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OBJETIVO:
Implementar la aplicación de mantenimiento predictivo a una empresa de
empaques flexibles, ayudando a reducir el error de fallas en la maquinaria (y sobre
todo una perdida monetaria que le cueste a la empresa), y que pueda satisfacer
todas las demandas que sean requeridas o necesarias a la hora requerida sin que
haya fallos.
Y desde luego ayudar a la empresa, hacer competitiva con las grandes
empresas de nuestro país, que podamos hacer frente a la demanda del empaque
flexible.
2
JUSTIFICACIÓN:
1. Las fallas se detectan en sus etapas iniciales por lo que se cuenta
con suficiente tiempo para hacer la planeación y la programación de las acciones
correctivas (mantenimiento correctivo) en paros programados y bajo condiciones
controladas que minimicen los tiempos muertos y el efecto negativo sobre la
producción y que además garanticen una mejor calidad de reparaciones.
2. Las técnicas de detección del mantenimiento predictivo son en su
mayor parte técnicas "on-condition" que significa que las inspecciones se pueden
realizar con la maquinaria en operación a su velocidad máxima.
3. El mantenimiento predictivo es mantenimiento proactivo ya que
permite administrar las fallas antes de que ocurran en operación y no después
como lo hace el mantenimiento reactivo.
HIPÓTESIS.
3
Para diseñar e implementar un programa de mantenimiento predictivo
efectivo es necesario determinar en qué; Equipos, Máquinas o Procesos se
justifica la implementación del programa tanto técnica como económicamente.
Para lograr esto se requiere;
Primero- conocer los diferentes modos de falla y los efectos negativos que estos
causan sobre la maquinaria,
Segundo- conocer las ventajas y limitaciones de las diferentes técnicas de
mantenimiento predictivo para así seleccionar la técnica más aplicable y
justificable económicamente.
Tercero- contar con un equipo de técnicos altamente competentes en las técnicas
de mantenimiento predictivo.
Cuarto- Cambiar la cultura de mantenimiento reactivo a cultura de mantenimiento
proactivo.
El mantenimiento predictivo hará más confiable el uso de la maquinaria ya
que contara con un conjunto de actividades que permiten mantener un equipo o
sistema en condiciones operativas, de tal forma que cumplan las funciones para la
cual fueron diseñadas y designadas o restablecer dicha condición cuando esta se
pierda.
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CAPÍTULO l
GENERALIDADES DEL EMPAQUE FLEXIBLES.
RESEÑA HISTÓRICA.
La primera aplicación de un material flexible, en la industria del empaque
nace con la invención del papel, aplicándose a la envoltura de diversos productos.
El primer avance tecnológico lo da Gutemberg en Alemania con la
invención de la imprenta tipográfica y las primeras aplicaciones al campo de las
primeras etiquetas y rótulos de envases y paquetes. A comienzos de siglo XX gran
avance se logra con el desarrollo de las películas de celofán, el cual se utilizó a
gran escala para el empaque de todo tipo de productos, incluyendo los
alimenticios como pastas, dulces, etc.
Este material se usó solo por varios años hasta cuando nacieron
empresas convertidores que a partir de otras películas a granel en bobinas,
comenzaron a aplicarlo sobre otros sustratos para combinar las diferentes
aplicaciones y propiedades de dos o más materiales en uno solo (laminación).
Nació entonces una creciente industria con una tecnología también en desarrollo
permanente.
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"Un empaque flexible es un material que por su naturaleza se puede
manejar en máquinas de envolturas o de formado, llenado y sellado, y que está
constituido por uno o más de los siguientes materiales básicos: papel, celofán,
aluminio o plástico. Puede presentarse para el usuario en rollos, bolsas, hojas o
etiquetas, ya sea en forma impresa o sin impresión.
El celofán fue inventado por el químico suizo Jacques Brandeburger en
1908. Llegó a ser desde 1930, el material de empaque más importante después
del polietileno, aunque en la actualidad ha sido desplazado grandemente por
películas plásticas de diversa índole, entre ellas el polipropileno y el poliéster.
GENERALIDADES DEL EMPAQUE FLEXIBLE.
La industria petroquímica en a nivel mundial, ofrece toda una amplia gama
de materias primas para la fabricación de empaques flexibles.
Los polímeros más importantes utilizados para fabricar laminados flexibles
se procesan por el sistema de extrusión (o coextrusión) directa, ya sea para
recubrimientos o para laminación son los siguientes:
1. Polietileno de Baja Densidad
El más utilizado para fabricar laminados flexibles por extrusión
(recubrimientos y laminaciones) es el polietileno de baja densidad. Dentro de esta
categoría hay varias clases, dependiendo del grado de fluidez (Melt-index o índice
de fusión), de los aditivos, etc. Los diferentes polietilenos de baja densidad son
fabricados a partir de la polimerización a altas presiones del gas etileno (50.000
PSI y 300°C).
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Las propiedades del polietileno de baja densidad como materia prima
básica para la fabricación de laminados flexibles, son: buena sellabilidad al calor,
buena barrera a la humedad, y buena adherencia, en especial a papeles.
2. Polietileno de media y alta densidad
Se utilizan para extrusión directa sobre papeles o películas como celofán,
poliéster, etc... Para mejorar características de resistencia a la abrasión e
impermeabilidad al vapor de agua. En el caso del polietileno de alta densidad, se
aumenta considerablemente la impermeabilidad al oxígeno y a grasas y aceites
con respecto a la ofrecida por el polietileno de baja densidad, la cual es muy baja.
3. Polietileno lineal.
Este es un tipo relativamente nuevo de polietileno de baja densidad, el
cual se produce por sistema de polimerización catalítica a baja presión (100 a
300PSI y 100°C) utilizando etileno, alfaolefinas y catalizadores organometálicos.
Los costos de su producción (al no tener altas presiones) son considerablemente
menores que los del polietileno tradicional de baja densidad, y así se está
imponiendo en el mercado mundial, dadas sus excelentes propiedades mecánicas
y de alta sellabilidad a un amplio rango de temperatura mayor que el polietileno de
baja densidad.
4. Ionómeros.
Son copolímeros generalmente de etileno y radicales de Zinc, Sodio,
etc. De ahí su carácter iónico. Sus propiedades precisamente radican en el hecho
de ser iónicos y principalmente en presentar una gran afinidad por los metales,
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una gran resistencia química y física y una excelente sellabilidad o sea, un amplio
rango de temperatura y rápida respuesta al selle al calor. El más común de estos
iónomeros es el Surlyn, de la compañía E.I. Dupont De Nemours, el cual se fabrica
en dos versiones básicas: para recubrimientos y laminados por extrusión y para
película.
Con la llegada del Surlyn, las máquinas empacadoras de laminados
flexibles, rápidas o con presencia de contaminantes en el área del selle. Se han
visto tremendamente favorecidas en cuanto a mayor productividad o rendimiento.
CLASES DE PELÍCULAS
1. No Orientadas:
En los sistemas de extrusión y coextrusión citados antes sin más detalles,
se producen películas no orientadas. Esto significa que la película una vez
conformada no sufre ninguna clase de tratamiento térmico, o mecánico u otro que
altere el orden molecular conque salió la película del respectivo molde. Así pues,
las películas no orientadas son en general menos resistentes mecánicamente y de
baja barrera, etc. Sin embargo, representan quizás el volumen más grande de las
películas plásticas pues su elaboración es la más económica en términos
generales.
2. Biorientadas:
Las películas biorientadas cuyo ordenamiento molecular es en la mayoría
de los casos perfectos pues las moléculas quedan ordenadas biaxialmente como
también se le denomina. Las siglas en ingles BOPP por ejemplo, significan
Polipropileno Biaxialmente Orientado. O sea que en su biorientación, las
moléculas fueron mecánicamente inducidas a seguir líneas de fuerza iguales tanto
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en sentido longitudinal como en sentido transversal. El resultado es como una
especie de tramado molecular lo cual nos da una idea de gran resistencia
mecánica e impermeabilidad al comparar esta película así formada con la no
orientada sin ninguna trama ni forma organizada de sus moléculas.
La película biorentada entonces, deja de ser termoplástica precisamente
por esa alta tenacidad que adquieren sus moléculas.
Películas irradiadas. La irradiación con rayos causa también una ordenación
molecular en las películas, dándoles la característica de biorientación cuyas
propiedades fueron descritas arriba.
5. Mono-orientadas.
Como su nombre lo indica, la orientación de estas películas es sólo en una
dirección, la longitudinal con lo cual se logra una organización de las moléculas en
ese sentido. La película queda con una gran tenacidad y resistencia a romperse
en sentido transversal. El principal uso de las películas mono-orientadas es para la
fabricación de cintas auto-adhesivas.
SUBCLASES DE PELÍCULAS
Todas las clases de películas descritas arriba podemos subdividirlas según el
proceso que se les aplique, en:
Transparentes
Perladas
Metalizadas
Las cuales a su vez, pueden ser o no ser lacadas.
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1. Transparentes:
La mayoría de estas películas se producen en forma transparente,
aunque en algunas, en especial el polietileno de baja densidad y del poliestireno,
se venden grandes cantidades pigmentadas de blanco. En cuanto al polietileno de
baja densidad, fabricado por el sistema de extrusión, por soplado, éste sale
lechoso por sí mismo, es decir sin pigmento blanco alguno. En cambio la película
de polietileno de alta densidad fabricada por el sistema "cast" sale transparente y
si este sistema tiene baño de agua fría en lugar de rodillos fríos, la película sale
absolutamente cristalina.
2. Perladas:
Esta clase de películas de aparición relativamente reciente, en especial
para polipropileno biorientado, consiste en mezclar pequeñas partículas de
diferente consistencia con la resina, las cuales al hacer la extrusión (y la
biorientación) crean microporos en la película, los cuales hacen que la luz se
difunda y se refleje creando el efecto de opacidad. Este sistema aparte de dar un
aspecto perlado a la película de gran atractivo para la venta del producto, hace
que la película sea menos densa o sea más económica, pues da más rendimiento
de metros cuadrados por kilogramo de películas.
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3. Metalizadas:
Las películas metalizadas (en especial el poliéster biorientado) en
años anteriores se utilizaban para efectos decorativos, pues su apariencia
metálica pero plástica es de gran impacto en las ventas. Sin embargo,
últimamente ha habido, un gran desarrollo en las máquinas metalizadoras y
también en las películas base, para dar un producto de alta barrera y alta
adherencia del metalizado a la película. Con ello se han abierto aún mayores
posibilidades a los empaques flexibles. El sistema de metalizado de películas,
consiste en una máquina en donde se hace un alto vacío, el cual permite que se
sublime aluminio (u otro metal) al calentarse hasta 1250ºC.
Al pasar directamente al estado de vapor, el aluminio se condensa luego
sobre la película, quedando así metalizada. La deposición del metal es uniforme y
tiene un espesor de una millonésima de pulgada o aproximadamente 0.20 gr/m2
de peso.
El más reciente sistema de metalización es el llamado "Sputtering" o
bombardeo de iones desde la superficie del metal, usando altos voltajes. Los iones
así producidos se depositan sobre la superficie de la película plástica. Las
ventajas de este sistema sobre el tradicional descrito antes son:
- Mayor uniformidad de la metalización.
- Menor efecto reflexivo.
- Posibilidad de usar metales con mayores puntos de vaporización que el aluminio
como acero inoxidable y titanio.
Las desventajas por el momento son que este proceso es más lento y
más costoso que en el equipo convencional es por ello que decidimos utilizar este
método.
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Otra nueva tecnología en la metalización, consiste en la "capa
supermetalizada", la cual, aparte de tener un mayor espesor de metal como su
nombre lo indica, ha resuelto el problema de sensibilidad al calor de las películas
plásticas que se van a metalizar, así como también los problemas de cohesión del
aluminio metalizado y los costos de producción. Con este nuevo proceso se
obtienen películas con una mayor consistencia en la deposición, mejor brillo y
estética. Pero lo más importante son las mejores propiedades de barrera
obtenidas. Por ejemplo, el poliéster así metalizado presenta una barrera al vapor
de agua de 0.003 gr/100 pulg2 x 24 horas, o sea 10 veces mayor que el poliéster
metalizado convencional. Lo mismo sucede con la barrera al oxígeno, la cual es
de 0.01 cm3/100 pulg2 x 24 horas o sea un incremento de 8 a 10 veces la barrera
del poliéster metalizado convencional. Además la barrera a la luz ultravioleta
también se ha aumentado con este nuevo proceso (con una transmisión de luz de
apenas el 0.28), con lo cual se elimina posibilidad de rancidez de los aceites.
En U.S.A. y Europa, el principal mercado para películas metalizadas es en el
empaque de Snacks y café, además se utiliza también para etiquetas y
aislamiento térmico de edificios, para lo cual ha tenido gran auge en los últimos
años.
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PROCESO DE FABRICACIÓN
Empaques flexibles: requisitos y propiedades
Los envases flexibles deben cumplir una misión fundamental: preservar el
producto en su interior desde el momento en que es envasado, durante el
transporte, almacenamiento, distribución y exhibición, hasta el momento en que es
abierto por el consumidor.
Muchas de las propiedades deseables obtenibles de los empaques
flexibles están íntimamente relacionadas con las propiedades de los plásticos.
Desde el punto de vista de sus aplicaciones a los empaques, vamos a ver algunas
propiedades importantes y por qué son significativas:
Resistencia mecánica a la tracción
Esta propiedad frecuentemente determina la cantidad material plástico que
se necesita para formar la pared de un envase.
Resistencia mecánica a la perforación
Muchos productos envasados tienen aristas cortantes y puntas agudas;
por ejemplo galletas, fideos, bocaditos. El material de envase debe ser
mecánicamente resistente al efecto destructivo de estas formas características de
ciertos productos envasados, cediendo elásticamente ante el efecto de
perforación, sin romperse ni deformarse.
Resistencia mecánica a bajas temperaturas
Una gran parte de alimentos envasados tienen que mantenerse
refrigerados, cuando no congelados, para llegar en óptimas condiciones de
preservación al consumidor.
Barrera
Una de las funciones primarias de un convertidor es la de proveer envases
con las bajas permeabilidades posibles a los gases y vapores, al oxígeno, a la luz,
a los aromas.
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Sellabilidad
Todos los empaques flexibles deben ser cerrados de alguna manera, y la
gran mayoría lo son por termosellado. Este es un proceso en el cual una de las
capas que componen el conseguir su fusión y luego es mantenida en contacto con
la superficie opuesta, de similar constitución, hasta que las dos capas solidifiquen
formando una única capa.
Imprimibilidad
El uso del envase para promocionar y describir al producto es una muy
importante herramienta de mercadeo. Los gráficos, el texto, la disposición de las
figuras en el envase, tienen que estar reproducidos de manera muy precisa y
atractiva.
Versatilidad de fabricación
Todos los plásticos de uso corriente pueden ser convertidos en películas
delgadas, fuertes y transparentes.
Durabilidad
Como el vidrio, los plásticos no se oxidan y son inertes al ataque de la
gran mayoría de agentes ambientales comunes, con excepción de los rayos
ultravioleta.
Costo
Por último, y no menos importante, tenemos el costo del envase, que es
en muchos casos el factor que decide entre un tipo de envase y otro.
Materiales empleados en los empaques flexibles
La inmensa variedad y disponibilidad de materiales con diversas
propiedades permite al fabricante de envolturas flexibles "confeccionar a medida"
un tipo de material de envase para cada aplicación. Vamos a ver algunos de los
principales materiales: Papel Celofán Polietileno
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El de uso más difundido es el polietileno de baja densidad (LDPE). La
lámina hecha de este material es suave al tacto, flexible y fácilmente estirable,
tiene buena claridad, provee una barrera al vapor de agua pero es una pobre
barrera al oxígeno. No tiene olor o sabor que pueda afectar el del producto
empacado, y es fácilmente sellable por calor.
PROCESOS DE FABRICACIÓN DE EMPAQUES FLEXIBLES
La fabricación de un empaque flexible consta de pocas o varias etapas de
conversión, según sea la complejidad del envase. Vamos a ver algunas de
las operaciones básicas de conversión:
1. Extrusión
El proceso de extrusión es utilizado para fabricar láminas y hojas de
materiales termoplásticos.
2. Coextrusión
Proceso en el cual varias capas de resinas plásticas son extruidas
simultáneamente formando una sola lámina.
3. Laminación
En este proceso en este proceso, un substrato es adherido a otro
mediante aplicación de adhesivos.
4. Impresión
En este proceso, se aplican las tintas al material de empaque, en una
manera controlada y según un cierto patrón.
5. Procesos especiales
Son procesos usados en ciertas aplicaciones. El parafinado por ejemplo,
se utiliza para recubrir con cera o mezclas de ceras y plastificantes (Hotmelts) la
superficie de papeles o laminados de papel como uno de los componentes.
15
. Estructura de un envase flexible
Estructuras monocapa Estructuras multicapa
. Tipos de empaques flexibles
. Aplicaciones a la industria alimentaria
Lácteos Ya hablamos anteriormente de la leche en polvo. La leche fresca
debe tener un envase económico y a la vez protector; se emplea usualmente una
coextrusión de LDPE pigmentado de negro para la cara interna en contacto con el
producto (protección a la luz) con LDPE pigmentado de blanco como cara externa
e impresa. Otra posibilidad es el envasado en Tetra Pak o Tetra Brik.
Las margarinas y mantequillas se empacan frecuentemente en materiales
opacos a la luz: papel apergaminado con o sin recubrimiento de parafina, o si se
desea una mejor apariencia, en laminados de foil de aluminio/papel, también con o
sin recubrimiento de parafina. La cara del aluminio es la externa, que recibe la
impresión.
Los quesos en molde se empacan en láminas con alta barrera al oxígeno;
normalmente coextrusiones de poliamidas con polietilenos y/o láminas especiales
de barrera: PVDC, EVOH. Los quesos procesados usan una gran variedad de
materiales: PET, BOPP, ya sea recubiertos con PVDC, o sustratos metalizados
laminados a polietileno simple o coextruído.
El yogurt se envasa como la leche fresca: polietileno monocapa o
coextruído, siempre pigmentado (blanco, normalmente) para dar opacidad a la
lámina. En el Perú se envasa casi totalmente en bolsas tipo almohada (tres
sellos).
Carnes No es normal en nuestro país, pero la carne fresca en
los mercados norteamericano y europeo se envasa en coextrusiones y
laminaciones de alta barrera al oxígeno; por ejemplo, PET/PVDC/LDPE
copolímero. El PVDC es también sustituido por EVOH. Usualmente los envases
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son termoformados y se utilizan bandejas de resinas plásticas expandidas
(poliestireno, por ejemplo).
Las carnes procesadas incluyen las salchichas, embutidos, carnes
curadas y carnes ahumadas. La barrera al oxígeno debe ser la suficiente para
garantizar la vida útil deseada. Los embutidos son productos de rápida salida que
rara vez requieren de vidas útiles de más de 60 días. Se utiliza de manera muy
extendida el envasado al vacío o con atmósfera modificada y con láminas de alta
barrera al oxígeno.
Verduras El empaque sofisticado de verduras y vegetales frescos se
hallan todavía en etapa de experimentación, básicamente porque los procesos de
maduración y putrefacción son bastante complejos y necesitan ser entendidos
completamente antes de diseñar empaques para estas aplicaciones. Como estos
productos "respiran" en su mayoría, se han hecho intentos de envasarlos con
atmósferas modificadas, ricas en CO2 y pobres en O2, con láminas permeables al
oxígeno de tal manera que se cree un equilibrio entre el oxígeno consumido por
la respiración del producto y el oxígeno que ingresa por permeación hacia adentro
del envase. Son técnicas sofisticadas que necesitan todavía de muchas pruebas.
Actualmente el envasado de algunos de estos productos (zanahorias y
manzanas) se realiza en bolsas de polietileno, microperforadas para permitir la
respiración del producto.
Café En esta aplicación se requiere de láminas que evitan la migración de
los constituyentes aromáticos del producto, que también son sensibles al oxígeno.
El café en granos se envasa en bolsas de papel con recubrimiento interior de cera,
LDPE o PET. El café molido es normalmente envasado en laminados de
PET/foil/LDPE, haciendo vacío en el interior de modo que quede un paquete
compacto en forma de ladrillo. El café molido libera CO2, de modo que se deben
tomar precauciones en el procesamiento anterior al envasado para asegurarse
que el producto haya liberado gran parte de este gas y evitar inflar el paquete
herméticamente cerrado.
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Bebidas Los jugos de frutas y refrescos preparados se envasan en
laminados de PET/LDPE, BOPP/LDPE, o PET/foil/LDPE. Son aplicaciones
limitadas, ya que este mercado hace uso mayormente de envases rígidos.
Los snacks o bocaditos normalmente tienen un cierto contenido graso que
genera un sabor rancio si el oxígeno ha penetrado en el envase. Estos productos
son de consumo rápido, de modo que se requieren de láminas con relativamente
alta barrera al oxígeno. Se utiliza el celofán recubierto con PVDC o las
laminaciones de BOPP/BOPP o BOPP/BOPP metalizado que da una protección
aún mayor.
Galletas Las galletas son muy sensibles primariamente al vapor de agua;
los materiales más usados son el celofán recubierto, el BOOP y el BOPP perlado.
Golosinas Bajo esta denominación agrupamos los chocolates en barra,
chocolates en tabletas, los caramelos, caramelos masticables, gomas de mascar.
Los materiales de empaque son también diversos, que van desde papeles
glassine, papeles parafinados, celofán, BOPP perlado, hasta las laminaciones de
BOPP/LDPE, PET/LDPE, PET/BOPP metalizado.
Cereales Estos productos se venden normalmente en pesos de 1 Kg y
envasados en máquinas verticales. El material de empaque debe dar entonces un
sello fuerte. Se utiliza lámina de LDPE mezclado con LDPE, coextrusiones de
LDPE/HDPE/LDPE, o laminaciones de BOPP/LDPE.
Mezclas en polvo Las sopas en polvo y los refrescos a tienen
componentes higroscópicos, sensibles a la humedad. Las sopas en polvo se han
envasado tradicionalmente en laminaciones de papel/foil/LDPE; también se está
utilizando el PET/foil/LDPE.
Los refrescos se envasan en laminaciones de celofán recubierto/LDPE,
PET/LDPE/HDPE/LDPE o PET/BOPP/perlado/LDPE que proveen la necesaria
protección al vapor de agua, además de impedir la pérdida de sabor por migración
de las esencias.
Las gelatinas tienen salidas bastante rápidas, se envasan en láminas
monocapa de polietileno.
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Aceites comestibles Los ácidos grasos insaturados siempre presentes en
los aceites corren el riesgo de ser oxidados, causando olores y sabores en
muchos casos objetables. El Empaque debe brindar la necesaria protección al
vapor, ser impermeable a la migración de las grasas y estar libre de aditivos que
puedan contribuir a desarrollar sabores y/o sabores desagradables al ser extraídos
por el mismo producto, en Latinoamérica se envasa el aceite en laminaciones de
PET/LDPE o LDPE/PA/LDPE.
Condimentos Los establecimientos de comida rápida hacen uso extenso
de raciones personales de ketchup, mostaza, mayonesa. Son productos muy
sensibles al oxígeno pero de rápida salida, se envasan en sachets de PET/LDPE.
19
CAPÍTULO ll
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
“DE MANTENIMIENTO PREDICTIVO”
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
El mantenimiento predictivo es un tipo de mantenimiento que relaciona
una variable física con el desgaste o estado de una máquina. El mantenimiento
predictivo se basa en la medición, seguimiento y monitoreo de parámetros y
condiciones operativas de un equipo o instalación. A tal efecto, se definen y
gestionan valores de pre-alarma y de actuación de todos aquellos parámetros que
se considera necesario medir y gestionar.
En este capítulo se repasa las diferentes técnicas predictivas habituales
en instalaciones industriales, energéticas y en edificación. Para cada técnica
predictiva, se estudian los fundamentos, los equipos necesarios, la técnica para la
puesta en práctica, los trucos que hay que tener en cuenta y el análisis de los
resultados obtenidos. Visión fundamentalmente práctica, exenta de fórmulas y de
complejos conceptos que el técnico no suele necesitar.
ANÁLISIS FMECA.
Otra útil técnica para la eliminación de las características de diseño
deficientes es el análisis de los modos y efectos de fallos (FMEA); o análisis de
modos de fallos y efectos críticos (FMECA)
La intención es identificar las áreas o ensambles que es más probable que
den lugar a fallos del conjunto.
El FMEA define la función como la tarea que realiza un componente y los
modos de fallo son las formas en las que el componente puede fallar.
El FMEA es útil para evaluar si hay en un ensamble un número
innecesario de componentes puesto que la interacción de un ensamble con otro
multiplicará los efectos de un fallo. Es igualmente útil para analizar el producto y el
equipo que se utiliza para producirlo.
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El FMEA, ayuda en la identificación de los modos de fallo que es probable
que causen problemas de uso del producto. Ayuda también a eliminar debilidades
o complicaciones excesivas del diseño, y a identificar los componentes que
pueden fallar con mayor probabilidad. Su empleo no debe confinarse al producto
que se desarrolla por el grupo de trabajo. Puede también usarse eficazmente para
evaluar las causas de parada en las máquinas de producción antes de completar
el diseño.
Frente al mantenimiento sistemático por horas de funcionamiento o por
tiempo transcurrido desde la última revisión, el mantenimiento predictivo tiene la
ventaja indudable de que en la mayoría de las ocasiones no es necesario realizar
grandes desmontajes, y en muchos casos ni siquiera es necesario parar la
máquina. Generalmente son técnicas no invasivas. Si tras la inspección se aprecia
algo irregular se propone o se programa una intervención. Además de prever el
fallo catastrófico de una pieza, y por tanto, anticiparse a éste, las técnicas de
mantenimiento predictivo ofrecen una ventaja adicional: la compra de repuestos se
realiza cuando se necesita, eliminando pues stocks (capital inmovilizado).
El mantenimiento predictivo es una técnica para pronosticar el punto futuro
de falla de un componente de una máquina, de tal forma que dicho componente
pueda reemplazarse, con base en un plan, justo antes de que falle. Así, el tiempo
muerto del equipo se minimiza y el tiempo de vida del componente se maximiza.
ORGANIZACIÓN PARA EL MANTENIMIENTO PREDICTIVO
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Esta técnica supone la medición de diversos parámetros que muestren
una relación predecible con el ciclo de vida del componente. Algunos ejemplos de
dichos parámetros son los siguientes:
Vibración de cojinetes
Temperatura de las conexiones eléctricas
Resistencia del aislamiento de las maquinas en operación.
El uso del mantenimiento predictivo consiste en establecer, en primer
lugar, una perspectiva histórica de la relación entre la variable seleccionada y la
vida del componente. Esto se logra mediante la toma de lecturas (por ejemplo la
vibración de un cojinete) en intervalos periódicos hasta que el componente falle.
La figura muestra una curva típica que resulta de graficar la variable (vibración)
contra el tiempo. Como la curva lo sugiere, deberán reemplazarse los cojinetes
subsecuentes cuando la vibración alcance 1,25 in/seg (31,75 mm/seg).
Los fabricantes de instrumentos y software para el mantenimiento
predictivo pueden recomendar rangos y valores para reemplazar los componentes
de la mayoría de los equipos, esto hace que el análisis histórico sea innecesario
en la mayoría de las aplicaciones.
22
METODOLOGÍA DE LAS INSPECCIONES
Una vez determinada la factibilidad y conveniencia de realizar un
mantenimiento predictivo a una máquina o unidad, el paso siguiente es determinar
la o las variables físicas a controlar que sean indicativas de la condición de la
máquina. El objetivo de esta parte es revisar en forma detallada las técnicas
comúnmente usadas en el monitoreo según condición, de manera que sirvan de
guía para su selección general. La finalidad del monitoreo es obtener una
indicación de la condición (mecánica) o estado de salud de la máquina, de manera
que pueda ser operada y mantenida con seguridad y economía.
Por monitoreo, se entendió en sus inicios, como la medición de una
variable física que se considera representativa de la condición de la máquina y su
comparación con valores que indican si la máquina está en buen estado o
deteriorada. Con la actual automatización de estas técnicas, se ha extendido la
acepción de la palabra monitoreo también a la adquisición, procesamiento y
almacenamiento de datos. De acuerdo a los objetivos que se pretende alcanzar
con el monitoreo de la condición de una máquina debe distinguirse entre
23
vigilancia, protección, diagnóstico y pronóstico.
Vigilancia de máquinas. Su objetivo es indicar cuándo existe un
problema. Debe distinguir entre condición buena y mala, y si es mala indicar
cuán mala es.
Protección de máquinas. Su objetivo es evitar fallas catastróficas.
Una máquina está protegida, si cuando los valores que indican su condición
llegan a valores considerados peligrosos, la máquina se detiene
automáticamente.
Diagnóstico de fallas. Su objetivo es definir cuál es el problema
específico. Pronóstico de vida la esperanza a. Su objetivo es estimar cuánto
tiempo más Podría funcionar la máquina sin riesgo de una falla catastrófica.
En el último tiempo se ha dado la tendencia a aplicar mantenimiento predictivo o
sintomático, sea, esto mediante vibroanálisis, análisis de aceite usado, control de
desgastes, etc.
CAPITULO lll
JUSTIFICACIÓN.
VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO
24
Las actuaciones que se realizan en la aplicación del mantenimiento de tipo
predictivo pasan por unos inconvenientes iniciales de elevados costes de inversión
en tecnología y en formación de los técnicos, analistas, etc., con una rentabilidad
de la misma a medio y largo plazo. Así, la implantación de un sistema de
mantenimiento de este tipo requiere una inversión inicial importante ya que los
equipos y los analizadores de vibraciones, de ultrasonidos, de termografías, etc.
tienen un coste elevado. De la misma manera se debe destinar un personal
cualificado a realizar la lectura periódica de datos. Además se deben tener
analistas bien formados que sean capaces de interpretar los datos que generan
los equipos y que lleguen, en base a ellos, a conclusiones adecuadas. Y éste es
un trabajo que requiere un conocimiento técnico elevado sobre la aplicación. Así,
se requiere personal mejor formado e instrumentación de análisis más costosa
que en otros tipos de mantenimiento.
Es necesario añadir que no es viable una monitorización de todos los
parámetros funcionales significativos, por lo que pueden presentarse averías no
detectadas por el programa de vigilancia. Otro inconveniente de este tipo de
mantenimiento es que se pueden presentar averías en el intervalo de tiempo
comprendido entre dos medidas consecutivas. En conclusión, existen algunos
inconvenientes en el uso del mantenimiento predictivo (aunque no son muchos),
pero el principal es el elevado coste inicial asociado a su puesta en marcha. Por
todo ello la implantación de un sistema de mantenimiento predictivo se justifica,
sobre todo, en máquinas o instalaciones industriales donde las paradas
intempestivas e imprevistas ocasionan grandes pérdidas, y donde las paradas
innecesarias ocasionan grandes costes.
Por otro lado se debe añadir que las ventajas del uso de este tipo de
mantenimiento predictivo son evidentes, y éstas, entre otras, son las siguientes:
• Se consigue una máxima disponibilidad del equipo.
• Permite planificar el mantenimiento.
25
• La intervención es organizada.
• Se conoce el estado de la máquina en todo instante.
• Permite determinar el origen del fallo. 45
• Se eliminan prácticamente todas las averías.
• Sólo se para y se interviene en la máquina cuando realmente es
necesario.
• Permiten detener la máquina antes de que sufra un daño severo.
• Se conoce el daño en los componentes desde una fase inicial del mismo,
permitiendo programar su sustitución en el momento más conveniente.
• Al intervenir en la máquina se conoce el problema, reduciendo el tiempo
de la reparación.
• Se puede identificar los fallos ocultos, así como la causa de fallos
crónicos.
• Se reducen las piezas del almacén, adquiriéndolas cuando detectamos el
problema en una fase primaria.
• Se consiguen bonificaciones en primas de seguros.
• Algunas de las técnicas son económicas.
• Los repuestos pueden ser reparados
• Se incrementa la seguridad de la planta.
• Existe una determinación óptima del tiempo para realizar el
mantenimiento. La ejecución del mantenimiento se da sin interrumpir el
funcionamiento normal de equipos e instalaciones.
• La producción puede modificarse para extender la vida del equipo.
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• Hay una minimización de costes y una maximización de beneficios a
largo plazo.
• Además hay una mejora en el conocimiento y en el control del estado de
los equipos. Y otras muchas más ventajas.
TECNOLOGÍAS APLICABLES Y MÉTODOS DE CONTROL USADOS
EN EL MANTENIMIENTO PREDICTIVO.
El mantenimiento realizado en base al deterioro significativo de
un equipo, señalado por la variación de un parámetro controlado e indicativo del
funcionamiento o rendimiento de dicho equipo, se denomina “Mantenimiento
según condición o estado”, también llamado “Mantenimiento Predictivo”.
El mantenimiento según condición difiere del mantenimiento por avería
(correctivo) y del realizado a plazo fijo (preventivo), en que requiere el control de
algún parámetro indicativo del funcionamiento del equipo a mantener.
Como ya se ha explicado, este tipo de mantenimiento se basa en predecir
los fallos antes de que se produzcan. Es decir, trata de conseguir adelantarse a
los fallos o al momento en que el equipo o elemento deja de trabajar en sus
condiciones óptimas. Así, para conseguir esto se utilizan herramientas y técnicas
de monitorización de parámetros físicos. Los síntomas de un posible fallo son
monitoreados y las reparaciones son efectuadas antes del fallo del equipo. Las
acciones recomendadas son en función de la importancia del equipo, de los límites
de deterioro del equipo, del impacto del deterioro del equipo, del análisis de la
tendencia, etc.
TÉCNICAS DE CONTROL EN MARCHA
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INSPECCIÓN VISUAL, ACÚSTICA Y AL TACTO DE LOS
COMPONENTES ACCESIBLES
Las inspecciones visuales consisten en la observación del equipo,
tratando de identificar posibles problemas detectables a simple vista. Los
problemas habituales suelen ser: ruidos anormales, vibraciones extrañas, fugas de
aire, agua o aceite, comprobación del estado de pintura y observación de signos
de corrosión. Abarca desde la simple inspección visual directa de la máquina
hasta la utilización de complicados sistemas de observación como pueden ser
microscopios, endoscopios y lámparas estroboscópicas. Se pueden detectar fallos
que se manifiestan físicamente mediante grietas, fisuras, desgaste, soltura de
elementos de fijación, cambios de color, etc.
Se aplica a zonas que se pueden observar directamente y, cada vez más,
se diseñan las máquinas para poder observar partes inaccesibles sin necesidad
de desmontar (como las turbinas de gas, por ejemplo, mediante el uso de
endoscopios). Por otro lado, se puede añadir que también se pueden hacer una
serie de lecturas de indicadores que consiste en la anotación de los diferentes
parámetros que se miden en continuo en los equipos, para compararlos con su
rango normal. Fuera de ese rango normal, el equipo tiene un fallo. Estas
inspecciones y lecturas, por su sencillez y economía, es conveniente que sean
realizadas a diario, incluso varias veces al día, y que abarquen al mayor número
de equipos posible. Suele llevarlas a cabo el personal de operación, lo que
además les permite conocer de forma continua el estado de la planta.
EL MANTENIMIENTO SISTEMÁTICO FRENTE A LAS TÉCNICAS
PREDICTIVAS
Un error fundamental que es necesario poner de manifiesto es que las
famosas curvas de probabilidad de fallo vs tiempo de funcionamiento no se
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corresponden con las tan conocidas ‘curvas de bañera’. En estas curvas se
reconocían tres zonas:
Zona inicial, de baja fiabilidad, por averías infantiles
Zona de fiabilidad estable, o zona de madurez del equipo
Zona final, nuevamente de baja fiabilidad, o zona de envejecimiento.
Como se daba por cierta esta curva para cualquier equipo, se suponía
que transcurrido un tiempo (la vida útil del equipo), éste alcanzaría su etapa de
envejecimiento, en el que la fiabilidad disminuiría mucho, y por tanto, la
probabilidad de fallo aumentaría en igual proporción. De esta manera, para alargar
la vida útil del equipo y mantener controlada su probabilidad de fallo era
conveniente realizar una serie de tareas en la zona de envejecimiento, algo
parecido a un ‘lifting’, para que la fiabilidad aumentara.
La estadística ha demostrado que, tras estudiar el comportamiento de los equipos
en una planta industrial, el ciclo de vida de la mayoría de los equipos no se
corresponde únicamente con la curva de bañera, sino que se diferencian 6 tipos
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de curvas:
Curiosamente, la mayor parte de los equipos no se comportan siguiendo la curva
A o ‘curva de bañera’. Los equipos complejos se comportan siguiendo el modelo
E, en el que la probabilidad de fallo es constante a lo largo de su vida.
CAPITULO lV
PROPUESTA DEL MANEJO AL SISTEMA DE
MANTENIMIENTO PREDICTIVO AÚNA EMPRESA DE EMPAQUES
FLEXIBLES.
30
En este último capítulo demostrare este método de mantenimiento
predictivo donde observaremos, la manera más factible para poder mantener la
maquinaria en operación contante, sin fallas a la hora de producción.
Como ya hemos analizado anteriormente tenemos 5 etapas de producción
para el empaque flexible, esto hace que cada área tenga sus trabajos especifico
por consiguiente su maquinaria en la que operan para ello necesitamos que cada
máquina este en trabajo contante.
NORMAS DE TIEMPO PARA TRABAJO CON MÁQUINAS.
En la actualidad es cada vez más común que las tareas industriales estén
compuestas en parte por elementos ejecutados a mano por el trabajador y en
parte por elementos realizados automáticamente por máquinas o aparatos,
mientras el trabajador permanece forzosamente inactivo o se ocupa de otra cosa.
Para fijar normas de tiempo a las operaciones de ese tipo hay que adaptar un
tanto los métodos básicos de estudio de tiempos, e incluso se han ideado técnicas
especiales para algunas operaciones muy complejas. A continuación se
describirán los métodos de uso más corriente.
DIAGRAMA EXPLICATIVO DEL TIEMPO DE MAQUINA
Tiempo máximo de maquina
Tiempo utilizable No
31
se trabaja
Jornada o semana de trabajoHo
ras extra
Tiempo de marcha
tiempo
inactivo
T
iempo
accesorio
Ti
empo
muerto
Tiempo de marcha de norma
Bajo rendimiento
En este diagrama podemos observar el tiempo en qué la mayoría de las
máquinas están fuera de operación así que reduciremos estos parámetros para
mayor tiempo de trabajo y mayor productividad.
La fabricación de un empaque flexible consta de pocas o varias etapas de
fabricación, según sea la complejidad del envase. Vamos a ver algunas de
las operaciones elementales de fabricación:
1Extrusión
El proceso de extrusión es utilizado para fabricar láminas y hojas de
materiales termoplásticos.
MATERIAS PRIMAS
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En un principio, la mayoría de los plásticos se fabricaban a partir de
resinas de origen vegetal, como la celulosa (del algodón), el furfural (de la cáscara
de la avena), aceites de semillas y derivados del almidón o del carbón. La caseína
de la leche era uno de los materiales no vegetales utilizados. A pesar de que la
producción del nylon se basaba originalmente en el carbón, el aire y el agua, y de
que el nylon 11 se fabrica todavía con semillas de ricino, la mayoría de los
plásticos se elaboran hoy con derivados del petróleo.
Las materias primas derivadas del petróleo son tan baratas como
abundantes. No obstante, dado que las existencias mundiales de petróleo tienen
un límite, se están investigando otras fuentes de materias primas, como la
gasificación del carbón.
SÍNTESIS DEL POLÍMERO
El primer paso en la fabricación de un plástico es la polimerización. Los
dos métodos básicos de polimerización son las reacciones de condensación y las
de adición. Estos métodos pueden llevarse a cabo de varias maneras. En la
polimerización en masa se polimeriza sólo el monómero, por lo general en una
fase gaseosa o líquida, si bien se realizan también algunas polimerizaciones en
estado sólido. Mediante la polimerización en disolución se forma una emulsión que
se coagula seguidamente. En la polimerización por interfase los monómeros se
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disuelven en dos líquidos inmiscibles y la polimerización tiene lugar en la interfase
entre los dos líquidos.
ADITIVOS
Con frecuencia se utilizan aditivos químicos para conseguir una propiedad
determinada. Por ejemplo, los antioxidantes protegen el polímero de
degradaciones químicas causadas por el oxígeno o el ozono. De una forma
parecida, los estabilizadores lo protegen de la intemperie. Los plastificantes
producen un polímero más flexible, los lubricantes reducen la fricción y los
pigmentos colorean los plásticos. Algunas sustancias ignífugas y antiestáticas se
utilizan también como aditivos. Muchos plásticos se fabrican en forma de material
compuesto, lo que implica la adición de algún material de refuerzo (normalmente
fibras de vidrio o de carbono) a la matriz de la resina plástica. Los materiales
compuestos tienen la resistencia y la estabilidad de los metales, pero por lo
general son más ligeros. Las espumas plásticas, compuestas de plástico y gas,
proporcionan una masa de gran tamaño pero muy ligera.
FORMA Y ACABADO
Las técnicas empleadas para conseguir la forma final y el acabado de los
plásticos dependen de tres factores: tiempo, temperatura y deformación. La
naturaleza de muchos de estos procesos es cíclica, si bien algunos pueden
clasificarse como continuos o semicontinuos.
Una de las operaciones más comunes es la extrusión. Una máquina de
extrusión consiste en un aparato que bombea el plástico a través de un molde con
la forma deseada. La máquina de extrusión también realiza otras operaciones,
como moldeo por soplado o moldeo por inyección.
Otros procesos utilizados son el moldeo por compresión, en el que la
presión fuerza al plástico a adoptar una forma concreta, y el moldeo por
transferencia, en el que un pistón introduce el plástico fundido a presión en un
34
molde. El calandrado es otra técnica mediante la que se forman láminas de
plástico. Algunos plásticos, y en particular los que tienen una elevada resistencia a
la temperatura, requieren procesos de fabricación especiales.
Química PLEDCA es una empresa que se dedica a la fabricación y
comercialización de aditivos químicos industriales, de excelente calidad para usos
específicos en la industria del plástico, emulsiones, cosmética, acabados
automotrices, soldadura, etc.
2.-Coextrusión
Proceso en el cual varias capas de resinas plásticas son extruidas
simultáneamente formando una sola lámina.
La extrusión plástica normalmente usa astillas plásticas o pellets que
están usualmente secas en un depósito de alimentación o tolva antes de ir al
tornillo de alimentación (husillo). La resina del polímero es calentada hasta el
estado de fusión por resistencias que se encuentran en el cañón de la extrusora y
el calor por fricción proveniente del tornillo de extrusión (husillo). El husillo fuerza a
la resina a pasar por el cabezal dándole la forma deseada (lámina, cilíndrica, tiras,
etc.). El material extruido se enfría y se solidifica ya que es tirado del troquel a un
tanque de agua. En algunos casos (tales como los tubos de fibras-reforzadas), el
material extruido es pasado a través de un largo troquel, en un proceso llamado
pultrusión, o en otros casos pasa a través de rodillos de enfriamiento (calandria)
para sacar una lámina de las dimensiones deseadas para termo formar la lámina.
Se usa una multitud de polímeros en la producción de tubería plástica,
cañerías, varas, barras, sellos, y láminas o membranas.
3.-Laminación
En este proceso en este proceso, un substrato es adherido a otro
mediante aplicación de adhesivos.
4.-Impresión
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En este proceso, se aplican las tintas al material de empaque, en una
manera controlada y según un cierto patrón.
5.-Procesos especiales
Son procesos usados en ciertas aplicaciones. El parafinado por ejemplo,
se utiliza para recubrir con cera o mezclas de ceras y plastificantes (Hotmelts) la
superficie de papeles o laminados de papel como uno de los componentes.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
El mantenimiento predictivo es un tipo de mantenimiento que relaciona
una variable física con el desgaste o estado de una máquina. El mantenimiento
predictivo se basa en la medición, seguimiento y monitoreo de parámetros y
condiciones operativas de un equipo o instalación. A tal efecto, se definen y
gestionan valores de pre-alarma y de actuación de todos aquellos parámetros que
se considera necesario medir y gestionar.
Equipo y maquinas involucradas.
Para los técnicos su función es elemental para satisfacer el proyecto
porque no solo recaban información de una manera física y veras sino que están
en contacto directo con la maquinaria y puede hacer valiosas aportaciones para
enriquecer el proyecto.
Otra parte importante fue dividir los técnicos involucrados, y la clasificación
de las maquinas conforme a sus experiencia como se describe a continuación.
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LISTAS DE MAQUINARIA Y RESPONSABLES
Técnicos responsables Maquinas
Técnico 1
Maquinas impresoras schiavi 1
Subestación eléctrica
Maquinas impresoras schiavi 2
Técnico 2
Cromadora-1300
Calentador de aceites ITESA
Caldera JHONSTON
Técnico 3
Compresor QUINCY
Engreive-850
Cobriza dora No.1
Técnico 4
Cortadores
Maquina divisora.
Maquinas impresoras schiavi 3
MAQUINARIA
NO. MAQUINA. REURSOS.
1 SUBESTACION ELECTRICA
RECURSOS BITALES
2 MAQUINA IMPRESORA S-2
3 CALDERA JONSTON.
4 MAQUINA CROMADORA.
5 MAQUINA IMPRESORA S-3
RECURSOS
IMPORTANTES
6 CALDERA LOKAUT
7 CROMADORA 900
8 MAQUINAI MPRESORA S-1
9 TORNO
RECURSOS BITALES10 ENGREIVER 800
11 EXTRACTOR KEY FILTERS MODEL KCN-
TS
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Con esta clasificación de maquinaria y de técnicos es como entra nuestro
proyecto.
Para cada técnico se les dará los siguientes formatos para ir llenando en
la vida de la máquina, esto ara que tengamos una información detallada del
estado en el que se encuentran operando.
Por ello tendremos en monitoreo e inspección constante los siguientes
parámetros.
Reviso física.
Fallas.
Averías.
Problemas contantes.
Varamientos de las maquinas el porqué.
Remplazo de piezas.
Cantidad de productividad.
Fechas de inspección.
A cada técnico se les dará un curso de cómo llenar los siguientes formatos
y sobre todo como darles la mejora a las maquinas.
FORMATO DE ORDEN DE TRABAJO.
ORDEN DE TRABAJO.
EMPAKEMEX S.C
NUMERO DE ORDEN: EQUIPO:
SERVICIO SOLICITANTE: MODELO: NO. INVENTARIO:
SERVICIO SOLICITANTE:
SERIE: NO. DE IDENTIFICASION. (ID):
FECHA : MARCA: MEDIDA APLICADA / ULTIMA FECHA :
SERVICIO: FABRICANTE: TECNICO RESPONSABLE:
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DESCRIPSION DEL TRABAJO SOLICITADO FIRMA Y SELLO DE AUTORIZACION.
fecha codigo CantidadPiezas.
costo Valor(bs)
Otro costo
Total (bs)
Fallas detectadas
Medidas aplicadas.
1.-2.-3.-4.-5.-6.-7.-8.-9.-10.-11.-
FORMATO DE SOLICITUD DE MANTENIMIENTO
SOLICITUD DE MANTENIMIENTO
EMPAKEMEX S.C
Descripción del trabajo falla: Si la falla es un equipo especifiqué:
No. Inventario.
No. De identificación:
Nombres y firma del solicitante :
Sello del servicio: Uso exclusivo de mantenimiento:
Recibido por:________________________
Fecha :
Hora: firma:
NO. Orden de trabajo:
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FORMATO PRESUPUESTÓ OPERATIVO Y LISTA DE
PIEZAS.PRESUPUESTÓ
OPERATIVO Y LISTA
DE PIEZAS. EMPAKEMEX S.C
Obra: Planta Física Equipo
Básico.Tipo De
Trabajo:
MMP: Mc: Otros:
No. Descripción: Cantidad: Costo : Total:
Encargado: Firma: Fecha:
FORMATO DE REGISTRO DE INSPECCIÓN AÑO.
Registro de inspección: No. De registro: Descripción del equipo:
40
Fecha de inspección: Fabricante:
Año de inspección :Tipo de inspección:
Comentarios:
visual general Extensión de vida:
200720082009201020112013201420152016
FORMATO DE REGISTRO DE INSPECCIÓN MES.
Registro de inspección: No. De registro: Descripción del equipo:
Fecha de inspección: Fabricante:
mes de inspección :Tipo de inspección:
Comentarios:
visual general Extensión de vida:
EneroFebreroMarzoAbrilMayoJunioJulioAgostoSeptiembreOctubre
41
NoviembreDiciembre
42
