentación.
Bajo.
2
Timer de regulación de
tiempo de carga.
Bajo.
2
Timer de regulación de
tiempo de inyección.
Bajo.
2
Pirómetros del segundo
grupo de resistencias.
Medio.
3
120
4.3.2 Evaluación matemática de riesgo
Se define el riesgo, como la esperanza matemática de la pérdida. Si un suceso con una
probabilidad de ocurrencia “P” y un daño o consecuencia “C”, el riesgo vendrá definido por el
producto de esta probabilidad por el efecto o magnitud del daño.
Riesgo = P x C Siendo 0≤P≤1
Basándose en la formula anterior evaluaremos el riesgo que existe para cada uno de nuestros
elementos, con los datos obtenidos de las tablas se puede obtener la siguiente tabla de
resultados:
Tabla 46. Evaluación de riesgos.
Riesgo = P x C
Elemento.
Riesgo.
Probabilidad.
Consecuencia.
Riesgo.
Micro 1 – LS. Falla en la detección de
canastilla de seguridad,
pudiendo causar accidentes al
operario.
50 %
4
2
Micro 9 – LS. No se tendría un control de la
cantidad de material inyectado y
siempre habría fugas y pérdidas
de material.
8.333 %
1
0.083
Micro 10 – LS. No permite que se realice la
carga de plástico para su
dosificación, parando a la
máquina.
4.166 %
2
0.083
Micro 15 – LS. No permite que la platina móvil
se active durante el avance o pre
adelantamiento.
16.66 %
2
0.333
Boquilla del cañón. Mala inyección del plástico
dosificado al molde en donde es
inyectado el plástico.
100 %
2
2
Bomba de
distribución de agua.
Falla la refrigeración en el
intercambiador de calor, con lo
cual no se regularía la
temperatura del aceite, causando
accidentes.
75 %
3
2.25
Boquilla de tolva de
alimentación.
Mala dosificado de material al
cañón, causando una mala
inyección de plástico al molde.
87.5 %
2
1.75
Timer de regulación
de tiempo de carga.
No se podría moldear ni se
podría tener una pieza plástica
final completa.
12.5 %
2
0.25
Timer de regulación
de tiempo de
inyección.
No se podría moldear ni se
podría tener una pieza plástica
final completa.
54.16 %
2
1.083
Pirómetros del
segundo grupo de
resistencias.
No calentaría el material
adecuadamente causando
solidificación en el cañón,
causando daños al husillo.
4.166 %
3
12.49
121
Tabla 47. Estimación de la probabilidad y estimación de consecuencia.
Elemento.
Probabilidad.
Consecuencia.
Micro 1 – LS. Media. Crítico.
Micro 9 – LS. Baja. Insignificante.
Micro 10 – LS. Baja. Bajo.
Micro 15 – LS. Poco probable. Bajo.
Boquilla del cañón. Casi seguro. Bajo.
Bomba de distribución de
agua.
Altamente probable. Medio.
Boquilla de tolva de
alimentación.
Casi seguro. Bajo.
Timer de regulación de
tiempo de carga.
Poco probable. Bajo.
Timer de regulación de
tiempo de inyección.
Media. Bajo.
Pirómetros del segundo
grupo de resistencias.
Baja. Medio.
Estimación de riesgos máximo y mínimo.
Tomando como máximo riesgo un valor de 4.5 debido a las tablas de estimación de la
probabilidad y de estimación de las consecuencias, se toman los valores máximos y se
multiplican:
𝑅𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜/𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑜 = 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑜𝑑𝑒𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑑𝑒𝑝𝑟𝑜𝑏𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 ∗ 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑜𝑑𝑒𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑑𝑒𝑐𝑜𝑛𝑠𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠
𝑅𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑜 = 90 %
100∗ 5
𝑅𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑜 = 4.5 (11)
𝑅𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜/𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑜 = 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑜𝑑𝑒𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑑𝑒𝑝𝑟𝑜𝑏𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑∗ 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟𝑚𝑖𝑛𝑖𝑚𝑜𝑑𝑒𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑑𝑒𝑐𝑜𝑛𝑠𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠
𝑅𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑜 = 4 %
100∗ 1
𝑅𝑖𝑒𝑠𝑔𝑜 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑜 = 0.04 (12)
122
Tabla 48. Estimación de riesgos máximo y mínimo.
Rango de
riesgo.
Denominación.
Descripción.
Valor
numérico.
0.04 a 1.5
Riesgo bajo
El riesgo será sufrido solo por el equipo,
siendo el daño a este muy bajo, sin la
necesidad de un mantenimiento inmediato.
1
1.51 a 1.9
Riesgo aceptable
Este riesgo solo afecta al equipo,
requiriendo de un mantenimiento no
inmediato pero si lo más pronto posible.
2
2 a 3
Riesgo medio
Este riesgo afecta tanto al equipo como al
operador. Este riesgo requiere de un
mantenimiento inmediato para el equipo.
3
3.01 a 3.75
Riesgo alto
Este riesgo presenta un nivel de riesgo alto
tanto para el equipo como para el
operador.
El equipo requerirá de un mantenimiento
inmediato, en tanto que el operador puede
sufrir lesiones que van de daños bajos a
daños moderados.
4
3.751 a 4.5
Riesgo muy alto
Este riesgo presenta un nivel de riesgo alto
tanto para el equipo como para el
operador.
El equipo requerirá de un mantenimiento
inmediato ya que el equipo sufrió daños
severos, en tanto que el operador podría
requerir atención médica inmediata,
puesto que los daños podrían ser severos o
incluso hasta mortales.
5
123
4.3.3 Matriz de riesgo a partir de cada elemento que presentó fallas, identificados en la
bitácora de mantenimiento.
Se visualiza la figura 48 la cual nos representa la matriz de riesgo de los principales elementos
a los que se da seguimiento para el funcionamiento óptimo de la máquina.
Consecuencia
Insignificante
Bajo
Medio
Critico
Catastrófico
Pro
ba
bil
ida
d
Casi
segu
ro
Boquilla del
cañón
Boquilla de
tolva de
alimentación
Alt
am
ente
Pro
bab
le
Bomba de
distribución
de agua
Med
ia
Timer de
regulación
de tiempo de
inyección
Micro 1 – LS
Poco
Pro
bab
le
Micro 15 –
LS
Timer de
regulación
de tiempo de
carga
Baja
Micro 9 – LS
Micro 10 –
LS
Pirómetros
del segundo
grupo de
resistencias
Figura 48. Representación de la matriz de riesgo.
124
4.3.4 Riesgos potenciales de accidentes
Los principales factores que podrían causar un evento considerado peligroso en el área de
trabajo de la máquina de inyección serían:
Fuga: Este, evento puede presentarse en 2 sistemas:
1. Fuga en el sistema de distribución hidráulico: Se presentaría como consecuencia de
un mal mantenimiento tanto en el tanque como en la tubería de distribución, además
este evento puede presentarse debido al mal manejo de elementos tales como las
válvulas estranguladoras o el calentamiento del aceite debido a fallas en el
intercambiador o en el sistema de refrigeración . La fuga de aceite puede causar
accidentes al operador, incendio o explosión dependiendo de la dimensión de la fuga,
de la posibilidad de encontrar alguna fuente de ignición y de las características del
medio (velocidad del viento, humedad, etc.).
2. Fuga en el sistema de enfriamiento: Se presentaría como consecuencia de un mal
mantenimiento tanto en la bomba de distribución de agua como en el sistema de
distribución, además este evento puede presentarse debido al mal manejo de elementos
tales como las válvulas estranguladoras.
Incendio: La zona en la que se encuentra la maquina puede incendiarse debido a una fuga de
aceite, ya que este tiene un grado alto de flamabilidad, las principales causas de derrame de
aceite en la maquina serian debido a 2 factores:
1. Aumento de presión en tubería debido a un manejo inadecuado de elementos de
control en la distribución de aceite, tales como válvulas de control, válvulas de
contrapresión o válvulas estranguladoras.
2. Falla en el sistema de enfriamiento debido principalmente a fallas en la bomba, en las
válvulas estranguladoras o debido a alguna obstrucción en el intercambiador de calor.
Explosión: Al presentarse una sobrepresión en la tubería de distribución, debido a un manejo
inadecuado de elementos de control en la distribución de aceite, tales como válvulas de
control, válvulas de contrapresión o válvulas estranguladoras, causando lesiones tanto al
operador como a la maquina misma.
125
4.3.5 Identificación de las situaciones de alto riesgo en cada subsistema
Para que un evento sea catalogado como una situación de alto riesgo debe cubrir dos
características principales:
Debe tener una severidad por lo menos de S2.
Debe tener una ocurrencia al menos dos.
Subsistema 1: Sistema de cierre de la platina.
En este subsistema se obtuvieron dos eventos de alto riesgo respondiendo las siguientes
preguntas:
1. ¿Qué pasaría si un componente (tubos, válvulas, etc.) se rompe?
Existiría un derrame y/o fuga de aceite y en consecuencia ocurriría un incendio o explosión.
2. ¿Qué pasaría si el sistema de enfriamiento falla?
Causaría una elevación en la temperatura del aceite, reduciendo la viscosidad de este, lo que a
su vez podría causar derrames de aceite.
3. ¿Qué pasaría si el control de protección de cierre de los micros 1-LS y 20-LS
falla?
Podría causar lesiones graves al operador.
Subsistema 2: Sistema del grupo de inyección.
En este subsistema se obtuvieron cuatro eventos de alto riesgo con las siguientes preguntas:
1. ¿Qué pasaría si un componente (tubos, válvulas, etc.) se rompe?
Existiría un derrame y/o fuga de aceite y en consecuencia ocurriría un incendio o explosión.
2. ¿Qué pasaría si el sistema de enfriamiento falla?
Causaría una elevación en la temperatura del aceite, reduciendo la viscosidad de este, lo que a
su vez podría causar derrames de aceite.
3. ¿Qué pasaría si hay una falla en el sistema de resistencias eléctricas (heaters)?
Se formarían grumos de plástico alrededor del husillo, lo cual a su vez podría romper o
desbalancear el mismo.
126
4. ¿Qué pasaría si se cierra una válvula de alimentación?
Aumentaría la presión, lo cual podría causar una posible explosión, que a su vez podría causar
lesiones tanto al operador como a la maquina misma.
Subsistema 3: Sistema del grupo de control
De este subsistema se obtuvo un evento de alto riesgo:
1. ¿Qué pasaría si el control electromagnético del motor trifásico falla o se
sobrealimenta?
Podría causar una sobrecarga en la tubería de distribución, causando efectos de cavitación en
la tubería y elementos de control lo que a su vez aumentaría la presión, lo cual podría causar
una posible explosión, que a su vez podría causar lesiones tanto al operador como a la
maquina misma.
Al tener contemplados todos los eventos de alto riesgo posibles en la zona más importante del
proceso, se pueden recomendar las salvaguardas y procedimientos en caso de emergencias
requeridos. Estas salvaguardas y procedimientos también pueden ser empleados si el evento
ocurre en los tanques de almacenamiento de aceite.
Salvaguardas para evitar el evento de alto riesgo.
Según la norma NOM-002-STPS-2000 la planta tiene un grado de riesgo de incendio alto por
lo que las salvaguardas y recomendaciones se guían en la esta norma y en la Ley General de
Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente (LGEEPA) para así cumplir con la
normatividad requerida por la federación y evitar sanciones en caso de alguna auditoria.
Salvaguardas.
Medidas de seguridad del área que comprende al sistema del grupo de cierre de la platina y
del Sistema del grupo de inyección.
Los pisos deberán contar con trincheras o canaletas que conduzcan los derrames.
Cisterna de contención de fugas en el tanque de almacenamiento de agua, del sistema
de enfriamiento
Paredes contra fuego.
Paredes contra explosiones.
Detectores de incendios.
Sistema de control de incendios por medio de espumas.
Contar con la señalización de acuerdo a lo establecido en la NOM-026-STPS-1998 de
la localización del equipo contra incendio, ruta de evacuación y salidas de emergencia.
Se deberá proporcionar capacitación y adiestramiento a todos los trabajadores para el
uso y manejo de extintores y para la evacuación de emergencia.
Realizar simulacros al menos una vez cada doce meses.
127
Contar con pasillos lo suficientemente amplios, que permitan el tránsito de
montacargas mecánicos, electrónicos o manuales, así como el movimiento de los
grupos de seguridad y bomberos en casos de emergencia.
Por cada nivel de la planta, por cada 200 m2 del área de riesgo se debe instalar al
menos un extintor.
Los hidrantes deberán mantener una presión mínima de 6 kg/cm2 durante 15 minutos.
Las áreas de almacenamiento cerradas deberán cumplir con las siguientes condiciones:
No deben existir conexiones con drenajes en el piso, válvulas de drenaje, juntas de
expansión, albañales o cualquier otro tipo de apertura que pudieran permitir que los
líquidos fluyan fuera del área protegida.
Contar con ventilación natural o forzada. En los casos de ventilación forzada debe
tener una capacidad de recepción de por lo menos seis cambios de aire por hora.
Estar cubiertas y protegidas de la intemperie y, en su caso, contar con ventilación
suficiente para evitar acumulación de vapores peligrosos y con iluminación a prueba de
explosión.
Las áreas de almacenamiento abiertas deberán cumplir con las siguientes condiciones:
No estar localizadas en sitios por debajo del nivel de agua alcanzado en la mayor
tormenta registrada en la zona, más un factor de seguridad de 1.5.
Los pisos deben ser lisos y de material impermeable en la zona donde se guarden los
residuos y de material anti-derrapante en los pasillos.
Contar con pararrayos.
Las medidas de seguridad tanto del grupo de cierre como en el grupo de inyección que deben
ser instaladas en caso de no existir y deben estar en constante mantenimiento son las
siguientes tomando en cuenta que las variables críticas son: Presión y Temperatura.
Válvula de seguridad en elementos de control y tuberías (válvula de alivio).
Control automático de presión y temperatura en el tanque y tuberías de distribución.
Válvula check en los reguladores de velocidad del grupo de cierre.
Alarma de sobrepresión en el tanque.
Dispositivo de bloqueo de la fuente de calentamiento la resistencia eléctrica (heatres)
del grupo de inyección.
128
Procedimiento en caso de emergencia.
Con base a la Norma Oficial Mexicana NOM-002-STPS-2000 se estableció el siguiente
procedimiento en caso de emergencias, ya que como ya se ha dicho antes el aceite usado por la
máquina de inyección es considerado un químico inflamable.
En caso de que exista fuego a causa del aceite:
Se debe usar como medio para controlar el fuego: espumas de alcohol o dióxido de
carbono.
Se debe usar agua solo para esparcir el aceite a otros lugares o para diluir la
concentración de aceite.
Cuando se presenten fugas de aceite.
Contener y recuperar el líquido cuando sea posible.
Usar herramientas y equipo que no provoquen chispas.
Colectar el líquido con material inerte como: tierra o arena.
En Caso de Explosión.
Se deberá atacar el fuego con los extintores disponibles y simultáneamente se hará:
- Paralización total de las actividades de la recarga.
- Cierre de todas las válvulas de las cañerías que entran y salen del tanque.
- Retirar la totalidad de los vehículos estacionados o que estén en espera.
Posteriormente se procederá a una revisión de las partes afectadas por la explosión, efectuando
los cambios y ajustes necesarios para la nueva puesta en marcha de las instalaciones.
Medidas preventivas
Se deberán llevar a cabo mantenimientos preventivos y correctivos.
Mantenimiento preventivo. Se deberá tener un plan de mantenimiento programado
por frecuencias o lecturas en las áreas de lubricación, limpieza y refacciones, así como
la instrumentación, siguiendo las rutinas y los métodos programados en el sistema.
Mantenimiento correctivo. Realizar solo cuando el personal de producción,
mantenimiento e ingeniería sean enterados del estado de los equipos así se tomarán
medidas correctivas.
129
4.4 Identificación de puntos críticos
En el siguiente capítulo se procedió a realizar el análisis de la bitácora de mantenimiento,
incluyendo a su vez la nomenclatura usada en el capítulo 4.1 (análisis de riesgos), para
determinar los grados de riesgo y ocurrencia. Para tener un mejor entendimiento del sistema se
procederá a agrupar en tablas los datos obtenidos. Para poder estructurar la tabla de
identificación y análisis de puntos críticos del subsistema de inyección se procedió a tomar en
cuenta los siguientes parámetros, punto crítico, descripción de este, que pasa si este punto
crítico llega a fallar, frecuencia de ocurrencia y severidad.
El subsistema de inyección en la figura 49.
Se identificó con indicaciones en rojo los puntos críticos de este subsistema, para un mejor
entendimiento y reconocimiento de los mismos.
Figura 49. Boquillas de alimentación.
Tabla 49. Identificación y análisis de puntos críticos del subsistema de inyección.
Subsistema del cañón.
Punto
crítico.
Descripción. ¿Qué pasa si Falla?
Probabilida
d de fallo.
Riesgo.
Boquilla de
alimentación
del cañón al
molde (5).
Esta es la encargada de la
correcta inyección del
plástico dosificado al
molde en donde es
inyectado el plástico.
Sus fallas más comunes son
que no se trabaje con a la
temperatura adecuada y no se
consiga la correcta inyección.
5
Casi
seguro
4
Medio.
Al manejar plástico reciclado
la boquilla suele taparse por
desperfectos en el plástico y
en consecuencia se forcé el
husillo y el motor del
hidráulico.
5
Casi
seguro
4
Medio.
Boquilla de
la Tolva de
alimentación
(2).
Donde se alimenta de
material plástico a la
máquina de inyección la
cual va directamente al
cañón.
No llegaría el material plástico
al cañón, por lo tanto no se
podría inyectar material
plástico al molde.
5
Casi
seguro
3
Aceptable
130
El subsistema de inyección de control de tiempos de carga en la figura 50.
Donde se identificó los puntos críticos en indicadores de color rojo.
Al igual que en la tabla anterior para este sistema también se tomaron los datos y
consideraciones obtenidas por los técnicos, dado que se mencionó que ciertos elementos
tienden a fallar y necesitan inspeccionarse por lo menos cada 6 meses, este es el caso de los
micros.
Figura 50. Control de tiempos de carga.
Tabla 50. Identificación y análisis de puntos críticos del subsistema de inyección, control de tiempos de
inyección.
Subsistema de micros de control de inyección.
Punto crítico.
Descripción.
¿Qué pasa si Falla?
Probabilidad
de fallo.
Riesgo.
P.C 2.1. Micro 9-LS encargado
de activar y manda una
señal para detener el
tiempo de inyección de
material.
Si este Micro falla no se
podría tener un control
de la cantidad de
material inyectado y
siempre habría fugas y
pérdidas de material.
1
Baja.
1
Bajo.
P.C. 2.2. Micro 10-LS de control
de tiempo de carga.
Cuando este sensor se
activa manda una señal
para detener el tiempo
de carga y libera la
presión necesaria para
la inyección.
Si el Micro falla no
permite que se realice la
carga de plástico para
su dosificación y para a
la máquina.
1
Baja.
1
Bajo.
131
Subsistema de cierre, protecciones físicas, figura 51.
Este sistema de protección es particularmente importante ya que este sistema contiene
protecciones físicas como eléctricas, teniendo como protecciones eléctricas a los micros y las
físicas las canastillas de protección. Por tanto tiene que considerarse una inspección continua
en estos elementos.
Figura 51. Subsistema de protección al operario.
Tabla 51. Identificación y Análisis de puntos críticos del subsistema de Inyección, sistema de protección.
Subsistema de Protección
Punto crítico.
Descripción.
¿Qué pasa si Falla?
Probabilidad
de fallo.
Riesgo.
P.C. 4.1 Micro 1-LS de control de
cierre. Detección de
seguridad de canasta
corrediza abierta. Este
sensor manda una señal
que deshabilita el sistema
hidráulico, evitando que
se pueda activar el pistón
hidráulico del brazo de la
platina móvil, evitando así
accidentes.
Si este micro no
funciona el sistema
no detectaría si está
abierta o cerrada la
canasta corrediza,
haciendo que funcione
el sistema hidráulico,
cuando la canasta
corrediza está abierta,
pudiendo causar
accidentes al operario.
3
Medio.
4
Medio.
132
Subsistema de cierre, subsistema de control de protección mecánico eléctrico
figura 52.
Figura 52. Subsistema de control de protección mecánico-eléctrico.
Tabla 52. Identificación y análisis de puntos críticos del subsistema de control de protección
mecánico-eléctrico.
Subsistema de control de protección mecánica-eléctrico.
Punto crítico.
Descripción.
¿Qué pasa si Falla?
Probabilidad
de fallo.
Riesgo.
P.C. 6.3 Micro 15-LS.Paro de la
platina móvil para
adelantamiento y pre-
avance.
No permite que la
platina móvil se active
durante el avance o pre
adelantamiento, según
se seleccione.
2
Poco
probable.
1
Bajo.
133
Subsistema del panel de control figura 53.
El subsistema del Panel de Control es el elemento que permite tener el control y monitoreo del
proceso realizado por la máquina de inyección, por tanto este es un sistema de suma
importancia pus permite a la maquina realizar el moldeo y ajuste de los parámetros en la
realización de las piezas de plástico, así como del monitoreo y control de los subsistema de
inyección y cierre.
Figura 53 .Panel de control.
134
Tabla 53.Identificación y análisis de puntos crítico, del subsistema de panel de control.
Tabla de puntos críticos del Subsistema de panel de control
Punto crítico.
Descripción.
¿Qué pasa si Falla?
Probabilidad
de fallo.
Riesgo
Pirómetros del
segundo grupo
de resistencias.
Elemento que permite
ajustar la temperatura en
los grupos de resistencias
o heaters mediante una
perilla (la máquina trabaja
con una temperatura de
200 a 220 ºC para este
grupo de resistencias).
Si los pirómetros no
funcionan, el grupo de
resistencias no calentaría el
material adecuadamente
causando solidificación en el
cañón y posiblemente
dañaría o rompería al
husillo.
1
Baja.
1
Bajo.
Timer de
regulación de
tiempo de
inyección.
Permite ajustar el tiempo
de inyección óptimo en el
molde, para tener una
pieza de salida de buena
calidad.
Si los pirómetros no
funcionan, el grupo de
resistencias no calentaría el
material adecuadamente
causando solidificación en el
cañón y posiblemente
dañaría o rompería al
husillo.
3
Medio.
2
Bajo.
Timer de
regulación de
tiempo de
carga.
Permite ajustar el tiempo
de carga óptimo para
tener una pieza de salida
de buena calidad.
Si no funciona no se podría
moldear ni se podría tener
una pieza plástica final
completa.
2
Poco
probable.
1
Bajo.
Bomba de
distribución de
agua del sistema
de refrigeración.
Este elemento permite la
distribución del agua a
todos los elementos de la
máquina de inyección, los
elementos a los que
distribuye agua son al
intercambiador de calor
del sistema hidráulico, la
refrigeración hacia el
molde y la refrigeración
hacia la alimentación del
cañón, este elemento es
un bomba monofásica de
½ hp.
Si este elemento falla la
refrigeración en el
intercambiador de calor tipo
serpentín no estaría regulada
causando que el aceite del
sistema hidráulico se
caliente, causando que este
se aligere debido al calor y
se fugue por los empaques
del sistema hidráulico
causando accidentes.
4
Altamente
probable.
4
Medio.
Si este elemento falla la
refrigeración en el molde
haría que el producto no se
enfriara adecuadamente
causando deformaciones
debido al calor.
4
Altamente
probable.
4
Medio.
135
4.5 Niveles de riesgo de los puntos críticos del sistema
Se identificara cada punto crítico de acuerdo a su nivel riesgo, asignándoles determinaciones
de salvaguardas para la protección tanto de la máquina así como de los operarios y para la
prevención de eventos no deseados, además de proponer tanto propuestas como tipo de
mantenimiento para cada punto crítico.
Tabla 54.Tabla de niveles de riesgo de los puntos críticos muy graves de la máquina NegriBossi.
Tabla de ponderaciones puntos críticos muy graves.
Nivel de
riesgo.
Punto crítico. Determinación
salvaguarda.
Propuestas de
mantenimiento.
Tipo de
mantenimiento.
4
Medio
Micro 1 - LS
de control de
cierre.
Alarmas.
Indicadores.
Protecciones físicas.
Protecciones
electromagnéticas.
Paros de emergencia
en tablero y máquina.
Inspección periódica
de este elemento de
por lo menos cada
mes.
Llevar una bitácora de
cada falla de estos
elementos.
Mantenimiento
preventivo y
mantenimiento
correctivo (solo
como última
opción).
4
Medio
Bomba de
distribución
de agua del
sistema de
refrigeración.
Alarmas.
Indicadores en tanque
de aceite
(termómetros).
Protecciones
electromagnéticas.
Paros de emergencia
en tablero y máquina.
Inspección periódica
de este elemento de
por lo menos cada
mes.
Llevar una bitácora de
cada falla de estos
elementos.
Trabajar la bomba
dentro de los
estándares
establecidos.
Mantenimiento
Preventivo y
mantenimiento
correctivo (solo
como última
opción).
4
Medio
Boquilla de
alimentación
del cañón al
molde
Indicadores de
presión.
Paros de emergencia
en tablero y máquina.
Inspección periódica
de este elemento todos
los días.
Llevar una bitácora de
cada falla de estos
elementos.
Inspección periódica
de presión por lo
menos una vez al día.
Mantenimiento
preventivo y
mantenimiento
correctivo (solo
como última
opción).
136
Tabla 55.Tabla de niveles de riesgo de los puntos críticos graves de la máquina NegriBossi.
Tabla de ponderaciones puntos críticos graves.
Ponderación Punto crítico Determinación
salvaguarda.
Propuestas de mantenimiento. Tipo de
mantenimiento.
3
Aceptable
Boquilla de
alimentación
de la tolva.
Indicadores de
presión
Paros de emergencia
en tablero y máquina.
Inspección periódica de este
elemento todos los días.
Llevar una bitácora de cada
falla de estos elementos.
Inspección periódica de
presión todos los días.
Mantenimiento
preventivo y
mantenimiento
correctivo (solo
como última
opción).
1
Bajo
Pirómetros
del segundo
grupo de
resistencias
Indicadores
(pirómetros
analógicos)
Protecciones
electromagnéticas
Limitadores de
voltaje.
Inspección periódica de este
elemento de por lo menos cada
mes.
Llevar una bitácora de cada
falla de estos elementos.
Medición periódica de los
voltajes de los termopares para
comprobar que se los voltajes
están dentro de los parámetros
adecuados.
Mantenimiento
preventivo y
mantenimiento
correctivo (solo
como última
opción).
1
Bajo
Micro 15 -
LS de control
de cierre.
Indicadores.
Protecciones físicas.
Protecciones
electromagnéticas.
Inspección periódica de este
elemento de por lo menos cada
mes.
Llevar un bitácora de cada
falla de estos elementos
Mantenimiento
preventivo y
mantenimiento
correctivo (solo
como última
opción).
1
Bajo
Micro 9 - LS
de control de
inyección.
Indicadores.
Protecciones físicas.
Protecciones
electromagnéticas.
Inspección periódica de este
elemento de por lo menos cada
mes.
Llevar una bitácora de cada
falla de estos elementos.
Mantenimiento
preventivo y
mantenimiento
correctivo (solo
como última
opción).
Micro 10 -
LS de control
de tiempo de
carga.
Indicadores.
Protecciones físicas.
Protecciones
electromagnéticas.
Inspección periódica de este
elemento de por lo menos cada
mes.
Llevar una bitácora de cada
falla de estos elementos.
Mantenimiento
preventivo y
mantenimiento
correctivo (solo
como última
opción).
1
Bajo
Timer de
regulación de
tiempo de
carga.
Indicadores de
presión.
Protecciones
electromagnéticas.
Inspección periódica de este
elemento de por lo menos cada
mes.
Llevar una bitácora de cada
falla de estos elementos.
Mantenimiento
preventivo y
mantenimiento
correctivo (solo
como última
opción).
137
4.6 Elección del programa
Existen diferentes métodos de programación aplicables a la industria. El equipo de trabajo
define algunos programas como sugerencia para la maquina inyectora NegriBossi.
Método de programación de mantenimiento:
- Programa Diario.
- Programa Semanal.
Es de vital importancia trabajar bajo un programa de mantenimiento ya que las consecuencias
económicas por la ineficiencia del mantenimiento pueden ser desastrosas como lo son:
- Disminución de calidad del producto.
- Interrupciones en el proceso de producción con su costo económico.
- Desgaste de las máquinas.
- Costos de capital por equipos improductivos.
- Pagos de salarios por mano de obra inactiva.
Todos los puntos anteriores son una gran pérdida para la empresa, y se puede evitar esto
obteniendo mejores resultados.
Es decir que el mantenimiento afecta en:
a) La eficiencia.
b) Costos.
c) Calidad.
d) Confiabilidad (entregas a tiempo).
El programa de mantenimiento preventivo propuesto involucra los siguientes puntos:
- Manejo de formatos a fin de integrar un historial de mantenimiento.
- Desarrollo de una estructura organizacional, para la asignación de funciones y
responsabilidades.
- Procedimientos de mantenimiento preventivo para los sectores que más afectan a las
maquinas vitales dentro de la empresa.
Estos puntos se desarrollaron en el capítulo 4.
Para tener un buen mantenimiento se debe contar con un registro de la maquinaria y equipo
que la empresa posee, colocando la información más importante y que nos pueda servir como
referencia.
138
Se realizara el llenado de fichas y formatos de control los cuales permanecerán en el
departamento de mantenimiento de los cuales se proponen los siguientes:
Tabla 56. Registro de maquinaria y equipo.
De esta forma será mucho más fácil, poder diagnosticar si las fallas son reales o está
sucediendo alguna acción ajena a la maquinaria, sin olvidar mencionar es parte del archivo del
lugar de trabajo.
Se propone el siguiente formato para control del mantenimiento preventivo:
Tabla 57.Formato para el control del mantenimiento preventivo.
De esta forma se puede evaluar si el mantenimiento se hizo en la fecha y hora precisa, si el
tiempo estimado conforme a la revisión es real o excede o bien cuál fue el motivo del tiempo
fue mayor.
Una vez analizados las posibles causas, y detectar las maquinas que requieren del
mantenimiento, el departamento de mantenimiento tendrá que realizar un formato único para
la evaluación de las tablas anteriores, de información ya recabada. De esta forma, se tendrá
una visión más amplia de los sucesos reales, a su vez, poder diagnosticar, programar y actuar.
139
Después de a ver desarrollado el análisis de riesgo y de identificar los grados de riesgos en la
máquina se procedió a analizar tres puntos:
- Severidad.
- Ocurrencia mensual.
- Niveles de riesgo.
Con lo cual se llegó a la conclusión que los principales elementos de la máquina de inyección
que presentan una mayor severidad y nivel de riesgo son el motor trifásico y el sistema de
enfriamiento (bomba de distribución de agua e intercambiador), que se verá desglosado a
continuación.
Procedimiento para dar mantenimiento preventivo al motor trifásico y sistema de
enfriamiento.
1. Solicitar información.
a. Bitácora de funcionamiento del motor trifásico, así como sistema de enfriamiento
(bomba de distribución de agua e intercambiador).
2. Análisis general del motor y sistema de enfriamiento.
a. Consultar el manual del motor trifásico, así como de la bomba de distribución del agua
e intercambiador.
b. Observación detallada de muestras.
c. Enlistar problemas y establecer estimaciones de posibles fallas.
d. Deseable experiencia en mantenimiento de motores trifásicos y bombas centrifugas e
intercambiadores.
3. Verificaciones al sistema eléctrico.
a. Identificar interruptores de pastilla y fusibles
b. Verificar su número secuencial.
c. Registrar el estado motor.
4. Limpieza de la bomba de distribución de agua e intercambiador.
a. Uso de aire comprimido para extraer toda la suciedad y polvo acumulado.
b. Limpiar los conductos, sopleteando en sentido contrario a la circulación tanto en la
bomba como en el intercambiador.
c. Limpiar los filtros con productos disolventes y reemplazarlos si es preciso tanto en la
bomba como en el intercambiador.
d. Purgar el sistema hidráulico.
140
5. Verificación en sistema hidráulico.
a. El estado de la unidad de servicio.
b. Las juntas en las conexiones.
c. Salidas de aceite.
d. Buen funcionamiento de las válvulas de purga automática.
6. Observaciones preventivas.
a. Verificar que no existan falsos contactos.
b. Que los fusibles no se encuentren flameados o presenten algún daño.
c. Revisar amarres y cableado, encintar aquellos que se encuentren en mal estado.
7. Alternativas de reparación.
a. Posible reparación.
- Cambiar piezas.
Verificar existencia de refacciones en el almacén.
Generar requisición.
- Ajuste mecánico.
b. Solicitar servicios.
Taller mecánico.
Taller eléctrico.
8. Historial de mantenimiento de la bomba de distribución general.
a. Datos generales del molde (nombre, número, cavidades, etc.).
b. Estado del molde en producción (inicio de producción, piezas producidas y fin de
producción).
c. Mecánicos participantes en el mantenimiento.
d. Resumen claro y conciso de problemas, causas y soluciones.
e. Material empleado (requisiciones).
f. Aspectos importantes para el próximo mantenimiento.
Con el propósito de desarrollar un programa de mantenimiento bien planificado, debe contener
todos aquellos elementos a los cuales se les debe realizar algún trabajo de preservación, por lo
cual se propone la siguiente programación.
141
Método.
- Inspección de calidad: La inspección de calidad es vital, ya que se cuida la calidad del
productos y la satisfacción de los clientes, en forma de acuerdo en cada proceso
existente debe existir un inspector, su función bien sabida, es mantener los estándares
requeridos para la elaboración de la inyección de plásticos, esta persona, será la
adecuada para tomar una muestra realizar PND respectivas y PD al producto,
visualizando la conformación del pedido, de esta forma se mantendrá un orden y la
calidad deseada. Las características de un producto o servicio determinan el nivel de
satisfacción del cliente. La necesidad consecutiva de estas inspecciones, estas pruebas
se realizaran 3 veces por turno.
Máquina.
- Cavidades incompletas: Este apartado se debe a la falta de mantenimiento de en
moldes, ya que están compuestas con placas con diferentes cavidades para la inyección
de los productos, si uno se desgasta este se retira de la placa y sigue funcionando pero
la producción va a bajar, y cada vez que se encuentra este detalle se prefiere retirar la
cavidad defectuosa, esto se puede contrarrestar con el mantenimiento preventivo
semanal, de esta forma se evitaran placas al 70% u 80% de su capacidad aumentado la
productividad. Evitando esta capacidad incompleta se revisaran cada tercer día las
placas.
- Fuga de agua y Piezas sucias de grasa: Estos diversos problemas se mantienen en
solución con el mantenimiento preventivo, que serán detectados en el momento
adecuado y exacto, para su reparación y excelente funcionamiento de la empresa, las
piezas sucias, es parte de una disciplina que será impuesta a los operarios, muchas
veces por pereza se dejan pasar este tipo de detalles, pero es importante resaltar, el
mantener limpio el área de trabajo de cada persona, de esta forma mantendremos
limpio el lugar de trabajo, se estará aplicando 5s, que es beneficio para todos.
- Paros constantes por fallas: Estos paros constantes ya fueron analizados en el
apartado III de la tesis, evaluando las principales fallas, destacando las importantes,
vitales y triviales, se pretende reducir estos paros con la propuesta, programa de
mantenimiento, evitando horas extras y tiempo muerto.
- Fractura de tornillos: Con el mantenimiento preventivo se harán un chequeo general
de la máquina y así evitar este tipo de defectos, como fracturas, piezas desgastadas,
entre otros, como ya se mencionó anteriormente este mantenimiento ataca diferentes
áreas de la empresa. Se tiene un inventario de tornillos necesarios y cuáles son los que
tienen más problemas, por si alguna falla externa ocasiona un mantenimiento
correctivo, inmediatamente poner reposición y seguir con la producción.
142
Elemento.
% Fallas totales
(16 semanas).
# Fallas Totales
(16 semanas). Riesgo. X(2)
Tiempo recomendado
para mantenimeinto.
Micro 1 – LS 50 12 2 2 1.0417
Micro 9 – LS 8.333 2 0.0833 2 25.0090
Micro 10 – LS 4.166 1 0.0833 2 25.0060
Micro 15 – LS 16.66 4 0.333 2 6.2538
Boquilla del cañón 100 24 2 2 1.0417
Bomba de distribución de
agua 75 18 2.25 2 0.9259
Boquilla de tolva de
alimentación 87.5 21 1.75 2 1.1905
Timer de regulación de
tiempo de carga 12.5 3 0.25 2 8.3333
Timer de regulación de
tiempo de inyección 54.16 13 1.083 2 1.9234
Pirómetros del segundo
grupo de resistencias 4.1666 1 0.1248 2 16.6931
Τ=%
(# )( )( )
4.7 Cálculo del tiempo recomendado de mantenimiento para cada
elemento
A continuación obtendremos el tiempo recomendado para aplicar el mantenimiento de cada
uno de los elementos falla que hemos detectado para esto aplicaremos la siguiente fórmula:
𝝉 =% 𝑭 𝒎 𝒏
(# 𝑭 𝒎 𝒏 )(𝑹 )( ) (13)
% Fallas totales datos obtenidos de la tabla 12485 del capítulo 4.
# Fallas totales datos obtenidos de la tabla 12485 del capítulo 4.
Riesgo datos obtenidos de la tabla 12485 del capítulo 4.
La tabla 58 muestra el tiempo recomendado para la aplicación del mantenimiento para cada
uno de los elementos de falla.
Tabla 58. Tiempo recomendado de mantenimiento.
Elemento.
% Fallas
totales (16
semanas)
# Fallas
Totales (16
semanas) Riesgo X(2)
Tiempo
recomendado para
mantenimiento
Micro 1 – LS 50 12 2 2 1.0417
Micro 9 – LS 8.333 2 0.0833 2 25.0090
Micro 10 – LS 4.166 1 0.0833 2 25.0060
Micro 15 – LS 16.66 4 0.333 2 6.2538
Boquilla del cañón 100 24 2 2 1.0417
Bomba de
distribución de agua 75 18 2.25 2 0.9259
Boquilla de tolva de
alimentación 87.5 21 1.75 2 1.1905
Timer de regulación
de tiempo de carga 12.5 3 0.25 2 8.3333
Timer de regulación
de tiempo de
inyección 54.16 13 1.083 2 1.9234
Pirómetros del
segundo grupo de
resistencias 4.1666 1 0.1248 2 16.6931
143
4.7.1 Periodo recomendado de mantenimiento
La tabla 59.1 y 59.2 se realizó a partir de los datos recopilado al tener trabajando la máquina
de inyección Negri Bossi y analizar sus tiempos en que cada parte analizada con qué
frecuencia falla y se encontró, en la tabla 59 en donde se describen los elementos y los tiempos
en que es necesario dar mantenimiento para su correcto funcionamiento y en consecuencia una
mejor producción:
Tabla 59.1. Formato de mantenimiento recomendado.
Elemento. Actividad. Responsable. Herramienta. Tiempos.
Pirómetros. Checar que haga la
correcta activación
de la fuerza eléctrica
del contactor para
la activación de las
resistencias.
Técnico en
turno.
Desarmadores
Termopar.
Fuente de calor.
Multímetro.
Cada 2
semanas
Boquilla
Del cañón.
Quitar la boquilla
del cañón e
inspeccionar que no
esté tapada con
residuos sólidos.
Técnico en
turno.
Llave española de
2'.
Soplete.
Espátula.
Cepillo de alambre.
Guantes.
Diario.
Boquilla
De la Tolva
de
alimentación.
Quitar la boquilla
del cañón e
inspeccionar que no
esté tapada con
residuos sólidos.
Técnico en
turno.
Llave española de
2'.
Soplete.
Espátula.
Cepillo de alambre.
Guantes.
Diario.
Bomba de
agua.
Verificar que la
bomba funcione
correctamente para
que haga una
correcta circulación
del agua por el
sistema de
refrigeración de la
máquina y el molde.
Técnico en
turno.
Desarmadores.
Lleves diferentes
medidas.
Baleros.
Lubricantes.
Diario
144
Tabla 59.2. Formato de mantenimiento recomendado.
Elemento. Actividad. Responsable. Herramienta. Tiempos.
Timer de
regulación de
tiempo de carga
Checar que haga la
correcta activación
de la fuerza eléctrica
del contactor para la
activación de las de
las electroválvulas.
Técnico en
turno.
Desarmadores.
Multímetro.
Platinos de
repuesto.
Equipo de
limpieza.
Una vez a
la semana
Timer de
regulación de
tiempo de carga
Checar que haga la
correcta activación
de la fuerza eléctrica
del contactor para la
activación de las de
las electroválvulas.
Técnico en
turno.
Desarmadores.
Multímetro.
Platinos de
repuesto.
Equipo de
limpieza.
Cada 2
días
Micro-1 LS Abrir el micro
switch y checar el
desgaste de los
platinos que dan
continuidad a la
energía eléctrica y
si es necesario
cambiar el micro
switch.
Técnico en
turno
Multímetro digital.
Desarmadores de
cruz.
Desarmadores
planos.
Llaves de
diferentes medidas.
Diario
Micro-15 LS Abrir el micro
switch y checar el
desgaste de los
platinos que dan
continuidad a la
energía eléctrica y
si es necesario
cambiar el micro
switch.
Técnico en
turno
Multímetro digital.
Desarmadores de
cruz.
Desarmadores
planos.
Llaves de
diferentes medidas.
1 vez a la
semana
Micro-9 LS
Micro-10 LS
Abrir el micro
switch y checar el
desgaste de los
platinos que dan
continuidad a la
energía eléctrica y
si es necesario
cambiar el micro
switch.
Técnico en
turno
Multímetro digital.
Desarmadores de
cruz.
Desarmadores
planos.
Llaves de
diferentes medidas.
Cada 3
semanas
145
4.7.2 Calendario de fechas sugerido para el mantenimiento periódico de los
elementos identificados como puntos críticos
146
147
CAPITULO V.-IMPLEMENTACION DEL PLAN DE
MANTENIMIENTO
148
En este capítulo se implementa el programa de mantenimiento que se ha desarrollado, esto se
hará mediante un historial en donde se lleva a cabo la recopilación de las fallas que ha tenido
la máquina Negri Bossi, mediante un conjunto de tablas, estas son llenadas por el técnico en
turno o el personal que se encuentre presente al momento de la falla.
Para esto se utilizaron dos formatos en donde se registraron los datos que se obtenían de la
máquina, el primer formato será para el mantenimiento correctivo y el segundo será para el
mantenimiento preventivo que se ha programado para la máquina. Este registro se ha llevado
desde el mes de marzo del presente año. A continuación se presenta el registro que se obtuvo
de estos formatos.
5.1 Mantenimiento correctivo
Para el mantenimiento correctivo que se le está dando a la máquina, se utiliza una tabla en la
cual se llevara el registro de la fecha, hora de las fallas que se presenten, así como un breve
análisis del técnico del motivo de la falla y una breve descripción de la acción que tomo para
solucionar dichas fallas y el tiempo que le tomo solucionar el problema (figura 54).
Informe de Tiempo Perdido debido a Fallas de la Máquina Negri Bossi. Periodo de inspección __________ 2013.
N. de
Falla.
Fecha y
Hora.
Descripción de
la falla.
Tiempo perdido
por
interrupción.
Causa de la
interrupción.
Acción
tomada.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Figura 54. Tabla de registro de las fallas de la máquina Negri Bossi.
149
A continuación se presentan las tablas de agosto a noviembre del año 2013, aplicando el
MBR.
Tabla 60. Fallas de máquina Negri Bossi del mes de agosto.
Informe de Tiempo Perdido debido a Fallas de la Máquina Negri Bossi. Periodo de inspección Agosto 2013.
N. de falla. Fecha y hora.
Descripción de la
falla.
Tiempo perdido
por
interrupción.
Causa de la
interrupción. Acción tomada.
1
07/08/2013
13:00
Bloqueo de la
boquilla de la
tolva de
alimentación. 25 minutos. Exceso de material.
Paro de la máquina y
desbloqueo de la
boquilla.
2
12/08/2013
14:00
Falla en bomba de
distribución de
agua. 1 día. Desgaste mecánico.
Cambio de la bomba de
distribución.
3
20/08/2013
12:00
Bloqueo de la
boquilla del
cañón. 20 minutos.
Plastificación del
polímero.
Paro de la máquina y
desbloqueo de la
boquilla.
4
26/08/2013
15:30
Bloqueo de la
boquilla del
cañón. 20 minutos.
Plastificación del
polímero.
Paro de la máquina y
desbloqueo de la
boquilla.
5
28/08/2013
13:40
Fallo del micro
1LS. 2 horas.
Fallo en platinas y
accionamientos
mecánicos.
Se para la máquina se
identifica el fallo y se
repara o cambia el
platino.
6
29/08/2013
17:15
Bloqueo de la
boquilla de la
tolva de
alimentación. 25 minutos. Exceso de material.
Paro de la máquina y
desbloqueo de la
boquilla.
7
31/08/2013
16:00
Bloqueo de la
boquilla del
cañón. 20 minutos.
Plastificación del
polímero.
Paro de la máquina y
desbloqueo de la
boquilla.
8
9
10
150
Tabla 61. Fallas de máquina Negri Bossi del mes de septiembre.
Informe de Tiempo Perdido debido a Fallas de la Máquina Negri Bossi. Periodo de inspección Septiembre 2013.
N. de
falla. Fecha y hora.
Descripción de la
falla.
Tiempo perdido
por
interrupción.
Causa de la
interrupción. Acción tomada.
1
05/09/2013
15:00
Timer de regulación
de tiempo de
inyección. 3 horas. Falla eléctrica. Cambio de la pieza.
2
09/09/2013
10:00
Falla en bomba de
distribución de agua. 1 día. Desgaste mecánico.
Cambio de la bomba de
distribución.
3
09/09/2013
17:30
Bloqueo de la
boquilla del cañón. 20 minutos.
Plastificación del
polímero.
Paro de la máquina y
desbloqueo de la
boquilla.
4
12/09/2013
10:45 Fallo de micro 1LS. 2 horas.
Fallo en las platinas
o accionamientos
mecánicos.
Paro de la máquina y
reparación de los
accionamientos.
5
14/09/2013
11:00
Falla en bomba de
distribución de agua. 1 día. Desgaste mecánico.
Cambio de la bomba de
distribución.
6
17/09/2013
12:00
Bloqueo de la
boquilla de la tolva
de alimentación. 25 minutos. Exceso de material.
Paro de la máquina y
desbloqueo de la
boquilla.
7
18/09/2013
13:00
Bloqueo de la
boquilla del cañón. 20 minutos.
Plastificación del
polímero.
Paro de la máquina y
desbloqueo de la
boquilla.
8
18/09/2013
15:30
Bloqueo de la
boquilla de la tolva
de alimentación. 25 minutos. Exceso de material.
Paro de la máquina y
desbloqueo de la
boquilla.
9
20/09/2013
17:00 Fallo de micro 15LS 2 horas. Fallo eléctrico. Cambio del micro.
10
24/09/2013
16:00
Bloqueo de la
boquilla del cañón. 20 minutos.
Plastificación del
polímero.
Paro de la máquina y
desbloqueo de la
boquilla.
11 26/09/2013
Timer de regulación
de tiempo de
inyección. 3 horas. Falla eléctrica. Cambio de la pieza.
151
Tabla 62. Fallas de máquina Negri Bossi del mes de octubre.
Informe de Tiempo Perdido debido a Fallas de la Máquina Negri Bossi. Periodo de inspección Octubre 2013.
N. de
falla. Fecha y hora.
Descripción de la
falla.
Tiempo perdido
por
interrupción.
Causa de la
interrupción. Acción tomada.
1
07/10/2013
11:00
Falla en bomba de
distribución de agua. 1 día. Desgaste mecánico.
Cambio de la bomba de
distribución.
2
09/10/2013
17:00
Bloqueo de la
boquilla del cañón. 20 minutos.
Plastificación del
polímero.
Paro de la máquina y
desbloqueo de la
boquilla.
3
14/10/2013
13:00
Bloqueo de la
boquilla del cañón. 20 minutos.
Plastificación del
polímero.
Paro de la máquina y
desbloqueo de la
boquilla.
4
16/10/2013
11:30 Fallo de micro 1LS. 2 horas.
Fallo en las platinas
o accionamientos
mecánicos.
Paro de la máquina y
reparación de los
accionamientos.
5
17/10/2013
12:00 Fallo de micro 1LS. 2 horas.
Fallo en las platinas
o accionamientos
mecánicos.
Paro de la máquina y
reparación de los
accionamientos.
6
19/10/2013
17:00
Bloqueo de la
boquilla de la tolva
de alimentación. 25 minutos. Exceso de material.
Paro de la máquina y
desbloqueo de la
boquilla.
7
23/10/2013
19:00
Bloqueo de la
boquilla de la tolva
de alimentación. 25 minutos. Exceso de material.
Paro de la máquina y
desbloqueo de la
boquilla.
8
24/10/2013
12:00
Falla en bomba de
distribución de agua. 1 día. Desgaste mecánico.
Cambio de la bomba de
distribución.
9
26/10/2013
17:00
Timer de regulación
de tiempo de
inyección. 3 horas. Falla eléctrica. Cambio de la pieza.
10
30/10/2013
19:00 Fallo de micro 10-LS 2 horas.
Falla mecánica y
eléctrica. Cambio de la pieza.
152
Tabla 63. Fallas de máquina Negri Bossi del mes de noviembre.
Informe de Tiempo Perdido debido a Fallas de la Máquina Negri Bossi. Periodo de inspección Noviembre 2013.
N. de
falla. Fecha y hora.
Descripción de la
falla.
Tiempo perdido
por
interrupción.
Causa de la
interrupción. Acción tomada.
1
06/11/2013
14:50
Fallo del timer de
regulación de tiempo
de carga. 2 horas.
Falla eléctrica o
desgaste de la pieza. Cambio de pieza.
2
12/11/2013
15:40 Fallo de micro 9LS 2 horas.
Falla mecánica o
eléctrica. Cambio de pieza.
3
12/11/2013
14:40
Timer de regulación
de tiempo de
inyección. 3 horas. Falla eléctrica. Cambio de la pieza.
4
14/11/2013
10:00
Falla en bomba de
distribución de agua. 1 día. Desgaste mecánico.
Cambio de la bomba de
distribución.
5
16/11/2013
19:00
Bloqueo de la
boquilla de la tolva
de alimentación. 25 minutos. Exceso de material.
Paro de la máquina y
desbloqueo de la
boquilla.
6
20/11/2013
14:00 Fallo de micro 1LS. 2 horas.
Fallo en las platinas
o accionamientos
mecánicos.
Paro de la máquina y
reparación de los
accionamientos.
7
26/11/2013
14:40
Bloqueo de la
boquilla del cañón. 20 minutos.
Plastificación del
polímero.
Paro de la máquina y
desbloqueo de la
boquilla.
8
26/11/2013
10:00 Fallo de micro 15LS 2 horas. Fallo eléctrico. Cambio del micro.
9
28/11/2013
19:00
Bloqueo de la
boquilla de la tolva
de alimentación. 25 minutos. Exceso de material.
Paro de la máquina y
desbloqueo de la
boquilla.
10
29/11/2013
14:00
Falla en bomba de
distribución de agua. 1 día. Desgaste mecánico.
Cambio de la bomba de
distribución.
153
5.2 Mantenimiento preventivo
Para el mantenimiento preventivo que se le está dando a la máquina, se utiliza en las tablas 60
a la 63, aplicando el MBR de este capítulo, en este se lleva el registro del mantenimiento
general que se le da a la máquina de manera periódica aquí se incluyen las fechas en la que se
le tiene que dar el mantenimiento así como el tiempo que se le debe de dedicar para esta tarea,
así como espacios correspondientes para el técnico ponga los tiempos reales que le tomo
realizar esta tarea (figura 55).
El mantenimiento general que se le da a la máquina Negri Bossi consta del seguimiento y
mantener en su punto óptimo los puntos críticos analizados.
Mantenimiento de la Máquina Negri Bossi. Periodo de inspección.
Semana Mantenimiento.
Fecha
programada.
Fecha de
ejecución.
Tiempo
programado. Tiempo real.
1
2
3
4
Figura 55. Tabla de inspección de la máquina Negri Bossi.
A continuación se presentan las tablas de agosto a noviembre del año 2013.
Tabla 64. Mantenimiento preventivo de la máquina Negri Bossi del mes de agosto.
Mantenimiento de la Máquina Negri Bossi. Periodo de inspección agosto 2013.
Semana Mantenimiento.
Fecha
programada.
Fecha de
ejecución.
Tiempo
programado. Tiempo real.
1
Preventivo
general. 03/08/2013 03/08/2013 8 hrs. 10 hrs.
2
Preventivo
general. 10/08/2013 10/08/2013 8 hrs. 8 hrs.
3
Preventivo
general. 17/08/2013 17/08/2013 8 hrs. 8 hrs.
4
Preventivo
general. 24/08/2013 24/08/2013 8 hrs. 7 hrs.
5
Preventivo
general. 31/08/2013 31/08/2013 8 hrs. 9 hrs.
154
Tabla 65. Mantenimiento preventivo de la máquina Negri Bossi del mes de septiembre.
Mantenimiento de la Máquina Negri Bossi. Periodo de inspección septiembre 2013.
Semana Mantenimiento.
Fecha
programada.
Fecha de
ejecución.
Tiempo
programado. Tiempo real.
1
Preventivo
general. 07/09/2013
8 hrs. 6 hrs.
2
Preventivo
general. 14/09/2013
8 hrs. 5hrs.
3
Preventivo
general. 21/09/2013
8 hrs. 8 hrs.
4
Preventivo
general. 28/09/2013
8 hrs. 7 hrs.
Tabla 66. Mantenimiento preventivo de la máquina Negri Bossi del mes de octubre.
Mantenimiento de la Máquina Negri Bossi. Periodo de inspección octubre 2013.
Semana Mantenimiento.
Fecha
programada.
Fecha de
ejecución.
Tiempo
programado. Tiempo real.
1
Preventivo
general. 05/10/2013
8 hrs. 6 hrs.
2
Preventivo
general. 12/10/2013
8 hrs. 5hrs.
3
Preventivo
general. 19/10/2013
8 hrs. 8 hrs.
4
Preventivo
general. 26/10/2013
8 hrs. 7 hrs.
Tabla 67. Mantenimiento preventivo de la máquina Negri Bossi del mes de noviembre.
Mantenimiento de la Máquina Negri Bossi. Periodo de inspección noviembre 2013.
Semana Mantenimiento.
Fecha
programada.
Fecha de
ejecución.
Tiempo
programado. Tiempo real.
1
Preventivo
general. 09/11/2013
8 hrs. 7 hrs.
2
Preventivo
general. 16/11/2013
8 hrs. 6 hrs.
3
Preventivo
general. 23/11/2013
8 hrs. 7 hrs.
4
Preventivo
general. 30/11/2013
8 hrs. 5 hrs.
155
5.3 Resultados
5.3.1 Registro de fallas después de la aplicación del plan de mantenimiento
Bitácora de fallas, después de la aplicación del plan de mantenimiento la cual abarco un
periodo de 16 semanas.
De las tablas tal al tal se registraron las fallas totales para cada elemento de manera semanal y
mensual.
Tabla 68. Muestra de fallas semanal.
Tabla 69. Muestra de fallas mensual.
156
5.3.2 Funciones para la obtención de tasa de fallos semanalmente para cada elemento
después de la aplicación del MBR.
Para obtener una comparación de cada elemento, antes y después de la aplicación del plan de
mantenimiento, se procede a tabular las fallas de cada elemento con una frecuencia acumulada
de los fallos, para después graficar y obtener la función que describa el crecimiento de los
fallos. Tabla 70. Fallos micro 1 LS.
Semana.
Fallas
micro 1
LS.
1 0
2 0
3 0
4 1
5 1
6 2
7 2
8 2
9 2
10 2
11 4
12 4
13 4
14 4
15 5
16 5
Tabla 71. Fallos micro 9 LS.
Semana
Fallas
micro 9
LS.
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
8 0
9 0
10 0
11 0
12 0
13 0
14 1
15 1
16 1
y = 0.0028x2 + 0.3083x - 0.5071R² = 0.9422
-1
0
1
2
3
4
5
6
0 5 10 15 20
FALL
AS
SEMANAS
Fallas micro 1 LS.Fallas micro 1 LS.Polinómica (Fallas micro 1 LS.)
y = 0.0574x - 0.3R² = 0.4588
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 5 10 15 20
FALL
AS
SEMANAS
Fallas micro 9 LS.Fallas micro 9 LS.Lineal (Fallas micro 9 LS.)
157
Tabla 72. Fallos micro 10 LS.
Semana.
Fallas micro 10
LS.
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
8 0
9 0
10 0
11 0
12 1
13 1
14 1
15 1
16 1 Tabla 73. Fallos micro 15 LS.
Semana.
Fallas micro 15
LS.
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 1
8 1
9 1
10 1
11 1
12 1
13 1
14 1
15 1
16 2
y = 0.0809x - 0.375R² = 0.6471
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 5 10 15 20
FALL
AS
SEMANAS
Fallas micro 10 LS.Fallas micro 10 LS. Lineal (Fallas micro 10 LS.)
y = -0.0009x2 + 0.1252x - 0.2946R² = 0.7615
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 5 10 15 20
FALL
AS
SEMANAS
Fallas micro 15 LS.Fallas micro 15 LS.Polinómica (Fallas micro 15 LS.)
158
Tabla 74. Fallos boquilla del cañón.
Semana.
Fallas boquilla
del cañón.
1 0
2 0
3 1
4 3
5 3
6 4
7 5
8 6
9 6
10 7
11 8
12 8
13 8
14 8
15 8
16 9
Tabla 75. Fallos bomba de distribución de agua.
Semana.
Fallas bomba de
distribución de agua.
1 0
2 1
3 1
4 1
5 1
6 3
7 3
8 3
9 3
10 4
11 4
12 5
13 5
14 6
15 6
16 7
y = -0.0361x2 + 1.2337x - 1.8643R² = 0.9814
-2
0
2
4
6
8
10
0 5 10 15 20
FALL
AS
SEMANAS
Fallas boquilla del cañón.Fallas boquilla del cañón.Polinómica (Fallas boquilla del cañón.)
y = 0.0054x2 + 0.3445x - 0.1232R² = 0.9643
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 5 10 15 20
FALL
AS
SEMANAS
Fallas bomba de distribución de agua.
Fallas bomba de distribución de agua.
Polinómica (Fallas bomba dedistribución de agua. )
159
Tabla 76. Fallos boquilla de tolva de alimentación.
Semana.
Fallas boquilla de
tolva de alimentació
n.
1 1
2 1
3 1
4 2
5 2
6 2
7 4
8 4
9 4
10 4
11 5
12 6
13 6
14 7
15 7
16 8 Tabla 77. Fallos timer de regulación de tiempo de carga.
Semana.
Fallas timer de
regulación de tiempo de carga.
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
8 0
9 0
10 0
11 0
12 0
13 1
14 1
15 1
16 1
y = 0.0088x2 + 0.3335x + 0.3464R² = 0.97
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 5 10 15 20
FALL
AS
SEMANAS
Fallas boquilla de tolva de alimentación.
Fallas boquilla de tolva dealimentación.Polinómica (Fallas boquilla de tolva dealimentación.)
y = 0.0706x - 0.35R² = 0.5647
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 5 10 15 20
FALL
AS
SEMANAS
Fallas timer de regulación de tiempo de carga.
Fallas timer de regulación de tiempo de carga.
Lineal (Fallas timer de regulación de tiempo de carga.)
160
Tabla 78. Fallos timer de regulación de tiempo de inyección.
Semana.
Fallas timer de
regulación de tiempo de
inyección.
1 0
2 0
3 0
4 0
5 1
6 1
7 1
8 2
9 2
10 2
11 2
12 3
13 3
14 4
15 4
16 4 Tabla 79. Fallos pirómetros del segundo grupo de resistencias.
Semana.
Fallas pirómetros del segundo
grupo de resistencias.
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
8 0
9 0
10 0
11 0
12 0
13 0
14 0
15 0
16 0
y = 0.0061x2 + 0.1973x - 0.4375R² = 0.9592
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
0 5 10 15 20
FALL
AS
SEMANAS
Fallas timer de regulación de tiempo de inyección.
Fallas timer de regulación de tiempo deinyección.
Polinómica (Fallas timer de regulación detiempo de inyección.)
y = 0R² = #N/A
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0 5 10 15 20
FALL
AS
SEMANAS
Fallas pirómetros del segundo grupo de
resistencias.Fallas pirómetros del segundo grupo deresistencias.
Lineal (Fallas pirómetros del segundo grupo deresistencias.)
161
Tabla 80. Fallas totales de cada elemento.
Mensual.
Micro
1 LS.
Micro
9 LS.
Micro
10 LS.
Micro
15 LS.
Boquilla
del
cañón.
Bomba de
distribucion
de agua.
Boquilla de
tolva de
alimentación.
Timer de
regulación
de tiempo
de carga.
Timer de
regulación
de tiempo
de
inyección.
Pirómetros
del segundo
grupo de
resistencias.
1 1 0 0 0 3 1 2 0 0 0
2 2 0 0 1 6 3 4 0 2 0
3 4 0 1 1 8 5 6 0 3 0
4 5 1 1 2 9 7 8 1 4 0
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5
FALL
AS
MESES
FALLAS MENSUALES
Micro 1 LS con MBR Micro 9 LS con MBR
Micro 10 LS con MBR Micro 15 LS con MBR
Boquilla del cañón con MBR Bomba de distribucion de agua con MBR
Boquilla de tolva de alimentación con MBR Timer de regulación de tiempo de carga con MBR
Timer de regulación de tiempo de inyección con MBR Pirómetros del segundo grupo de resistencias con MBR
162
5.3.3 Calculo de la tasa de fallo para cada elemento con MBR
Para calcular la tasa de fallos de cada elemento se hace uso de las funciones “t”, obtenidas del
apartado 5.2.1. A partir de las funciones “t”, obtenidas por cada elemento se procede a calcular
la tasa de fallos para cada elemento, tomando como tiempos de fallo el periodo mínimo entre
cada fallo. Finalmente se tabulan las tasas de fallos de cada elemento con un tiempo de A a B
mínimo.
La tasa de fallos o tasa de riesgo h (t) se define como la probabilidad que tiene un
componente de fallar en el instante siguiente al dado, si éste ha sobrevivido desde el instante 0
hasta el tiempo t. Es una medida de lo propenso que resulta un componente a fallar en función
de su edad.
Tabla 81. Tasa de fallos.
Elemento con MBR. f(t). a, b para el
intervalo mínimo. Tasa de fallo (P)
con MBR.
Micro 1 – LS. 0.002x2 + 0.308x -
0.5707 a=0, b=2 0.3926
Micro 9 – LS. 0.057x – 0.3 a=0, b=14 0.9165
Micro 10 – LS. 0.08x – 0.375 a=0, b=11 0.715
Micro 15 – LS. -0.00x2 + 0.125x –
0.294 a=0, b=6 0.486
Boquilla del cañón. -0.036x2 + 1.233x –
1.864 a=0, b=2 1.358
Bomba de distribución de agua.
0.005x2 + 0.344x – 0.123 a=0, b=1 0.0506
Boquilla de tolva de alimentación.
-0.008x2 + 0.333x –+0.346 a=0, b=1 0.5098
Timer de regulación de tiempo de carga. 0.07x – 0.35 a=0, b=12 0.792
Timer de regulación de tiempo de inyección.
0.006x2 + 0.197x -0.437 a=0, b=3 0.4785
Pirómetros del segundo grupo de resistencias. 0 a=0, b=0 0
163
5.3.4 Tasa de fallos - patrón de fallo “A”, curva tipo bañera
Para determinar el comportamiento de los componentes antes definidos como puntos críticos,
con ayuda de la bitácora de mantenimiento, se procede a graficar estos valores a partir de los
datos obtenidos de la tabla 81. Esto es para determinar el comportamiento de los
componentes, de acuerdo a su tasa de fallos.
Tabla 82. Patrón de fallo “A”, curva tipo bañera.
Elemento con MBR. Intervalo de tiempo mínimo semanal.
Tasa de Fallos Con MBR.
Micro 1 – LS. 2 0.3926
Micro 9 – LS. 14 0.9165
Micro 10 – LS. 11 0.715
Micro 15 – LS. 6 0.486
Boquilla del cañón. 2 1.358
Bomba de distribución de agua. 1 0.0506
Boquilla de tolva de alimentación. 1 0.5098
Timer de regulación de tiempo de carga. 12 0.792
Timer de regulación de tiempo de inyección. 3 0.4785
Pirómetros del segundo grupo de resistencias. 0 0
164
Tabla 83 Evaluación de las tasa de fallos usando el patrón de fallo “A”, curva tipo bañera.
Elemento. Sección del Patrón de fallo
“A”, Curva Tipo bañera.
Acciones a tomar.
Micro 1 – LS. Periodo infantil
Debajo de la curva.
Mantenimiento preventivo regular.
Micro 9 – LS. Periodo de desgaste Debajo de la curva.
Mantenimiento preventivo
regular.
Micro 10 – LS. Periodo de vida útil Debajo de la curva.
Mantenimiento preventivo
regular.
Micro 15 – LS. Periodo de vida útil Debajo de la curva.
Mantenimiento preventivo
regular.
Boquilla del cañón. Periodo infantil Debajo de la curva.
Mantenimiento preventivo
regular.
Bomba de distribución de agua.
Periodo infantil Debajo de la curva.
Mantenimiento preventivo
regular.
Boquilla de tolva de alimentación.
Periodo de vida útil Debajo de la curva.
Mantenimiento preventivo
regular.
Timer de regulación de tiempo de carga.
Periodo infantil Debajo de la curva.
Mantenimiento preventivo
regular.
Timer de regulación de tiempo de inyección.
Periodo de desgaste Debajo de la curva.
Mantenimiento preventivo
regular.
Pirómetros del segundo ggrupo de resistencias.
Periodo infantil Debajo de la curva.
Mantenimiento preventivo
regular.
Tabla 84. Comparación de tasas de fallos antes y después del mantenimiento basado en riesgos (MBR).
Elemento con MBR. Tasa de fallo (P).
Tasa de fallo (P) con MBR.
Micro 1 – LS. 6.01005 0.3926
Micro 9 – LS. 1.78481 0.9165
Micro 10 – LS. 2.97837 0.715
Micro 15 – LS. 1.0561 0.486
Boquilla del cañón. 1.652 1.358 Bomba de distribución de agua.
8.7888 0.0506
Boquilla de tolva de alimentación.
2.0846 0.5098
Timer de regulación de tiempo de carga.
12.6468 0.792
Timer de regulación de tiempo de inyección.
2.0303 0.4785
Pirómetros del segundo grupo de resistencias.
3.18752 0
165
5.3.5 Comparación de fallas antes y después del mantenimiento basado en riesgos
(MBR)
Usando la información obtenida de las tablas de la sección 4.2.3 Funciones para la obtención
de tasa de fallos semanalmente para cada elemento y de la sección 5.3.2 funciones para la
obtención de tasa de fallos semanalmente para cada elemento después de la aplicación del
MBR, se procede a comparar el número de fallas para cada elemento antes y después del
mantenimiento basado en riesgos. Tabla 85. Comparación de fallos antes y después del MBR para el micro 1 LS.
Semana. Fallas
micro 1 LS Fallas micro 1 LS con MBR.
1 1 0
2 1 0
3 1 0
4 2 1
5 2 1
6 2 2
7 3 2
8 3 2
9 3 2
10 4 2
11 5 4
12 6 4
13 8 4
14 9 4
15 10 5
16 12 5
Tabla 86. Comparación de fallos antes y después del MBR para el micro 9 LS.
Semana. Fallas micro
9 LS.
Fallas micro 9 LS con
MBR.
1 0 0
2 0 0
3 0 0
4 1 0
5 1 0
6 1 0
7 1 0
8 1 0
9 1 0
10 1 0
11 1 0
12 1 0
13 1 0
14 2 1
15 2 1
16 2 1
0
2
4
6
8
10
12
14
0 5 10 15 20
Comparación de fallos con y sin MBR.
Fallas micro 1 LS Fallas micro 1 LS con MBR
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 5 10 15 20
Comparación de fallos con y sin MBR.
Fallas micro 9 LS. Fallas micro 9 LS con MBR
166
Tabla 87. Comparación de fallos antes y después del MBR para el micro 10 LS.
Semana. Fallas micro
10 LS.
Fallas micro 10 LS con
MBR.
1 0 0
2 0 0
3 0 0
4 0 0
5 1 0
6 1 0
7 1 0
8 1 0
9 1 0
10 1 0
11 1 0
12 1 1
13 1 1
14 1 1
15 1 1
16 1 1 Tabla 88. Comparación de fallos antes y después del MBR para el micro 15 LS.
Semana. Fallas micro
15 LS.
Fallas micro 15 LS con
MBR.
1 0 0
2 0 0
3 0 0
4 1 0
5 2 0
6 2 0
7 2 1
8 2 1
9 2 1
10 2 1
11 2 1
12 2 1
13 2 1
14 3 1
15 4 1
16 4 2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 5 10 15 20
Comparación de fallos con y sin MBR.Fallas micro 10 LS.
Fallas micro 10 LS con MBR
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
0 5 10 15 20
Comparación de fallos con y sin MBR.
Fallas micro 15 LS. Fallas micro 15 LS con MBR
167
Tabla 89. Comparación de fallos antes y después del MBR para la boquilla del cañón.
Semana.
Fallas boquilla del
cañón.
Fallas boquilla del cañón con
MBR.
1 1 0
2 3 0
3 6 1
4 7 3
5 10 3
6 12 4
7 13 5
8 15 6
9 16 6
10 17 7
11 18 8
12 18 8
13 20 8
14 21 8
15 23 8
16 24 9 Tabla 90. Comparación de fallos antes y después del MBR para la bomba de distribución de agua.
Semana.
Fallas bomba de
distribución de agua.
Fallas bomba de
distribución de agua con
MBR.
1 2 0
2 3 1
3 4 1
4 5 1
5 5 1
6 5 3
7 7 3
8 7 3
9 8 3
10 10 4
11 12 4
12 14 5
13 15 5
14 16 6
15 17 6
16 18 7
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 5 10 15 20
Comparación de fallos con y sin MBR.
Fallas bomba de distribución de agua.
Fallas bomba de distribución de agua con MBR
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 5 10 15 20
Comparación de fallos con y sin MBR.
Fallas bomba de distribución de agua.
Fallas bomba de distribución de agua con MBR
168
Tabla 91. Comparación de fallos antes y después del MBR para la boquilla de tolva de alimentación.
Semana.
Fallas boquilla de
tolva de alimentació
n.
Fallas boquilla de tolva de
alimentación con MBR.
1 1 1
2 3 1
3 5 1
4 6 2
5 8 2
6 8 2
7 9 4
8 11 4
9 12 4
10 14 4
11 16 5
12 18 6
13 20 6
14 20 7
15 20 7
16 21 8
Tabla 92. Comparación de fallos antes y después del MBR para el timer de regulación de tiempo de carga.
Semana.
Fallas timer de
regulación de tiempo de carga.
Fallas timer de
regulación de tiempo
de carga con MBR.
1 0 0
2 1 0
3 1 0
4 1 0
5 1 0
6 2 0
7 2 0
8 3 0
9 3 0
10 3 0
11 3 0
12 3 0
13 3 1
14 3 1
15 3 1
16 3 1
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20
Comparación de fallos con y sin MBR.
Fallas boquilla de tolva de alimentación.
Fallas boquilla de tolva de alimentación con MBR
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
0 5 10 15 20
Comparación de fallos con y sin MBR.
Fallas timer de regulación de tiempo de carga.
Fallas timer de regulación de tiempo de carga con MBR
169
Tabla 93. Comparación de fallos antes y después del MBR para el timer de regulación de tiempo de inyección.
Semana.
Fallas timer de
regulación de tiempo
de inyección.
Fallas timer de
regulación de tiempo
de inyección con MBR.
1 1 0
2 1 0
3 2 0
4 2 0
5 3 1
6 4 1
7 5 1
8 5 2
9 6 2
10 7 2
11 8 2
12 9 3
13 11 3
14 12 4
15 13 4
16 13 4 Tabla 94. Comparación de fallos antes y después del MBR para los pirómetros del segundo grupo de
resistencias.
Semana.
Fallas pirómetros del segundo
grupo de resistencias.
Fallas pirómetros del segundo
grupo de resistencias con MBR.
1 0 0
2 0 0
3 0 0
4 0 0
5 1 0
6 1 0
7 1 0
8 1 0
9 1 0
10 1 0
11 1 0
12 1 0
13 1 0
14 1 0
15 1 0
16 1 0
0
2
4
6
8
10
12
14
0 5 10 15 20
Comparación de fallos con y sin MBR.
Fallas timer de regulación de tiempo de inyección.
Fallas timer de regulación de tiempo de inyección con MBR
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0 5 10 15 20
Comparación de fallos con y sin MBR.
Fallas pirómetros del segundo grupo de resistencias.
Fallas pirómetros del segundo grupo de resistencias con MBR
170
5.4 Análisis de resultados
5.4.1 Análisis de fallas antes y después del mantenimiento basado en riesgos
Usando las tablas 84 a la 95 se procede a graficar mediante un gráfico de columnas, para que
se aprecie de mejor manera la reducción en el número de fallas en cada elemento, después del
mantenimiento basado en riesgos.
Tabla 95. Comparativa de fallas antes y después del mantenimiento basado en riesgos (MBR).
En el gráfico de reducción de fallas con MBR visualizamos que el número de fallas a lo largo
de un periodo de 16 semanas, disminuyo dando como resultado una mejora en los tiempos de
producción y disminución en tiempos muertos los cuales causan principalmente retardos en la
producción y pérdidas económicas.
Al analizar estos resultados observamos que programa de mantenimiento implantado está
funcionando dado que se visualiza una disminución en las fallas mes a mes.
171
5.4.2 Análisis del % fallas antes y después del mantenimiento basado en riesgos
Usando las tablas de fallas obtenidas de la sección 3.3.5 Comparación de fallas antes y
después del mantenimiento basado en riesgos (MBR), se procede a obtener el % de reducción
de la tasa de fallos, para posteriormente representar gráficamente la reducción de % de tasa de
fallos mediante un gráfico de columnas, para que se aprecie de mejor manera la reducción en
el % de fallas en cada elemento, después del mantenimiento basado en riesgos.
Tabla 96. Comparativa de % de reducción de fallas antes y después de aplicar el mantenimiento basado en
riesgos (MBR).
# 𝑭 𝑴𝑩𝑹 ∗ 𝟏𝟎𝟎
# 𝑭
(# 𝑭 − # 𝑭 𝑴𝑩𝑹)
# 𝑭 ∗ 𝟏𝟎𝟎
Elemento.
Numero de
Fallas.
Numero de
Fallas con
MBR.
% de Fallas con MBR.
Reducción en porcentaje de fallas.
Micro 1 – LS. 12 5 41.6666 58.3333 Micro 9 – LS. 2 1 50 50 Micro 10 – LS. 1 1 1 100 Micro 15 – LS. 4 2 50 50
Boquilla del cañón. 24 9 37.5 62.5 Bomba de
distribución de
agua.
18
7
38.8888
61.1111
Boquilla de tolva
de alimentación.
21 8 38.0952 61.9047
Timer de
regulación de
tiempo de carga.
3
1
33.3333
66.6666
Timer de
regulación de
tiempo de
inyección.
13
4
30.7692
69.2307
Pirómetros del
segundo grupo de
resistencias.
1
0
0
100
Promedio de reducción de % de fallos. 61.176353
Se puede observar la efectividad del plan de mantenimiento basado en rasgos al observar una
diminución en porcentaje de fallos de un 61.176353, lo cual refleja una disminución muy
importante en el número de fallas, con lo cual se reducen no solo los riesgos tanto para la
máquina de inyección como para los operarios, además de mejorar los tiempos de producción
y disminución en tiempos muertos los cuales causan principalmente retardos en la producción
y pérdidas económicas.
172
Tabla 97. Comparativa de reducción de % fallas antes y después del mantenimiento basado en riesgos (MBR).
Con el grafico de reducción de % fallas antes y después del mantenimiento basado en riesgos
(MBR), visualizamos la reducción de los tiempos que se le ha dedicado al mantenimiento.
Esto debido a que los técnicos, se familiarizan con la máquina, además de que ciertas tareas de
mantenimiento empiezan a no ser necesarias o no se realizan con la misma frecuencia como al
inicio del programa, debido a que la implementación del programa de mantenimiento prevé un
seguimiento a los fallos más comunes, con esto reducimos las fallas y por ende dejar de lado al
mantenimiento correctivo.
Nos percatamos de la disminución en los tiempos en el caso del mantenimiento preventivo y
una disminución en los fallos en el caso del mantenimiento correctivo, con ello se visualiza
que este programa está sirviendo a su propósito.
Cabe señalar que cualquier maquinaria tiende a presentar averías inesperadas en las que se
presentan fallos en la maquinaria, es por ello la implementación de este programa ayudar a
evitar estas averías inesperadas, aunque no deberemos sorprendernos, si en algún momento se
llegara a presentar una de estas averías inesperadas.
173
5.4.3 Análisis del % de tasa de fallos antes y después del mantenimiento basado en
riesgos
Usando la tabla de tasa de fallas obtenidas de la sección 5.3.4 tabla comparativa de tasas de
fallos antes y después del mantenimiento basado en riesgos (MBR), se procede a obtener el %
de reducción de la tasa de fallos, para posteriormente representar gráficamente la reducción
de % de tasa de fallos, usando un gráfico de columnas, para que se aprecie de mejor manera la
reducción en el % de tasa fallos en cada elemento, después del mantenimiento basado en
riesgos.
Tabla 98. Comparativa del % de la tasa de fallos antes y después del MBR.
𝑻 𝑭 𝑴𝑩𝑹 ∗ 𝟏𝟎𝟎
𝑻 𝑭
(𝑻 − 𝑻 𝑭 𝑴𝑩𝑹)
𝑻 ∗ 𝟏𝟎𝟎
Elemento con MBR.
Tasa de Fallos
(P).
Tasa de fallos (P)
con MBR.
% de Tasa de Fallos con
MBR.
Reducción en porcentaje de tasa de fallos.
Micro 1 – LS. 6.01005 0.3926 6.532391 93.467608
Micro 9 – LS. 1.78481 0.9165 48.649996 51.350003
Micro 10 – LS. 2.97837 0.715 24.006419 75.993580
Micro 15 – LS. 1.0561 0.486 46.018369 53.981630
Boquilla del cañón. 1.652 1.358 17.796610 82.203389
Bomba de distribución de agua.
8.7888 0.0506
0.575732
99.424267
Boquilla de tolva de alimentación.
2.0846 0.5098
24.455531
75.544468
Timer de regulación de tiempo de carga.
12.6468 0.792
6.262453
93.737546
Timer de regulación de tiempo de inyección.
2.0303 0.4785
23.567945
76.432054
Pirómetros del segundo grupo de resistencias.
3.18752 0
0
100
Promedio de reducción de % de fallos. 80.2134545
Se observa la efectividad del plan de mantenimiento basado en riesgo al observar una
diminución en porcentaje de la tasa de fallos de un 80.2134545, lo cual refleja una
disminución muy importante en el número de fallas, con lo cual se reducen no solo los riesgos
tanto para la máquina de inyección como para los operarios, además de mejorar los tiempos de
producción y disminución en tiempos muertos los cuales causan principalmente retardos en la
producción y pérdidas económicas.
174
Tabla 99. Comparativa de reducción de % de tasa de fallos antes y después del mantenimiento basado en
riesgos (MBR).
Con el grafico de reducción de % de reducción en tasa de fallos antes y después del
mantenimiento basado en riesgos (MBR).
Se observa la reducción en la tasa de fallos lo cual nos indica que el comportamiento de los
elementos estarán por debajo de la gráfica de curva de bañera, con esto podemos suponer que
el mantenimiento que se necesitan en estos componentes solo será un mantenimiento
preventivo regular, sin la necesidad de tener que tener un mantenimiento correctivo urgente.
Esto brinda seguridad tanto para los operarios como para la máquina como para los operarios,
siendo este el principal objetivo.
175
CONCLUSIONES
176
Durante el desarrollo de este trabajo se trató la parte técnica y teórica del proceso de inyección
de plásticos, así como la reducción en el riesgo debido a fallas, por la falta de control en el
mantenimiento, por ende se visualizó el panorama en un antes y en un inicio de la
implementación del plan y con ello se pudo visualizar de manera más clara las mejoras,
además de encontrar las principales causas que producen fallos. Para esto se optó por un
método que nos facilitara una implementación rápida, pero a su vez lo más fiable posible. Es
por esta razón que se procedió a documentarse para buscar el plan de mantenimiento que nos
brindara la mejor opción, una vez documentándonos, se llegó a la conclusión de que el plan de
mantenimiento basado en riesgos usando el método What if?, era el que mejor se adaptaba a
nuestros objetivos y recursos.
Se detectó un importante problema que aunado a nuestro objetivo, la reducción de riesgos
debido a fallas, está sumamente ligado al mantenimiento, ya que existen atrasos de pedidos
por fallas en la maquinaria. En un inicio la máquina solo contaba con mantenimiento
correctivo, que da como resultado pago de mano de obra inactiva y horas extras y lo más grave
un índice elevado de riesgos potenciales.
Por ende en este trabajo se propuso un programa de mantenimiento, que permita mantener
permanentemente el equipo y su instalación en su estado óptimo, evitando los tiempos de
parada que aumentan los costos, aumentando la utilidad de la empresa, y prolongando la vida
útil de los equipos.
Al final de este trabajo se pudo comprobar la importancia y simplicidad que tiene el
mantenimiento basado en riesgos así como de la utilidad tiene para poder realizar un análisis
de riesgos para un posterior desarrollo de un plan de mantenimiento. El principal factor a
resaltar del mantenimiento basado en riesgos, fue que nos permitió cotejar la problemática,
además de permitirnos tener un enfoque mucho más concreto a una identificación de fallas, lo
cual facilito el desarrollo e implementación del plan de mantenimiento basado en riesgos.
Otro tema a resaltar es la utilidad que presentó usar el análisis de riesgos, enfocándonos en el
método What if?, esto debido a las cualidades y simplicidad que presenta a la hora de su
implementación. El desarrollo de este análisis de riesgos permitió no solo enfocarnos en las
fallas que presentaba la máquina, sino que además nos permitió determinar, las salvaguardas
necesarias, con las cuales se reduciría tanto el tiempo en paros debido a fallas (con la
implementación de un mantenimiento), además del riesgo tanto para el operador como para la
máquina, reduciendo posibles pérdidas económicas.
A lo largo de este proyecto se describió el funcionamiento y características de las máquinas de
inyección, esto fue de ayuda para el desarrollo DTI, esta información era un requisito
necesario para la implementación de un análisis de riesgos, dando un panorama amplio para su
comprensión, lo cual a su vez permitió evaluar la mejor solución para el plan de
mantenimiento. Delimitado y enfocado a los problemas primordiales, asociando la parte
técnica con la teórica de la máquina fue posible proponer una solución afirmativa y
fundamentada que nos traerá beneficios en un lapso de tiempo corto.
177
La propuesta dada en este trabajo sirvió para brindar una solución a la problemática que a la
reducción de riesgos, a partir de 2 enfoques, el primero fue la reducción en el número de
fallas, la segunda fue la implementación de salvaguardas en la máquina, buscando una
solución a largo plazo. Esto tiene como finalidad reducir los costos de reparaciones y los
costos por improductividades debidos a tiempos muertos, además de eliminar la necesidad de
contar con inventarios de productos en proceso y terminados destinados a servir de “colchón”
ante las averías producidas. Con esta finalidad se elaboró el programa de mantenimiento
calendarizado un lapso de tiempo, de esta forma se mantendría el buen funcionamiento de la
empresa, sin tener que pasar por los problemas ya descartados después de esta propuesta.
Finalmente con la implementación y apoyado de diversas tablas para el control e inspección de
los productos elaborados y las herramientas involucradas en ello, se pudo establecer un
procedimiento para la ejecución del plan de mantenimiento en las diferentes secciones de las
máquinas de inyección, además de ser un programa flexible que nos permite atacar desde
puntos precisos, hasta lo más general, además de servir como un plantilla para desarrollar este
plan de mantenimiento basado en riesgos a otro tipo de máquina de inyección.
178
BIBLIOGRAFÍA.
179
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to.htm
13. http://www.conamype.gob.sv/cajadeherramientas/mipymes/como_admin/mantenimien
to.htm
180
ANEXOS.
181
182
![[2008] Antonio Negri: Descartes Político](https://img.pdfslide.es/doc/110x75/55cf9d87550346d033ae0583/2008-antonio-negri-descartes-politico.jpg)
