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DISEÑO DE POLÍTICAS DE MANTENIMIENTO PARA MEJORAR LA
CONFIABILIDAD DEL TANDEM II EN EL AREA DE LAMINACION EN FRIO DE
LA SIDERÚRGICA DEL ORINOCO “ALFREDO MANEIRO”
ING. ABRAHAM VIAMONTE.
CIUDAD GUAYANA, JULIO DE 2011.
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICERRECTORADO PUERTO ORDAZ
DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y POSTGRADO
UNIDAD REGIONAL DE POSTGRADO
MAESTRIA EN INGENIERIA INDUSTRIAL
ii
DISEÑO DE POLÍTICAS DE MANTENIMIENTO PARA MEJORAR LA
CONFIABILIDAD DEL TANDEM II EN EL AREA DE LAMINACION EN FRIO DE
LA SIDERÚRGICA DEL ORINOCO “ALFREDO MANEIRO”
iii
DISEÑO DE POLÍTICAS DE MANTENIMIENTO PARA MEJORAR LA
CONFIABILIDAD DEL TANDEM II EN EL AREA DE LAMINACION EN FRIO DE
LA SIDERÚRGICA DEL ORINOCO “ALFREDO MANEIRO”
ING. ABRAHAM VIAMONTE. Trabajo de Grado presentado ante la Dirección de Investigación y Postgrado del Vicerrectorado Puerto Ordaz como parte de los requisitos para optar al Título Académico de Magíster Scientiarum en Ingeniería Industrial.
TUTOR: Ing. M.Sc. Jorge Contreras
CIUDAD GUAYANA, JULIO DE 2011.
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICERRECTORADO PUERTO ORDAZ
DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y POSTGRADO
UNIDAD REGIONAL DE POSTGRADO
MAESTRIA EN INGENIERIA INDUSTRIAL
iv
Viamonte Marcano, Abraham Alexis. DISEÑO DE POLÍTICAS DE MANTENIMIENTO PARA MEJORAR LA CONFIABILIDAD DEL TANDEM II EN EL AREA DE LAMINACION EN FRIO DE LA SIDERÚRGICA DEL ORINOCO “ALFREDO MANEIRO” (2011) 120 Páginas. Trabajo de Grado. Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”, Vicerrectorado Puerto Ordaz, Dirección de Postgrado Investigación y Postgrado, Maestría en Ingeniería Industrial. Tutor: Ing. M.Sc. Jorge Contreras Bibliografía Pág. 116 1) Políticas de Mantenimiento. 2) Confiabilidad. 3) Simulación. 4) Laminación en Frio.
v
ACTA DE EVALUACIÓN
En mi carácter de tutor del Trabajo de Grado presentado por el Ing.
Abraham Alexis Viamonte Marcano, portador de la cédula de identidad número:
10.927.689, para optar al grado de académico de: Magíster Scientiarum en
Ingeniería Industrial. Titulado: DISEÑO DE POLÍTICAS DE MANTENIMIENTO
PARA MEJORAR LA CONFIABILIDAD DEL TANDEM II EN EL AREA DE
LAMINACION EN FRIO DE LA SIDERÚRGICA DEL ORINOCO “ALFREDO
MANEIRO”, considero que dicho trabajo reúne los requerimientos y méritos
suficientes para ser sometido a la evaluación por parte del jurado examinador.
En la ciudad de Puerto Ordaz a los seis días del mes de julio de dos mil
once.
______________________________ Ing. Ms. Jorge Contreras
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICERRECTORADO PUERTO ORDAZ
DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y POSTGRADO
UNIDAD REGIONAL DE POSTGRADO
MAESTRIA EN INGENIERIA INDUSTRIAL
vi
ACTA DE APROBACIÓN
Quienes suscriben, miembros del Jurado Evaluador designados por la
Comisión de Estudios de Postgrado de la Dirección de Investigación y Postgrado
de la Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”,
Vice-Rectorado Puerto Ordaz, para examinar el Trabajo de Grado presentado por
el Ingeniero Abraham Alexis Viamonte Marcano, portador de cédula de
identidad número: 10.927.689. Titulado: DISEÑO DE POLÍTICAS DE
MANTENIMIENTO PARA MEJORAR LA CONFIABILIDAD DEL TANDEM II EN
EL AREA DE LAMINACION EN FRIO DE LA SIDERÚRGICA DEL ORINOCO
“ALFREDO MANEIRO”, el cual es presentado para optar al grado académico de
Magíster Scientiarum en Ingeniería Industrial, consideramos que dicho trabajo
cumple con los requisitos exigidos para tal efecto y por la tanto lo declaramos:
APROBADO.
En la ciudad de Puerto Ordaz a los seis días del mes de julio de dos mil
once.
_______________________ Ing. M.Sc. Jorge Cristancho
_______________________ Ing. M.Sc. Jorge Contreras
_______________________ Ing. M.Sc. Escandra Mora
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICERRECTORADO PUERTO ORDAZ
DIRECCIÓN DE INVESTIGACIÓN Y POSTGRADO
UNIDAD REGIONAL DE POSTGRADO
MAESTRIA EN INGENIERIA INDUSTRIAL
vii
DEDICATORIA
A Dios todo poderoso. A mi Madre, Nicolasa. A mi Negra, Damarys Evelyn. A mis hijos, Abraham Isaac y Esther Verónica.
viii
AGRADECIMIENTOS
El desarrollo de este proyecto se hizo posible por la colaboración y aportes
de personas que invirtieron tiempo, esfuerzo y creatividad.
A mi compañera Damarys Evelyn por haberme alentado y motivado a
culminar esta investigación.
Al Ingeniero M. Sc Jorge Contreras, Tutor académico, por haberme
orientado y apoyado en este estudio. Siempre le estaré agradecido por sus sabios
consejos.
A la Profesora Lucia La Cruz M.Sc., asesor metodológico, quien con todo su
conocimientos, dedicación y orientación, realizó las sugerencias y
recomendaciones que permitieron el desarrollo y conclusión exitosa del presente
trabajo.
A mis compañeros de clases, por colaborar suministrándome sugerencias
para la realización de la estructura del presente trabajo; y por todos los buenos
momentos compartidos.
ix
Viamonte Marcano, Abraham Alexis. (2011). Diseño de Políticas de
Mantenimiento para Mejorar la Confiabilidad del TÁNDEM II en el Área de
Laminación en Frío de la Siderúrgica del Orinoco “Alfredo Maneiro”. Trabajo
de Grado. Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”.
Vice-Rectorado Puerto Ordaz. Dirección de Investigación y Postgrado. Maestría en
Ingeniería Industrial. Tutor: Ing. M.Sc. Jorge Contreras.
RESUMEN
En el presente Trabajo de Grado se presenta un estudio que tiene como objetivo evaluar tres políticas de mantenimiento y su incidencia en la confiabilidad del tren de laminación Tándem II ubicado en la Gerencia de Laminación en Frio de la Siderúrgica del Orinoco “Alfredo Maneiro” (SIDOR). Las políticas a evaluar son: Política I: Mantenimiento basado en las fallas, Política II: Mantenimiento basado en la vida del sistema, y Política III: Mantenimiento basado en Inspección y Mantenimiento Preventivo. La investigación desarrollada es no experimental de tipo aplicada, ya que se construye un modelo que simula el desempeño operativo del sistema de laminación en el TÁNDEM II a fin de evaluar el desempeño bajo dos escenarios, (1) sin fallas y (2) con Fallas; en este último escenario se evalúa las políticas de mantenimiento. Se ejecutaron las siguientes actividades: a) Revisión, análisis y resumen de bibliografía, informes técnicos y tesis de grado referente al proceso de laminación llevado a cabo en la línea Tándem II. b) Definición y caracterización de los parámetros operativos del sistema de bastidores. c) Estudio y caracterización de la ocurrencia de fallas mecánicas en los equipos principales de los bastidores. d) Construcción de un modelo de simulación que represente la situación actual de la operatividad de la línea Tándem II. e) Definición de las políticas de mantenimiento. f) Determinación de los escenarios para el análisis de la confiabilidad de la línea Tándem II. g) Elaboración de propuestas que contribuyan con el incremento de la confiabilidad de la línea de laminación, sugerencias y conclusiones. El presente estudio se enmarca dentro de las líneas de Investigación de Producción, Mantenimiento y Simulación.
x
INDICE
CAPÍTULO
Página
ACTA DE EVALUACIÓN.................................................... v
ACTA DE APROBACIÓN................................................... vi
DEDICATORIA.................................................................... vii
AGRADECIMIENTOS......................................................... viii
RESUMEN........................................................................... ix
INTRODUCCIÓN................................................................. 1
1 EL PROBLEMA................................................................... 4
1 Objetivos........................................................................... 7
1.1 Objetivo General............................................................ 7
1.2 Objetivos Específicos..................................................... 7
2 MARCO TEÓRICO.............................................................. 8
1 Revisión de literatura........................................................ 8
2 Bases Teóricas................................................................. 15
2.1 Mantenimiento……………….......................................... 15
2.1.1 Mantenimiento Correctivo…….................................... 17
2.1.2 Mantenimiento Preventivo……................................... 18
2.1.3 Mantenimiento Predictivo…………............................. 20
2.2 Políticas de Mantenimiento............................................ 21
2.2.1 Política Basada en la ocurrencia de Fallas................. 22
2.2.2 Política Basada en la Vida del Sistema…................... 24
2.2.3 Política Basada en la Condición…………................... 26
2.3 Simulación..................................................................... 27
2.3.1 Simulación Discreta…................................................. 30
xi
2.4 Laminación……………................................................... 30
2.4.1 Fundamentos de Laminación...................................... 31
2.4.2 Cajas de Laminación…............................................... 33
2.4.2.1 Cilindros…............................................................... 33
2.4.2.2 Cojinetes y Ampuesas............................................. 34
2.4.2.3 Estructura Principal.................................................. 34
2.4.2.4 Sistemas de Movimientos........................................ 35
2.4.3 Tipos de Cajas de Laminación.................................... 36
2.4.4 Trenes de Laminación................................................ 37
2.4.4.1 Clasificación según Número y Disposición de Cajas……………………………………………………………. 38
3 Marco Institucional............................................................ 40
3.1 Misión de la Siderúrgica del Orinoco (SIDOR)…….…... 41
3.2 Visión de la Siderúrgica del Orinoco (SIDOR)............... 43
3.3 Objetivos de la Siderúrgica del Orinoco (SIDOR).......... 43
3.4 Proceso de Laminación en Frio (SIDOR)….….............. 44
4 Preguntas de Investigación………………………………… 48
5 Sistema de Variables……………………………………….. 49
3 DISEÑO METODOLÓGICO................................................ 52
1 Tipo de estudio................................................................. 52
2 Población y Muestra......................................................... 53
3 Instrumentos..................................................................... 54
3.1 Revisión Bibliográfica……............................................. 54
3.2 La Observación.............................................................. 55
3.3 Entrevistas No Estructuradas........................................ 55
3.4 Uso de Software de Computación................................. 55
4 Procedimiento de la Investigación................................... 55
xii
4 RESULTADOS………………............................................... 57
1 Proceso de Laminación en Tándem II……………………. 57
1.1 Zona de Entrada o Desenrollador……………………….. 57
1.2 Tren de Laminación………………………………………. 58
1.3 Zona de Salida o Enrollador…………………………….. 58
2 Parámetros Operativos de la Línea Tándem II…………... 59
3 Fallas Mecánicas en el TANDEM II………..……………... 63
3.1 Fallas Mecánicas en el Bastidor 1………………………. 65
3.2 Fallas Mecánicas en el Bastidor 2………………………. 67
3.3 Fallas Mecánicas en el Bastidor 3………………………. 69
3.4 Fallas Mecánicas en el Bastidor 4………………………. 71
3.5 Fallas Mecánicas en el Bastidor 5………………………. 73
4 Ajuste del Tiempo Operativo y Fuera de Servicio……….. 75
4.1 Tiempo Operativo y Fuera de Servicio del Bastidor 1... 75
4.2 Tiempo Operativo y Fuera de Servicio del Bastidor 2... 76
4.3 Tiempo Operativo y Fuera de Servicio del Bastidor 3... 77
4.4 Tiempo Operativo y Fuera de Servicio del Bastidor 4... 77
4.5 Tiempo Operativo y Fuera de Servicio del Bastidor 5... 78
5 Modelo de Simulación del TANDEM II……………………. 80
5.1 Validación del Modelo……………………………………. 84
6 Evaluación de Escenarios………………………………….. 87
6.1 Escenario 1: Sin Fallas en los Bastidores……………… 87
6.2 Escenario 2: Política I. Mantenimiento Basado en las Fallas……………………………………………………………. 88
6.2.1 Confiabilidad del TANDEM II con Política I………….. 90
6.3 Escenario 2: Política II. Mantenimiento Preventivo Basado en la Vida del Sistema………………………………. 94
6.3.1 Confiabilidad del TANDEM II con Política II……….. 99
6.4 Escenario 2: Política III. Mantenimiento Preventivo e Inspección……………………………………………………… 102
6.4.1 Confiabilidad del TANDEM II con Política III………… 107
xiii
CONCLUSIONES……………………………………………... 110
RECOMENDACIONES……………………………………….. 114
BIBLIOGRAFÍA................................................................... 116
ANEXOS……………………………………………………….. 121
xiv
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURAS Página
1 Forma de actuar un Laminador ……………………………... 32
2 Cilindros de Laminación………………………………………. 33
3 Elementos de una Caja de Laminación…………………….. 35
4 Configuraciones de Cajas de Cilindros de Laminación…… 36
5 Caja Cuarto con Cilindros Canteadores……………………. 37
6 Trenes de Laminación Según los Productos……………….. 39
7 Descripción General de Productos Terminados (SIDOR)… 42
8 Diagrama de Procesos de Productos Planos.......…………. 46
9 Distribución Física de la Gerencia de Laminación en Frio... 47
10 Laminador TANDEM II………………………………………... 58
11 Modelo Lógico del TANDEM II………………………………. 81
12 Modelo Lógico del TANDEM II. Aplicación Política II……… 95
13 Modelo Lógico del TANDEM II. Aplicación Política III…… 103
xv
ÍNDICE DE TABLAS
TABLA Página
1 Variables Operativas de la Línea TÁNDEM II……………… 60
2 Estructura de Tiempos Muertos de la Línea TÁNDEM II…. 61
3 Velocidades Estándar de Operación………………………... 62
4 Clasificación de las Velocidades por Tipo de Material……. 67
5 Fallas Mecánicas y Tiempo Fuera de Servicio del TANDEM II……………………………………………………... 63
6 Fallas y Tiempos de Reparación en el Bastidor 1…………. 65
7 Fallas y Tiempos de Reparación en el Bastidor 2…………. 67
8 Fallas y Tiempos de Reparación en el Bastidor 3…………. 69
9 Fallas y Tiempos de Reparación en el Bastidor 4…………. 71
10 Fallas y Tiempos de Reparación en el Bastidor 5…………. 73
11 Resumen Estadístico para Bastidor 1………………………. 75
12 Resumen Estadístico para Bastidor 2………………………. 76
13 Resumen Estadístico para Bastidor 3………………………. 77
14 Resumen Estadístico para Bastidor 4………………………. 78
15 Resumen Estadístico para Bastidor 5………………………. 78
16 Resumen del Ajuste de Distribuciones de Probabilidades.. 79
17 Longitud de la Réplica………………………………………… 83
18 Simulación Sin Fallas en los Bastidores……………………. 87
19 Resultados Política I…………………………………………... 89
20 Confiabilidad de Bastidores (Política I)….………………….. 92
xvi
21 Confiabilidad del TANDEM II (Política I).....………………… 92
22 Resultados Política II………………………………………….. 96
23 Comparación TPEF en Políticas I y II……………………….. 97
24 Número de Fallas en Políticas I y II…………………………. 98
25 Confiabilidad de Bastidores en Políticas I y II……………… 101
26 Confiabilidad del TANDEM en Políticas I y II………………. 101
27 Resultados Política III…………………………………………. 104
28 Comparación TPEF en Políticas I, II y III…………………… 105
29 Cantidad de Fallas en Políticas I, II y III…………………….. 106
30 Confiabilidad de Bastidores en Políticas I y III……………... 108
31 Confiabilidad del TANDEM en Políticas I y III……………… 108
32 Resumen de resultados de Políticas………………………... 109
xvii
ÍNDICE DE GRAFICOS
GRAFICO Página
1 Fallas en Bastidores del TANDEM II…...…………………… 64
2 Tiempo Fuera de Servicio por Bastidor……………………... 64
3 Porcentaje de Tiempo de Reparación Bastidor 1………….. 66
4 Porcentaje de Tiempo de Reparación Bastidor 2………….. 68
5 Porcentaje de Tiempo de Reparación Bastidor 3………….. 70
6 Porcentaje de Tiempo de Reparación Bastidor 4………….. 72
7 Porcentaje de Tiempo de Reparación Bastidor 5………….. 74
8 Tiempos Entre Fallas Real y Simulados Bastidor 1……….. 84
9 Tiempos Fuera de Servicio Real y Simulados Bastidor 1… 85
10 Resultados de Operación Sin Fallas en los Bastidores…… 88
11 Probabilidad de Fallas en Bastidores (Política I)..…………. 91
12 Confiabilidad de Bastidores (Política I)…………………….. 91
13 TPEF en Políticas I y II……………………………………….. 97
14 Número de Fallas en Políticas I y II…………………………. 99
15 Probabilidad de Fallas en Bastidores (Política II)…………. 100
16 Confiabilidad de Bastidores (Política II)…………………….. 100
17 Tiempo Promedio Entre Fallas en Políticas I, II y III………. 105
18 Cantidad de Fallas en Políticas I, II y III…………………….. 106
19 Probabilidad de Fallas (Política III)………………………….. 107
20 Confiabilidad de Bastidores (Política III)……………………. 107
1
INTRODUCCIÓN
La gestión eficiente de un sistema de producción requiere que se establezcan
políticas de mantenimiento que permitan garantizar la confiabilidad de los equipos y
maquinarias a fin de cumplir con las metas productivas establecidas. Definir estas
políticas requiere el estudio detallado de su incidencia en los resultados operativos,
tales como el tiempo del ciclo de trabajo, la productividad y la calidad de los
productos a obtener.
El presente estudio tiene como propósito evaluar tres políticas de
mantenimiento que permitan mejorar la confiabilidad del sistema de laminación
TÁNDEM II de la Gerencia de Laminación en Frío de la Siderúrgica del Orinoco
“Alfredo Maneiro” (SIDOR). Se desarrollo un modelo de simulación utilizando el
software ARENA® V10.0, el cual permite valorar la incidencia de estas tres políticas
en el mantenimiento de los principales equipos del proceso de laminación.
Las políticas consideradas son las basadas en mantenimiento correctivo
(política actual o Política I), política de mantenimiento preventivo basada en el
Tiempo Promedio Entre Fallas (Política II), y la política basada en inspección y
mantenimiento preventivo (Política III).
Este trabajo permite orientar la gestión del mantenimiento de los bastidores de
laminación a fin de aumentar el tiempo operativo de estos, su confiabilidad y en
consecuencia su productividad; dado que actualmente han existidos problemas para
alcanzar las metas establecidas en el programa de producción debido a las
frecuentes fallas que motivan la paralización del proceso de laminación.
El estudio llevado a cabo es importante debido a que la empresa Siderúrgica
del Orinoco “Alfredo Maneiro” requiere garantizar la continuidad operativa de sus
procesos de producción para poder cumplir con sus clientes del mercado nacional e
2
internacional. En consecuencia, al tener un mejor control de las acciones de
mantenimiento de los Bastidores de Laminación del TÁNDEM II se garantiza el
cumplimiento de los planes y metas de producción, así como los niveles de calidad,
disponibilidad y productividad establecidos.
El modelo desarrollado incluye el sistema de 5 bastidores de laminación del
proceso Tándem II. En estos equipos se estudian las fallas mecánicas que se
presentan con mayor frecuencia.
Cada política se evalúa a través del estudio de indicadores del
comportamiento de los equipos, tales como cantidad de fallas, tiempo promedio entre
fallas, tiempo promedio de reparación, cantidad de mantenimiento preventivo
realizado, confiabilidad de cada bastidor, y confiabilidad del sistema de bastidores.
El estudio desarrollado es una investigación no experimental de tipo aplicada,
ya que permite construir un modelo de simulación del sistema de laminación en
TÁNDEM II que facilita la evaluación de tres políticas de mantenimiento. Se llevaron
a cabo las siguientes actividades: a) Revisión, análisis y resumen de bibliografía,
informes técnicos y tesis de grado referente al proceso de laminación llevado a cabo
en la línea Tándem II. b) Definición y caracterización de los parámetros operativos
del sistema de bastidores. c) Estudio y caracterización de la ocurrencia de fallas
mecánicas en los equipos principales de los bastidores. d) Construcción de un
modelo de simulación que represente la situación actual de la operatividad de la línea
Tándem II. e) Definición de las políticas de mantenimiento a aplicar. f) Determinación
de los escenarios para el análisis de la incidencia de las políticas propuestas en los
niveles de producción y confiabilidad de la línea Tándem II. g) Elaboración de
propuestas que contribuyan con el incremento de la confiabilidad de la línea de
laminación.
3
El presente proyecto está conformado por los siguientes capítulos: el Capítulo
1, en donde se realiza el planteamiento del problema. Seguidamente se presenta el
Capítulo 2, en el cual se presentan los antecedentes de la investigación en el área
de estudio y el desarrollo teórico y conceptual sobre modelación de políticas de
mantenimiento en procesos productivos. En el Capítulo 3, se presenta el marco
metodológico en cual se describe el tipo de estudio así como el procedimiento
general llevado a cabo. Seguidamente se presentan los resultados obtenidos y los
análisis respectivos en el Capitulo 4. Luego, se plantean las conclusiones y
Recomendaciones y, finalmente se presenta la Bibliografía consultada.
4
CCAAPPÍÍTTUULLOO 11
EELL PPRROOBBLLEEMMAA
Históricamente, muchas empresas han visto el departamento de
mantenimiento como un centro de costos que no contribuye con la sustentabilidad de
la empresa. Sin embargo, en los últimos años esta visión ha venido cambiando
substancialmente. Hoy el mantenimiento es reconocido como una parte integral de
los procesos de producción que contribuye con la calidad, disponibilidad,
confiabilidad y productividad de estos procesos.
Uno de los principales desafíos de los administradores de los sistemas de
producción es garantizar que no se produzcan paradas inesperadas que pudieran
poner en peligro la integridad física de los trabajadores y la continuidad operativa de
los procesos productivos, ocasionando costos importantes para la empresa. La
creciente importancia de la gestión del mantenimiento ha generado un aumento
interesante en el desarrollo de estrategias eficientes que mejoran la confiabilidad y
productividad de los sistemas productivos.
Esta importancia ha sido reconocida en la Siderúrgica del Orinoco “Alfredo
Maneiro”, C.A (SIDOR), la cual es una empresa del Estado Venezolano encarga de
la fabricación y comercialización de productos de acero en diversas especificaciones;
esta planta es uno de los complejos más grandes de este tipo en el mundo, y está
integrada por 22 plantas agrupadas en cuatro grandes sectores: Pre-reducidos,
Acerías, Productos Planos y Productos Largos.
La Siderúrgica del Orinoco “Alfredo Maneiro” está ubicada en la Zona
Industrial Matanzas de Ciudad Guayana en el Estado Bolívar; sus actividades abarca
desde la producción de acero hasta la fabricación y comercialización de productos
semielaborados (planchones, lingotes, palanquillas), planos (laminados en caliente y
frío, hojalata y hoja cromada) y largos (barras y alambrón), destinados al mercado
venezolano y a la exportación.
5
En la obtención de algunos productos del acero se siguen una serie de
actividades en donde se involucra el proceso de Laminación en Frío. Este proceso
está conformado por varios subprocesos, tales como: Tándem y Limpieza, Recocido
y Temple, Revestido y Terminados. El subproceso TÁNDEM tiene como objetivo
disminuir el espesor de las láminas de acero provenientes de laminación en caliente
utilizando dos laminadores (Líneas TÁNDEM I y TÁNDEM II) para la obtención de
sus productos finales: chapas y bobinas de acero con espesores que van desde los 2
hasta un mínimo de 0,178 milímetros.
Las dos líneas de TÁNDEM están formadas por los siguientes equipos:
sistema de transporte de bobinas, carro transportador, sistema de preparación de las
bobinas para desenrollado, sistema de 5 bastidores (bastidor 1, 2, 3 proporcionan
una reducción gruesa de espesor y en el 4 y 5 se obtiene una reducción fina de
espesor y acabado de la banda), sistema de enrollado de banda, sistema de cambio
de rodillos laminadores, sistema hidráulico y sistema de emulsión de aceites de
laminación.
La línea TÁNDEM II ha venido presentando interrupciones frecuentes no
programadas en sus actividades debido a fallas en sus equipos; según GONZÁLEZ,
N (2009) (1) el mantenimiento mayormente aplicado es de tipo correctivo (70%)
mientras que solo se aplica un 30 % de mantenimiento preventivo. Esto tiene una
incidencia directa en los niveles y programas de producción que se han establecido
para esta línea.
Las Interrupciones no programadas en estos equipos y maquinarias son
costosas porque ellas producen inmediatamente disminución de la producción, horas
hombres improductivas, descontrol del proceso de laminación, posibles afectación a
la seguridad e integridad del personal, degradación acelerada de componentes, y en
consecuencia, insatisfacción en los clientes por fallas de oportunidad en la entrega
de los productos solicitados.
Aunque se lleva un registro actualizado de las demoras operativas del sistema
de bastidores de TÁNDEM II, estos datos son pocas veces procesados con el objeto
6
de que sirvan de retroalimentación en la aplicación de políticas de mantenimiento
que aumenten la confiabilidad de los equipos, dejándose de aprovechar información
importante que permitiría establecer estrategias de inspección y cambios
programados de las piezas con altas tasas de fallas. Igualmente no se establece
prioridades en la ejecución de los planes de mantenimiento a fin de atacar aquellas
interrupciones que afecten en mayor medida la operación de los bastidores de
laminación.
El objeto de esta investigación es determinar el impacto de tres políticas de
mantenimiento en el desempeño de la línea TÁNDEM II. Primeramente se modelará
el comportamiento actual de los bastidores de laminación para posteriormente
estudiar la incidencia de las tres políticas de mantenimiento en el desempeño de
estos equipos. Las políticas a ser consideradas son definidas como basada en las
fallas, basadas en la vida del sistema, y basada en Inspección y mantenimiento
preventivo.
Cada política se evalúa a través del estudio de indicadores del
comportamiento de los equipos, tales como, cantidad de fallas, tiempo promedio
entre fallas, tiempo promedio de reparación, confiabilidad individual de los bastidores
y confiabilidad del sistema de bastidores.
Se construyo un modelo del sistema de bastidores a través del software de
simulación ARENA® Versión 10.0, el cual permite representar el desempeño
operativo de los equipos de laminación del TÁNDEM II. A través del modelo se
estudia la operatividad de los equipos y las paradas ocurridas en los sistemas
mecánicos de los bastidores 1, 2, 3, 4 y 5 de laminación de TÁNDEM II. La
información relacionada con las demoras operativas abarca el periodo de enero 2008
a julio de 2009.
Este estudio es importante debido a que la empresa Siderúrgica del Orinoco
“Alfredo Maneiro” requiere garantizar la continuidad operativa de su proceso de
producción para poder cumplir con los clientes del mercado nacional e internacional.
Por tanto., si se tiene control de las acciones de mantenimiento de los Bastidores de
7
Laminación de Tándem II se garantiza el cumplimiento de los planes y metas de
producción, así como los niveles de calidad, disponibilidad y productividad
establecidos para esta línea de producción.
1. OBJETIVOS.
Con el desarrollo del estudio propuesto se lograran los siguientes objetivos:
1.2 OBJETIVO GENERAL.
Evaluar políticas de mantenimiento y su incidencia en la confiabilidad de los
Laminadores del TÁNDEM II en el área de Laminación en Frío de la Siderúrgica del
Orinoco “Alfredo Maneiro”.
1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
1.3.1 Determinar los parámetros operativos del proceso de laminación llevado a
cabo en los bastidores de Tándem 2.
1.3.2 Determinar estadísticamente el comportamiento de las fallas mecánicas
más frecuentes en los Bastidores de Laminación.
1.3.3 Diseñar la lógica de simulación utilizando el software ARENA® Versión
10.0 que represente el desempeño operativo actual del sistema de
laminación de Tándem 2.
1.3.4 Evaluar la aplicación de las políticas de mantenimiento en los bastidores
de laminación.
1.3.5 Determinar las políticas de mantenimiento que tengan una mayor
incidencia en la confiabilidad del sistema de laminación Tándem 2.
8
CCAAPPÍÍTTUULLOO 22
MMAARRCCOO TTEEOORRIICCOO
En el presente capítulo se exponen la revisión de literatura, las bases teóricas
y las preguntas de investigación que fundamentan el presente proyecto.
1. REVISIÓN DE LITERATURA
Se expone brevemente una serie de investigaciones sobre simulación de
políticas de mantenimiento en sistemas productivos y estudios realizados al sistema
de mantenimiento de los bastidores de laminación de Tándem 2 en la Siderúrgica del
Orinoco “Alfredo Maneiro”.
ROMERO, J (1997)(2) llevo a cabo un estudio orientado a desarrollar una
herramienta de simulación que permita el control del inventario en el Cordón
Productivo de Hojalata en la Siderúrgica del Orinoco (SIDOR), utilizando simulación
dinámica a través del software POWERSIM®. Esta herramienta permite evaluar
diferentes escenarios que simulan el comportamiento de los inventarios y de la
producción en las líneas Tándem II, Recocido Continuo, Temple II, Preparación de
Bobinas I – II, Estañado Electrolítico I-VI y Corte de Hojalata I – II.
La metodología desarrollada implico el uso del software de simulación
POWERSIM®, el cual permite simular el comportamiento de los inventarios en cada
etapa del cordón productivo de hojalata. Se levanto información sobre la situación de
los inventarios en ese momento, niveles de producción y demoras por falta de
material. Igualmente se elaboró el diseño grafico del flujo de material a través del
proceso productivo de hojalata. Posteriormente se construyó el modelo dinámico y se
determinaron valores de las variables actuantes en el sistema.
9
La simulación realizada consideró tres escenarios distintos y el Autor pudo
constatar que la falta de una buena planificación y control del flujo de los inventarios
repercute en el cumplimiento de los planes de producción.
Entre las conclusiones presentadas en el estudio tenemos que:
1. El desarrollo y aplicación del modelo de simulación utilizando Powersim
permite mejorar la planificación de los inventarios y evaluar el cumplimiento
de los planes de producción, garantizando con esto la satisfacción de los
clientes al realizar la entrega oportuna de los productos obtenidos en la
línea de hojalata.
2. A través de los escenarios planteados se observa el comportamiento de los
inventarios y la producción de la línea, logrando con esto visualizar
posibles paradas de las instalaciones por falta de material.
MURTHI, V (2003)(3) desarrolló un estudio de simulación que tuvo como
objetivos generales 1) desarrollar un modelo que identifique las mejores estrategias
de mantenimiento que sean factibles operativa y económicamente justificable para un
sistema de fabricación complejo, y 2) Suministrar un medio viable y exhaustivo para
realizar pruebas de los diferentes parámetros y análisis de resultados. El autor
resalta la necesidad de usar un mecanismo que permita a los profesionales
desarrollar y experimentar con estrategias de mantenimiento. El diseño planteado en
el trabajo constituye un modelo multifactorial para ejecutar la prueba de las
estrategias de manera estructurada.
El modelo analiza los datos de entrada, y sugiere la mejor estrategia que logra
un balance entre las medidas operacionales y las financieras. Señala el autor que la
estrategia de mantenimiento más proactiva no siempre es la utilización efectiva total
de los bienes productivos, de tal manera que es la integración de acciones de
mantenimiento proactivo y reactivo la que define una estrategia de mantenimiento
eficaz en cuanto a costos. El modelo desarrollado se basa en la utilización de
Diagramas de Bloques de Fiabilidad y Simulación a través del Método de Montecarlo.
10
CEBALLOS, M (2004) (4) llevo a cabo una investigación para evaluar la
Productividad Efectiva de las líneas de acabado Temple I, Temple II y Temple III,
además de la línea de laminación Tándem II de la empresa SIDOR. La autora realizó
un análisis de las variables que inciden en la Productividad Efectiva de las líneas
mencionada con el fin de realizar propuestas que incrementen el rendimiento de las
mismas.
Entre las variables estudiadas se tienen el tiempo muerto del ciclo, las
velocidades reales de laminación, las velocidades programadas y las microdemoras
surgidas en cada proceso. Esta investigación permitió analizar como estas variables
están incidiendo de manera desfavorable en el valor de la Productividad Efectiva,
provocando un incremento en el tiempo del ciclo requerido para producir una
determinada cantidad de material laminado.
Los resultados de este estudio indicaron que los tiempos muertos reales son
menores a los estándares establecidos para las líneas consideradas. Igualmente se
determinó que la velocidad de laminación es la variable que afecta en mayor grado el
valor de la Productividad Efectiva Real.
CORREA, L (2005)(5) llevó a cabo una investigación con el objeto de diseñar
un Sistema de Mantenimiento Preventivo para los Equipos Eléctricos del Laminador
Tándem 2 de SIDOR, dado que para ese momento no se contaban con planes ni
programas de mantenimiento para los equipos más importantes de la línea
mencionada. En este trabajo se incluyo una metodología para determinar la criticidad
de los equipos eléctricos en función de un conjunto de criterios como la probabilidad
de ocurrencia de las fallas, los costos de reparación, la afectación al sistema
productivo, entre otros. También diseño un formato que facilita cargar los planes de
mantenimiento en el sistema de gestión SAP-PM.
11
En relación al número de equipos tomados en cuenta para el estudio se
decidió considerar todos los equipos eléctricos instalados en la línea de producción.
Es importante resaltar que se logro la aplicación parcial de los planes de
mantenimiento y se pudo realizar una aproximación a los resultados de esta
implantación.
Las conclusiones planteadas por la Autora de la investigación señalan que el
éxito logrado en la aplicación parcial de los planes de mantenimiento en la Línea
Tándem 2 se logró gracias a que concurrieron elementos importantes en ese
momento, a saber, la participación de los trabajadores en el análisis y determinación
de la criticidad de los equipos, en la identificación de las fallas más importantes y en
el compromiso de cumplir con los planes de mantenimientos diseñados. En
consecuencia los planes de mantenimiento contribuyeron a la mejora de la
disponibilidad de la línea y a la disminución de la pérdida de potencia en los equipos.
KAISER, K (2007) (6) realizó estudios de simulación para comparar el
comportamiento de diversos sistemas de manufactura hipotéticos sometidos a
diferentes políticas de mantenimiento. El principal enfoque de este trabajo es
comparar la política tradicional de mantenimiento basada en el tiempo con políticas
de mantenimiento predictivo basadas en la degradación que utiliza información en
tiempo real para ayudar en decisiones relacionadas con la administración del
mantenimiento y el reemplazo de componentes. Los estudios de simulación
desarrollados en esta investigación demuestran los beneficios de modelos de
monitoreo de la degradación para predecir las fallas.
El objetivo del trabajo desarrollado por KEISER (2007) (7) fue usar análisis de
simulación para investigar el impacto de diferentes políticas de mantenimiento en el
comportamiento de sistemas de manufacturas. Las políticas se evaluaron a través de
indicadores de desempeño del sistema, así como de la utilización de los equipos. Se
estudia los efectos de esas políticas en el reemplazo de componentes y en el costo
de inventario de partes y repuestos.
12
ELWANY, A y OTROS (2007) (8) proponen una metodología de toma de
decisiones sobre estrategias de mantenimiento basadas en Sensores para el
reemplazo de piezas y decisiones de inventario de repuestos. La estructura
matemática desarrollada integra información basada en sensores de la condición de
sistemas de ingeniería con modelos de decisiones existentes. Se analiza un Caso de
Estudio a través de simulación con software ARENA® para demostrar que la
aplicación de la metodología mejora el rendimiento de un sistema de fabricación
hipotético.
Los autores señalan en su investigación que la predicción de fallas
inesperadas en un sistema productivo es crucial para minimizar los costos de
mantenimiento, mejorar la eficiencia, el rendimiento y garantizar la seguridad de los
trabajadores. Indican que en el ámbito de la gestión del mantenimiento, las
predicciones de los tiempos de fallas son necesarias para la planificación eficiente
del mantenimiento.
Resaltan que para la Gerencia, decidir cual componente o pieza reemplazar y
cuando, requiere un balance cuidadoso entre el costo asociado a reemplazos
prematuros y el costo de fallas inesperadas. Por otra parte señalan que el tiempo
para ordenar las partes de repuestos y la cantidad necesarias que han de existir en
el almacén necesitan ser planeadas de tal manera que el costo de producción se
mantenga al mínimo mientras que en el inventario debe existir la cantidad óptima de
repuestos.
El estudio de Caso desarrollado con el software de simulación ARENA®
demostró el impacto de políticas de decisión basadas en sensores en la reducción de
los reemplazos, el costo del inventario y la mejora en la utilización del sistema
productivo.
13
GONZÁLEZ, N (2009) (9) realizó un estudio con el objeto de diseñar un
sistema de mantenimiento preventivo con base en el análisis de criticidad y análisis
de modos y efectos de fallas de los equipos mecánicos de los Bastidores del Tándem
II en el área de Laminación en Frío de la Siderúrgica del Orinoco “Alfredo Maneiro”;
en este estudio inicialmente se realizó una evaluación de las fallas frecuentes
ocurridas en los equipos mecánicos de los bastidores de laminación, posteriormente
se realizó un análisis de la criticidad de estos equipos considerando criterios como la
frecuencia de las fallas, los costos de las reparaciones y la incidencia de las paradas
inesperadas en las metas de producción de la línea. Posteriormente, se realizó un
análisis de Modo y Efecto de Fallas para los equipos con mayor criticidad en el
proceso. Finalmente, tomando en cuenta todos los elementos anteriores se procedió
a elaborar los planes de mantenimiento a los equipos que resultaron con criticidades
altas.
La finalidad del estudio llevado a cabo por GONZÁLEZ, N (2009) (10) consistió
en servir de base para los procesos de toma de decisiones basados en la
priorización del mantenimiento permitiendo controlar y garantizar el funcionamiento
de los equipos mecánicos, aumentar la vida útil de éstos, disminuyendo la cantidad
de equipos que no poseen planes de mantenimiento y generar documentos que
indiquen el tipo de mantenimiento que se les debe aplicar dada su importancia para
el proceso y las fallas ocurridas, a fin de cumplir con la producción establecida,
incrementar la disponibilidad de los equipos y poder brindar confiabilidad en el
desarrollo de las operaciones.
Son diversas las investigaciones realizadas que tratan de simular diversas
políticas que permitan orientar las decisiones que toma la gerencia de la función de
mantenimiento en las empresas. Igualmente se han aplicado una variedad de
metodologías, técnicas y herramientas para lograr este objetivo; desde el método de
simulación Montecarlo, pasando por la teoría de colas y de restricciones e inclusive
los procesos de Markov han encontrado caminos factibles de aplicar para mejorar los
resultados del mantenimiento en las organizaciones.
14
Esta investigación tiene entre sus propósitos hacer una contribución en el
ámbito de la simulación de políticas de mantenimiento que permitan mejorar los
procesos llevados a cabo en nuestras empresas; tomando como caso de aplicación
el funcionamiento operativo de la línea de laminación Tándem II en la Siderúrgica del
Orinoco (SIDOR).
15
2. BASES TEORICAS.
2.1 MANTENIMIENTO.
La Norma COVENIN 2500 (1993) define al mantenimiento como “el conjunto
de acciones que permite conservar o restablecer un sistema productivo a un
estado específico, para que pueda cumplir un servicio determinado” (11); este
conjunto de acciones implica tareas tales como limpieza, lubricaciones, ajustes,
cambio programado de piezas, inspecciones, reparaciones, entre otras, que son
llevadas a cabo sobre los equipos y maquinarias a fin de garantizar su operatividad
durante el tiempo que sea requerido.
La definición de mantenimiento señalada en la Norma Venezolana establece
dos orientaciones, a saber: (1) la conservación del estado operativo de los sistemas
productivos, y (2) la restauración a la condición operativa después que el mismo ha
sufrido una paralización no programada; todo esto con la finalidad que el sistema
pueda seguir cumpliendo con su función dentro del proceso productivo de la
organización.
KNEZEVIC, J (1996) establece que el mantenimiento es el “conjunto de
tareas realizadas por el usuario para mantener la funcionalidad del sistema
durante su vida operativa” (12). El autor define sistema como un equipo o bien
productivo o un componente formado por varias partes en un equipo de mayor
complejidad.
DUFFUAA, S. Y OTROS. (2002) definen el mantenimiento como “la
combinación de actividades mediante las cuales un equipo o un sistema se
mantiene en, o se restablece a, un estado en el que pueda realizar las
funciones designadas” (13). Señalan que el mantenimiento es un elemento
importante en la calidad de los productos y puede utilizarse para incrementar la
ventaja competitiva de una empresa; esto se logra a través de la reducción del
tiempo de paradas no programadas, aumentando la calidad y productividad, y
reduciendo el tiempo de entrega de los productos al mercado.
16
Estos autores consideran que el mantenimiento es un sistema integrado por
una serie de actividades o procesos que se realizan en paralelo con las tareas del
sistema productivo. Las entradas en este sistema están formadas por el personal,
repuestos, gestión, herramientas, equipos a mantener, entre otros, y las salidas por
la entrega de equipos y maquinarias en buen estado de funcionamiento, que
satisfagan las necesidades de producción establecidas.
Los beneficios que arroja la buena práctica del mantenimiento señalados por
estos autores comprenden: la reducción de costos, incremento de la productividad y
la disponibilidad de equipos confiables y seguros para lograr la entrega de productos
a los clientes.
MILANO, T. (2005) define el mantenimiento como “todas aquellas labores
que realiza el usuario durante la vida operativa de los equipos o sistemas para
lograr que estén en estado de funcionamiento o para volverlos a ese estado”
(14). Resalta el autor que este conjunto de tareas es conocido como “proceso de
mantenimiento”, donde la entrada al mismo esta formada por el equipo o sistema
cuyo funcionamiento debe ser conservado, y la salida, por el equipo o sistema en
estado de funcionamiento adecuado o satisfactorio.
De acuerdo a este autor el mantenimiento se puede agrupar o clasificar según
las estrategias de mantenimiento generales que consideran tanto el momento en el
cual se producen las fallas como el momento de ejecución de las tareas de
conservación y reparación.
La estrategia “basada en las fallas”, donde las labores correctivas se realizan
para recuperar la funcionalidad del equipo o sistema, se puede describir como de
reparación o no programado. Otra de las estrategias definidas por el autor es la
“basada en la vida del equipo o sistema”, donde se establece la realización de las
tareas de mantenimiento preventivos a frecuencias o intervalos fijos durante la vida
operativa del equipo o sistema.
17
La estrategia más atractiva a juicio del autor es la “basada en la condición”,
donde señala que las acciones de mantenimiento estarán justificadas según el
estado real del equipo o sistema, mediante el control de ciertos parámetros físicos y
operativos.
Las estrategias definidas anteriormente dan origen a los tipos de
mantenimiento aplicados en las organizaciones. Los tipos más importantes se
definen seguidamente.
2.1.1 Mantenimiento Correctivo
Este tipo de mantenimiento es definido en la Norma COVENIN 3049 (1993)
como aquel donde las actividades de mantenimiento están “encaminadas a tratar
de eliminar la necesidad de mantenimiento, corrigiendo las fallas de manera
integral a mediano plazo” (15). La norma define que las actividades más comunes
en este mantenimiento son la modificación de elementos de las máquinas, cambios
de especificaciones, ampliaciones, revisión de elementos básicos de mantenimiento
y conservación. Resalta la norma que este tipo de mantenimiento debe ser
planificado y programado en el tiempo para que su aplicación sea efectiva y evite
realmente las paradas injustificadas.
En la COVENIN 3049 (1993) también se define el Mantenimiento por Avería o
Reparación como la “atención a un sistema productivo cuando aparece una falla.
Su objetivo es mantener en servicio adecuadamente dichos sistemas,
minimizando sus tiempos de paradas” (16). Resalta la norma que la atención de las
fallas bajo este tipo de mantenimiento debe ser inmediata dado que los costos de
“parada” se incrementan considerablemente.
18
Es necesario diferenciar los dos tipos de mantenimiento mencionados
anteriormente porque comúnmente se utilizan indistintamente en las empresas; esto
lo podemos observar en la definición que ofrece DUFFUA, S. Y OTROS (2002)
cuando definen el Mantenimiento Correctivo como “aquel que solo se aplica
cuando el equipo es incapaz de seguir operando, no es planeado y se realiza
cuando el costo de aplicación de otro tipo de mantenimiento es más costoso”
(17).
ÁVILA, R (1987) (18) establece que la característica principal de este
mantenimiento es la corrección de las fallas a medida que se presentan, ya sea por
“síntomas” perceptibles o por la parada inesperada del equipo o instalación. Resalta
el autor que en la práctica este mantenimiento es el más generalizado dado que
requiere menos conocimiento y organización para su aplicación.
NAVAS, J (2006) (19) incluye las dos orientaciones del Mantenimiento
Correctivo cuando lo define como reparaciones que ameritan detener el proceso de
producción de un máquina, teniendo estas correcciones dos orígenes: (1)
reparaciones surgidas del mantenimiento preventivo o predictivo como consecuencia
de la detección de una falla parcial o intermitente, y (2) reparaciones derivadas de
una falla total imprevista.
2.1.2 Mantenimiento Preventivo.
Resaltan los autores que este tipo de mantenimiento puede planearse y
programarse con base en el tiempo, el uso o la condición del equipo o sistema.
La Norma COVENIN 3049 (1993) define este mantenimiento como aquel “que
utiliza todos los medios disponibles, incluso los estadísticos, para determinar
la frecuencia de las inspecciones, revisiones, sustitución de piezas claves,
probabilidad de aparición de averías, vida útil, u otras” (20). Igualmente establece
que el objetivo de este mantenimiento es “adelantarse” a la aparición de o “predecir”
la presencia de la falla.
19
En esta definición podemos visualizar dos orientaciones del mantenimiento
preventivo, la primera, dirigida a evitar la ocurrencia de un paro no programado, y la
segunda, dirigida a estimar el momento en que pudiera ocurrir este paro.
En la primera orientación se aplican acciones de mantenimiento como
lubricaciones, ajustes, limpieza, inspecciones periódicas, entre otras. En la segunda,
se realizan análisis estadísticos de tiempo de vida y confiabilidad, entre otras. Aquí
se estudian la duración de cada pieza, equipo o sistemas y la ocurrencia de fallas en
los mismos.
DUFFUAA, S. Y OTROS. (2002) Establecen que el mantenimiento preventivo
es “una serie de tareas planeadas previamente, que se llevan a cabo para
contrarrestar las causas conocidas de fallas potenciales de las funciones para
las que fue creado un equipo” (21) .Este concepto implica que antes de llevar a cabo
las tareas de prevención de fallas debe existir un plan donde se establezca las
acciones y recursos necesarios para poder aplicar efectivamente este tipo de
mantenimiento. Esto implica un proceso de búsqueda de información relacionada con
las características del equipo, su comportamiento operativo, las recomendaciones de
los proveedores y fabricantes, la mano de obra disponible para la ejecución de las
tareas y su especialidad, las herramientas y repuestos a ser cambiados, entre otras
serie de datos necesarios para elaborar el Plan de Mantenimiento Preventivo.
La definición anterior es apoyada por NAVAS, J (2006) quien define el
mantenimiento preventivo como aquel “que se planea y programa con el objeto de
ajustar, reparar o cambiar partes en equipos antes de que ocurra una falla o
daños mayores, eliminado o reduciendo al mínimo los gastos de
mantenimiento” (22). Las actividades básicas de este tipo de mantenimiento,
señaladas por el autor, son:
1. Inspección periódica los activos y del equipo de la planta para descubrir las
condiciones que conducen a paros imprevistos de la producción o
depreciación perjudicial.
20
2. Conservar la planta para anular dichos defectos, adaptarlos o repararlos,
cuando se encuentren aún en su etapa incipiente.
Entre las razones por las cuales este tipo de mantenimiento es mejor que el
correctivo, tenemos:
1. La frecuencia de fallas pueden reducirse mediante una adecuada
lubricación, ajuste, limpieza e inspecciones periódicas.
2. Si la falla no puede evitarse, la inspección y la medición pueden ayudar a
reducir la severidad de las fallas.
3. Puede detectarse el síntoma de una falla inminente.
4. Hay diferencias importantes en costos entre las intervenciones no
planeadas y las planeadas, incluyendo en la calidad del trabajo realizado.
2.1.3 Mantenimiento Predictivo.
Es definido por NAVAS, J (2006) como:
“La actividad que se desarrolla para detectar y evaluar el desarrollo de posibles fallas en un equipo por intermedio de interpretación de ciertos parámetros (técnicas de diagnóstico y tendencias), tomados como datos obtenidos en un equipo en funcionamiento, con instrumentos colocados en las maquinas, o por tomas de muestras”. (23)
Este tipo de mantenimiento al momento de su puesta en práctica es más
costoso que el preventivo dado que se requiere una inversión importante en equipos
de monitoreo y en la capacitación de personal que realice las interpretaciones de los
datos arrojado por dichos equipos; sin embargo, este costo se verá compensado en
la disminución de fallas catastróficas dado que se tendrá una mejor percepción de las
condiciones operativas de los equipos de producción.
El mantenimiento predictivo permite una disminución importante del tiempo de
parada de los sistemas productivos al tener disponible en tiempo real la información
preliminar de las condiciones de funcionamiento de los sistemas.
21
DUFFUAA, S. Y OTROS. (2002)(24) definen el mantenimiento Predictivo como
el Mantenimiento Basado en la Condición (MBC) y especifican que este forma parte
del mantenimiento preventivo, el cual se inicia como resultado del conocimiento de la
condición del equipo observada mediante el monitoreo de rutina o continuo.
Señalan que el monitoreo de las condiciones es la medición continua o
periódica y la interpretación de los datos para inferir la condición del equipo a fin de
determinar si necesita mantenimiento.
Las tareas basadas en las condiciones se centran en la medición de un
parámetro que indique un deterioro o una degradación en el rendimiento funcional
del equipo.
Las mediciones que pueden relacionarse con el funcionamiento de las
maquinas pueden ser la vibración, la temperatura, el amperaje, contaminantes en el
aceite de lubricación o el nivel de ruido.
Las técnicas de mantenimiento basado en las condiciones que se aplican más
comúnmente son el análisis de lubricante, el análisis de vibraciones, la termografía,
el ultrasonido, el monitoreo de efectos eléctricos, entre otros.
2.2 POLÍTICAS DE MANTENIMIENTO
KNEZEVIC, J (1996) (25) establece 5 políticas aplicables en la gestión del
mantenimiento en cualquier organización. La aplicación de estas políticas depende
de dos factores fundamentales, a saber, el Tiempo Hasta el Fallo (duración) y el
Tiempo Para el Mantenimiento (TPM). A continuación se esbozan cada una de ellas:
1. Política de Mantenimiento Basada en la Ocurrencia del Fallo (Failure-
based Maintenance, FBM), en donde las tareas de mantenimiento se
inician al momento de producirse el fallo, es decir la presentación de
anomalías en la funcionalidad del equipo.
22
2. Política de Mantenimiento Basada en la Vida del Sistema (Life-based
Maintenance, LBM), donde se establecen tareas de mantenimiento
preventivo a intervalos fijos predeterminados durante la vida operativa del
sistema.
3. Política de Mantenimiento Basada en la Inspección (Inspection-based
Maintenance, IBM), donde se realizan inspecciones en el elemento o
sistema a intervalos fijos de tiempos de operación hasta que se requiera la
ejecución de una tarea de mantenimiento preventivo.
4. Política de Mantenimiento Basada en el Examen (Examination-based
Maintenance, EBM) donde se realizan tareas de mantenimiento condicional
en forma de exámenes, según la condición observada en el elemento o
sistema, hasta que se necesite la ejecución de una acción de
mantenimiento preventivo.
5. Política de Mantenimiento Basada en la Oportunidad (Oportunity-based
Maintenance, OBM) donde se lleva a cabo un mantenimiento correctivo
sobre el elemento averiado, así como tareas de mantenimiento preventivo
en los elementos restante del grupo de elemento asignado.
2.2.1 Política Basada en la Ocurrencia de Fallas.
KNEZEVIC, J (1996) (26) expone que esta política se constituye en un método
donde se realizan actividades de mantenimiento correctivo tras la ocurrencia de una
falla en el equipo o sistema, a fin de recuperar su funcionalidad. Por tanto describe
esta política como de “reparación de avería, posterior a la falla”.
Igualmente señala el autor que esta política es aplicada a elementos cuya
pérdida de funcionalidad no repercute en la seguridad del usuario y/o del entorno o
las consecuencias económicas ocasionadas por la fallas no son relevantes.
23
De acuerdo al autor el principal atractivo de esta política es la total utilización
de la vida operativa del elemento considerado, es decir, el Tiempo Medio Para el
Mantenimiento (Mean Time To Maintenance, MTTM) de los elementos sometidos a
esta política es idéntico al Tiempo Medio Para la Falla (Mean Time To Failure,
MTTF). Igualmente establece las siguientes formulas:
donde
f(t) representa la función de densidad de la variable aleatoria conocida como Tiempo Hasta el Fallo (Time To Failure, TTF).
Los inconvenientes señalados por KNEZEVIC, J (1996) (27) para esta política
son:
1. La falla de un elemento o componente puede a su vez acarrear daños a
otros elementos del sistema o al sistema mismo.
Los análisis de costos de mantenimiento han demostrado que una
reparación realizada tras una falla, será normalmente tres o cuatro veces
más cara que si se hubiese realizado tareas de mantenimiento preventivo.
2. Como el tiempo de aparición de una falla es incierto no puede planearse la
tarea de mantenimiento, por lo que debe esperarse mayores tiempos de
parada no programada debido a la indisponibilidad de recursos (repuestos,
personal, herramientas, entre otros).
Esta Política puede llegar a ser muy costosa, debido al costo directo para
recuperar la funcionalidad del sistema, y el costo indirecto incurrido como resultado
de la pérdida de producción, prestigio, e incluso vida.
El Costo Total Directo de la política basada en la ocurrencia de Fallas es una
función de:
24
a. El costo directo de cada tarea de mantenimiento correctivo realizado.
b. El número de tareas de mantenimiento correctivo realizado durante el
tiempo de operación fijado.
c. La duración del propio tiempo de operación, y
d. El costo de oportunidad o costo de pérdidas potenciales de ingresos.
2.2.2 Política Basada en la Vida del Sistema.
KNEZEVIC, J (1996) (28) establece que en esta política de mantenimiento (Life-
Based, LB) se realizan las acciones de mantenimiento preventivo a intervalos fijos,
siendo la aplicación de estas tareas función de la distribución de vida de los
elementos considerados.
Como el objetivo es prevenir la ocurrencia de una falla y sus consecuencias,
esta técnica es llamada con frecuencia “política de mantenimiento preventivo”,
debido a que las tareas se realizan de acuerdo a una planificación previa
considerando los recursos necesarios para su ejecución.
El tiempo para realizar la tarea de mantenimiento, Tp, puede determinarse
inclusive antes de que el sistema esté en funcionamiento.
A intervalos predeterminados de la vida del sistema, se realizan las tareas de
mantenimiento preventivo preestablecidas. Si el sistema falla antes del tiempo Tp, se
realizan tareas de mantenimiento correctivo para restaurar el funcionamiento normal
del sistema; en el momento Tp es necesario realizar la tarea preventiva planeada.
25
De acuerdo a KNEZEVIC, J (1996) (29) la política de mantenimiento basada en
la vida del sistema debe aplicarse cuando el equipo productivo cumpla con las
siguientes condiciones:
a. Al realizar la tarea de mantenimiento preventivo se reduce la probabilidad
de ocurrencia de una falla.
b. El costo total de aplicar esta política es menor que el costo total de aplicar
una política de mantenimiento Basada en la Ocurrencia de una Falla.
c. La observación de la condición del equipo o sistema no es técnicamente
factible.
Las ventajas presentadas por el Autor para esta política comprenden (1) el
hecho de que las tareas a aplicar son previamente planificadas, lo que garantiza la
disponibilidad de los recursos necesarios antes de ejecutar las acciones preventivas,
y (2) la prevención de fallas que pudieran tener consecuencias “catastróficas” para el
proceso de producción.
Entre los inconvenientes señalado por el Autor a esta política se tiene que
puede ser poco rentable dado que se podrían reemplazar prematuramente la
mayoría de los elementos, independientemente de su estado.
El Tiempo Medio Para el Mantenimiento bajo esta política se define de la
siguiente manera:
(Ec. 3)
donde:
MTTM: media de tiempo para el mantenimiento preventivo.
R(t): función de confiabilidad.
El costo directo total asociado con cada tarea de mantenimiento bajo esta
política es la sumatoria del costo de los recursos necesarios y el costo de las
consecuencias o ingresos perdidos debido a la indisponibilidad del sistema o equipo.
26
2.2.3 Política Basada en la Condición.
KNEZEVIC, J (1996) (30) señala que la necesidad de proporcionar seguridad y
de reducir el costo de mantenimiento ha conllevado a crear nuevas políticas de
mantenimiento aparte de las descritas en las secciones anteriores.
Una de las políticas de mantenimiento desarrolladas es la “Basada en la
Condición” donde se establece que la razón principal para realizar el mantenimiento
es el “cambio en la condición o prestaciones del sistema”, por tanto, las acciones de
mantenimiento preventivo deben efectuarse según el estado real del elemento o
sistema.
La variación en las condiciones operativas del equipo se determinara a través
del seguimiento continuo o periódico de ciertos parámetros característicos del
sistema en estudio, tales como, la vibración, temperatura, ruido, voltaje, entre otros.
Las inspecciones son tareas de revisión constante de los parámetros
operativos del sistema o equipo, las cuales buscan posibles desviaciones entre los
valores estándar de funcionamiento y los valores reales.
KNEZEVIC, J (1996) (31) establece que antes de poner en servicio el equipo o
sistema debe definirse la frecuencia más adecuada para las inspecciones; de tal
manera que durante la operación del sistema, las inspecciones se llevan a cabo con
intervalos fijos especificados hasta que se alcance un nivel crítico en donde se debe
aplicar las acciones de mantenimiento preventivo. En caso de que el elemento o
sistema falle entre inspecciones, se realiza el mantenimiento correctivo.
Entre las ventajas de esta política señaladas por Knezevic, se encuentran:
1. Detección oportuna del deterioro en las condiciones del sistema o equipo.
2. Reducción significativa del tiempo de parada de los sistemas, ya que se
puede determinar con mayor precisión el Intervalo de Mantenimiento
Óptimo, derivado de las inspecciones de los elementos componentes.
27
3. Mayor seguridad debida a que el usuario del sistema puede detenerlo
antes de que se produzca un fallo.
4. Incremento de la disponibilidad del sistema, al lograr que estos funcionen
durante más tiempo.
2.3 SIMULACIÓN.
La simulación ha sido una técnica importante en diferentes disciplinas.
HILLIER F. Y LIEBERMAN, G. (1997) (32) señalan que la simulación es una
herramienta ampliamente utilizada para estimar el desempeño de “sistemas
estocásticos complejos” cuando se requiere usar nuevos diseños o políticas de
operación.
Estos autores recalcan que esta herramienta proporciona una manera de
experimentar con las políticas o sistemas propuestos sin tener que hacer cambios en
el sistema real. Explican que esta herramienta es una técnica de muestreo
estadístico controlada para estimar el desempeño de sistemas complejos.
Los Autores EPPEN, G. Y GOULD, F. (1987) postulan que la idea básica de la
simulación “consiste en construir un recurso experimental que actúe (simule) el
sistema de interés en algunos aspectos importantes” (33). Esto significa que
ningún modelo de simulación considera todas las variables y parámetros del sistema
real sino aquellos que reflejan en comportamiento que el analista desea modelar.
CABEZA, L. Y OTROS (2004) definen la simulación como “un proceso de
modelación que pretende explicar comportamientos sociales mediante un
modelo matemático-estadístico, para lo cual el investigador cuenta con unos
datos reales y espera, mediante el modelo, obtener unos resultados que se
ajusten al comportamiento real” (34).
Un modelo de simulación “sintetiza” el sistema mediante la construcción de
cada uno de sus componentes; luego, el modelo simula el comportamiento del
sistema generando observaciones estadísticas de su desempeño como resultados
28
de diferentes eventos generados aleatoriamente. El propósito es obtener información
sobre acciones alternativas por la vía de la experimentación.
EPPEN, G. Y GOULD, F. (1987) definen un modelo de simulación como “una
serie de operaciones lógicas y matemáticas que proporcionan una medida de
la eficacia de un conjunto concreto de valores de los parámetros y las
decisiones” (35)
Los modelos de simulación son utilizados para analizar una decisión bajo
incertidumbre, esto es, donde existe un factor cuyo comportamiento aleatorio puede
ser representado por una distribución de probabilidades.
GARCÍA, E. Y OTROS (2006) señalan que la simulación “es una de las
herramientas que permite modelar la complejidad de los sistemas de
producción y servicios en la actualidad” (36). Mencionan estos autores que esta
herramienta permite evaluar diversos escenarios considerando múltiples variables de
decisión y visualizar su comportamiento a través del tiempo. Entre las ventajas de la
simulación que resaltan estos autores tenemos:
a. Es una buena herramienta para conocer el impacto de los cambios en
los procesos sin necesidad de llevarlos a cabo en la realidad.
b. Mejora el conocimiento del proceso actual al permitir que el analista vea
cómo se comporta el modelo generado bajo diferentes escenarios.
c. Puede utilizarse como medio de capacitación para la toma de
decisiones.
d. Es más económico realizar cambios en el modelo de simulación que
hacer muchos cambios en los procesos reales.
e. Permite probar varios escenarios en busca de las mejores condiciones
de trabajo de los procesos que se simulan.
f. En problemas de gran complejidad, la simulación permite generar una
buena solución.
29
g. En la actualidad los paquetes de software para simulación tienden a ser
más sencillos, lo que facilita su aplicación.
Los pasos generales para realizar un estudio de simulación señalada por
HILLIER F. Y LIEBERMAN, G. (1997) (37) son: (1) realizar un análisis preliminar para
desarrollar un modelo básico del sistema en estudio, y (2) “correr” el modelo para
experimentar con el fin de estimar cual sería el desempeño real del sistema.
El proceso de desarrollo de un modelo de simulación se puede describir en los
siguientes pasos (AZARANG, E. Y GARCÍA, D., 1996) (38):
1. La búsqueda de la distribución de probabilidad, la cual se puede realizar
mediante una prueba de bondad de ajuste Kolmogorov- Smirnov o la Ji
Cuadrado.
2. La generación de las variables aleatorias, en el cual la información real se
codifica con números seudoaleatorios.
3. Se debe generar un modelo computacional.
4. Se determinan los valores teóricos partiendo de la condición inicial y se
espera que esté próximo a los reales de salida.
5. Se valida el modelo mediante medias, varianzas, formas de distribución y
correlación.
Igualmente GARCÍA, E. Y OTROS (2006) (39) mencionan los siguientes pasos
necesarios para desarrollar un estudio de simulación:
1. Definición del sistema bajo estudio.
2. Generación del modelo de simulación base.
3. Recolección y análisis de datos.
4. Generación del modelo preliminar.
5. Verificación del modelo.
6. Validación del modelo.
30
7. Generación del modelo final.
8. Determinación de los escenarios para el análisis.
9. Análisis de sensibilidad.
10. Documentación del modelo, sugerencias y conclusiones.
2.3.1 Simulación Discreta.
GARCÍA, E. Y OTROS (2006) definen este tipo de simulación como aquella
que “consiste en relacionar los diferentes eventos que pueden cambiar el
estado de un sistema bajo estudio por medio de distribuciones de probabilidad
y condiciones lógicas del problema que se esté analizando” (40). Es necesario
utilizar en este tipo de simulación ecuaciones matemáticas y estadísticas para
relacionar las variables relevantes y su comportamiento en el tiempo.
Los autores GARCÍA, E. Y OTROS (2006) proporcionan otra definición de
Simulación Discreta y la misma indica que ésta es “el conjunto de relaciones
lógicas, matemáticas y probabilísticas que integran el comportamiento de un
sistema bajo estudio cuando se presenta un evento determinado” (41). Es
importante señalar que un “evento” es un cambio que ocurre en el estado actual del
sistema en estudio, tales como, la entrada o salida de un cliente, la falla de una
maquinaria, el inicio de operación de un equipo, entre otros.
2.4 LAMINACIÓN.
A través de los procesos de Laminación es posible modificar a formas
comerciales los perfiles colados en lingoteras o en máquinas de colada continua.
Muchas de estas formas son adecuadas para emplearse de manera inmediata
(carriles, vigas, etc.). Otras requieren modificaciones adicionales como es el caso de
la chapa o alambre.
Los semiproductos obtenidos de las máquinas de colada continua
(palanquillas y planchones) no se utilizan directamente, ya que requieren un proceso
31
de laminación que les de forma comercial a la vez que mejora sus características
mecánicas. Los procesos de modificación más usados de acuerdo con BERCIANO Y
OTROS (2010) (42) son:
Conformación: laminación y forja.
Acabado: deformación en frio, recubrimientos, mecanizado y soldadura.
Modificación de propiedades: tratamientos térmicos, tratamientos termo
mecánicos.
En los procesos de Laminación se produce la deformación del material en una
sola dirección del espacio, y se obtienen productos de sección constantes como
chapas, perfiles o barras.
SCHEY, J (2002) define el proceso de Laminado Plano como “la reducción
del espesor de una plancha para producir un producto más delgado y largo,
pero ligeramente más ancho” (43). Este proceso es uno de los más importantes de
deformación dada su aplicabilidad industrial, y es el proceso que se aplica en las
líneas Tándem de laminación en frío en SIDOR.
2.4.1 Fundamentos de la Laminación.
BERCIANO Y OTROS (2010) (44) indican que un laminador está formado por
dos o más cilindros que giran en sentido contrario entre sí y la distancia entre las
superficies cilíndricas enfrentadas es siempre menor que el espesor inicial del
lingote, por lo que éste, al pasar entre dos cilindros se aplasta y se alarga
proporcionalmente a la reducción de la sección. (Ver figura Nro. 1)
Describen los Autores que durante el trabajo, el lingote queda sometido a la
acción de una fuerza R, normal a la superficie de contacto, es decir según un radio
del cilindro. Esta fuerza que es la resultante de todas las fuerzas elementales que
actúan sobre la superficie de contacto, puede descomponerse en dos. Una es la
componente horizontal o de estiramiento S = R Sen α (Ec. 4), y la otra es la
componente normal o de aplastamiento N = R Cos α. (Ec. 5)
32
El avance del lingote es debido al rozamiento en la superficie de contacto, por
lo que es necesario, para que este avance se produzca, cumplir la desigualdad:
fN > S
Siendo f el coeficiente de rozamiento entre cilindro y lingote.
Si se cumple esta condición, se tiene una fuerza horizontal T = fN- S (Ec. 6)
que hace avanzar el lingote, mientras que la componente N lo aplasta.
Figura Nro. 1.- Forma de Actuar un Laminador Fuente: Tomado de “Laminación” por Berciano y Otros (2010). Pág. 2
Sí se disminuye el diámetro de los cilindros, la componente S crece. Por
consiguiente, para satisfacer la desigualdad enunciada anteriormente, conviene
cilindros pequeños que dan estiramientos más enérgicos y absorben menos
potencia; en general, el diámetro de los cilindros varía entre 40 y 60 cm. La
experiencia ha demostrado que los mejores resultados se obtienen con ángulo α =
24°.
El lingote, bajo la acción del laminado, además de aplastarse y alargarse, se
ensancha, pasando de las dimensiones iniciales (a1, h1) a las nuevas (a2, h2). (Ver
figura Nro. 2)
33
Finalmente BERCIANO Y OTROS (2010) (45) señalan que el objetivo de la
Laminación es producir deformación mecánica permanente en el material de partida,
aprovechando la ductilidad del acero, que es mucho mayor en caliente. Para ello se
hace pasar al material entre dos cilindros que giran a la misma velocidad y en sentido
contrario y cuya separación es inferior al espesor del material de entrada.
Figura Nro. 2.- Cilindros de Laminación. Fuente: Tomado de “Laminación” por Berciano y Otros (2010). Pág. 4
2.4.2 Cajas de Laminación.
Consta de una estructura que sirve de chasis y de unos cilindros que realizan
la laminación. De acuerdo a BERCIANO Y OTROS (2010) (46) los componentes
principales son:
2.4.2.1 Cilindros.
Los cilindros para laminar planos son de superficie lisa, mientras que los
destinados a obtener otras formas son perfilados. (Ver figura Nro. 2)
34
La superficie de los cilindros de laminación debe ser muy dura para reducir el
desgaste. No obstante, el material debe ser tenaz, pues se ve sometido a fuertes
solicitaciones dinámicas durante el trabajo. Han de ser más duro que el acero a
laminar.
En la construcción de los cilindros se puede emplear los siguientes materiales:
a. Aceros especiales al cromo o al cromo-manganeso.
b. Fundición de grafito esferoidal, casi siempre templada, muy dura pero
tenaz.
c. Fundición con alto contenido de fosforo.
2.4.2.2 Cojinetes y Ampuesas (Chumaceras).
Los cojinetes son unos rodamientos que encajados entre las Ampuesas
sujetan el cuello de cada cilindro respectivo para permitir su giro. Las Ampuesas son
unas piezas desmontables con huecos en los que se alojan los rodamientos del
cilindro y se encargan de mantener en posición los cilindros en su chasis
(“castillete”). Además, permiten que los cilindros de apoyo de las cajas cuarto y los
cilindros únicos de las cajas dúo transmitan las fuerzas de laminación a los
rodamientos.
2.4.2.3 Estructura principal.
Los castilletes son dos estructuras verticales en cuyas ventanas encuentran
asiento y sujeción las chumaceras y los cojinetes de los cilindros. El calibrador es un
mecanismo de ajuste que permite modificar la distancia entre los cilindros y, en
consecuencia, las dimensiones de salida de los productos laminados. Incrustados en
los castilletes hay unos tornillos de presión que mantienen fijos los cuellos de cada
cilindro. Entre ambos tornillos hay un dispositivo de compensación que homogeniza
los esfuerzos sufridos por los extremos de cada cilindro. (Ver Figura Nro. 3)
35
Figura Nro. 3 Elementos de una Caja de Laminación. Fuente: Tomado de “Laminación” por Berciano y Otros (2010). Pág. 13
Bajo los castilletes están las zapatas, placas base o bancadas, que son unas
viguetas sobre las que se fijan los castilletes. Estas zapatas deben estar firmemente
fundadas.
En la misma zona inferior se encuentra el “pozo”, que es el sumidero en el que
cae y se almacena la cascarilla formada en la laminación. Esta cascarilla es
necesario eliminar por exigencias de la calidad superficial y para evitar defectos en
posteriores laminaciones. En el pozo también se recogen los posibles recortes del
material antes de entrar en contacto con los cilindros.
2.4.2.4 Sistemas de Movimientos.
Los motores de accionamiento son eléctricos y transmiten a través de las
alargaderas la potencia necesaria para que los cilindros realicen la laminación. Estas
alargaderas están rematadas en su extremo opuesto al motor por las “chocolateras”
que son las piezas huecas en las cuales encajan los trefles para transmitir el giro a
los cilindros.
Las alargaderas están sometidas o fuertes esfuerzos transversales (flexión,
torsión…) y de fatiga. Por ello no pueden ser de una sola pieza sino de varias unidas
entre sí por juntas semielásticas, homocinéticas o cardan.
36
2.4.3 Tipos de Cajas de Laminación.
Según disposición de los cilindros en cada caja, éstas se pueden dividir en
BERCIANO Y OTROS (2010) (47) (Ver Figuras Nro. 4 y Nro. 5):
- Caja dúo: Dos cilindros.
- Caja trío: Tres cilindros.
- Caja cuarto: Dos cilindros de trabajo, y dos cilindros de apoyo.
-Cajas múltiples: Séxtuplo de doce cilindros, y Sendzimir de veinte cilindros.
- Cajas de cilindros múltiples de diámetros diferentes.
- Caja universal: Unos cilindros son laminadores y otros cilindros son
canteadores verticales.
- Caja especial: Para aros, ruedas, etc.
Figura Nro. 4. Configuraciones de Cajas de Cilindros de Laminación. Fuente: Tomado de “Laminación” por Berciano y Otros (2010). Pág. 16
37
Figura Nro. 5. Caja Cuarto con Cilindros Canteadores. Fuente: Tomado de “Laminación” por Berciano y Otros (2010). Pág. 16
2.4.4 Trenes de Laminación.
Se denomina así al conjunto de cajas y elementos auxiliares como motores de
accionamiento de los cilindros, caminos de rodillos comandados para entrada y
salida del material, cizallas, escarpadoras, etc. La anchura útil de trabajo de los
cilindros de laminación se denomina “tabla”.
Hay cajas dispuestas unas a continuación de otras, con separación tal que el
perfil que se está laminando se encuentra simultáneamente bajo la acción de dos o
más de ellas.
En cada pasada, al disminuir la sección aumenta la longitud y, por
consiguiente, cada caja debe absorber una longitud mayor que la anterior. Para
compensar esta circunstancia, la velocidad de giro de los cilindros va aumentando
proporcionalmente en las sucesivas cajas.
38
2.4.4.1 Clasificación Según Número y Disposición de Cajas
En cuanto al número y disposición de cajas, los trenes de laminación pueden
estar constituidos por una sola caja o ser múltiples (Ver Figura Nro. 6):
El tren más sencillo está compuesto por una caja dúo. En cajas dúo
reversible los dos cilindros pueden girar en ambos sentidos. El perfil se
lamina pasando alternativamente de derecha a izquierda y de izquierda a
derecha.
Las cajas trío disponen de tres cilindros con sus ejes paralelos y en un
mismo plano vertical. El material se lamina alternativamente en un sentido,
con los cilindros medio e inferior y, en sentido contrario, con los cilindros
medio y superior. Estas cajas trío están siendo sustituidas por otras.
Cuando es preciso ejercer fuertes presiones, como en el caso de fabricación
de planos (chapa) se utilizan cajas cuarto que disponen de dos juegos de
cilindros. El primero (cilindros de trabajo) de pequeño diámetro, entre los que
pasa el material que se quiere laminar; éstos se asientan contra el segundo
juego (cilindros de apoyo), de mayor diámetro, que aguantan el esfuerzo de
flexión-deformación transmitido por los rodillos de trabajo. Las cajas cuarto
puede ser reversibles. El hecho de que los cilindros de trabajo sean de
menor diámetro supone un ahorro importante en coste ya que facilita tanto el
mecanizado como la sustitución de los mismos.
La constancia de volumen al laminar hace que si disminuye la sección
aumenta proporcionalmente la longitud. Si se desea obtener un producto de
espesor mucho menor que el original, la longitud aumenta hasta el punto de
que no es posible emplear una caja reversible, por la gran longitud adquirida
por el producto acabado y porque el material se enfriaría en múltiples
pasadas sucesivas. La solución es pasar el material por varias cajas en serie
no reversibles (cuarto para planos y dúo para largos): producto laminado en
una caja entra en la caja siguiente, donde sufre una nueva reducción. Son
39
los “trenes continuos”. Se cumple la condición de continuidad (sección x
velocidad lineal = constante).
Los “trenes semicontinuos” están compuestos por un tren continuo precedido
por una caja dúo reversible o trío que actúa como desbastadora inicial.
Figura Nro. 6. Trenes de Laminación Según los Productos. Fuente: Tomado de “Laminación” por Berciano y Otros (2010). Pág. 22
40
3. MARCO INSTITUCIONAL.
La Siderúrgica del Orinoco “Alfredo Maneiro” (SIDOR) es una empresa
dedicada a la fabricación de productos de acero, destinados tanto al mercado
nacional como a la exportación. Creada con el propósito de eliminar la necesidad de
importar productos de acero y aprovechar los grandes yacimientos de mineral de
hierro ubicados en la región Guayana; así como también para contribuir con la
generación de divisas, empleo y el desarrollo general de esta región.
Este complejo siderúrgico se encuentra ubicado en la zona Industrial
Matanzas de Ciudad Guayana Estado Bolívar, en el margen derecho del río Orinoco,
a 17 km de su confluencia con el río Caroní y a 300 km de su desembocadura en el
Océano Atlántico. Además su privilegiada ubicación le permite abastecerse de la
energía eléctrica generada en la zona por las Centrales Hidroeléctricas de Guri y
Macagua, ubicadas sobre el río Caroní; así como del gas natural proveniente de los
campos petroleros de la región oriental y el hierro del cerro Bolívar.
Luego de 35 años de operaciones SIDOR, en el año 1997 fue privatizada en
un proceso que concluyó el 27 enero de 1998 en donde el consorcio Amazonia hace
efectivo el pago de las ventas de las acciones pasando a ser el socio mayoritario de
las acciones de SIDOR, lo que permitió el paso al sector privado de la última gran
empresa siderúrgica latinoamericana. En septiembre de 2005 tras el cierre de la
compra de HYLSA en México, nace TERNIUM, la compañía que forma un sistema
integrado a nivel global. TERNIUM reúne a SIDERAL, SIDOR e HYLSA, con una
capacidad de 12 millones de Ton/año convirtiéndose en la mayor productora del
acero latinoamericano. TERNIUM será un sistema integrado y habrá tres unidades
productivas, ubicadas en Argentina, Venezuela y México.
En el 2008 luego de 11 meses de conflicto entre los trabajadores y el
consorcio TERNIUM, el 12 de mayo el Presidente de la República Bolivariana de
Venezuela Hugo Chávez da la orden de nacionalizar la empresa, pasándola
nuevamente a manos del Estado venezolano como Siderúrgica del Orinoco “Alfredo
Maneiro” (SIDOR).
41
Hoy SIDOR es el principal productor de acero de este país y de la Comunidad
Andina. Esta planta es uno de los complejos más grande de este tipo en el mundo.
Sus actividades abarcan desde la fabricación de acero hasta la producción y
comercialización de productos semielaborados (planchones, lingotes, palanquillas),
planos laminados en caliente y en frío (hojalata y hoja cromada) y largos (barras y
alambrón).
Si bien los productos semielaborados se venden a clientes en forma directa,
SIDOR continúa agregándole valor. Así, en el caso de productos planos se elaboran
desde los planchones productos planos laminados en caliente, en frío y recubiertos.
(Ver figura Nº 7).
3.1 MISIÓN DE LA SIDERÚRGICA DEL ORINOCO (SIDOR).
Referenciando a GONZÁLEZ, N (2009) (48) la misión de SIDOR es “contribuir
al desarrollo integral del país mediante la fabricación eficiente de productos
siderúrgicos”; considerando los siguientes elementos:
Producción: Optimizar la producción en función de las exigencias del
mercado en cuanto a volumen, calidad y oportunidad.
Ventas: Optimizar los beneficios de la empresa mediante la venta de
productos siderúrgicos, cumpliendo oportunamente con los requisitos y necesidades
del mercado, nacional e internacional, y prestando a los clientes un servicio confiable
de una buena calidad y a precios competitivos.
Tecnología: Alcanzar la independencia, dominio y desarrollo de la tecnología
Siderúrgica.
Finanzas: Alcanzar y mantener una estructura financiera sana para la
empresa, teniendo en cuenta los requerimientos propios y la política financiera
nacional.
42
Administración/Generación: Conformar una estructura y sistema
administrativo adecuado a lo largo de la misión de la empresa.
Integración Social: Promover la identificación de la empresa con todas las
necesidades y aspiraciones de la comunidad, donde ejerce sus funciones y proyectar
convenientemente sus ejecutorías en ese campo.
Figura Nº 7. Descripción General de Productos Terminados (SIDOR). Fuente: GONZÁLEZ, N (2009)
Productos Utilidad Disponibilidad
Laminado en
Caliente
Sirven de base a la industria metalmecánica
para la elaboración de productos generales
como tubos soldados bajo la norma API, en
las industrias de la construcción, automotriz
y agropecuaria.
Laminados
en Frío
Se utilizan en la industria metalmecánica
para la elaboración de diversos productos
en la industria automotriz, de artículos del
hogar y de usos eléctricos, entre otros.
Recubiertos
Por sus características mecánicas y de
resistencia a la corrosión, así como la
condición de ser no tóxicos, su uso final es
fundamentalmente la fabricación de
envases para distintos productos
alimenticios, aerosoles tapas y pinturas.
Barras
Se distinguen por satisfacer por
requerimientos de resistencias en zonas
sísmicas y no sísmicas y de adherencia
entre otras.
Alambrón
Se destinan fundamentalmente a la
fabricación de mallas soldadas, fabricación
de electrodos para soldaduras.
43
3.2 VISIÓN DE LA SIDERÚRGICA DEL ORINOCO (SIDOR).
“SIDOR tendrá estándares de competitividad similares a los productores
de acero más eficientes y, estará ubicada entre las mejores Siderúrgicas del
Mundo”. GONZÁLEZ, N. (2009) (49)
Para la concreción de esta visión la empresa determinó ocho acciones a
desarrollar en un mediano plazo las cuales son:
1. Rápido aumento de la producción.
2. Ejecución de Inversiones.
3. Mejora de la calidad y servicios.
4. Énfasis en la capacitación del personal.
5. Reducción de costos.
6. Mejora de la eficiencia.
7. Fuerte perfil exportador.
8. Énfasis en la logística.
3.3 OBJETIVOS DE LA SIDERÚRGICA DEL ORINOCO (SIDOR).
Entre las principales metas u objetivos de la empresa se encuentran:
1. Definir anualmente los objetivos y planes de calidad.
2. Satisfacer los requerimientos y expectativas de los clientes.
3. Implementar un sistema de calidad acorde a las normas internacionales
más exigentes.
4. Seleccionar a los proveedores en base a sus sistemas de aseguramiento,
calidad de sus productos y prestaciones de servicios, desarrollando relaciones
duraderas y confiables.
5. Asumir cada área de la empresa el doble papel de cliente y proveedor,
desarrollando la gestión con criterios preventivos.
44
6. Educar y motivar al personal en la mejora continua de la calidad en el
trabajo y en todas sus manifestaciones.
7. Mejorar constantemente los procesos y servicios, incorporando nuevas
tecnologías.
8. Desarrollar nuevos productos y mejorar los existentes previendo las
necesidades de los clientes.
9. Asegurar el liderazgo competitivo de la empresa, entendiendo que la
calidad, productividad y seguridad son factores esenciales que actúan
conjuntamente.
10. Utilizar racionalmente los recursos naturales.
11. Aplicar mejora continua en los sistemas existenciales.
12. Incorporar tecnología ambientalmente limpia en los nuevos equipos y
procesos.
3.4 PROCESO DE LAMINACIÓN EN FRÍO (SIDOR).
En la obtención de algunos productos del acero se siguen una seria de
procesos siderúrgicos, entre ellos el proceso de Laminación en Frio, y el mismo está
conformado por varios subprocesos, tales como, Tándem y Limpieza, Recocido y
Temple, Revestidos y Terminados, apoyados por los Talleres de Cilindros.
El sub-proceso Tándem tiene como objetivo disminuir el espesor de las
láminas de acero provenientes de Laminación en Caliente utilizando dos laminadores
(líneas TANDEM I y TANDEM II) para la obtención de sus productos finales: Chapas
y bobinas de acero con espesores que van desde 0,178 hasta un máximo de 2 mm.
Las bobinas provenientes de Laminación en Caliente y de las líneas de
Decapado con un espesor máximo de 6,35 mm son laminadas en frio siguiendo las
prácticas metalúrgicas y operativas que garantizan productos con la calidad exigida.
45
Las dos líneas de Tándem están formadas por los siguientes equipos: sistema
de transporte de bobinas, carro transportador, sistema de preparación de la bobina
para desenrollado, sistema de 5 bastidores (bastidores 1, 2 y 3 proporcionan una
reducción gruesa del espesor y el 4 y 5 permiten una reducción fina de espesor y
acabado de la banda), sistema de enrollado de banda, sistema de cambio de rodillos
laminadores, sistema hidráulico y sistema de emulsión de aceites de laminación.
La diferencia principal entre las líneas tándem es que se realiza una mayor
reducción del espesor de la banda (0,60mm – 0,18mm) en Tándem II; mientras que
en Tándem I se disminuye el espesor en menor proporción (1,00mm – 0,30mm).
El proceso de laminación en frio se realiza a temperaturas cercanas a las del
ambiente. Esta orientado a obtener productos de menor espesor (generalmente
menor a 2,5 mm), mayor calidad superficial y tolerancias dimensiónales más
estrechas. La misma permite disminuir los espesores de las bandas previamente
decapadas entre un 43 % y un 92%, obteniendo mejores características de
uniformidad, planeza y calidad superficial.
La figura 8 muestra un esquema general del proceso de producción en
SIDOR. En este diagrama se puede visualizar la ubicación de los TANDEM de
Laminación en frio.
La figura 9 muestra un esquema general de la distribución física del proceso
de laminación en frio y la disposición de los subprocesos más importantes.
46
Figura Nº 8 Diagrama de Procesos de Productos Planos. Fuente: GONZÁLEZ, N (2009
47
Figura Nº 9 Distribución Física de la Gerencia de Laminación en Frio. Fuente: GONZÁLEZ, N (2009
LCTC II
TANDEM I TANDEM II
CHAPA FINA
HOJALATA
LIMP. ELECTR. I
LIMP. ELECTR. II
RECOCIDO CAJA II
RECOCIDO CAJA I
TALLER DE CILINDROS I
TEMPLE I
TEMPLE III
TEMPLE II
RECOCIDO CONTINUO
2
LINEAS DE
INSPECCION
Y REBOBINADO1
3
LPB II
23
ESTAÑADO ELECTR. IICORTE HOJALATA
ALMACEN
ESTAÑADO ELECTR. I
14
CORTE HOJALATA
LPB
I
2
1
CORTE EN FRIO
CORTE Y
TAJADO
LCTC I 1
2
DECAPADOS
ALMACEN
Gerencia Laminacion en Frio
TALL
ER
DE
CIL
IND
RO
S II
H.S.Pass
48
4. PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN.
A continuación se muestran las preguntas que se responden en la presente
investigación:
1.- ¿Cuáles son los parámetros operativos del proceso de laminación llevado a
cabo en los bastidores de Tándem 2?
2.- ¿Cuáles son los componentes mecánicos de los bastidores que presentan
mayor ocurrencia de fallas en el periodo 2008 y primer semestre de 2009?
3.- ¿Cuantas fallas se presentaron durante el periodo de estudio en los
componentes mecánicos de los bastidores de laminación?
4.- ¿Cuáles distribuciones de probabilidades teóricas pueden modelar las fallas
mecánicas más importantes ocurridas en los bastidores?
5.- ¿Cuál fue la confiabilidad de los bastidores de laminación en Tándem 2?
6.- ¿Cómo incide la presencia de fallas de los bastidores en las metas de
producción de la línea de laminación Tándem 2?
8.- ¿Cuál política de mantenimiento pueden disminuir en mayor grado la
presencia de las fallas en los bastidores de la línea Tándem?
49
5. SISTEMA DE VARIABLES.
El desarrollo del siguiente anteproyecto requiere que se defina teórica y
operacionalmente un conjunto de variables necesarias para poder interpretar y
desarrollar el modelo de simulación que permita evaluar la aplicación de varias políticas
de mantenimiento en los bastidores de laminación de Tándem 2 de la Siderúrgica del
Orinoco (SIDOR).
5.1 DEFINICIÓN CONCEPTUAL Y OPERACIONAL DE LAS VARIABLES.
5.1.1 Definición Conceptual de la Variable Tiempo Promedio para el
Mantenimiento.
En este estudio se define el Tiempo Promedio para el Mantenimiento como la
media aritmética de los tiempos de operación definidos en el equipo o sistema.
5.1.2 Definición Operacional de la Variable Tiempo Promedio para el
Mantenimiento.
Operacionalmente se establece que el Tiempo Promedio para el Mantenimiento
se calculará a través de la siguiente relación:
(Ec. 7)
Donde
TPEF: Tiempo Promedio Entre Fallas.
TOi: Tiempo Operacional i.
n: Cantidad de ciclos operativos del equipo.
50
5.1.3 Definición Conceptual de la Variable Tiempo Promedio de Reparación.
En este trabajo se define el Tiempo Promedio de reparación como la media
aritmética de los tiempos de restauraciones de un sistema o equipo realizadas por una
cuadrilla de mantenimiento.
5.1.4 Definición Operacional de la Variable Tiempo Promedio de Reparación.
Operacionalmente se establece que el Tiempo Promedio de Reparación se
calcula a través de la siguiente relación:
(Ec. 8)
Donde
TPPR: Tiempo Promedio Para Reparaciones.
TRi: Tiempo de Reparación de la falla i.
n: Cantidad de reparaciones realizadas al equipo.
5.1.5 Definición Conceptual de la Variable Confiabilidad.
En esta investigación se define la confiabilidad como la probabilidad de que un
equipo o sistema lleve a cabo su función durante un periodo de tiempo definido, bajo
condiciones de operación específicas.
51
5.1.6 Definición Operacional de la Variable Confiabilidad.
Operacionalmente se definirá la Confiabilidad de la siguiente manera:
(Ec. 9)
Donde:
R(t): función de confiabilidad.
t: tiempo de funcionamiento del equipo sin fallar
TTF: Tiempo a la falla o tiempo hasta la falla.
f(t): Función de densidad de probabilidad del tiempo hasta la falla
F(T): Función de distribución acumulada.
5.1.7 Definición Conceptual de la Variable Disponibilidad.
En este Anteproyecto se especifica a la Disponibilidad de equipo como la
capacidad del mismo para llevar a cabo con éxito la función requerida en un momento
específico.
5.1.8 Definición Operacional de la Variable Disponibilidad.
Desde el punto de vista operacional la Disponibilidad se determina a través de
las siguientes relaciones:
(Ec. 10)
Donde:
TPEF: tiempo promedio entre fallas.
TPPR: Tiempo promedio dedicado a las reparaciones
52
CCAAPPÍÍTTUULLOO 33
DDIISSEEÑÑOO MMEETTOODDOOLLOOGGIICCOO..
En el presente capítulo se exponen los aspectos referidos al diseño metodológico
utilizado en el desarrollo de esta investigación. Se indica el tipo de estudio que se
desarrolla, la caracterización de la muestra, los instrumentos de recolección de datos y
finalmente se especifica el procedimiento llevado a cabo para el desarrollo del modelo
que permitirá evaluar diferentes políticas de mantenimiento para los bastidores de
laminación de la línea Tándem II de la Siderúrgica del Orinoco “Alfredo Maneiro”
(SIDOR).
1. TIPO DE ESTUDIO.
La naturaleza de los objetivos y el nivel de conocimiento al que se desea llegar
en esta investigación la caracterizan con diseño metodológico no experimental debido
a que no habrá manipulación en forma deliberada de variables independientes, sólo se
procederá a realizar observaciones de situaciones ya existentes y se desarrollará en
dos fases, la primera, es de tipo evaluativo, ya que se analizará el desempeño
operativo actual de la línea de laminación Tándem 2, y la segunda fase, es de tipo
aplicada por que se construirá un modelo de simulación que permitirá comparar el
resultado de diferentes políticas de mantenimiento en los bastidores de laminación de la
mencionada línea de producción.
53
Igualmente, la investigación es documental, porque obedece fundamentalmente
a la recolección y consulta de documentos propios de la operación y mantenimiento de
los sistemas de bastidores de Tándem 2. El MANUAL DE TRABAJOS DE GRADO DE
ESPECIALIZACIÓN, MAESTRÍAS Y TESIS DOCTORALES DE LA UPEL (2006) define
una investigación de tipo documental como:
“El estudio de problemas con el propósito de ampliar y profundizar el conocimiento de su naturaleza, con apoyo, principalmente, en trabajos previos, información y datos divulgados por medios impresos, audiovisuales o electrónicos. La originalidad del estudio se refleja en el enfoque, criterios, conceptualizaciones, reflexiones, conclusiones, recomendaciones, y en general en el pensamiento del autor”. (50)
Además es de carácter descriptivo porque permite describir, registrar y analizar
el desempeño de los bastidores de laminación de Tándem II y la influencia de diferentes
políticas de mantenimiento en los resultados operativos de la línea. De acuerdo a
HERNÁNDEZ, R. Y OTROS (2003) una investigación descriptiva “busca especificar,
propiedades, características y rasgos importantes de cualquier fenómeno que se
analice” (51). Estos autores señalan que en este tipo de investigación se miden, evalúa o
recolectan datos sobre diversos aspectos, dimensiones o componentes del fenómeno a
investigar.
2. POBLACIÓN Y MUESTRA.
HERNÁNDEZ, R Y OTROS (2003) (52) señalan que previo al proceso de
definición de la Muestra, es necesario establecer cuál es la Unidad de Análisis, es decir,
“el sobre qué o quiénes se van a recolectar datos”. Las unidades de análisis están
compuestas por el conjunto de 5 bastidores de la Línea Tándem 2 utilizados para la
laminación de bandas de acero. Estas unidades de análisis constituyen igualmente la
Población en estudio, y de ella nos interesa investigar el comportamiento operativo de
estos equipos, es decir, el tiempo de operación, de mantenimiento y las paradas que
por diversas razones pudieran afectar la funcionalidad de los bastidores.
54
Los autores HERNÁNDEZ, R Y OTROS (2003) antes mencionados definen una
muestra como “subgrupo de la población del cual se recolectan los datos y deben
ser representativos de la población” (53). En este trabajo de investigación la muestra
está constituida por los 5 bastidores de laminación que conforman la Línea Tándem 2.
Caracterizando la muestra que se analiza en esta investigación podemos decir
que la misma es No Probabilística; de acuerdo a HERNÁNDEZ, R Y OTROS (2003)
en este tipo de muestra “la elección de los elementos no depende de la
probabilidad, sino de causas relacionadas con las características de la
investigación o de quién hace la muestra”. (54)
3. INSTRUMENTOS.
HERNÁNDEZ, R Y OTROS (2003) señalan que después de haber definido el
diseño de la investigación y caracterizado la muestra a analizar la siguiente etapa
consiste en “recolectar los datos pertinentes sobre variables, sucesos, contextos,
categorías, comunidades u objetos involucrados en la investigación” (55).
Igualmente señalan los autores que se deben cumplir las siguientes etapas en el
proceso de recolección de los datos:
1º. Seleccionar un instrumento o método de recolección de datos.
2º. Aplicar ese instrumento para recolectar los datos, y
3º. Preparar observaciones, registros y mediciones obtenidas.
La evaluación de políticas de mantenimiento en el conjunto de bastidores de la
línea Tándem II requiere la aplicación de las siguientes técnicas e instrumentos de
recolección de información:
3.1 REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA.
La utilización de esta técnica consiste en la revisión de la teoría que fundamenta
la presente investigación. Se realiza consulta en libros de textos, tesis de grado a nivel
de Ingeniería, manuales e informes relacionados con la simulación y las políticas de
mantenimiento aplicadas en las empresas.
55
3.2 LA OBSERVACIÓN.
Esta técnica permite visualizar el funcionamiento operativo y las actividades de
mantenimiento que se realizan al sistema de bastidores de laminación de Tándem II. En
visitas guiadas y programadas al sitio donde se encuentran estos equipos se determino
las condiciones ambientales y operativas donde se desenvuelven las operaciones
diarias de los objetos de análisis.
Como lo señalan HERNÁNDEZ, R Y OTROS (2003) la observación “consiste en
el registro sistemático, válido y confiable de comportamiento o conducta
manifiestos”. (56)
3.3 ENTREVISTAS NO ESTRUCTURADAS.
Durante las visitas guiadas al área donde están ubicados los bastidores de
laminación se realizaron entrevistas al personal relacionado con las tareas de
mantenimiento. Estas entrevistas fueron un dialogo abierto referido a las acciones que
comúnmente aplican para garantizar las condiciones operativas de estos equipos, así
como las fallas que con mayor frecuencia se presentaban en los mismos.
3.4 USO DE SOFTWARE DE COMPUTACIÓN.
Para el procesamiento de los datos se utilizaron sistemas informáticos tales
como Microsoft Excel, Microsoft Word y Statgraphics. En la construcción del modelo de
simulación se utilizo el software ARENA ® Versión 10.0 el cual permite realizar los
análisis de escenarios respectivos.
4. PROCEDIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN.
Los pasos generales que se llevaron a cabo en la ejecución del estudio
comprendieron lo siguiente:
1. Revisión y análisis de la bibliografía, informes técnicos y tesis de grado
referente al proceso de laminación llevado a cabo en la línea Tándem II de la
Siderúrgica del Orinoco (SIDOR).
56
2. Definición y caracterización del sistema bajo estudio mediante el
establecimiento de los parámetros operativos del sistema de bastidores, así como la
ocurrencia de fallas mecánicas más frecuente y la definición de los componentes con
mayor cantidad de fallas en el periodo de análisis.
3. Ajustar la ocurrencia y número de fallas de acuerdo a las distribuciones de
probabilidades teóricas que se adapten mejor a los datos obtenidos relacionados con
las fallas de los equipos.
4. Determinación de los parámetros de evaluación del desempeño operativo de
los bastidores, tales como tiempo entre fallas, tiempos de reparación, confiabilidad,
entre otros.
5. Generación del modelo que represente la situación actual de la operatividad
de los bastidores de la línea Tándem II.
6. Definición de las políticas de mantenimiento que se evaluaron en estos
equipos.
7. Determinación de los escenarios para el Análisis de sensibilidad tomando en
cuenta la incidencia de las políticas propuestas en los niveles de producción y
efectividad de la línea Tándem II.
8. Documentación del Modelo, sugerencias y conclusiones.
57
CAPITULO IV
RESULTADOS
1. PROCESO DE LAMINACIÓN EN TÁNDEM II
En la Siderúrgica del Orinoco Alfredo Maneiro (SIDOR) existen dos
laminadores en frío: Línea TÁNDEM I y Línea TÁNDEM II para la obtención de
chapas y bobinas de acero con espesores que van desde los 2 mm hasta un mínimo
de 0,178 mm. En su producción utiliza bobinas laminadas en caliente previamente
decapadas, con un espesor máximo de 6,35 mm. Los laminadores TÁNDEM
cuentan con una capacidad instalada de 450.000 ton/año.
Durante la laminación se utiliza una emulsión para lubricar y disminuir la
fricción generada por el roce entre los cilindros y la lámina. La bobina se alimenta en
un extremo en el mandril desenrollador y, progresivamente, se va reduciendo el
espesor de la lámina en cada bastidor hasta lograr el espesor deseado a la salida
del último. Luego el material es enrollado y se presenta en forma de bobinas.
El tren TÁNDEM II consta de una zona de entrada o desenrollador, un tren
laminador de 5 bastidores y una zona de salida o enrollador los cuales se definirán a
continuación y los mismos se representan en la figura N° 11.
1.1. ZONA DE ENTRADA O DESENROLLADOR.
Los atados decapados provenientes del depósito de atados se transportan
mediante la grúa puente a través de la nave o con el carro de púa y se colocan en la
cadena transportadora tipo caballete en la parte de entrada. La unidad
transportadora está dispuesta paralelamente a la mitad del tren de laminación;
dispone además de una capacidad de 8 atados que se transportan paso a paso a la
parte de entrada en operación manual o automática. En esta zona se retiran los
flejes de las bobinas y son transportadas de manera individual hasta el mandril
desenrollador donde comienza el recorrido por el bastidor 1.
58
Figura Nº 10 Laminador TÁNDEM. Fuente: GONZÁLEZ, N (2009)
1.2. TREN DE LAMINACIÓN.
Está formado por cinco bastidores colocados secuencialmente de manera que
el material pase progresivamente a través de ellos. En este momento comienza el
“enhebrado”, el cual consiste en hacer pasar la banda a través de los 5 batidores
que componen el Tren. Los motores del laminador principal se controlan
automáticamente, a fin de asegurar una tensión uniforme en cada bastidor. La banda
sobre un cilindro deflector recorre nuevamente desde el 5to bastidor a una mesa de
banda y posteriormente llega al mandril enrollador. Al iniciar el enrollado, la correa
enhebradora cubre el mandril enrollador para facilitar el enrollado. El tren de
laminación desarrolla una velocidad enrolladora de 1800 m/min.
1.3. ZONA DE SALIDA O ENROLLADOR.
Su función principal consiste en formar nuevas bobinas procesadas. El Tren
de laminación se detiene cuando el enrollador finaliza y la banda completa está
embobinada en el mandril del cilindro de tensión y es transferida por un carro de
bobina accionado hidráulicamente a una cadena transportadora de salida tipo
caballete.
59
2. PARÁMETROS OPERATIVOS DE LA LÍNEA TÁNDEM II
En las tabla N° 1 y N° 2 se presentan los principales parámetros operativos de
la línea TÁNDEM II, además de las fórmulas establecidas para su determinación.
Estos datos fueron recopilados del trabajo de investigación llevado a cabo por
CEBALLOS (2004) (57):
De acuerdo a esta autora se definen los siguientes elementos en la operación
del laminador TANDEM II:
Preparación de Punta: Tiempo que transcurre desde que entra la bobina al
primer bastidor hasta que aumenta la tensión en el bastidor 1.
Enhebrado: Tiempo que transcurre desde que la banda se posiciona en el
primer bastidor hasta que la punta de la banda sale del quinto bastidor.
Enhebrado Superior: Intervalo que se inicia cuando la banda se posiciona
en el quinto bastidor y finaliza cuando el operador aumenta la velocidad de
la línea.
Aceleración: intervalo de tiempo que se inicia con el aumento de la
velocidad de la línea y finaliza en el momento en que se alcanza la
velocidad de laminación.
Proceso: El proceso es el tiempo en el cual el tren de laminación está
trabajando a la velocidad nominal hasta que empieza a desacelerar.
Desaceleración: Tiempo que transcurre desde que se inicia la disminución
de la velocidad hasta que la línea alcanza la velocidad de desenhebrado.
Desenhebrado: intervalo que se inicia cuando la línea alcanza la velocidad
de desenhebrado hasta que sale la cola de la banda del primer bastidor.
Punta y Cola: Tiempo que transcurre desde que la cola de la banda de la
bobina procesada sale del quinto bastidor hasta que la próxima bobina se
posiciona en el primer bastidor.
60
VARIABLE ESTÁNDARES UNIDAD
Peso de Salida (PS).
Kg.
Densidad del Acero (&). 7.85 Ton./m3
Tiempo de Laminación (TL).
Seg.
Tiempo de Ciclo (TC). Si TL+130 > 263 entonces TC = (TL+TM)
Si TL+130 <= 263 entonces TC = (263+TM)
Seg.
Velocidad de Laminación (VL). Ver tabla Nro. 3 m/min.
Microdemoras (M). M = 3% (TM) Seg.
Tiempos Muertos (TM). TM = 200*(1+M/100) Seg.
Longitud de Laminación (LL). LL = LB - LM m.
Longitud de Bobina (LB).
Ancho (A); Espesor (E).
m.
Longitud del Tiempo Muerto (LM)
LM = LDES + LEN1 + LEN2 + LAC + LDESAC m.
Longitud del deshebrado (LDES)
22,1 m.
Velocidad de Enhebrado (VEN2)
80 m/min.
Longitud de Enhebrado 1 (LEN1)
21,4 m.
Longitud de Enhebrado 2 (LEN2)
20 m.
Tiempo de Aceleración (TA) 44 Seg.
Longitud de Aceleración (LAC)
m.
Desaceleración (DESAC) 26 Seg.
Longitud de Desaceleración (LDESAC)
m.
Productividad Efectiva (PE)
Tabla N° 1 Variables Operativas de la Línea TÁNDEM II Fuente: Ceballos (2004) Evaluación de la Productividad Efectiva de las Líneas de Laminación en Frío Temple I, II y III y Tándem II de la Empresa SIDOR, C.A., pág.106
61
DESCRIPCIÓN ESTÁNDAR ACTUAL (Seg.)
Preparación de Punta 45
Enhebrado 45
Enhebrado Superior 15
Aceleración 1 44
K Aceleración 44
Aceleración 2 44
Desaceleración 26
K Desenhebrado 35
Desenhebrado 35
Punta y Cola 35
Total Tiempos Muertos 200
Tabla N° 2 Estructura de Tiempos Muertos de la Línea TÁNDEM II Fuente: Ceballos (2004) Evaluación de la Productividad Efectiva de las Líneas de Laminación
en Frío Temple I, II y III y Tándem II de la Empresa SIDOR, C.A., pág. 107
Las velocidades estándar para la línea TÁNDEM II se muestran en la tabla
siguiente:
VARIABLES ESTANDAR UNIDAD
Velocidad de Laminación Ver Tabla Nro. 4 m/min.
Velocidad de Enhebrado (VEN) 80 m/min.
Velocidad de Aceleración (VACEL) VACEL = (VL + VEN) /2 m/min.
Velocidad de Desaceleración (VDESAC) VDESAC = (VL + VDESEN) / 2 m/min.
Velocidad de Desenhebrado (VDESEN) VDESEN = 80 m/min.
Tabla N°. 3 Velocidades Estándar de Operación. Fuente: Ceballos (2004) Evaluación de la Productividad Efectiva de las Líneas de Laminación
en Frío Temple I, II y III y Tándem II de la Empresa SIDOR, C.A., pág. 108
62
TIPO DE ACERO
GRUPO VARIABLE
(E*)
FORMULA % AJUSTE
0028-0046-
0003-0011-
0014
Blando
E < 0,30 V = E^2*-54641,37+27125,13*
E^2-1868,5
E < 0,19 (0,96)
E<= 0,20 (0,94)
E <= 0,21 (1,05)
E = 0,22 (1,02)
0,24<=E<= 0,26 (0,97)
Los demás espesores
(1,0)
E >= 0,30 V = 1223,5 * E^(0,1872)
0005 - 0006 Grupo 3 Todos los
Espesores
(E) y
Anchos (A)
V = 1714,3 * 0,67^E Todos los Espesores
(1,0)
0004
Hojalata
Ancho >
870
y E < 0,50
V = 118091,95 * E^3 + E^2
* -123764,88 + 41812,25 *
E – 3205,99
E = 0,21 (1,14)
E = 0,23 (0,94)
E = 0,27 (0,98)
E =0,28 (0,95)
E = 0,38 (1,04)
Los demás (1,0)
Ancho >
870
y E > 0,50
V = 1520,41 Todos los Espesores
(1,0)
Ancho <=
870
V = 1726 + 323 * LN(E) E = 0,18 (0,91)
E = 0,24 (1,08)
E = 0,25 (1,03)
E = 0,36 (0,82)
Los demás (1,0)
*E: espesor.
Tabla N° 4 Clasificación de las Velocidades por Tipo de Material. Fuente: Ceballos (2004) Evaluación de la Productividad Efectiva de las Líneas de Laminación
en Frío Temple I, II y III y Tándem II de la Empresa SIDOR, C.A., pág. 111
63
3. FALLAS MECÁNICAS EN EL TÁNDEM II.
Se analiza el comportamiento estadístico de las fallas en los bastidores de
laminación; para ello se toman las demoras operativas presentadas durante el año
2008 y el primer semestre de 2009 de acuerdo al Sistema de Registro de
Interrupciones llevado por la Gerencia de Laminación en Frio.
Es importante resaltar que solo se analiza este período dado que en el último
semestre de 2009 y el primer semestre de 2010 se aplicó restricciones al suministro
de energía eléctrica a la empresa por la crisis ocasionada por el bajo nivel del
embalse de Gurí.
En la tabla Nro. 5 se muestra la cantidad de fallas y el tiempo total fuera de
servicio en los Bastidores del TANDEM II.
BASTIDORES CANTIDAD DE
FALLAS TIEMPO FUERA DE
SERVICIO (min.)
BASTIDOR 1 161 3.623,52
BASTIDOR 2 383 7.716,02
BASTIDOR 3 1.151 13.058,07
BASTIDOR 4 168 3.978,93
BASTIDOR 5 692 13.817,95
TOTAL 2.555 42.194,5
Tabla N° 5 Fallas Mecánicas y Tiempo Fuera de Servicio del TANDEM II. Fuente: Sistema de Interrupciones. SIDOR
En el periodo en estudio la línea de laminación presento 2.555,0 fallas en los
equipos mecánicos para un tiempo total fuera de servicio de 42.194,5 minutos.
El bastidor con mayor cantidad de fallas fue el bastidor 3 con 1.151,0 para un
tiempo total fuera de servicio de 13.058,07 minutos; seguido por el bastidor 5 con
692 fallas para un tiempo fuera de servicio de 13.817,95 minutos. Aunque este
bastidor tuvo menos fallas que el bastidor 3 su tiempo fuera de servicio fue mayor en
un 5,75%.
64
Los gráficos siguientes presentan la relación de la cantidad de fallas por
bastidor y su tiempo fuera de servicio.
Grafico Nro. 1 Fallas en Bastidores del TADEM II.
Grafico Nro. 2 Tiempo Fuera de Servicio por Bastidor.
65
3.1. FALLAS MECÁNICAS EN EL BASTIDOR 1.
En la tabla Nro. 6 se muestran los equipos principales del Bastidor 1 con el
número de fallas ocurridas y el tiempo de corrección de las mismas; además se
incluye el tiempo promedio de reparación a fin de estimar el tiempo de corrección de
cada falla.
EQUIPO
NUMERO DE
FALLAS
TIEMPO TOTAL DE
FALLAS (min.)
TIEMPO PROMEDIO DE REPARACION
(min.)
Prensabanda 71 843,0 11,9
Sistema de CASSETTE 32 1016,7 31,8
Conjunto de inyección de emulsión 17 643,5 37,9
Sistema de Fuerza HCO. L/OP y L/MOT 15 411,1 27,4
Carro Cambia Cilindro 6 317,1 52,8
Conjunto medidor de tensión 3 27,4 9,1
Deflector de Banda 3 26,6 8,9
Mesa Guía 3 26,6 8,9
Conj. Barras Rieles L/ENTR y L/SAL 2 46,8 23,4
Conj. Bloq. Balanc. HCO.L/OP y L/MOT 2 93,0 46,5
Conjunto de Alungas Superior / Inferior 2 15,0 7,5
Puerta Santa María 2 20,4 10,2
Bloqueo Axial de Cilindros 1 5,8 5,8
Sistema Morgoil 1 110,4 110,4
Soplador de Banda 1 20,0 20,0
TOTAL 161 3623,5
Tabla N° 6 Fallas y Tiempos de Reparación en el Bastidor 1.
Fuente: Sistema de Interrupciones. SIDOR
Se observa en la tabla 6 que durante el periodo de análisis se produjeron 161
fallas en el bastidor 1, lo que implico un tiempo total de detención de 3.623,5
minutos.
Las fallas presentadas en los equipos Prensabanda, Sistema de CASSETTE,
Conjunto de Inyección de Emulsión y Sistema de Fuerza Hidráulico L/OP y L/MOT.,
representan aproximadamente el 84% del número de paradas no programadas.
66
Igualmente, la corrección de las fallas en estos equipos representa el 80,4%
del tiempo total dedicado a las reparaciones. Esto se puede visualizar en el siguiente
grafico.
23,3%
28,1%
17,8%
11,3%
8,8%
0,8% 0,7% 0,7% 1,3%2,6%
0,4% 0,6% 0,2%
3,0%
0,6%
0,0%
20,0%
40,0%
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80,0%
100,0%
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25,0%
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BASTIDOR 1
PORCENTAJE TIEMPO TOTAL DE FALLASENERO 2008- JUNIO 2009
Grafico Nro. 3 Porcentaje de Tiempo de Reparación Bastidor 1.
Se observa que el Prensabanda es el equipo del bastidor 1 con mayor
cantidad de fallas (71), y las correcciones de las mismas consumen en promedio
11,9 minutos por fallas representando un 23% del tiempo total de paralización no
programada.
Similarmente, el Sistema de CASSETTE es el segundo equipo con mayor
cantidad de fallas (32), y las correcciones de las mismas tardan en promedio 31,8
minutos, por tanto, involucran un 28% del tiempo total de paralización. El sistema de
CASSETTE presenta menos de la mitad de las fallas que el Prensabanda, sin
embargo, la duración de la reparación de cada falla es dos veces mayor a la
duración de la reparación en el Prensabanda.
67
3.2. FALLAS MECÁNICAS EN EL BASTIDOR 2.
La tabla siguiente muestra la cantidad y duración de las fallas presentadas en
los equipos principales que conforman el Bastidor 2.
EQUIPO
NUMERO DE
FALLAS
TIEMPO TOTAL DE FALLAS
(min.)
TIEMPO PROMEDIO DE REPARACION
(min.)
Sistema de Fuerza HCO. L/OP y L/MOT 144 2016,0 14,0
Sistema de CASSETTE 116 3061,6 26,4
Prensabanda 47 341,3 7,3
Conjunto de inyección de emulsión 37 1284,1 34,7
Conj. Bloq. Balanc. HCO.L/OP y L/MOT 9 290,9 32,3
Conjunto medidor de tensión 9 100,3 11,1
Mesa Guía 4 56,3 14,1
Accionamiento del Cilindro de Trabajo 3 88,3 29,4
Bloqueo Axial de Cilindros 3 226,2 75,4
Deflector de Banda 3 90,7 30,2
Sistema Morgoíl 3 120,0 40,0
Carro Cambia Cilindro 2 27,6 13,8
Silla sostén de Alungas 2 10,7 5,3
Conjunto de Alungas Superior / Inferior 1 2,1 2,1
TOTAL 383 7716,0
Tabla N° 7 Fallas y Tiempos de Reparación en el Bastidor 2.
Fuente: Sistema de Interrupciones. SIDOR
La tabla Nro. 7 refleja que durante el periodo de análisis se produjeron 383
fallas, lo que implico un tiempo total de detención de 7.716,0 minutos.
Aproximadamente el 89,8% de las fallas se presentan en los equipos Sistema
de fuerza HCO.L/OP y L/MOT, Sistema de CASSETTE, Prensabanda y el Conjunto
de Inyección de Emulsión. Igualmente las fallas en los equipos mencionados
representan el 86,9% del tiempo total de paralización no programada del bastidor 2.
68
En el siguiente grafico se visualiza porcentaje de tiempo de parada no
programada en cada equipo.
26,1%
39,7%
4,4%
16,6%
3,8%1,3% 0,7% 1,1%
2,9%1,2% 1,6%
0,4% 0,1% 0,0%0,0%
20,0%
40,0%
60,0%
80,0%
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15,0%
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35,0%
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BASTIDOR 2
PORCENTAJE TIEMPO TOTAL DE FALLASENERO 2008- JUNIO 2009
Grafico Nro. 4 Porcentaje de Tiempo de Reparación Bastidor 2.
Se observa en el grafico que del tiempo total de parada no programada (7.716
min.) el 26% corresponden al sistema de Fuerza, 40% al Sistema de CASSETTE,
4% al Prensabanda y 17% al Conjunto de Inyección de Emulsión.
69
3.3. FALLAS MECÁNICAS EN EL BASTIDOR 3.
La cantidad de fallas y el tiempo fuera de servicio ocasionadas por éstas en
los equipos principales del bastidor 3 se muestran en la tabla 8. Esta tabla refleja
que durante el periodo de análisis se produjeron 1.151,0 fallas, lo que implicó un
tiempo total de detención de 13.058,1 minutos.
EQUIPO
NUMERO DE
FALLAS
TIEMPO TOTAL DE FALLAS
(min.)
TIEMPO PROMEDIO
DE REPARACION
(min.)
Sistema de Fuerza HCO. L/OP y L/MOT 685 7447,1 10,9
Sistema de CASSETTE 221 1963,6 8,9
Prensabanda 111 683,7 6,2
Conj. Bloq. Balanc. HCO.L/OP y L/MOT 26 146,0 5,6
Conjunto de inyección de emulsión 25 352,2 14,1
Conjunto medidor de tensión 23 562,0 24,4
Carro Cambia Cilindro 17 256,7 15,1
Conjunto de Alungas Superior / Inferior 16 216,3 13,5
Conj. Barras Rieles L/ENTR y L/SAL 9 179,1 19,9
Puerta Santa María 5 813,8 162,8
Sistema Morgoil 5 144,2 28,8
Silla Sostén de Alungas 4 151,9 38,0
Soplador de banda 2 15,0 7,5
Bloqueo Axial de Cilindros 1 100,0 100,0
Deflector de Banda 1 26,4 26,4
TOTAL 1.151 13.058,1
Tabla N° 8 Fallas y Tiempos de Reparación en el Bastidor 3.
Fuente: Sistema de Interrupciones. SIDOR
Se observa en el grafico Nro. 5 que del tiempo total de parada no programada
(13.058,1min.) el 57% corresponden al sistema de Fuerza, 15% al Sistema de
CASSETTE, 5% al Prensabanda, 1% al Conjunto de Inyección de Emulsión, 3% al
70
Carro Cambia Cilindro y, 4% al Conjunto Medidor de Tensión; estos porcentajes
representan el 80% del tiempo total fuera de servicio del Bastidor 3.
57,0%
15,0%
5,2%
1,1%2,7%
4,3%2,0% 1,7% 1,4%
6,2%
1,1% 1,2% 0,1% 0,8% 0,2%0,0%
20,0%
40,0%
60,0%
80,0%
100,0%
120,0%
0,0%
10,0%
20,0%
30,0%
40,0%
50,0%
60,0%
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BASTIDOR 3
PORCENTAJE TIEMPO TOTAL DE FALLASENERO 2008- JUNIO 2009
Grafico Nro. 5 Porcentaje Tiempo de Reparación Bastidor 3.
71
3.4. FALLAS MECÁNICAS EN EL BASTIDOR 4.
La tabla Nro. 9 muestra la cantidad y duración de las fallas presentadas en los
equipos principales que conforman el Bastidor 4.
Se observa que se presentaron 168 fallas en el periodo de análisis para un
total de 3.978,9 minutos fuera de servicio. Los equipos con mayor cantidad de fallas
fueron el Sistema de Fuerza HCO. L/OP y L/MOT (45 fallas), Sistema de CASSETTE
(33 fallas), Conjunto Bloque Balanceo Hidráulico L/OP y L/MOT (28 fallas) y Puerta
Santa María (22 fallas).
EQUIPO NUMERO
DE FALLAS
TIEMPO TOTAL DE FALLAS
(min.)
TIEMPO PROMEDIO
DE REPARACION
(min.)
Sistema de Fuerza HCO. L/OP y L/MOT 45 1199,4 26,7
Sistema de CASSETTE 33 1014,7 30,7
Conj. Bloq. Balanc. HCO.L/OP y L/MOT 28 346,1 12,4
Puerta Santa María 22 544,6 24,8
Conjunto de inyección de emulsión 10 331,0 33,1
Prensabanda 9 102,3 11,4
Bloqueo Axial de Cilindros 7 168,4 24,1
Carro Cambia Cilindro 5 87,4 17,5
Sistema Morgoíl 3 81,4 27,1
Conjunto medidor de tensión 2 11,6 5,8
Conj. Barras Rieles L/ENTR y L/SAL 1 12,2 12,2
Conjunto de Alungas Superior / Inferior 1 15,0 15,0
Deflector de Banda 1 55,0 55,0
Silla Sostén de Alungas 1 10,0 10,0
TOTAL 168 3978,9
Tabla N° 9 Fallas y Tiempos de Reparación en el Bastidor 4.
Fuente: Sistema de Interrupciones. SIDOR
72
De forma similar, los equipos que presentaron mayor porcentaje de tiempo
paralizado fueron el Sistema de Fuerza Hidráulico L/OP y L/MOT (30,1%), Sistema
de CASSETTE (25,5%), Conjunto Bloque Balanceo Hidráulico L/OP y L/MOT (8,7%)
y Puerta Santa María (13,7%). Esto se puede observar en el grafico Nro. 6.
30,1%
25,5%
8,7%
13,7%
8,3%
2,6%4,2%
2,2% 2,0%0,3% 0,3% 0,4%
1,4%0,3%
0,0%
20,0%
40,0%
60,0%
80,0%
100,0%
120,0%
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
25,0%
30,0%
35,0%
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Acu
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BASTIDOR 4
PORCENTAJE TIEMPO TOTAL DE FALLASENERO 2008- JUNIO 2009
Grafico Nro. 6 Porcentaje de Tiempo de Reparación Bastidor 4.
73
3.5. FALLAS MECÁNICAS EN EL BASTIDOR 5.
La tabla siguiente muestra la cantidad y duración de las fallas presentadas en
los equipos principales que conforman el Bastidor 5.
Se presentaron 692 fallas en el periodo de análisis para un total de 13.817,9
minutos fuera de servicio. Los equipos con mayor cantidad de fallas fueron el
Prensabanda (217 fallas), Sistema de Fuerza HCO. L/OP y L/MOT (81 fallas), Carro
Cambia Cilindro (64 fallas), Soplador de Bandas (57 fallas) y el conjunto de Alungas
Superior/Inferior (55 fallas).
EQUIPO NUMERO
DE FALLAS TIEMPO TOTAL
DE FALLAS (min.)
TIEMPO PROMEDIO
DE REPARACION
(min.)
Prensabanda 217 2166,8 10,0
Sistema de Fuerza HCO. L/OP y L/MOT 81 2627,9 32,4
Carro Cambia Cilindro 64 1964,5 30,7
Soplador de Banda 57 763,8 13,4
Conjunto de Alungas Superior / Inferior 55 653,1 11,9
Conjunto de inyección de emulsión 44 1311,4 29,8
Sistema de CASSETTE 36 934,2 25,9
Conj. Bloq. Balanc. HCO.L/OP y L/MOT 35 928,4 26,5
Puerta Santa María 25 523,0 20,9
Silla sostén de Alungas 25 482,6 19,3
Bloqueo Axial de Cilindros 18 521,4 29,0
Accionamiento del Cilindro de Trabajo 9 374,7 41,6
Conj. Barras Rieles L/ENTR y L/SAL 8 196,4 24,5
Conjunto medidor de tensión 8 58,2 7,3
Sistema Morgoil 6 271,4 45,2
Deflector de Banda 3 32,3 10,8
Mesa Guía 1 7,8 7,8
TOTAL 692 13817,9
Tabla N° 10 Fallas y Tiempos de Reparación en el Bastidor 5.
Fuente: Sistema de Interrupciones. SIDOR
74
De forma similar, los equipos que presentan mayor porcentaje de tiempo
perdido fueron el Prensabanda (15,7%), Sistema de Fuerza HCO. L/OP y L/MOT
(19,0%), Carro Cambia Cilindro (14,2%), Soplador de Bandas (5,5%) y Conjunto de
Alungas Superior (4,7%), Conjunto de inyección de emulsión(9,5%), sistema de
cassette(6,8%) y conjunto bloqueo balance (6,7%). Esto se puede observar en el
grafico Nro. 7.
15,7%
19,0%
14,2%
5,5%4,7%
9,5%
6,8% 6,7%
3,8% 3,5% 3,8%2,7%
1,4%0,4%
2,0%
0,2% 0,1%0,0%
20,0%
40,0%
60,0%
80,0%
100,0%
120,0%
0,0%
2,0%
4,0%
6,0%
8,0%
10,0%
12,0%
14,0%
16,0%
18,0%
20,0%
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BASTIDOR 5PORCENTAJE TIEMPO DE FALLAS
ENERO 2008- JUNIO 2009
Grafico Nro. 7 Porcentaje de Tiempo de Fallas Bastidor 5.
En conclusión se puede afirmar que la mayor cantidad de fallas se presentan
en los siguientes componentes de todos los bastidores: Prensabanda, Sistema de
CASSETTE y Sistema de Fuerza Hidráulico L/OP y L/MOT.
75
4. AJUSTE DEL TIEMPO OPERATIVO Y TIEMPO FUERA DE SERVICIO.
Antes de construir el modelo de simulación que permita evaluar las políticas
de mantenimiento en la línea TANDEM II, es necesario determinar las distribuciones
de probabilidades teóricas que modelen los datos relacionados con el tiempo
operativo y el tiempo fuera de servicio de los 5 bastidores en estudio. Estas
distribuciones serán incorporadas en el modelo de simulación con el objeto de
estudiar el desempeño de los equipos mencionados.
El tiempo operativo se define como el periodo de tiempo que transcurre entre
la puesta en funcionamiento del bastidor y su detección por la ocurrencia de una
falla. El tiempo fuera de servicio es el correspondiente a la duración de la corrección
de una determinada falla.
Los datos de los tiempo de operación y fuera de servicio se analizaron
utilizando el software STATGRAPHICS PLUS V.5 ® y el INPUT ANALIZER
incorporado a ARENA V.10.0. Estos permiten realizar ajustes de datos utilizando los
métodos Chi-Cuadrado, Kolmogorov-Smirnov y Anderson-Darling a fin de encontrar
distribuciones de probabilidades teóricas que permitan modelar los mismos.
4.1. TIEMPOS OPERATIVO Y FUERA DE SERVICIO DEL BASTIDOR 1.
A continuación se muestran los parámetros estadísticos de los tiempos
operativo y fuera de servicio del bastidor 1.
RESUMEN ESTADÍSTICO BASTIDOR 1.
Tiempo Operativo (min.)
Tiempo Fuera de Servicio (min.)
Media = 5.147,62
Desviación típica = 7.674,45
Mínimo = 1,4
Máximo = 47192,3
Media = 22,3806
Desviación típica = 49,0403
Mínimo = 1,0
Máximo = 281,3
Tabla N° 11 Resumen Estadístico para Bastidor 1.
Fuente: Sistema de Interrupciones. SIDOR
76
Utilizando el INPUT ANALIZER de ARENA se encuentra que los datos de los
tiempos operativos se ajustan adecuadamente a una distribución de probabilidad
Weibull con parámetro de forma α = 0,539 y parámetro de escala β = 3.170,0.
De manera similar los datos del tiempo fuera de servicio se ajustan a una
distribución Logarítmica Normal con μ = 21,9 y σ = 63,8.
4.2. TIEMPOS OPERATIVO Y FUERA DE SERVICIO DEL BASTIDOR 2.
Los parámetros estadísticos del tiempo de operación y tiempo fuera de
servicio del bastidor 2 se muestran a continuación.
RESUMEN ESTADÍSTICO BASTIDOR 2.
Tiempo Operativo (min.)
Tiempo Fuera de Servicio (min.)
Media = 2.123,97
Desviación típica = 3.871,37
Mínimo = 6,7
Máximo = 32274,4
Media = 20,2639
Desviación típica = 35,5968
Mínimo = 1,5
Máximo = 269,0
Tabla N° 12 Resumen Estadístico para Bastidor 2.
Fuente: Sistema de Interrupciones. SIDOR
Los datos del tiempo de operación del bastidor 2 se ajustan a una distribución
de probabilidad Weibull con α = 0,467 y β = 1.010,0 de acuerdo a los resultados
arrojados por el INPUT ANALIZER de ARENA.
El tiempo fuera de servicio en el bastidor 2 puede ser modelado a través de
una distribución Logarítmica Normal con μ = 18,7 y σ = 50,8.
77
4.3. TIEMPOS OPERATIVO Y FUERA DE SERVICIO DEL BASTIDOR 3.
Seguidamente se muestran los parámetros estadísticos de los tiempos
operativo y fuera de servicio del bastidor 3.
RESUMEN ESTADÍSTICO BASTIDOR 3.
Tiempo Operativo (min.)
Tiempo Fuera de Servicio (min.)
Media = 673,926
Desviación típica = 1.883,3
Mínimo = 1,0
Máximo = 34.758,6
Media = 11,2736
Desviación típica = 21,1579
Mínimo = 1,5
Máximo = 325,7
Tabla N° 13 Resumen Estadístico para Bastidor 3.
Fuente: Sistema de Interrupciones. SIDOR
Los datos del tiempo de operación del bastidor 3 se ajustan a una distribución
de probabilidad Weibull con α = 0,557 y β = 232,0 de acuerdo a los resultados
arrojados por el INPUT ANALIZER de ARENA.
Igualmente los datos del tiempo fuera de servicio se ajustan a una distribución
Logarítmica Normal con μ = 8,99 y σ = 12,7.
4.4. TIEMPOS OPERATIVO Y FUERA DE SERVICIO DEL BASTIDOR 4.
Los parámetros estadísticos del tiempo de operación y tiempo fuera de
servicio del bastidor 4 se muestran en la tabla Nro. 14.
Utilizando el INPUT ANALIZER de ARENA se encuentra que los datos del
tiempo operativo se ajustan adecuadamente a una distribución de probabilidad
Weibull con parámetros α = 0,559 y β = 2960,0.
El tiempo fuera de servicio en el bastidor 4 puede ser modelado a través de
una distribución Weibull con parámetros α = 0,811 y β = 20,7.
78
RESUMEN ESTADÍSTICO BASTIDOR 4.
Tiempo Operativo (min.)
Tiempo Fuera de Servicio (min.)
Media = 4.807,33
Desviación típica = 7.363,72
Mínimo = 2,9
Máximo = 38.316,9
Media = 24,6392
Desviación típica = 33,65
Mínimo = 1,6
Máximo = 222,1
Tabla N° 14 Resumen Estadístico para Bastidor 4.
Fuente: Sistema de Interrupciones. SIDOR
4.5. TIEMPOS OPERATIVO Y FUERA DE SERVICIO DEL BASTIDOR 5.
A continuación se muestran los parámetros estadísticos de los tiempos
operativo y fuera de servicio del bastidor 5.
RESUMEN ESTADÍSTICO BASTIDOR 5.
Tiempo Operativo (min.)
Tiempo Fuera de Servicio (min.)
Media = 1.141,42
Desviación típica = 2.682,97
Mínimo = 2,8
Máximo = 39.771,6
Media = 20,1155
Desviación típica = 36,2322
Mínimo = 1,5
Máximo = 390,0
Tabla N° 15 Resumen Estadístico para Bastidor 5.
Fuente: Sistema de Interrupciones. SIDOR
Los datos del tiempo de operación del bastidor 5 se ajustan a una distribución
de probabilidad Weibull con α = 0,558 y β = 484,0 de acuerdo a los resultados
arrojados por el INPUT ANALIZER de ARENA.
Igualmente los datos del tiempo fuera de servicio se ajustan a una distribución
Logarítmica Normal con μ = 16,9 y σ = 29,4.
79
En la tabla siguiente se muestra un resumen de las distribuciones de
probabilidades que modelan los tiempos operativos y de reparación en los
bastidores.
Bastidores Tiempo de Operación Tiempo de Reparación
B1 Weibull(0,539; 3170) LogN(21,9; 63,8)
B2 Weibull(0,467; 1010) LogN(18,7; 50,8)
B3 Weibull(0,557; 232) LogN(8,99; 12,7)
B4 Weibull(0,559; 2960) Weibull(0,811; 20,7)
B5 Weibull(0,558; 484) LogN(16,9; 29,4)
Tabla N° 16. Resumen del Ajuste de Distribuciones de Probabilidades.
80
5. MODELO DE SIMULACION DEL TANDEM II.
El modelo de simulación desarrollado fue construido usando el software de
simulación ARENA ® Versión 10.0.
El sistema de producción de la línea TANDEM II consta de 5 bastidores
continuos. Las bobinas laminadas en caliente pasan por un proceso de decapado y
luego se envía al almacén de Laminación en Frio. En la figura 11 se muestra el
diagrama de flujo para el sistema TANDEM.
El modulo CREATE se utiliza para generar las entidades (bobinas) que llegan
al sistema; se asume que llega 1 entidad según una distribución exponencial con
media de 5 minutos. Luego, se utiliza el modulo ASSIGN para asignar el tiempo de
laminación de cada bobina y el tiempo de llegada al sistema.
Posteriormente, con un modulo DECIDE se evalúa si el almacén de
Decapado está disponible para recibir bobinas, en caso de no poder seguir
almacenando en esa área las bobinas se retienen en el Almacén Patio de Bobinas.
Luego, se utiliza un modulo HOLD el cual retiene la bobina hasta que la
Correa de almacenamiento del TANDEM está disponible. Esta correa tiene
capacidad para 8 bobinas, y cada vez que queda libre recibe 8 bobinas
simultáneamente.
Cuando el tren de laminación está disponible la entidad se apropia de los
recursos (bastidores) y se inicia el proceso durante el tiempo asignado en el modulo
ASSIGN. Mientras una entidad tenga apropiada los bastidores no se podrán
procesar otras hasta que se haya terminado la laminación. El tren estará indisponible
por dos razones: 1) la ocurrencia de fallas en alguno de los 5 bastidores, y 2) la
aplicación de mantenimiento preventivo. Luego de procesada la entidad se envía al
almacén de bobinas crudas, utilizándose un modulo DISPOSE. En este modulo se
contabilizan la cantidad de entidades procesadas. (Ver la figura 11)
81
BOBINAAT RIBUT OS A L A
ASIGNAR
CRUDASBOBINAS
AL M ACEN
L AM INADASA SER
CREAR BOBINAS
DEL TANDEM
DISPONIBIL IDAD
ESPERA
L AM INACIONPROCESO DE
MODELO LOGICO OPERACION DEL TANDEM II
T ANDEMDISPONIBIL IDADCREAR ENT IDAD
TANDEM
DISPONIBIL IDAD
ENVIAR SENAL
TANDEM
DISPONIBIL IDAD DEL
EVAL UATr ue
False
De l a y 1 2
DECAPADO
AL M ACEN
CORREADISPONIBIL IDADCREAR ENT IDAD
CORREA
DISPONIBIL IDAD
ENVIAR SENAL
CORREA
DISPONIBIL IDAD DE
EVAL UATr ue
False
De l a y 1 3
SIST EM ABOBINA EN EL
T IEM PO DE
AL M ACEN DECAPADO
DISPONIBIL IDAD Tr ue
False
BOBINAAL M ACEN PAT IO
AREA DECAPADO AREA TANDEM II
MODULOS PARA EVALUAR LA DISPONIBILIDAD DEL TANDEM
0 0 0
0
0
0
0
0
0
0 0
0
0
0
Figura Nº 11 Modelo Lógico del TANDEM 2.
82
El modelo se desarrolla tomado en cuenta dos macro escenarios: (1)
operación sin fallas en los bastidores, y 2) operación con fallas en los bastidores.
Este último escenario contendrá otros escenarios permitirá analizar tres políticas de
mantenimiento que permitan aumentar la confiabilidad del sistema de bastidores.
A través del modelo se evalúa los siguientes indicadores del proceso de
producción de la línea TANDEM 2:
1. Bobinas laminadas en un periodo de tiempo determinado.
2. Tiempo promedio en el sistema.
3. Utilización de la línea de producción.
4. Disponibilidad.
5. Confiabilidad
De manera individual se evalúa en los bastidores los siguientes indicadores:
1. Número de Fallas.
2. Tiempo promedio para corrección de fallas.
3. Tiempo promedio dedicado a la producción.
En cuanto a la Longitud de la Replicas se considera que el proceso simulado
tiene las características de un sistema No Terminal o de Estado Estable. De acuerdo
a GARCIA, E y OTROS (2006) (8) las simulaciones de este tipo de sistema “no
involucran una ocurrencia en el tiempo en que tengan que finalizar”, es decir, es
necesario modelar el sistema hasta que las variables en estudio lleguen a un “estado
estable”. En este tipo de sistema es necesario determinar la longitud de la corrida
para asegurar la estabilización de los resultados del modelo.
De acuerdo a los autores anteriormente citados, la longitud de la corrida,
cuando no es válida la suposición de normalidad de las variables se determina a
través de la siguiente fórmula:
21
sn
(Ec. 11)
83
donde
n: longitud de la réplica.
s: desviación estándar de la muestra.
ε: error admisible.
α: Nivel de aceptación o de Confianza
En la tabla siguiente se muestra el cálculo de la Longitud de la Replica
considerando la variable Tiempo de Reparación de los Bastidores tomando en
cuenta un error admisible de 4%, un Nivel de Aceptación de 95% y la desviaciones
muestréales de la variable calculada en el inciso 4 de este informe.
BASTIDOR 1 BASTIDOR 2 BASTIDOR 3 BASTIDOR 4 BASTIDOR 5
DESV. MUESTRA (T.R) 49,0403 35,5968 21,1579 33,65 36,2322
NIVEL DE CONFIANZA
ERROR ADMISIBLE
LONGITUD DE REPLICA (T.R) 1.582.204,6 833.639,6 294.511,0 744.949,0 863.666,0
T.R: TIEMPO DE REPARACIÓN
0,95
0,04
Tabla N° 17. Longitud de la Réplica.
Se observa en la tabla que la mayor duración en la réplica la presenta el
Bastidor 1 con 1.582.204,6 min., lo que equivale a un tiempo de simulación de 3,01
años. Sin embargo para garantizar resultados de mayor confiabilidad se ha decidido
realizar una corrida de 4,5 años de producción continua durante los tres turnos de
trabajo de 8 horas. Igualmente se ha establecido 129.600,0 minutos (3 meses) de
“calentamiento” en el modelo para iniciar la toma de estadísticas.
84
5.1. VALIDACIÓN DEL MODELO.
Con el objeto de garantizar que el modelo de simulación elaborado represente
fielmente el estado operativo, fuera de servicio y el número de paradas no
programadas del sistema real de laminación TANDEM II, se aplica la Prueba de
Contraste Kolmogorov-Smirnov donde se compara estadísticamente los tiempos de
operación y de reparación generados a partir de las distribuciones teóricas
determinadas en la Sección 4.0, y los datos reales del sistema de bastidores. Se
utilizó el software STATGRAPHICS PLUS V.5 para el tratamiento de los datos.
a) Prueba de Contraste para el Bastidor 1.
Utilizando los modelos teóricos determinados para el Tiempo Entre Fallas
(TEF) y el Tiempo Fuera de Servicio (TFS) se generaron datos aleatorios que
permiten comparar si estos ciertamente modelan el comportamiento operativo del
bastidor 1; obteniéndose los siguientes resultados:
Variables
B1TEFREAL
B1TEFSIMUL
Función de distribución
0 1 2 3 4 5 6(X 10000)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
pro
po
rció
n
Grafico Nro. 8 Tiempos Entre Fallas Real y Simulados Bastidor 1.
Contraste de Kolmogorov-Smirnov
Estadístico DN estimado = 0,109583
Estadístico asintótico K-S a dos colas = 0,964205
P-Valor aproximado = 0,312127
85
El test de Kolmogorov-Smirnov compara las distribuciones de las dos
muestras de Tiempos Entre Fallas. Este test se ha realizado calculando la distancia
máxima entre las distribuciones acumuladas de las dos muestras. En este caso, la
máxima distancia es 0,109583. De particular interés está el p-valor aproximado para
el test. Dado que el p-valor es mayor o igual a 0,05, se puede afirmar que no existe
diferencia estadísticamente significativa entre las dos distribuciones para un nivel de
confianza del 95,0%.
En el caso de las muestras del Tiempo Fuera de Servicio en el Bastidor 1
tenemos:
Variables
B1TFSREAL
B1TFSSIMUL
Función de distribución
0 50 100 150 200 250 300
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
pro
po
rció
n
Grafico Nro. 9 Tiempos Fuera de Servicio Real y Simulados Bastidor 1.
Contraste de Kolmogorov-Smirnov
Estadístico DN estimado = 0,0875
Estadístico asintótico K-S a dos colas = 0,782624
P-Valor aproximado = 0,572655
El test Kolmogorov-Smirnov se ha realizado calculando la distancia máxima
entre las distribuciones acumuladas de las dos muestras de Tiempos Fuera de
Servicio.
86
En este caso, la máxima distancia es 0,0875. De particular interés está el p-
valor aproximado para el test. Dado que el p-valor es mayor o igual a 0,05, se
puede afirmar que no existe diferencia estadísticamente significativa entre las dos
distribuciones para un nivel de confianza del 95,0%.
Esta prueba de contraste se aplicó para los Tiempos Fuera de Servicio y
Tiempo Entre Fallas Reales y Simulados para los Bastidores 2, 3, 4 y 5., y en todos
los casos no existe diferencia significativa entre las distribuciones que se
compararon.
87
6. EVALUACION DE ESCENARIOS.
6.1. ESCENARIO 1: SIN FALLAS EN LOS BASTIDORES.
A continuación se presentan los resultados arrojados por el modelo de
simulación considerando un corrida de 4,5 años de operación continua las 24 horas
del día sin que se presenten fallas en los bastidores de la Línea Tándem II.
ESCENARIO 1: OPERACIÓN SIN FALLAS EN LOS BASTIDORES
INDICADORES BASTIDOR
1 BASTIDOR
2 BASTIDOR
3 BASTIDOR
4 BASTIDOR
5
TIEMPO TOTAL (min.) 2.462.405,7 2.462.405,7 2.462.405,7 2.462.405,7 2.462.405,7
TIEMPO DE OPERACIÓN (min.) 2.352.008,1 2.352.008,1 2.352.008,1 2.352.008,1 2.352.008,1
TIEMPO DE REPARACIÓN (min.) - - - - -
TIEMPO STAND BY (min.) 110.397,6 110.397,6 110.397,6 110.397,6 110.397,6
NUMERO DE FALLAS 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
TIEMPO PROMEDIO ENTRE FALLAS 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
TIEMPO PROMEDIO DE CORRECCIÓN 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
DISPONIBILIDAD DEL BASTIDOR 100,0% 100,0% 100,0% 100,0% 100,0%
PORCENTAJE DE UTILIZACION 95,5% 95,5% 95,5% 95,5% 95,5%
BOBINAS LAMINADAS (und.) 492.638,0
TIEMPO PROMED. EN SISTEMA (min.) 722,3
DISPONIBILIDAD DE LA LÍNEA 100%
Tabla N° 18 Simulación Sin Fallas en los Bastidores.
En el periodo de 4,5 años se estima producir 492.638,0 bobinas laminadas en
el TANDEM II, empleándose 2.462.400,0 min. (41.040,0 hrs.) de operación. Se
estima tener desocupado o en Stand-By el TANDEM durante 110.397,6 min.
(1.840,0 hrs.) principalmente en espera de suministro de bobinas para la laminación,
lo que implica que la tasa de utilización se ubica en 95,5%. (Ver gráfico 10)
88
Grafico Nro. 10 Resultados de Operación Sin Fallas en los Bastidores.
Como en este escenario se considera que no se presentan fallas en la línea
de laminación la Disponibilidad del TANDEM II es de 100%.
6.2. ESCENARIO 2: POLITICA I. MANTENIMIENTO BASADO EN LAS
FALLAS.
Este escenario representa la situación actual de la gestión del Mantenimiento
del TANDEM II orientado únicamente a la corrección de las fallas a medidas que se
van presentando.
Los resultados del modelo de simulación considerando una corrida de 4,5
años de operación con el comportamiento actual de ocurrencia de fallas en los
bastidores de la Línea Tándem II, según las distribuciones de probabilidad teóricas
determinadas en el inciso 4.
El nivel de producción de la línea fue de 386.285,0 bobinas laminadas,
106.353,0 bobinas menos que en el escenario anterior. La utilización del TANDEM
disminuyo a 89,9%, es decir, un 5,86% menos. Igualmente, la Disponibilidad de cada
bastidor se reduce por la incidencia de las fallas mecánicas. (Ver Tabla 17)
89
ESCENARIO 2: POLITICA I. MANTENIMIENTO BASADO EN LAS FALLAS.
INDICADORES BASTIDOR
1 BASTIDOR
2 BASTIDOR
3 BASTIDOR
4 BASTIDOR
5
TIEMPO TOTAL (min.) 2.462.400,0 2.462.400,0 2.462.400,0 2.462.400,0 2.462.400,0
TIEMPO DE OPERACIÓN (min.) 2.213.798,3 2.213.798,3 2.213.798,3 2.213.798,3 2.213.798,3
TIEMPO DE REPARACIÓN (min.) 11.080,2 17.792,4 56.056,0 12.077,4 48.101,2
TIEMPO STAND BY (min.) 237.521,4 230.809,2 192.545,7 236.524,3 200.500,5
NUMERO DE FALLAS 438,0 973,0 6.370,0 549,0 2.984,0
TIEMPO PROMEDIO ENTRE FALLAS 5.054,3 2.275,2 347,5 4.032,4 741,9
TIEMPO PROMEDIO DE CORRECCIÓN 25,3 18,3 8,8 22,0 16,1
DISPONIBILIDAD DEL BASTIDOR 99,6% 99,3% 97,7% 99,5% 98,0%
PORCENTAJE DE UTILIZACION 89,9% 89,9% 89,9% 89,9% 89,9%
BOBINAS LAMINADAS (und.)
386.285
TIEMPO PROMEDIO EN SISTEMA (min.)
770,3
DISPONIBILIDAD DE LA LINEA
94,2%
Tabla N° 19 Resultados Política I.
En cuanto al Tiempo Promedio en el Sistema de las bobinas, presenta un
incremento del 6,65%. Esta situación tiene incidencia directa en la capacidad de
almacenamiento del Patio de Bobinas y en los programas de producción de
laminación en Caliente.
Igualmente, de los resultados se observa que el bastidor 3 es el que mayor
ocurrencia de fallas mecánicas presenta (6.370,0 fallas), seguido por el bastidor 5
(2.984,0 fallas) y el bastidor 2 (973,0 fallas).
El tiempo promedio de reparación en el bastidor 3 es de 9,0 min., en el
bastidor 5 es de 16,1 min., y en el bastidor 2 de 18,3 min. Se observa que aunque
las fallas son frecuentes, el tiempo de corrección de las mismas es relativamente
90
corto. Esta situación conlleva a que la línea de laminación sea puesta rápidamente
en funcionamiento cada vez que ocurre una avería mecánica.
En cuanto al tiempo promedio entre fallas se observa que el bastidor 1 es el
de mayor duración sin fallas (5.054,3 min.), seguido por el bastidor 4 (4.032,4 min.) y
el bastidor 2 con 2.275,2 min.
6.2.1. CONFIABILIDAD DEL TANDEM II CON POLITICA I.
La confiabilidad es definida por varios autores como la probabilidad de que un
equipo funcione sin presentar fallas durante un tiempo determinado y bajo unas
condiciones preestablecidas.
La confiabilidad se calcula a partir de los tiempos de operación del equipo. En
estudios de confiabilidad, se hace uso de varias funciones teóricas importantes
relacionadas con el tiempo de operación. Entonces, la probabilidad de que el equipo
falle antes del tiempo t es
(Ec. 12)
F(t) se llama Función de Distribución Acumulada de X.
f(x) es la función de densidad del Tiempo Hasta la Falla.
En el siguiente grafico se muestra la probabilidad de fallas, F(t), de los
bastidores.
91
Forma,Escala
B1 (0,539,3170)
B2 (0,467,1010)
B3 (0,557,232)
B4 (0,559,2960)
B5 (0,558,484)
PROBABILIDAD DE FALLAS DE BASTIDORES
Minutos
Pro
ba
bilid
ad
0 2 4 6 8(X 10000)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Grafico Nro. 11 Probabilidad de Fallas en Bastidores (Política I).
La función de Confiabilidad es la probabilidad de que el equipo o maquinaria
siga en operación después del tiempo t, es decir,
(Ec. 13)
El siguiente grafico muestra la confiabilidad de los Bastidores. Se observa que
los bastidores 3 y 5 la disminución de la confiabilidad es mayor.
Forma,Escala
B1 (0,539,3170)
B2 (0,467,1010)
B3 (0,557,232)
B4 (0,559,2960)
B5 (0,558,484)
CONFIABILIDAD DE BASTIDORES
Minutos
R(t
)
0 2 4 6 8(X 10000)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Grafico Nro. 12 Confiabilidad de Bastidores (Política I).
92
La confiabilidad de un sistema productivo toma en cuenta la confiabilidad de
cada uno de los elementos del sistema. Cuando la disposición de los elementos es
en serie, la confiabilidad del sistema es el resultado del producto de las
confiabilidades individuales de los elementos, por tanto
(Ec. 14)
Tomando en cuenta la ecuación anterior se realizó el cálculo de la
confiabilidad de los bastidores en diferentes momentos, de manera individual y como
sistema obteniéndose los resultados presentados en las tablas 18 y 19.
BASTIDOR CONFIABILIDAD DE BASTIDORES
R(t=0 min.) R(t=500 min.) R(t=1000 min.)
B1 100,0% 69,1% 58,5%
B2 100,0% 48,7% 37,0%
B3 100,0% 21,6% 10,5%
B4 100,0% 69,1% 58,0%
B5 100,0% 36,1% 22,3%
Tabla N° 20 Confiabilidad de Bastidores (Política I).
LINEA TANDEM 2 CONFIABILIDAD DEL TANDEM II
Rs(t=0 min.) Rs(t=500 min.) Rs(t=1000 min.)
B1*B2*B3*B4*B5 100,0% 1,8% 0,3%
Tabla N° 21 Confiabilidad del TANDEM II (Política I).
En la Tabla 18 se observa que para un tiempo t= 0, tiempo después de
corregida una falla, la confiabilidad del bastidor 1 es de 100%; cuando el equipo
opera hasta un tiempo t = 500 min. su confiabilidad a disminuido a 69,1%, y para un
tiempo t= 1.000 min. la confiabilidad es de 58,5%.
93
La caída en los niveles de confiabilidad se presenta de manera importante en
el bastidor 3; en un tiempo inicial t=0 su confiabilidad es de 100%, después de
500min. de operación continua la confiabilidad a disminuido a 21,6%, y cuando el
tiempo de operación se evalúa en t= 1.000,0 min. la confiabilidad es de solo 10,5%.
De forma análoga se puede analizar el comportamiento de la confiabilidad en
los otros bastidores de la línea TANDEM II.
Cuando se evalúa la confiabilidad total de la línea de laminación se observa
que para un tiempo inicial de operación t= 0 min, la confiabilidad de la línea es de
100%, sin embargo cuando se evalúa la operación conjunta de los bastidores
cuando t= 500 min, la confiabilidad desciende a 1,8%, lo cual es muy baja; en este
momento se puede afirmar que la línea de laminación ha presentado una falla que
ha ocasionado su paralización.
Las bajas confiabilidades de los bastidores 3 y 5 están afectando la
confiabilidad de todo el TANDEM II, debido principalmente a las frecuentes
paralizaciones no programadas.
94
6.3. ESCENARIO 2: POLITICA II. MANTENIMIENTO PREVENTIVO BASADO
EN LA VIDA DEL SISTEMA.
La política de mantenimiento Preventivo basada en la vida del sistema es
aquella donde se establecen tareas de mantenimiento a intervalos fijos
predeterminados durante la vida operativa del sistema.
En esta política tomamos la distribución del tiempo entre fallas (TEF) para
calcular el intervalo de mantenimiento preventivo. La principal desventaja de esta
política es que no considera la condición o el estado de degradación del equipo que
será mantenido.
A intervalos predeterminados de la vida del sistema, se realizan las tareas de
mantenimiento preventivo preestablecidas. Si el sistema falla antes del tiempo, Tp,
se realizan tareas de mantenimiento correctivo para restaurar el funcionamiento
normal del sistema; en el momento Tp es necesario realizar la tarea preventiva
planeada.
Las acciones de mantenimiento consisten en la aplicación de los planes de
limpieza, lubricación, ajuste y calibración, necesarios en los componentes del
bastidor.
Se asume que las tareas de mantenimiento se ejecutaran en un intervalo de
tiempo definido por el Tiempo Promedio Entre Fallas (TPEF). Igualmente se supone
que la duración del mantenimiento preventivo es la mitad del tiempo promedio de
corrección de las fallas (TPEF).
En la figura 12 se muestra el modelo lógico operacional en ARENA para
modelar esta política en el bastidor 1.
En la tabla Nro. 20 se muestra los resultados de la aplicación de la Política
Preventiva Basada en el Tiempo Promedio Entre Fallas.
95
BO BI NAATRI BUTO S A LA
ASI G NAR
CRUDASBO BI NASALM ACEN
LAM I NADASA SER
CREAR BO BI NAS
DEL TANDEM
DI SPO NI BI LI DAD
ESPERA
LAM I NACI O NPRO CESO DE
MODELO LOGICO OPERACION DEL TANDEM II
TANDEMDI SPO NI BI LI DAD
CREAR ENTI DAD
TANDEM
DI SPO NI BI LI DAD
ENVI AR SENAL
TANDEM
DI SPO NI BI LI DAD DEL
EVALUA
Delay 12
ALM ACEN DECAPADO
DI SPO NI BI LI DAD
BO BI NAALM ACEN PATI O
DECAPADO
ALM ACEN
SI STEM ABO BI NA EN EL
TI EM PO DE
CO RREADI SPO NI BI LI DAD
CREAR ENTI DAD
CO RREA
DI SPO NI BI LI DAD
ENVI AR SENAL
CO RREA
DI SPO NI BI LI DAD DE
EVALUA
Delay 13
BO BI NAESPERA DE
TI EM PO DE
B1TPEF?
B1TEF ES M AYO R A
Alt er Delay Alt erFALLAS B1
NUM ERO DE AssignVARI ABLES
VALO RES AASI G NAR
BASTI DO R 1CREARTI EM PO S
Pr eem pt Release
DEL B1
CO RRECCI O N
ESPERA
VARIABLES BASTIDOR 1
TIEMPO EN TRE FALLAS:
TIEMPO PRO MED IO EN TRE MAN TTO
TIEMPO D E REPARACIO N :
BASTI DO R 1M ANTENI M I ENTO
CREAR
B1PRO G RAM ADO
M ANTTOPr eem pt Alt er Delay Alt er ReleaseAssign
B1
PRO G RAM ADO
M ANTTO
ESPERAR
REALI ZADS B1M ANTTO Pr eem pt Alt er Delay Alt er ReleaseAssign
B1TPEF?
B1TEF ES M ENO R A
M ANTTO DEL B1
ESPERA
DEL B1
ESPERA M ANTO
B1
EVALUA ESTADO DEL
VBA
TEF DE B1
ESPERA PO R
FR DE B1
ESPERA PO R
VBA
FACTO R D E RECUPERACIO N
VALO R FR B1REI NI CI AR
ARCHI VO
ESCRI BI R TEF A
PROCESO DE LAMINACION DE BOBINAS
MODULOS PARA EVALUAR LA DISPONIBILIDAD DEL TANDEM
MODULOS PARA APLICAR MANTENIMIENTO PREVENTIVO
0 0 0
0
0
0
0 0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Figura Nº 12 Modelo Lógico del TANDEM II. Aplicación Política II.
96
ESCENARIO 2: POLITICA II. MANTENIMIENTO BASADA EN EL TPEF.
INDICADORES BASTIDOR
1 BASTIDOR
2 BASTIDOR
3 BASTIDOR
4 BASTIDOR
5
TIEMPO TOTAL (min.) 2.462.400,0 2.462.400,0 2.462.400,0 2.462.400,0 2.462.400,0
TIEMPO DE OPERACIÓN (min.) 2.251.322,6 2.251.322,6 2.251.322,6 2.251.322,6 2.251.322,6
TIEMPO DE REPARACIÓN (min.) 7.949,5 15.673,3 40.668,0 8.139,8 35.220,6
TIEMPO STAND BY (min.) 197.295,9 184.634,1 135.694,4 196.249,6 146.453,8
TIEMPO MANTTO. PREVENTIVO (min.) 5.832,0 10.770,0 34.715,0 6.688,0 29.403,0
NUMERO DE FALLAS 266,0 866,0 4.554,0 390,0 2.158,0
NUMERO MANTTO. PREVENTIVO 486,0 1.077,0 6.943,0 608,0 3.267,0
TIEMPO PROMEDIO ENTRE FALLAS 8.463,6 2.599,7 494,4 5.772,6 1.043,2
TIEMPO PROMEDIO DE CORRECCIÓN 29,9 18,1 8,9 20,9 16,3
TIEMPO PROMEDIO MANTTO. PREV. 12,0 10,0 5,0 11,0 9,0
DISPONIBILIDAD DEL BASTIDOR 99,4% 98,9% 96,9% 99,4% 97,4%
PORCENTAJE DE UTILIZACION 91,4% 91,4% 91,4% 91,4% 91,4%
BOBINAS LAMINADAS (und.)
392.832,4
TIEMPO PROMEDIO EN SISTEMA (min.)
723,4
DISPONIBILIDAD DE LA LINEA
92,3%
Tabla N° 22 Resultados Política II
Cuando se aplica la política de mantenimiento basada en el TPEF se observa
que la Disponibilidad del TANDEM II disminuye a 92,3%, sin embargo, se
incrementa los tiempos entre fallas de los bastidores, y en consecuencia aumenta la
confiabilidad de estos equipos. En la tabla y grafico siguientes se compara los TPEF
de cada bastidor para las dos políticas analizadas.
97
TPEF1 TPEF2
% INCREMENTO
B1 5.054,3 8.463,6 67,45%
B2 2.275,2 2.599,7 14,26%
B3 347,5 494,4 42,25%
B4 4.032,4 5.772,6 43,16%
B5 741,9 1.043,2 40,62%
PROMEDIO 41,55%
TPEF1: POLITICA BASADA EN LAS FALLAS. TPEF2: POLITICA MANTENIMIENTO BASADA EN TPEF.
Tabla N° 23 Comparación TPEF en Políticas I y II.
Grafico Nro. 13 TPEF en Políticas I y II.
En promedio el incremento en los Tiempos Entre Fallas de los Bastidores fue
de 41,55%. Los bastidores 1 y 4 son los más beneficiados con la aplicación de la
política basada en el TPEF, dado que el incremento fue de 67,45% y 43,16%,
respectivamente. Los bastidores 3 y 5 presentaron incrementos equivalentes a un
42% y 43%, y el bastidor 2 fue el de menor incremento con solo 14,26%.
98
Otro de los beneficios obtenidos con la aplicación de la política de
mantenimiento preventivo basada en el TPEF fue la reducción en el número de fallas
presentadas en cada bastidor. La tabla y gráfico siguientes reflejan esta situación.
FALLAS1 FALLAS2 % REDUCCIÓN
B1 438,0 266,0 -39,27%
B2 973,0 866,0 -11,00%
B3 6.370,0 4.554,0 -28,51%
B4 549,0 390,0 -28,96%
B5 2.984,0 2.158,0 -27,68%
PROMEDIO -27,08%
FALLAS1: POLITICA BASADA EN LAS FALLAS.
FALLAS2: POLITICA MANTENIMIENTO BASADA EN TPEF.
Tabla N° 24 Número de Fallas en Políticas I y II.
El promedio de reducción del número de fallas ocurridas bajo la política de
mantenimiento preventivo es de 27,08%. El bastidor 1 es el que presenta mayor
reducción en el número de fallas. En los bastidores 3, 4 y 5 el porcentaje de
reducción fue de 28% aproximadamente. La menor reducción de fallas se presenta
en el bastidor 2.
99
Grafico Nro. 14 Número de Fallas en Políticas I y II.
6.3.1. CONFIABILIDAD DEL TANDEM II CON POLITICA DE
MANTENIMIENTO PREVENTIVO BASADO EN EL TPEF.
Dado que bajo esta política los tiempos promedios entre fallas de los
bastidores se incrementaron, esto incide directamente en la confiabilidad del
sistema.
Del modelo de simulación creado se extraen los tiempos entre fallas
generados durante la corrida, y a través de la aplicación de los métodos de ajuste a
distribuciones teóricas (ver tabla 22) ya explicados con anterioridad podemos
determinar las curvas de Probabilidad de Fallas y de Confiabilidad para cada
bastidor. Estas curvas se presentan a continuación.
100
PARAMETROS
B1 0,539,3170
B2 0,467,1010
B3 0,557,232
B4 0,559,2960
B5 0,558,484
PROBABILIDAD DE FALLAS DE BASTIDORES
MINUTOS
PR
OB
AB
ILID
AD
0 2 4 6 8 10 12 14(X 1000)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Grafico Nro. 15 Probabilidad de Fallas en Bastidores (Política II).
La función de probabilidad acumulada muestra que el bastidor con mayor
probabilidad de fallar es el bastidor 3, y el bastidor con menor probabilidad de fallas
es el bastidor 1. Igualmente, el grafico 12 refleja que la caída de la Confiabilidad del
bastidor 3 es mayor que en los otros bastidores.
PARAMETROS
B1 0,539,3170
B2 0,467,1010
B3 0,557,232
B4 0,559,2960
B5 0,558,484
CONFIABILIDAD DE BASTIDORES
MINUTOS
R(t
)
0 2 4 6 8 10 12 14(X 1000)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Grafico Nro. 16 Confiabilidad de Bastidores (Política II).
101
Seguidamente se muestra la comparación de los niveles de confiabilidad de
los bastidores considerando las políticas de mantenimiento analizadas.
t=0 min. t=500 min. t=1000min. t=0 min. t=500 min. t=1000min.
B1 100,0% 69,1% 58,5% 100,0% 72,2% 62,9%
B2 100,0% 48,7% 37,0% 100,0% 54,2% 42,3%
B3 100,0% 21,6% 10,5% 100,0% 26,2% 14,6%
B4 100,0% 69,1% 58,0% 100,0% 72,0% 61,8%
B5 100,0% 36,1% 22,3% 100,0% 41,9% 27,9%
BASTIDORCONFIABILIDAD DE BASTIDORES
POLITICA BASADA EN LAS FALLAS POLITICA BASADA EN EL TPEF
CONFIABILIDAD DE BASTIDORES
Tabla N° 25 Confiabilidad de Bastidores con Políticas I y II.
Igualmente se considera el impacto de la política de mantenimiento basada en
el TPEF en la confiabilidad del sistema de laminación, obteniéndose los siguientes
resultados:
t=0 min. t=500 min. t=1000 min. t=0 min. t=500 min. t=1000 min.
B1*B2*B3*B4*B5 100,0% 1,8% 0,3% 100,0% 3,1% 0,7%
CONFIABILIDAD DEL TANDEM IILINEA TANDEM 2
CONFIABILIDAD DEL TANDEM II
Tabla N° 26 Confiabilidad del TANDEM II con Políticas I y II.
Aunque se obtuvo un incremento en la confiabilidad del TANDEM y una
reducción importante en el número de fallas presentadas, el tiempo de operación sin
fallas sigue siendo corto, por lo tanto es necesario probar otra política de
mantenimiento que contribuya a aumentar los niveles de confiabilidad obtenidos
hasta ahora.
102
6.4. ESCENARIO 2: POLITICA III. MANTENIMIENTO PREVENTIVO E
INSPECCIÓN.
En esta política se fundamenta en realizar inspecciones en el elemento o
sistema a intervalos fijos de tiempos de operación hasta que se requiera la ejecución
de una tarea de mantenimiento preventivo. Las acciones de mantenimiento
consisten en la aplicación de los planes de limpieza, lubricación, ajuste y calibración
y recambio de conjuntos.
Las inspecciones son tareas de revisión constante de los parámetros
operativos del sistema o equipo, tales como vibración, ruido, temperatura, entre
otros, las cuales buscan posibles desviaciones entre los valores estándar de
funcionamiento y los valores reales. Si el elemento falla entre inspecciones se
realiza el mantenimiento correctivo.
Las tareas de inspección se utilizan para verificar si hay indicio de una falla.
En este trabajo se modela el inicio de una falla a través de un Umbral de Falla y de
un intervalo P-F.
El umbral de detección de falla se define como un porcentaje de la vida
promedio que ha de transcurrir hasta que se presente una falla en uno de los
equipos estudiados. Por ejemplo, si el valor del umbral de falla se fija en 0,70 para
un bastidor, esto significa que la falla solo se puede detectar durante el último 30%
de vida de este equipo. Si la inspección se realiza en ese tiempo, la falla próxima a
ocurrir es detectada y la inspección origina la aplicación de una tarea de
mantenimiento preventivo necesaria para evitar o retrasar el hecho que se realice
una reparación o sustitución no programada.
El intervalo P-F representa el periodo de tiempo que se extiende de P (cuando
una falla potencial puede ser detectada) a F (cuando se produce la falla).
En la aplicación de la política actual se considera que el umbral de falla será
equivalente a un 30% del Tiempo Promedio Entre Fallas para cada bastidor. En la
figura 13 se muestra el modelo lógico desarrollado en ARENA para simular esta
política.
103
BO BI NAATRI BUTO S A LA
ASI G NAR
CRUDASBO BI NASALM ACEN
LAM I NADASA SER
CREAR BO BI NAS
DEL TANDEM
DI SPO NI BI LI DAD
ESPERA
LAM I NACI O NPRO CESO DE
MODELO LOGICO OPERACION DEL TANDEM II
TANDEMDI SPO NI BI LI DAD
CREAR ENTI DAD
TANDEM
DI SPO NI BI LI DAD
ENVI AR SENAL
TANDEM
DI SPO NI BI LI DAD DEL
EVALUA
Delay 12
ALM ACEN DECAPADO
DI SPO NI BI LI DAD
BO BI NAALM ACEN PATI O
DECAPADO
ALM ACEN
SI STEM ABO BI NA EN EL
TI EM PO DE
CO RREADI SPO NI BI LI DAD
CREAR ENTI DAD
CO RREA
DI SPO NI BI LI DAD
ENVI AR SENAL
CO RREA
DI SPO NI BI LI DAD DE
EVALUA
Delay 13
BO BI NAESPERA DE
TI EM PO DE
B1TPEF?
B1TEF ES M AYO R A
Alt er Delay Alt erFALLAS B1
NUM ERO DE AssignVARI ABLESVALO RES A
ASI G NAR
BASTI DO R 1CREARTI EM PO S
Pr eem pt Release
DEL B1
CO RRECCI O N
ESPERA
VARIABLES BASTIDOR 1
TIEMPO EN TRE FALLAS:
TIEMPO PRO MED IO EN TRE MAN TTO
TIEMPO D E REPARACIO N :
BASTI DO R 1M ANTENI M I ENTO
CREAR
B1PRO G RAM ADO
M ANTTOPr eem pt Alt er Delay Alt er ReleaseAssign
B1
PRO G RAM ADO
M ANTTO
ESPERAR
REALI ZADS B1M ANTTO
Pr eem pt Alt er Delay Alt er ReleaseAssign
B1TEI ?
B1TEF ES M ENO R A
M ANTTO DEL B1
ESPERA
DEL B1
ESPERA DI SPO NVBA
TEF DE B1
ESPERA PO R
DE B1
ESPERA PO R FR
VBA
FACTO R D E RECUPERACIO N
VALO R FR B1REI NI CI AR
ARCHI VO
ESCRI BI R TEF A
M ANTTO B1
ESPERAR
DE I NSPECCI O N
ESPERA PO R FR
A ARCHI VO
ESCRI BI R TEFB1VALO R FR BAST1
REI NI CI AR
PROCESO DE LAMINACION DE LAS BOBINAS
MODULOS PARA EVALUAR LA DISPONIBILIDAD DEL TANDEM
MODULOS PARA APLICAR MANTTO. PREVENTIVO E INSPECCION
0 0 0
0
0
0
0 0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Figura Nº 13 Modelo Lógico del TANDEM II. Aplicación Política III.
104
Tabla N° 27 Resultados Política III.
Se tiene un incremento de la disponibilidad del TANDEM al pasar de 92,3%,
en la política anterior, a 94,4% con la política actualmente evaluada. Igualmente el
número de bobinas laminadas aumento de 392.832 a 401.594. En cuanto al Tiempo
Promedio en el Sistema disminuyo de 723,4 min. a 705 min.
Se realizo la simulación de la operación del TANDEM II obteniéndose los
siguientes resultados.
ESCENARIO 2: POLITICA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO E INSPECCION.
INDICADORES BASTIDOR
1 BASTIDOR
2 BASTIDOR
3 BASTIDOR
4 BASTIDOR
5
TIEMPO TOTAL (min.) 2.462.400,0 2.462.400,0 2.462.400,0 2.462.400,0 2.462.400,0
TIEMPO DE OPERACIÓN (min.) 2.301.535,1 2.301.535,1 2.301.535,1 2.301.535,1 2.301.535,1
TIEMPO DE REPARACIÓN (min.) 3.418,5 7.604,6 13.864,3 4.520,4 21.109,3
TIEMPO STAND BY (min.) 151.434,4 142.340,3 111.700,6 149.513,4 109.285,8
TIEMPO MANTTO. PREVENTIVO (min.) 6.012,0 10.920,0 35.300,0 6.831,0 30.469,7
NUMERO DE FALLAS 165,0 327,0 1.564,0 207,0 1.274,0
NUMERO MANTTO. PREVENTIVO 501,0 1.092,0 7.057,0 621,0 3.382,0
TIEMPO PROMEDIO ENTRE FALLAS 13.948,7 7.038,3 1.471,6 11.118,5 1.806,5
TIEMPO PROMEDIO DE CORRECCIÓN 20,7 23,3 8,9 21,8 16,6
TIEMPO PROMEDIO MANTTO. PREV. 12,0 10,0 5,0 11,0 9,0
DISPONIBILIDAD DEL BASTIDOR 99,6% 99,2% 98,0% 99,5% 97,9%
PORCENTAJE DE UTILIZACION 93,5% 93,5% 93,5% 93,5% 93,5%
BOBINAS LAMINADAS (unid.) 401.593,8
TIEMPO PROMEDIO EN SISTEMA (min.) 705,0
DISPONIBILIDAD DE LA LINEA 94,4%
105
Los Tiempos Promedio Entre Fallas presentan un incremento significativo en
todos los bastidores con esta política. La tabla Nro. 26 y el grafico 14 muestran la
comparación de los TPEF obtenidos en las tres políticas evaluadas. Se observa un
incremento promedio de 205,60% de los TPEF de los bastidores.
TPEF1 TPEF2 TPEF3
% INCREMENTO
B1 5.054,3 8.463,6 13.948,7 175,97%
B2 2.275,2 2.599,7 7.038,3 209,35%
B3 347,5 494,4 1.471,6 323,43%
B4 4.032,4 5.772,6 11.118,5 175,73%
B5 741,9 1.043,2 1.806,5 143,51%
PROMEDIO 205,60%
TPEF1: POLITICA BASADA EN LAS FALLAS. TPEF2: POLITICA MANTENIMIENTO BASADA EN TPEF. TPEF3: POLITICA BASADA EN PREVENT. E INSPECCION
Tabla N° 28 Comparación TPEF en Políticas I, II y III.
Grafico Nro. 17 Tiempo Promedio Entre Fallas en Políticas I, II y III.
106
La cantidad de fallas que presentan los bastidores también reflejan una
reducción importante de 64,75% en promedio. Esto lo visualizamos en la tabla 27 y
grafico 15.
FALLAS1 FALLAS2 FALLAS3 % REDUCCIÓN
B1 438,0 266,0 165,0 -62,33%
B2 973,0 866,0 327,0 -66,39%
B3 6.370,0 4.554,0 1.564,0 -75,45%
B4 549,0 390,0 207,0 -62,30%
B5 2.984,0 2.158,0 1.274,0 -57,31%
PROMEDIO -64,75%
FALLAS1: POLITICA BASADA EN LAS FALLAS. FALLAS2: POLITICA MANTENIMIENTO BASADA EN TPEF. FALLAS3: POLITICA PREVENTIVO E NSPECCION.
Tabla N° 29 Cantidad de Fallas en Políticas I, II y III.
Grafico Nro. 18 Cantidad de Fallas en Políticas I, II y III.
107
6.4.1. CONFIABILIDAD DEL TANDEM II CON POLITICA III.
Las graficas siguientes presentan la probabilidad de fallas y la Confiabilidad
de los bastidores de acuerdo a la política de mantenimiento preventivo e inspección
analizada.
PARAMETROS
B1 0,509,6380
B2 0,402,1930
B3 0,48,771
B4 0,495,5770
B5 0,515,853
PROBABILIDAD DE FALLAS DE LOS BASTIDORES
MINUTOS
PR
OB
AB
ILID
AD
0 2 4 6 8 10 12 14(X 1000)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Grafico Nro. 19 Probabilidad de Fallas (Política III).
PARAMETROS
B1 0,509,6380
B2 0,402,1930
B3 0,48,771
B4 0,495,5770
B5 0,515,853
CONFIABILIDAD DE BASTIDORES
MINUTOS
R(t
)
0 2 4 6 8 10 12 14(X 1000)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
Grafico Nro. 20 Confiabilidad de Bastidores (Política III).
108
Seguidamente se muestra la comparación de los niveles de confiabilidad de
los bastidores considerando las políticas de mantenimiento basada en las fallas y la
basada en mantenimiento preventivo e inspección.
t=0 min. t=500 min. t=1000min. t=0 min. t=500 min. t=1000min.
B1 100,0% 69,1% 58,5% 100,0% 76,1% 67,7%
B2 100,0% 48,7% 37,0% 100,0% 55,9% 46,4%
B3 100,0% 21,6% 10,5% 100,0% 44,4% 32,2%
B4 100,0% 69,1% 58,0% 100,0% 74,2% 65,7%
B5 100,0% 36,1% 22,3% 100,0% 46,8% 33,8%
POLITICA BASADA EN LAS FALLAS
BASTIDOR
CONFIABILIDAD DE BASTIDORES
POLITICA MANTTO PREV. E INSPECCION
CONFIABILIDAD DE BASTIDORES
Tabla N° 30 Confiabilidad de Bastidores en Políticas I y III.
t=0 min. t=500 min. t=1000 min. t=0 min. t=500 min. t=1000 min.
B1*B2*B3*B4*B5 100,0% 1,8% 0,3% 100,0% 6,6% 2,2%
LINEA TANDEM 2
CONFIABILIDAD DEL TANDEM II CONFIABILIDAD DEL TANDEM II
Tabla N° 31 Confiabilidad del TANDEM en Políticas I y III.
En ambas tablas se observa un incremento importante en la confiabilidad de
los bastidores, y en consecuencia, del TANDEM II.
109
En la tabla siguiente se muestra un resumen de las variables globales
analizadas en los bastidores del TANDEM II.
INDICADORES ESCENARIO 1:
TANDEM SIN FALLAS
ESCENARIO 2: POLITICAS DE MANTENIMIENTO
I II III
TIEMPO TOTAL (min.) 2.462.406 2.462.400 2.462.400 2.462.400
TIEMPO DE OPERACIÓN (min.) 2.352.008 2.213.798 2.251.323 2.301.535
BOBINAS LAMINADAS (unid.) 492.638 386.285 392.832 401.594
TIEMPO PROMEDIO EN SISTEMA (min.) 722 770 723 705
DISPONIBILIDAD DEL TANDEM II 100% 94,2% 92,3% 94,4%
PORCENTAJE DE UTILIZACION 96% 89,9% 91,4% 93,5%
CONFIABILIDAD (t = 500 min.) 100% 2% 3% 7%
CONFIABILIDAD (t = 1000 min.) 100% 0,3% 1% 2%
Tabla N° 32 Resumen de Resultados de Políticas.
110
CONCLUSIONES
Relacionadas con el Estudio de las Fallas en los Bastidores.
1. En el periodo en estudio la línea de laminación TANDEM II presentó
2.555,0 fallas en los equipos mecánicos para un tiempo fuera de servicio
de 42.194,5 minutos.
2. El bastidor con mayor cantidad de fallas fue el bastidor 3, seguido por el
bastidor 5., aunque este bastidor tuvo menos fallas que el bastidor 3 su
tiempo fuera de servicio fue mayor. El tiempo fuera de servicio en estos
bastidores suman el 64% del total.
3. Las fallas presentadas en los equipos Prensabanda, Sistema de
CASSETTE, Conjunto de Inyección de Emulsión y Sistema de Fuerza
Hidráulico L/OP y L/MOT del Bastidor 1 representan aproximadamente el
84% del número de paradas no programadas en este bastidor.
4. En el bastidor 2 aproximadamente el 89,8% de las fallas se presentan en
los equipos Sistema de Fuerza Hidráulico L/OP y L/MOT, Sistema de
CASSETTE, Prensabanda y el Conjunto de Inyección de Emulsión.
Igualmente las fallas en los equipos mencionados de este bastidor
representan el 86,9% del tiempo total de paralización no programada.
5. En el Bastidor 3 el Sistema de Fuerza, el Sistema de CASSETTE, el
Prensabanda, el Conjunto de Inyección de Emulsión, el Carro Cambia
Cilindro y el Conjunto Medidor de Tensión representan el 80% del tiempo
total fuera de servicio de este Bastidor.
6. En el Bastidor 4 los equipos con mayor cantidad de fallas fueron el
Sistema de Fuerza Hidráulico L/OP y L/MOT, Sistema de CASSETTE,
Conjunto Bloque Balanceo Hidráulico L/OP y L/MOT y Puerta Santa María.
7. En el bastidor 5 los equipos con mayor cantidad de fallas fueron el
Prensabanda, Sistema de Fuerza HCO. L/OP y L/MOT, Carro Cambia
Cilindro, Soplador de Bandas y el conjunto de Alungas Superior/Inferior.
111
8. Actualmente en el sistema de Bastidores existen 575 equipos mecánicos,
y en la visita técnica realizada al área de producción, se pudo verificar de
que existen un número importante de equipos que no poseen planes de
mantenimiento cargados en el sistema de gestión de mantenimiento de la
empresa.
9. No existe uniformidad en la definición de las fallas que son cargadas al
sistema de gestión de mantenimiento (Sistema de Interrupciones), es
decir, una falla determinada puede tener diferentes definiciones en el
sistema debido a que cuando son cargadas cada Inspector la describe de
manera diferente a la forma que pudiera hacerlo otro Inspector. En la
evaluación de las fallas ocurridas en los equipos se hizo necesario
caracterizar cada una de las interrupciones para así lograr obtener
información asociada al equipo donde ocurrieron.
10. Se construyó un modelo del sistema de laminación TÁNDEM II; este
modelo se desarrolla para evaluar dos escenarios: (1) operación sin fallas
en los bastidores, y 2) operación con fallas en los bastidores. Este último
escenario permitió analizar las tres políticas de mantenimiento propuestas.
Relacionadas con la Política I:
11. En el Escenario 1 (Operación sin fallas en los Bastidores) se estima
producir 492.638,0 bobinas laminadas en el TANDEM II en un periodo
aproximado de 4,5 años., lo que implica que la tasa de utilización se ubica
en 95,5%, y la disponibilidad de la línea es de 100%.
12. En el escenario 2 y tomando en cuenta la Política I: Operación Actual con
Fallas se tiene que el nivel de producción de la línea es de 386.285
bobinas laminadas. El nivel de utilización del TANDEM es de 89,9% y la
Disponibilidad de la línea es de 94,2%.
112
13. En cuanto a la confiabilidad de los bastidores bajo la Política I, la caída en
los niveles de confiabilidad se presenta de manera importante en el
bastidor 3; después de 500min. de operación continua la confiabilidad a
disminuido a 21,6%, y cuando el tiempo de operación se evalúa en t=
1.000,0 min. la confiabilidad es de solo 10,5%.
14. Cuando se evalúa la operación conjunta de los bastidores cuando t= 500
min., la confiabilidad desciende a 1,8%, lo cual es muy baja; en este
momento se puede afirmar que la línea de laminación ha presentado una
falla que ha ocasionado su paralización.
15. Las bajas confiabilidades de los bastidores 3 y 5 están afectando la
confiabilidad de todo el TANDEM II, debido principalmente a las frecuentes
paralizaciones no programadas. Esto implica que en cada turno de trabajo
de 8 horas se presenten al menos 1 falla con una duración promedio de
8,8 minutos.
Relacionadas con la Política II:
16. Cuando se aplica la Política II: Mantenimiento Preventivo Basada en el
TPEF se observa que la Disponibilidad del TANDEM II disminuye a 92,3%,
sin embargo, se incrementa los tiempos entre fallas de los bastidores, y en
consecuencia, se espera un incremento de la confiabilidad de estos
equipos.
17. En promedio el incremento en los Tiempos Entre Fallas de los Bastidores
fue de 41,55%. Los bastidores 1 y 4 son los más beneficiados con la
aplicación de la Política II, dado que el incremento fue de 67,45% y
43,16%, respectivamente. Los bastidores 3 y 5 presentaron incrementos
equivalentes a un 42 y 43%, y el bastidor 2 fue el de menor incremento
con solo 14,26%.
18. Aunque se obtuvo un incremento en la confiabilidad del TANDEM y una
reducción importante en el número de fallas presentadas con la aplicación
de la Política II, el tiempo de operación sin fallas sigue siendo corto.
113
Relacionadas con la Política III:
19. Con la aplicación de la Política III: Mantenimiento Preventivo e Inspección
se tiene un incremento de la disponibilidad del TANDEM al pasar de
92,3%, en la política anterior, a 94,9%. Igualmente el número de bobinas
laminadas aumento de 392.832 a 401.594.
20. Los Tiempos Promedio Entre Fallas presentan un incremento significativo
en todos los bastidores con esta política. Se observa un incremento
promedio de 205,6% de los TPEF de los bastidores. La cantidad de fallas
que presentan los bastidores también reflejan una reducción importante de
64,75% en promedio
21. La confiabilidad del sistema también presenta un incremento importante al
pasar de 1,8 a 6,6% cuando se tiene 500 minutos de operación continua; y
de 0,3% a 2,2% cuando el tiempo de operación es de 1000 minutos.
114
RECOMENDACIONES
De acuerdo a los resultados y conclusiones obtenidas en el presente estudio
se realizan las siguientes recomendaciones:
1. Aplicar la Política III: Mantenimiento Preventivo e Inspección a los
Bastidores de la Línea TANDEM II de la Siderúrgica del Orinoco, C.A
dado que esta es la estrategia de mantenimiento que permite incrementar
los niveles de confiabilidad y disponibilidad de estos equipos.
2. Elaborar los planes de mantenimiento mecánicos a aquellos componentes
de los bastidores que no tienen planes cargados en sistema de gestión de
mantenimiento, a fin de normalizar las tareas preventivas que contribuyan
con la disminución de las fallas en los equipos.
3. Iniciar la aplicación de técnicas de análisis de averías, tales como: Análisis
de Modos y Efectos de Fallas y Árbol de Fallas, a fin de establecer
acciones efectivas en el mantenimiento de los bastidores 3 y 5 dado que
son los que mayor incidencia tienen en la confiabilidad y disponibilidad del
TANDEM II.
4. Caracterizar las averías que pueden ocurrir en el sistema TANDEM II de
acuerdo a las técnicas mencionadas anteriormente, e incorporarla al
Sistema de Interrupciones con el objeto de homogenizar la información
asociada a las fallas. Esto permitirá manejar información con mayores
niveles de confiabilidad relacionada con el mantenimiento de los
bastidores.
5. Evaluar la factibilidad económica y operativa de realizar mantenimiento
mayor a los siguientes componentes de los bastidores dado que son los
que mayor ocurrencia de fallas presentan: Prensabanda, Sistema de
CASSETTE y Sistema de Fuerza Hidráulico. L/OP y L/MOT.
115
6. Utilizar equipos de monitoreo de parámetros operativos para medir los
niveles de vibración, ruido, calor, perdida de presión por fugas, entre otros,
de tal manera de determinar cuando un componente de un bastidor está
presentando síntomas que indiquen el inicio de una falla potencial. Este
monitoreo debe enfocarse en aquellos componentes que presentan mayor
cantidad de fallas, tales como el sistema de CASSETTE, Prensabanda, y
Sistema de Fuerza Hidráulico L/OP y L/MOT
7. Realizar mantenimiento mayor al sistema de emulsión dado que se
presentan fugas frecuentes en las mangueras que suministran la emulsión
refrigerante durante el proceso de laminación. La falla en este sistema
ocasiona un incremento importante en la vibración de la línea.
116
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120
(51) HERNÁNDEZ, R; FERNÁNDEZ, C. Y BAPTISTA, P. (2003). Metodología de la
Investigación. México: Mc Graw-Hill Interamericana de Editores, S.A de C.V.
Pág. 300.
(52) HERNÁNDEZ, R; FERNÁNDEZ, C. Y BAPTISTA, P. (2003). Ob. Cit. Pág. 300.
(53) HERNÁNDEZ, R; FERNÁNDEZ, C. Y BAPTISTA, P. (2003). Ibídem. Pág. 302.
(54) HERNÁNDEZ, R; FERNÁNDEZ, C. Y BAPTISTA, P. (2003). Ibídem. Pág. 305.
(55) HERNÁNDEZ, R; FERNÁNDEZ, C. Y BAPTISTA, P. (2003). Ibídem. Pág. 344.
(56) HERNÁNDEZ, R; FERNÁNDEZ, C. Y BAPTISTA, P. (2003). Ibídem. Pág. 428.
(57) CEBALLOS, M. (2004). Ob. Cit. Pág. 36
121
ANEXOS
SISTEMA MORGOIL
122
PUERTA SANTA MARÍA
SISTEMA DE CASSETTE
123
CONJUNTO INYECCIÓN DE EMULSIÓN
CONJUNTO BLOQUEO BALANCE HCO.L/OP y L/MOT
124
CONJUNTO DE MEDIDOR DE TENSIÓN
125
SOPLADOR DE BANDA
ME
SA
GUÍ
A
126
CONJUNTO BARRAS RIELES L/ENTR Y L/SALI
PRENSABANDA
127
CONJUNTO ALUNGAS
BLOQUEO AXIAL DE CILINDRO
128