Compresores fiac v25

Universidad de Chile
Facultad de Ciencias F´ısicas y Matemáticas
Departamento de Ingenier´ıa Mecánica
ME57A Mantención de Maquinárias
Informe N◦3: Mantención de un Compresor de
tornillo Fiac V25
Profesor: Rodrigo Pascual J.
Grupo Na
8
Pilar Henriquez
Pablo Saide
Arturo Searle
Juan Toro
12 de noviembre de 2006

Índice
1. Resumen 1
2. Introducción 2
2.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2.2. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
3. Descripción de la empresa 3
4. Descripción del equipo 4
5. Diagrama funcional de bloques 7
6. Condiciones Actuales. 9
6.1. Condiciones de Operación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
6.2. Condiciones de Mantención. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
7. Análisis de Modo de Falla. 11
8. Árboles de Falla 14
9. Análisis de Costo de Falla 22
10.Análisis de Pareto 26
11.Diagrama λ-MTTR 29
11.1. Comentarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
12.Análisis Bibliográfico 32
12.1. Resumen de Papers estudiados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
12.1.1. Resumen de “Control of wear applied to compressors: trends in lubricant analy-
sis”, ref:[1]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
1

12.1.2. Resumen de “Beyond air leaks - How to compressed air system analysis?”, ref:[2]. 32
12.1.3. Resumen de “Failure of a screw compressor shaft”, ref:[3]. . . . . . . . . . . . . 33
12.2. Comentarios y Utilidad de los Papers citados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
12.2.1. “Control of wear applied to compressors: trends in lubricant analysis”, ref:[1]. . . 33
12.2.2. “Beyond air leaks - How to compressed air system analysis?”, ref:[2]. . . . . . . 33
12.2.3. “Failure of a screw compressor shaft”, ref:[3]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
13.Memoria de cálculo de costo por modo de falla 35
13.1. Costo de falla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
13.2. Costo de intervención . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
13.3. Costo de almacenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
13.4. Costos Globales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
14. Árbol de Mantenimiento. 38
14.1. Comentarios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
15.Modelo de Weibull para modo de falla Cr´ıtico 40
15.1. Test de Kolmogorov-Smirnov para datos originales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
15.2. Estimación con datos modificados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
15.3. Test de Kolmogorov-Smirnov para datos modificados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
15.4. Análisis de Sensibilidad del error cuadrático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
15.5. Comentarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
16.Curvas de Confiabilidad, MTBF y tasa de fallas 46
16.1. MTBF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
16.2. Curva de Confiabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
16.3. Curva de tasa de fallas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
16.4. Función de probabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
16.5. Comentarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
17.Overhauls y reemplazo 50
17.1. Comentarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
18.Definición de estrategia óptima de mantención 53
18.1. Mantención preventiva vs correctiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
18.2. Mantención predictiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
18.3. Comentarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2

19.Planificación PERT para Plan Preventivo Completo del Equipo 56
19.1. Comentarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
20.Gestión de Repuestos 60
20.1. Comentarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
21.Redundancia óptima 63
21.1. Comentarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
22.Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad (RBM) 66
22.1. Constitución de Grupos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
22.2. Etapas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
22.2.1. Etapa I: Estudio de la planta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
22.2.2. Etapa II: Análisis de fallas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
22.2.3. Etapa III: Elaboración del plan técnico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
22.2.4. Etapa IV: Optimización del Plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
22.2.5. Ahorro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
22.3. Comentarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
23.Mantenimiento TPM 70
23.1. Hoja de Inspección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
23.2. Indicadores TPM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
23.3. Comentarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
24.Comentarios finales y conclusiones 74
24.1. Comparación antes después . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
24.2. Ahorros obtenidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
24.2.1. Comentarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
24.3. Conclusiones finales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
25.Bibliograf´ıa 77
A. Disponibilidad Óptima para Maximizar Utilidades. 78
A.1. Comentarios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
A.2. Comentarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

Cap´ıtulo 1
Resumen
Para llevar a cabo este proyecto, lo primero que se hizo fue seleccionar un equipo cr´ıtico en la función
de producción de una empresa. En el caso de la empresa Soinsa Ltda, los productos son terminados una
vez que se pintan. Por lo tanto la planta de pintura resulta cr´ıtica en la l´ınea de producción. A su vez
la planta de pintura cuenta con un sistema neumático para las pistolas de pintura, por lo que el equipo
cr´ıtico elegido fue el compresor de la planta de pintura
Una vez seleccionado un equipo critico en la l´ınea de producción, se hizo la recopilación de datos de
las fallas del compresor, mediante una entrevista con el operario a cargo.
Luego de la recopilación de datos de falla, se analizaron los modos de falla, su efecto y su criticidad
en el equipo, definiendo los árboles de falla del equipo y finalmente los modos de falla cr´ıticos. Los
modos de falla critico fueron identificados a través de los análisis de Pareto y del diagrama λ - MTTR.
Luego de obtener el modo de falla critico, se ajusto el modelo de Weibull, obteniéndose los parámetros
β = 1,257 y γ = 16 [hr]. Este modelo fue validado a través del Test de Kolmogrov-Smirnov.
A partir de lo anterior se determinaron las curvas de confiabilidad, el tiempo medio entre fallas y la
tasa de fallas.
Luego se definió la estrategia optima de mantenimiento, esto a partir de los costos de falla correctivos
y preventivos. Se obtuvo que la estrategia óptima era hacer mantención preventiva cada 8 d´ıas.
Luego se definió una gestión de repuestos para mantenimiento preventivo, la cual si es aplicada
correctamente, disminuye considerablemente los costos de falla.
Otra forma de minimizar costos de falla es la redundancia de equipos, obteniéndose para este caso
que el m´ınimo costo se ten´ıa para dos equipos, considerando mantenimiento correctivo.
Finalmente se proponen dos alternativas para la empresa:
1. Se implementa un plan de mantenimiento preventivo con la gestión de repuestos
2. Se adquiere otro compresor de las mismas caracter´ısticas y se continúa actuando correctivamente.
1

Cap´ıtulo 2
Introducción
2.1. Introducción
Hoy en d´ıa las industrias en el mundo poseen gran cantidad de maquinaria, las cuales son funda-
mentales para el proceso de producción. Por lo tanto se requiere que operen en todo momento y de la
manera mas eficiente posible. Para ello se deben tener planes de mantención adecuados que permitan
a la máquina trabajar sin problemas.
En este trabajó se analizarán los procesos de operación y mantención de un compresor de tornillo.
Para ello se utilizarán métodos aprendidos durante el curso que permiten entregar un plan de mantención
adecuado a la máquina, para as´ı reducir las fallas y por ende disminuir los costos que produce ésta al
encontrarse detenida.
2.2. Objetivos
Reconocer las partes de un compresor de tornillo FIAC V25 y aprender su funcionamiento, para
poder reconocer las fallas que puedan existir.
Desarrollar un plan de mantención para la máquina a estudiar y aprender sobre la metodolog´ıa a
seguir para lograrlo.
Comparar el plan de mantención actual de la empresa SOINSA S.A. con el realizado, y as´ı poder
apreciar si el plan realizado disminuye los costos.
2

Cap´ıtulo 3
Descripción de la empresa
Soinsa es una empresa que vende y arrienda equipos para construcción, tales como andamios, encofra-
dos, alzaprimas, apuntalamiento, moldajes y accesorios como abrazaderas (fijas y giratorias), niveladores
y tablones metálicos. Esta empresa tiene la particularidad de fabricar gran parte de sus productos en
Chile. Estos productos son fabricados en una maestranza, y el material utilizado para poder fabricar los
productos corresponde a un acero SAE 1020 y es de origen Brasilero, Alemán y Argentino.
La maestranza se encuentra ubicada en la comuna de Renca, en la cual trabajan cerca de 30
personas, las cuales se dedican netamente a la fabricación. En esta fabrica existen modernos sistemas
de fabricación, tales como: maquinaria de ultima generación (plegadoras numéricas, prensas, tornos,
fresas, cortadoras de tubos de acero, etc.), soldadura al arco tipo MIG y una moderna planta de pintura
electrostática en polvo única en el mercado de la construcción. En esta planta de pintura, se pinta todo
el material fabricado de un color azul brillante, el cual caracteriza a la empresa.
Esta empresa empezó a fabricar y a alquilar equipos de construcción hace aproximadamente 17 años,
y en estos momentos ellos pueden abastecer desde los modelos más básicos para la industria o el taller,
hasta la más compleja implementación para obras de ingenier´ıa.
A continuación se muestra en forma gruesa, las divisiones que tiene la fábrica en el trabajo del
material, desde que llega el acero hasta el despacho del producto:
Figura 3.1: Estructura de trabajo de la empresa.
3

Cap´ıtulo 4
Descripción del equipo
La máquina a analizar corresponde a un compresor de tornillo marca Fiac modelo V25, que se
encuentra en la sección de pintura de la empresa.
La función del compresor es la de proporcionar aire a presión a las pistolas de pintura electrostática
de la planta de pintura. Sin el compresor las pistolas no funcionan y por ende la planta debe dejar
de funcionar, debido a que no existe en la fábrica otro compresor que genere la presión necesaria para
que funcionen las pistolas. Esto implica necesariamente que no se puede despachar material, lo que
interrumpe la l´ınea de producción. Por lo tanto este compresor es fundamental en el área de producción
dentro de la empresa.
Los datos principales de la máquina se muestran en la siguiente tabla:
Tabla 4.1: Datos principales del compresor FIAC V25.
Fecha inicio de operación 16-01-2004
Largo/Ancho/Alto 825/720/1030 mm
Volt/Hz 400/50
Presión máxima 10 bar
Potencia de entrada 21,3 KW
Potencia de salida 18,5 KW
Peso 280 kg
Costo inicial US$ 12000
4

El funcionamiento de la m´aquina se puede apreciar en la siguiente ﬁgura:
Figura 4.1: Sistema motriz compresor de tornillo FIAC V25.
5

Todo este sistema se encuentra en una caja metálica, y en un costado de ésta se encuentra el
estanque de 500 lt., el cual contiene el aire comprimido. En el otro costado del compresor, se encuentra
el secador de aire. Para tener una idea de como es la caja que contiene al compresor, se muestra la
siguiente figura:
Figura 4.2: Compresor de tornillo FIAC V25.
6

Cap´ıtulo 5
Diagrama funcional de bloques
A continuación se muestra el diagrama funcional de bloques del compresor, que indica los compo-
nentes y como funciona la máquina. Además permite ver los tipos de fallas que puede tener, ya que
cada flecha es una conexión y por ende si una de éstas se corta, la máquina falla.
Figura 5.1: Diagrama funcional de bloques.
Los sistemas de conexión como la correa de transmisión, el flexible y los tubos de cobre, son de gran
7

importancia debido a que en ellos se pueden producir fallas que produzcan que algún fluido no llegue a
una sección en particular. Esta máquina trabaja con dos fluidos muy distintos como lo son el aceite y el
aire, por ende los sistemas de conexión deben ser distintos.
8

Cap´ıtulo 6
Condiciones Actuales.
6.1. Condiciones de Operación.
El compresor opera en la planta sin la necesidad de algún operario. Durante la semana, de lunes a
viernes, el compresor se enciende al inicio de la jornada y opera un total de 7 horas. Sin embargo, este
nivel de funcionamiento puede cambiar debido a que la producción fluctúa dentro del año, llegando a
trabajar entre 3 a 4 d´ıas a la semana, dentro de per´ıodos de baja producción; como también existen
jornadas en que el compresor opera horas extras.
6.2. Condiciones de Mantención.
En el compresor se realiza solamente mantención de tipo correctiva, existiendo un procedimiento
según el tipo de falla presente.
Este procedimiento tiene relación con quiénes realizan la mantención, dividiéndose según las sigu-
ientes categor´ıas:
Técnicos de la planta, que actúan cuando las fallas son menores (cable termocupla desoldado,
falta de aceite, soldar aspa de ventilador). Generalmente, el tiempo que toma el arreglo de la falla
va entre 3 a 4 horas. Actualmente existe un equipo de 2 técnicos y 2 obreros para realizar esta
labor.
Técnicos externos a la planta, los cuales son llamados cuando el compresor presenta fallas por
ruptura de flexibles o correas en malas condiciones. Generalmente, el tiempo que toma el arreglo
de la falla va entre 1 a 2 d´ıas.
9

Técnicos de empresa representante de compresor, que son llamados cuando el compresor presenta
un mal funcionamiento general, que no está asociado a algún aspecto técnico común. Para este
caso, la empresa representante se lleva el compresor por 1 semana, dejado uno de reemplazo.
Se resuelve el problema y además se realiza un chequeo general a todos los componentes del
compresor.
10

Cap´ıtulo 7
Análisis de Modo de Falla.
Se realizó un análisis de modo de falla del compresor a partir de la información recopilada de
operadores de la planta y del manual del equipo.
Para definir la gravedad de una falla presente en el compresor se tomó en cuenta la matriz de
criticidad, señalada en la siguiente figura:
Tabla 7.1: Matriz de Criticidad.
Indice de gravedad Criterio Indice de frecuencia Criterio
1 detención ≤ 1 horas 1 ≤ 1 vez cada 18 meses
2 detención ≤ 4,5 horas 2 ≤ 1 vez cada 9 meses
5 detención ≥ 9 horas 5 ≥ 1 vez cada 3 meses
Para definir el ´ındice de gravedad se normalizaron los tiempos de detención por el valor más alto
asociado a una falla del compresor. Luego, para obtener la escala de 1 a 5, se multiplicaron los val-
ores anteriores por 5 y se aproximaron al entero más cercano, asociando los rangos de tiempos según
corresponde a los tipos de fallas.
De manera análoga, para definir el ´ındice de frecuencia se normalizó de la misma manera. Para
determinar el criterio, se tomó en cuenta que el compresor lleva operando aproximadamente 27 meses,
con lo que se calcularon las frecuencias de las fallas durante este per´ıodo, asociando los rangos de
frecuencias según corresponde a los tipos de falla.
El valor asociado a la gravedad de la falla, para el análisis FMECA se obtiene multiplicando el ´ındice
de gravedad con el ´ındice de frecuencia definidos.
En las siguientes tablas se señala el análisis FMECA de modos de falla del compresor.
11

Tabla 7.2: FMECA de modos de falla.
Subsistemas Función Modo de Causas Efectos Locales Efectos de Efectos Métodos de Acciones Gravedad
Falla Nivel Superior Finales Detección Correctivas (1 a 25)
Contactor Dar la Falla Suministro Compresor no Compresor no Compresor No se Revisión 8
partida al électrica energ´ıa, opera opera no opera enciende el completa a
compresor falla compresor sistema
interna electrico
del equipo
Motor Impulsar Falla motor Suministro Tornillo y Ruptura de Aire no se Compresor Reparación 5
Eléctrico tornillo y energ´ıa, ventilador no correas de comprime, se apaga del motor y
ventilador falla giran transmición Radiadores correas
interna no se
ventilan
Sobrecarga Sobrecarga Motor se Ruptura de Aire no se Compresor Eliminar 5
del motor detiene correas de comprime, se apaga sobrecarga
transmición Radiadores
no se
ventilan
Sistema Permitir la Ruptura de Desgaste, Tornillo y Sistema Compresor Compresor Reeplazar 2
transmisión operación correas de sobrecarga ventilador no eléctrico no opera no opera, se correas de
de tornillo transmisión giran apaga el abre y se ven transmisión
y ventilador motor correas
cortadas
Aflojamiento Desgaste, Correas se Sistema Compresor Compresor Reeplazar 2
de correas sobrecarga salen de las poleas eléctrico no opera no opera, se correas de
poleas apaga el abre y se ven transmisión
motor correas fuera
de posición
Tornillo Comprimir Falta de Ruptura Aumento To
Termostato Compresor Registro de Cambio 20
el aire que lubricación flexible, aire-aceite detecta falla no opera termocupla flexible,
ingresa al consumo y apaga rellenar con
compresor de aceite compresor aceite
Fractura del Fatiga Aire no se Deterioro del Aire no se Aire no se Cambio 5
tornillo material comprime filtro comprime comprime tornillo
separador
Válvula Controlar el Ruptura de Desgaste Descontrol de Daño en el Deterioro Mal Cambio de 3
Aspiración flujo de sellos de sellos, flujo de aire motor, del funcionami- sellos de
entrada de válvula cumplimi- de entrada al Ruptura de compresor ento del válvula
aire al ento vida compresor correas de compresor
compresor util transmisión
Filtro Aire Limpiar el Exceso de Saturación Entrada de aire Daño en Deterioro Inspección Cambio de 5
aire que impurezas filtros, muy tornillo del periódica de filtro
ingresa al cumplimi contaminado al compresor filtros
compresor ento vida equipo
útil
Filtro Aceite Limpiar el Exceso de Saturación Entrada de Ruptura de Deterioro Inspección Cambio de 8
aceite que impurezas, filtros, aceite muy flexibles, del periódica de filtro
se utiliza fuga en el cumplimi- contaminado al daño en el compresor filtros
para filtro ento vida equipo tornillo
lubricar útil
tornillo
Filtro Separar el Exceso de Saturación Aire Ruptura de Aire Inspección Cambio de 5
Separador aire-aceite impurezas filtros, comprimido flexibles, comprimido periódica de filtro
compri- cumplimi- contaminado daño radiador no apto filtros
mido ento vida de aceite y para uso
útil aire industrial
Termostato Controlar la Cable Vibracio- No hay registro Compresor no Compresor Compresor Soldar 2
temperatu- desoldado nes, de temperatura opera no opera se apaga y cable de la
ra del condicio- no existe termocupla
aceite para nes am- registro de
lubricar bientales To
tornillo
12

Tabla 7.3: FMECA de modos de falla (continuación).
Subsistemas Función Modo de Causas Efectos Locales Efectos de Efectos Métodos de Acciones Gravedad
Falla Nivel Superior Finales Detección Correctivas (1 a 25)
Radiador Enfriar Precencia Corrosión Pérdida de Aumento To
Compresor Compresor Reparación 5
Aceite aceite de aceite en el aire-aceite no opera se apaga y o cambio
proveniente perforacio- equipo existe fuga del
del filtro nes aceite en el radiador,
separador radiador rellenar con
aceite
Incrusta- Acumula- Circulación Lubricación Aumento de Se apaga el limpieza o 5
ciónes ción de defectuosa de deficiente To
y compresor y cambio
al interior part´ıculas aceite en el compresor se ve un radiador
equipo no opera aumento en
To
aceite
Radiador Enfriar aire Precencia Corroción Pérdida de aire Aire Almacena- Fuga aire Reparación 5
Aire de y presión comprimido a miento o cambio
perforacio- temperatura deficiente del radiador
nes elevada(sobre de aire
10o
de la comprimido
temperatura en estanque
ambiente)
Incrusta- Acumula- Circulación Aire Almacena- Aumento To
Limpieza o 5
ciónes al ción de defectuosa de comprimido a miento aire cambio del
interior part´ıculas aire en el temperatura deficiente comprimido radiador
equipo elevada de aire para
comprimido almacenar
en estanque
Ventilador Ventilar Ruptura de Fatiga por Operación Ruptura de Compresor Aspas Reposición 4
radiadores aspas vibración, defectuosa del algún flexible, no opera destruidas de aspa
de aceite y Desbalan- ventilador Ventilación
aire ceo defectuosa de
ventilador radiadores
13

Cap´ıtulo 8
Árboles de Falla
El Análisis por Árboles de Fallas, es una técnica deductiva que se centra en un suceso de falla
particular y proporciona un método para determinar las causas que han producido dicha falla.
Para el tratamiento del problema se utiliza un modelo gráfico que muestra las distintas combinaciones
de fallos de componentes, cuya ocurrencia simultánea es suficiente para desembocar en un suceso de
falla.
Consiste en descomponer sistemáticamente un suceso complejo en sucesos intermedios hasta llegar
a sucesos básicos, ligados normalmente a fallos de componentes, errores humanos, errores operativos,
etc. Este proceso se realiza enlazando dichos tipos de sucesos mediante lo que se denomina puertas
lógicas que representan los operadores del álgebra de sucesos.
Cada uno de estos aspectos se representa gráficamente durante la elaboración del árbol mediante
diferentes s´ımbolos que representan los tipos de sucesos, las puertas lógicas y las transferencias o
desarrollos posteriores del árbol.
En las figuras siguientes, se muestran los arboles de falla deducidos a partir del FMECA elaborado
para el compresor en estudio.
14

Figura 8.1: ´Arbol de Fallas Compresor.
Figura 8.2: ´Arbol de Fallas Contactor.
15

Figura 8.3: Árbol de Fallas Motor Eléctrico.
Figura 8.4: Árbol de Fallas Transmisión.
16

Figura 8.5: Árbol de Fallas Tornillo.
Figura 8.6: Árbol de Fallas Válvula de Aspiración.
17

Figura 8.7: ´Arbol de Fallas Filtro de Aire.
Figura 8.8: ´Arbol de Fallas Filtro de Aceite.
18

Figura 8.9: ´Arbol de Fallas Filtro Separador.
Figura 8.10: ´Arbol de Fallas del Termostato.
19

Figura 8.11: ´Arbol de Fallas del Radiador de Aire.
Figura 8.12: ´Arbol de Fallas del Radiador de Aceite.
20

Figura 8.13: ´Arbol de Fallas del Ventilador.
21

Cap´ıtulo 9
Análisis de Costo de Falla
Para la obtención del análisis de costo de falla se usaron los datos de mantención de la estad´ıa
completa del compresor en la fábrica, desde que llegó el 16 de enero del 2004 hasta la fecha.
El historial de fallas en este per´ıodo es el siguiente:
Tabla 9.1: Historial de fallas del compresor Fiac V-25 en el per´ıodo desde 16 de Enero del 2004 hasta julio del 2006.
Fecha Falla Horas de detención
09/03/2004 3 Correas de transmisión del motor cortadas 5
11/03/2004 Sueltan correas de transmisión del motor 3
15/05/2004 Cambio flexible por rotura 9
14/02/2005 Falta de aceite(To
alta) y aspas ventilador del ventilador destruidas 5
04/03/2005 Falla contactor del panel eléctrico 9
alta) 4
alta) 3
15/02/2006 Fuga de aceite en el filtro 9
17/02/2006 Cambio flexible por rotura y Falla eléctrica(cables pelados) 9
20/02/2006 Falla eléctrica(cable de la termocupla dessoldado) 4
alta) 8
07/03/2006 Falla eléctrica(cable de la termocupla dessoldado) 1
07/03/2006 aspas ventilador del ventilador destruidas 3,5
alta) 1
11/05/2006 aspas ventilador del ventilador destruidas 2
22

Con este historial de fallas, se pueden hacer gráficos de la cantidad de fallas por componente, y de
horas promedio de detención por cada falla, que se muestran en las siguientes figuras:
Figura 9.1: Contador de fallas para cada modo de falla, en el per´ıodo que lleva funcionando el compresor, indicado
anteriormente.
23

Figura 9.2: Horas de detención promedio para cada modo de falla.
Considerando despreciables los costos de intervención y almacenamiento, los costos totales por falla
son las horas totales por el factor 235.135 [pesos/hora], resultando el siguiente gráfico de costos:
24

Costo total de falla por componente
$ -
$ 2.000.000
$ 4.000.000
$ 6.000.000
$ 8.000.000
$ 10.000.000
$ 12.000.000
$ 14.000.000
$ 16.000.000
$ 18.000.000
Correa de
transmición
Flexible Falta de aceite Contactor Filtro de aceite Cable termocupla Aspas ventilador
Pesos
Figura 9.3: Costos totales asociados a cada modo de falla.
En estos gráfico se ve claramente cual es la falla cr´ıtica, que es la rotura de los flexibles. Es cr´ıtica
debido a que ocurre muy recurrentemente y además el tiempo que demoran en reparar la falla no es
despreciable, y en algunos casos puede llegar a parar la producción por más de 1 d´ıa.
25

Cap´ıtulo 10
Análisis de Pareto
Este análisis busca encontrar las fallas cr´ıticas en las cuales hay que centrarse. Para esto se confec-
cionó la siguiente tabla:
Tabla 10.1: Modos de falla junto a las horas de detención y frecuencia.
i Modo de Falla Horas de detención Numero de detenciones
1 Flexible 68 9
2 Contactor 23 3
3 Falta de aceite 21 5
4 Aspas ventilador 10,5 3
5 Filtro de aceite 9 1
6 Correa de transmisión 8 2
7 Cable termocupla 7,5 2
Con esto se puede confeccionar la siguiente tabla, que da origen al análisis de Pareto, que se ve en
la figura que sigue. El análisis se hizo con las horas totales de detención, debido a que para pasar a los
costos solo se debe multiplicar por un factor, con lo cual se obtendr´ıa el mismo análisis de Pareto.
Tabla 10.2: Tabla de confección del análisis de Pareto.
i ci Fi
Pci
PFi (1/ct)
Pci (1/Ft)
PFi
1 68 9 68 9 46 % 36 %
2 23 3 91 12 62 % 48 %
3 21 5 112 17 76 % 68 %
4 10,5 3 122,5 20 83 % 80 %
5 9 1 131,5 21 89 % 84 %
6 8 2 139,5 23 95 % 92 %
7 7,5 2 147 25 100 % 100 %
Total 147 25
26

Figura 10.1: Análisis de Pareto, los puntos están en orden creciente de i, para identificar cada modo ver tablas anteriores.
Al analizar el gráfico anterior se ve que tiene 2 cambios de pendiente. Se cree que el cambio
importante es el que ocurre en el 50 % de las fallas, que corresponde al 62 % de los costos. Estas fallas
corresponden a rotura de los flexibles y a fallas en los contactores.
Se ve que la curva resultante no es la esperada, ya que el 80 % de los costos deber´ıa reflejarce en el
20 % de las fallas. Se cree que una de las razones para que no se de esto es que si se analiza, la falla de
ruptura de un flexible acumula el 36 % de las fallas totales de la máquina, luego nunca voy a llegar al
punto de tener 20 % de las fallas.
Otra razón es la distribución de los datos. En general, los horas de pérdida de producción van de
unas pocas horas a máximo 2 d´ıas. Esto es debido a que si la falla es mayor, el compresor es reemplazado
por la empresa que hace la mantención. Luego los costos no están acumulados en pocas fallas, sino que
están más distribu´ıdos. Es por esto que no se ve un gran cambio en la pendiente en el gráfico.
A pesar de no obtener resultados satisfactorios en el análisis de Pareto, se puede ver que las fallas
27

de ruptura de los flexibles y falla en los contactores siendo la mitad de las fallas, acaparan más de la
mitad de los costos, luego son las fallas más cr´ıticas.
28

Cap´ıtulo 11
Diagrama λ-MTTR
Para la confección de este diagrama se usó la siguiente tabla:
Tabla 11.1: Modos de falla con su respectiva información para la confección del diagrama λ-MTTR.
tipo de falla Modo de Falla cantidad total de fallas tpo total de detencion (hrs) MTTR (hrs)
1 Flexible 9 68 7,56
2 Contactor 3 23 7,67
3 Falta de aceite 5 21 4,20
7 Cable termocupla 3 14 4,67
4 Aspas ventilador 3 10,5 3,50
5 Filtro de aceite 1 9 9,00
6 Correa de transmición 2 8 4,00
Con esta tabla se puede calcular lo siguiente:
MTTR promedio: Se calcula as´ı:
MTTRpromedio = i Di
i λi
= 5,9[hrs] (11.1)
λpromedio: Se calcula como el promedio de los λ de cada modo. Con esto se obtiene λpromedio =
3,71.
No Disponibilidad al 80 %. Para esto se ordenan los tiempos totales por orden decreciente, se
calcula el tiempo acumulado, y se ve en donde cae el 80 % de este tiempo. Luego se interpola
para obtener el tiempo al cual se cumplir´ıa la No disponibilidad del 80 %. Con esto se obtiene un
tiempo total de detención de 17.5 horas.
Con estos datos, se puede construir el diagrama λ-MTTR, presentado en la siguiente figura:
29

Figura 11.1: Diagrama λ-MTTR en escala log-log.
Con este diagrama, se pueden determinar cuales son los modos de fallas más cr´ıticos dependiendo
del criterio que se use. Los resultados son presentados en la siguiente tabla:
Tabla 11.2: Modos de falla cr´ıtico bajo los distintos criterios.
Confiabilidad Disponibilidad Mantenibilidad
Flexible Flexible Flexible
Falta de aceite Falta de aceite Contactor
Contactor Filtro de aceite
11.1. Comentarios
A partir del diagrama λ-MTTR se puede ver el modo de falla de rotura del flexible aparece en en
todos los criterios como un modo de falla cr´ıtico. Además, en general es uno de los más alejados de las
30

lineas trazadas en el gráfico, lo que implica que es más cr´ıtico que los demás.
La falta de aceite y el problema del contactor aparecen 2 veces dentro de la tabla de modos cr´ıticos,
luego también se puede decir que son modos de falla a tomar en cuenta.
31

Cap´ıtulo 12
Análisis Bibliográfico
12.1. Resumen de Papers estudiados
A continuación se muestra un resumen de los 3 principales papers encontrados, que pueden ser
considerados como un aporte tanto para el plan de mantención como para la mantención directa del
equipo.
12.1.1. Resumen de “Control of wear applied to compressors: trends in lubricant analysis”,
ref:[1].
El normal funcionamiento del equipo produce una gran cantidad de part´ıculas de distintos tamaños,
como resultado de los distintos tipos de desgaste. Para controlar la cantidad de desgaste, el parámetro
más importante en el análisis del lubricante es la concentración de part´ıculas. La tendencia en el análisis
de lubricantes es usada para optimizar la mantención en los compresores. En este sentido, se pueden
disminuir los costos de mantención, ahorrar dinero, y obtener una mejor descripción del estado del
equipo. En el laboratorio, la tendencia al desgaste de los compresores de tornillo han sido comparadas
con el funcionamiento de compresores en una planta industrial. Esta comparación puede ser usada para
obtener la disfunción en el funcionamiento. En la siguiente investigación se describen las partes que
contribuyen al desgaste total. Más aun se ha desarrollado una simulación aplicada considerando las
condiciones medioambientales de la zona. Este modelo nos permite saber la relación entre la falla y el
ambiente. Además se pueden conocer las fallas secundarias a partir de las fallas de desgaste primarias.
12.1.2. Resumen de “Beyond air leaks - How to compressed air system analysis?”, ref:[2].
En el medio industrial, el aire comprimido es considerado un sistema esencial para la operación de
varios equipos herramientas e instrumentos, pero la minor´ıa es entendida en términos del costo real de
tener, operar y mantener este sistema. ¿Cual es el costo del ciclo de vida de un sistema de este tipo?
¿Cuanto cuesta operar un compresor?
Un enfoque del sistema es necesario para obtener una visión general. Este articulo resumirá una
visión general que se usa fundamentalmente en un nuevo diseño de un sistema existente para mejorar la
32

operación y reducir el costo del ciclo de vida de un sistema de aire comprimido en un escenario industrial
en que se utilizan compresores de tornillo rotatorio. Este enfoque es presentado desde un punto de vista
del proceso y del sistema ingenier´ıa.
12.1.3. Resumen de “Failure of a screw compressor shaft”, ref:[3].
Los compresores de tornillo que son utilizados para producir aire tienen dos rotores. Una de las
principales causas de falla de estos compresores es la fractura del rotor. En esta investigación, se estudian
las causas de la fractura del rotor hembra de un rotor después de solo 603 horas de trabajo. Los
experimentos muestran que la principal causa de esta falla fue la fatiga debida al defecto en el sistema
de refrigeración del compresor, lo que causo la expansión termal, contacto entre los rotores y finalmente
la fractura.
12.2. Comentarios y Utilidad de los Papers citados.
Algo importante de resaltar es que mediante los 3 papers citados, se tocan distintos puntos relevantes
a la hora de elegir un compresor de tornillo, tales como el lubricante a utilizar, condiciones de operación
y fallas t´ıpicas de los mismos.
12.2.1. “Control of wear applied to compressors: trends in lubricant analysis”, ref:[1].
Dado que el modo de falla critico es la ruptura del flexible, y además que en la visita a la empresa
se pudo notar que el compresor presentaba perdidas de aceite, es muy importante estar al tanto del
efecto de los lubricantes sobre el desgate de el equipo. Este paper presenta un estudio de laboratorio y
lo compara con una instalación industrial, lo que significa un gran aporte para la reducción de costos de
mantención y operación del compresor en la empresa, ya que también relaciona el funcionamiento del
equipo con las condiciones medioambientales en que trabaja. Otro punto importante y de vital utilidad
es que permite conocer las fallas secundarias que se pueden tener a partir del desgaste presentado por
mala lubricación del compresor de tornillo. La principal utilidad de este paper entonces es que permite
la selección de un lubricante óptimo tomando en cuenta los efectos de los lubricantes, del ambiente y
del desgaste del equipo.
12.2.2. “Beyond air leaks - How to compressed air system analysis?”, ref:[2].
En este paper se presenta una visión general para mejorar la operación y reducir el costo del ciclo de
vida del compresor. Dado que no existe un plan de mantenimiento y operación definido en la empresa, este
paper puede ser de gran utilidad para realizar el diseño del sistema del compresor, obteniéndose además
una planeación óptima de mantenimiento y reduciendo as´ı los costos de mantenimiento y operación.
33

12.2.3. “Failure of a screw compressor shaft”, ref:[3].
Esta publicación sirve para alertar al usuario del compresor de los posibles efectos que puede tener una
mala mantención del sistema de refrigeración. Los problemas de refrigeración se deben principalmente a la
falta de aceite en el sistema, y como se menciono anteriormente, el modo de falla cr´ıtico del compresor
es la rotura del flexible, con lo cual se tiene una gran perdida de aceite, presentando problemas de
refrigeración en el tornillo. Además otra falla que se presenta en el equipo es la rotura o desbalanceo
del ventilador, esto implica indirectamente un aumento en la temperatura de operación del tornillo pues
el aceite no se enfr´ıa óptimamente y se empieza a acumular temperatura en el fluido, y posteriormente
en el tornillo. Por lo tanto la utilidad de este paper es advertir al usuario del compresor que ante alguna
falla que altere el sistema de refrigeración se debe detener el equipo, para que no se fracture el tornillo.
34

Cap´ıtulo 13
Memoria de cálculo de costo por modo de falla
13.1. Costo de falla
Es la pérdida producida por el hecho de que la máquina no está operando por mientras se le hace
el mantenimiento.
En este caso si se considera que el sistema de producción es un flujo en l´ınea, luego se ve que cuando
el compresor falla, la estación de pintura falla, con lo cual se detiene la producción.
El gerente comercial de la empresa proporcionó el dato que el material se vende a 600 pesos el kilo.
El costo total para la empresa es de 180 pesos el kilo, luego cada kilo deja un excedente de 420 pesos.
También se obtuvieron datos de producción mensual, que en promedio es de 90 toneladas al mes en
promedio. Considerando que se trabaja 20 d´ıas al mes, 8 horas cada d´ıa, se obtiene una producción
media de 562.5 [kilos/hora]. Considerando un margen de 420 [pesos/kilo] se obtiene una ganancia de
236.250 [pesos/hora]. Luego si el compresor está detenido esta es la plata que deja de percibir la empresa
por hora de mantención del compresor.
Ingresos no percibidos = 236,250[pesos/hora] (13.1)
La materia prima no utilizada ser´ıa sólo la electricidad, que tiene un costo de 50[pesos/kW hr]. El
equipo consume 21.3 [kW], luego se tiene que la materia prima no utilizada tiene un costo de 1065
[pesos/hora](casi despreciable al lado de los ingresos no percibidos).
Luego el costo de falla es:
Costo de falla = 235,185[pesos/hora] (13.2)
Este costo de falla es igual para todos los modos.
13.2. Costo de intervención
Para las siguientes fallas es necesario llamar a un técnico para que venga a hacer la reparación, el
cual cobra 1UF la hora, equivalente a 18.000 [pesos/hora]
35

Ruptura de flexible
Falla del contactor
Filtro de aceite
Correa de transmisión
Las demás fallas son reparadas por los operarios de la empresa y no representa un costo adicional,
esto debido a que si la fábrica no está operando entonces los obreros no están haciendo nada, luego no
lo saco del puesto de trabajo para que repare la máquina.
Para los costos de los repuestos de cada falla se obtuvieron los siguientes datos:
Correa de transmisión: 5.000 pesos
Flexible nuevo: 8.000 pesos
Contacot: 4.000 pesos
Filtro de aceite 8.000 pesos
Aspas del ventilador: No tiene costo, ya que toman un trozo de acero sobrante y le dan la forma,
y luego lo soldan.
Cable de la termocupla: Solo se dessuelda, luego lo vuelven a soldar, lo que no tiene costo.
Como se puede ver, los costos de repuesto son despreciables al lado de los 230.000 pesos por hora
que se pierde por mantención de la máquina.
13.3. Costo de almacenamiento
No se guardan repuestos para el compresor. Lo Único que se guarda es una botella con aceite la cual
a veces existe y a veces hay que mandar a comprarla. Luego el costo de almacenamiento es despreciable.
Con respecto al costo de almacenamiento de la materia prima se puede decir que es despreciable.
Esto debido a que se hacen pedidos 2 veces al año, y si el compresor falla entonces no hay costo adicional
de tener esta materia prima guardada.
13.4. Costos Globales
Se obtienen los siguientes costos globales:
36

Tabla 13.1: Costos globales de mantención por falla para el compresor.
Horas detenido Costo intervención Costo de falla Costo total por falla
Correa de transmición 4 72000 940000 1012740
Flexible 7,56 136000 1776000 1912000
Falta de aceite 4,2 0 987000 987000
Contactor 7,67 138000 1803000 1941000
Filtro de aceite 9 162000 2116000 2278000
Cable termocupla 3,75 0 881000 881000
Aspas ventilador 3,5 0 823000 823000
37

Cap´ıtulo 14
Árbol de Mantenimiento.
Se realizó el árbol de mantención para el modo de falla cr´ıtico, el cual consiste en dar una pauta de
como se debe proceder en el caso de una inspección y posterior reparación.
Para diseñar el árbol de mantenimiento en el compresor, se consideró el modo de falla más cr´ıtico
determinado del diagrama λ - MTTF. Este modo de falla cr´ıtico corresponde a la ruptura de flexible.
Del diagrama funcional de bloques (figura 4.1), se observa que el aceite del compresor circula al
interior de flexibles, en un circuito cerrado que une el Filtro separador-Radiador de aceite-Filtro aceite-
Tornillo. Todo los sistemas están protegidos por una carcasa, la cual se puede destapar fácilmente.
Considerando que el la ruptura de los flexibles ocurre en las zonas donde se acopla los distintos
equipos, se propone el siguiente árbol de mantenimiento:
38

Figura 14.1: Árbol de Mantenimiento, Falla Flexible.
El árbol consiste en realizar un chequeo al final de cada semana. Se comienza retirando la tapa
de la carcasa para luego continuar con la revisión de todas las uniones de los flexibles a los distintos
componentes nombrados anteriormente. Si se detecta ruptura en alguno de los flexibles, se realiza el
reemplazo de éste.
14.1. Comentarios.
La idea de realizar este chequeo en forma semanal está basado en la tasa de falla de flexible,
correspondiente MTBF = 14 d´ıas, aproximadamente.
El chequeo es conveniente realizarlo a final de la jornada del d´ıa viernes, dado que el tiempo de
destapar, revisar y volver a tapar es de aproximadamente 10 minutos. As´ı, si se encuentra algún flexible
defectuoso, se puede dejar programado el reemplazo con anticipación para realizarse al inicio de la
jornada del lunes siguiente, ahorrando tiempo de detención del equipo.
39

Cap´ıtulo 15
Modelo de Weibull para modo de falla Cr´ıtico
El modo de falla cr´ıtico para el compresor en análisis es la ruptura del flexible. Esto debido a que en
la gran mayor´ıa de los Test hechos (análisis de costos, diagrama λ-MTTR, análisis de Pareto) aparece
como el modo de falla más problemático.
Para la confección del modelo se usaron los tiempos entre fallas del mismo tipo de modo. Son en
total 9 fallas, con lo cual se obtienen 8 intervalos. Estos fueron ordenadas de forma ascendente, y se
ven en la siguiente tabla:
Tabla 15.1: Intervalos entre fallas para el modo de falla del flexible.
No
intervalo entre fallas [hrs]
1 40
2 48
3 72
4 101,8
5 157,8
6 165,8
7 165,8
8 3270,3
Sobre estos datos se aplicó el modelo de Weibull para γ = 0. Este consiste en escribir la función
acumulada real y una estimación (fue ocupado el método de los rangos medianos para la estimación).
Luego se obtiene el error cuadrático medio sobre la función real y la estimada, y se ajustan los parámetros
de la función de Weibull de tal forma que el error sea m´ınimo. Para la resolución numérica fue ocupado
el Solver de Excel. Los resultados son expresados en la siguiente tabla:
40

Tabla 15.2: Parámetros de Weibull que mejor se ajustan a los intervalos de tiempo del modo de falla cr´ıtico.
β 0,72
γ [hrs] 38
η [hrs] 110,7
Haciendo un cambio de variable t − γ → t , y definiendo X = ln(t ) y Y = ln (ln(1/(1 − Fi)))
donde Fi es la estimación de la función de Weibull, y se gráfica Y vs X, se obtiene el siguiente gráfico:
Figura 15.1: Gráfico X vs Y para la función estimada de Weibull.
15.1. Test de Kolmogorov-Smirnov para datos originales
Aplicando este Test para la distribución de Weibull, se llega a los siguiente resultados:
41

Tabla 15.3: Resultados del Test Kolmogorov-Smirnov.
No
intervalo entre fallas [hrs] Freal Festimada Dni
1 40 0,053 0,111 0,058
2 48 0,160 0,222 0,062
3 72 0,345 0,333 0,012
4 101,8 0,488 0,444 0,044
5 157,8 0,653 0,556 0,098
6 165,8 0,670 0,667 0,004
7 165,8 0,670 0,778 0,107
8 3270,4 1,000 0,889 0,111
Para Festimada se usó el modelo de rangos medios. Se ve que el mayor de los Dni es 0.111. Al ver la
tabla del Test se ve que para un tamaño de muestra de n=8, el valor cr´ıtico de Dni máximo es de 0.457
para un nivel de confianza de α = 0,05. Debido a que 0.111 es menor a este valor el test se acepta.
Por lo tanto, se puede decir que estad´ısticamente los datos se pueden representar correctamente por
la distribución de Weibull proporcionada.
15.2. Estimación con datos modificados
Al ver los tiempos entre mantenciones de se ve que hay uno que es un dato at´ıpico. El intervalo
3270.4 [hrs] es muy amplio comparado con los demás. Al revisar el historial de fallas se ve que hubo un
per´ıodo cercano a 1 año donde no se ten´ıan datos sobre mantenciones. Conversando con el encargado
se llegó a la conclusión que en este tiempo no se hab´ıa llevado un registro delo las mantenciones.
Es por esto que existe este dato atipico, que se atribuye al intervalo de tiempo donde no se llevó reg-
istro. Para poder obtener un modelo más representativo de la realidad, se disidió sacar este dato, y hacer
el ajuste de la distribución con los demás datos.
De esta forma, realizando el mismo procedimiento explicado anteriormente, se llega a los siguientes
resultados:
Tabla 15.4: Parámetros de Weibull que mejor se ajustan a los intervalos de tiempo modificados.
β 1,257
γ [hrs] 16,92
η [hrs] 108,07
42

Figura 15.2: Gráfico X vs Y para la función estimada de Weibull con datos modificados.
15.3. Test de Kolmogorov-Smirnov para datos modificados
Siguiendo los mismo procedimientos mencionados anteriormente, se llega a los siguientes resultados:
Tabla 15.5: Resultados del Test Kolmogorov-Smirnov para datos modificados.
No
intervalo entre fallas [hrs] Freal Festimada Dni
1 40 0,133 0,125 0,00855
2 48 0,188 0,25 0,0618
3 72 0,348 0,375 0,0266
4 101, 0,521 0,5 0,0219
5 157,8 0,752 0,625 0,127
6 165,8 0,776 0,75 0,026
7 165,8 0,776 0,875 0,0989
Luego, Dni máximo es 0.127. Para un nivel de confianza α = 0,05 el valor cr´ıtico para Dni es 0.486.
Como 0.127 es menor que este valor el test se acepta.
15.4. Análisis de Sensibilidad del error cuadrático
Para los 3 parámetros de Weibull se hizo análisis de sensibilidad del error cuadrático. Este análisis se
hizo para el modelo con los datos modificados. Los resultados obtenidos son expresados en los siguiente
gráficos:
43

Figura 15.3: Análisis de sensibilidad para el parámetro η.
Figura 15.4: Análisis de sensibilidad para el parámetro γ.
44

Figura 15.5: Análisis de sensibilidad para el parámetro β.
Se ve que para la variación de los 3 parámetros el error cuadrático no tiene una gran variación. De
esta forma se puede inferir que si cambiamos un poco los parámetros de modelo, el ajuste igual va a
seguir siendo válido, debido a que no se comete un gran error.
15.5. Comentarios
La primera función de Weibull obtenida tiene β menor que 1. Esto significa que la tasa de fallas es
decreciente en el tiempo. Este caso se da solamente cuando se está en la fase de infancia del equipo, el
cual no es el caso. Es por esto que se dudó que este ajusto fuera el adecuado, y se llego a la conclusión
que exist´ıa un dato at´ıpico.
La función obtenida en la segunda parte tiene β mayor a 1, lo que es más coherente con el problema.
Esta va a ser la función que va a ser usada en los ejercicios posteriores.
Todo este análisis demuestra la importancia de tener un buen inventario de fallas, y también el hecho
de que hay que analizar los datos antes de empezar a calcular para obtener ajustes.
45

Cap´ıtulo 16
Curvas de Confiabilidad, MTBF y tasa de fallas
Una vez encontrada la mejor curva que se ajusta a los datos, se pueden obtener las curvas de
confiabilidad, el MTBF, y la curva de tasa de fallas.
16.1. MTBF
Es el tiempo medio entre fallas. Para una distribución de Weibull se calcula de la siguiente manera:
MTBF = γ + ηΓ 1 +
1
β
(16.1)
Recordemos que los parámetros de Weibull que mejor se ajustaban son β = 1,257, gamma = 16,92
[hrs]y η = 108 [hrs]. Con esto se obtiene:
MTBF = 117[hrs] (16.2)
Este tiempo, considerando d´ıas de 8 horas equivale a 15 d´ıas. As´ı se ve que este tipo de falla es
bastante recurrente.
16.2. Curva de Confiabilidad
La curva de confiabilidad para el modelo de Weibull está definido mediante la siguiente expresión:
R(t) = e
−( t−γ
η
)β
(16.3)
La expresión anterior es para t > γ, para t < γ R vale 1. Ocupando esta ecuación y los valores de
los parámetros se obtiene el siguiente gráfico:
46

Figura 16.1: Curva de confiabilidad.
16.3. Curva de tasa de fallas
Para el modelo de Weibull, se define de la siguiente manera:
λ(t) =
β
η
t − γ
η
β−1
(16.4)
Aplicando esta formula con los parámetros obtenidos se llega al siguiente gráfico:
47

Figura 16.2: Tasa de fallas en función del tiempo para el modelo de Weibull obtenido.
Se ve que se obtiene una tasa creciente de fallas (β > 0). Este crecimiento no se queda estancado,
sino que tiende a tener un comportamiento asintótico creciente.
16.4. Función de probabilidad
La función densidad de probabilidad se define de la siguiente forma:
f(t) = λ(t)R(t) (16.5)
Con R(t) la confiabilidad. Aplicando esta ecuación se llega al siguiente gráfico:
48

Figura 16.3: Función densidad de probabilidad en función del tiempo para el modelo de Weibull obtenido.
16.5. Comentarios
Una vez obtenido el modelo para las fallas, que en este caso es el modelo de Weibull, se pouede
empezar con el análisis de costos. Esto debido a que ya se tiene identificado cual es la función de
probabilidad en la cual está basado el modelo. En este capitulo se describieron estas funciones y se
calculó el tiempo medio entre fallas.
El tiempo medio entre fallas resultó ser medio mes. Con esto se ve que la falla cr´ıtica es bastante
recurrente y que es imprecindible que halla una estrategia de mantención preventiba.
49

Cap´ıtulo 17
Overhauls y reemplazo
Para el caso del modo de falla cr´ıtico, no tiene sentido hablar de un Overhaul, debido a que corre-
sponde a un flexible, por lo que solo existe un reemplazo de este cuando cumple cierto ciclo de tiempo.
Por lo tanto, se hablará de un reemplazo del componente cr´ıtico y no de un Overhaul de éste.
Se debe obtener por ende una minimización de costo global, para obtener el tiempo de realizar una
mantención preventiva óptimo. Para ello se tienen los siguientes costos a considerar:
Costo de realizar una mantención preventiva (Cp): Corresponde al costo de reemplazar el com-
ponente cr´ıtico (flexible), antes de que falle, adquiriendo uno nuevo. Se supone que el recambio
del flexible se realiza fuera del tiempo de producción, lo cual es factible considerando que en la
empresa se trabaja 8 horas diarias y solo 5 d´ıas a la semana. Por lo tanto existen dos costos
asociados a Cp, el valor del flexible, que es de 8000 [pesos] y el costo de intervención, que es
de 18000 [pesos/hr]. Se considera que el recambio del flexible tarda 1 [hr], por lo tanto se tiene
Cp = 8000 + 18000 = 26000 [pesos/hr]
Costo de realizar una mantención correctiva (Cc): Este costo corresponde al costo de intervención
y de falla que se tiene por parar la máquina y reemplazar el componente. Esto se estima como
sigue:
Cc = MTTR · cf + Cp (17.1)
Donde cf corresponde al costo de falla por el reemplazo, debido a que el equipo no está siendo
utilizado, el cual está estimado en 235185 [pesos/hr] , por lo que Cf = 235185 [pesos/hr] y Cp
es el costo de realizar la mantención preventiva. Este costo se incluye, ya que el flexible se compra
igual y alguien tiene que instalarlo. Por lo tanto Cc = 1803998 [pesos/hr].
Luego, se debe estimar el costo global. Esto se hace mediante la siguiente expresión obtenida de los
apuntes de claes y que es utilizada para estimar los costos globales preventivos en función del tiempo:
50

cg(Tp) =
CcF(Tp) + Cp(1 − F(Tp))
(
Tp
0 tf(t)dt)F(Tp) + Tp(1 − F(Tp)) + ∆tm
(17.2)
Al resolver la integral que se encuentra en el denominador de la expresión anterior, usando una dis-
tribución de Weibull, se obtuvo como resultado un número complejo, por lo que no se pudo minimizar
la función. Por ello, finalmente se utilizó una tasa de falla constante mediante una distribución expo-
nencial. La tasa de falla ocupada se calculó promediando el número de fallas en el tiempo estudiado.
Sin embargo se utilizó el tiempo del caso 2 explicado en la seccón de la distribución de Weibull. Este
caso no incluye 1 año en donde no se registraron fallas, por lo que el tiempo es de solo 1 año. Con esto
se obtuvo una tasa de fallas λ = 0,0043 [fallas/hr].
En la expresión del costo global se tiene F(Tp) = 1 − e−λTp , que es la probabilidad de falla de
la distribución exponencial. f(t) = λe−λt, que corresponde a la densidad de probabilidad en la dis-
tribución exponencial. ∆tm es la esperanza del tiempo de reparación, el cual es distinto para cada tipo
de mantención (preventiva o correctiva), ya que en la mantención preventiva, el técnico que llama la
empresa viene con el flexible listo para cambiarlo, por el contrario, en la mantención correctiva, se
debe evaluar primero cual es la falla y luego conseguir el flexible para instalarlo. Por lo tanto se tiene
∆tm = TrcF(Tp) + Trp(1 − F(Tp)). Donde Trc = MTTR = 7,56 [hr], que corresponde al tiempo de
reparación de la falla en mantención correctiva. En mantención preventiva se tiene Trp = 1 [hr], que
corresponde a lo que se demora en instalar el flexible.
Luego a través de MAPLE se minimiza la función cg, y se obtiene el siguiente gráfico:
51

Figura 17.1: Gráfico cg vs Tp.
En el gráfico se puede apreciar que existe un m´ınimo en la función cg. Este m´ınimo corresponde a
un Tp = 38 [hr], lo cual implica una mantención preventiva del flexible cada 5 d´ıas de trabajo. Con esto
se obtiene un costo global de 8578 [pesos/hr], que equivale a un costo anual de 17842240 [pesos].
17.1. Comentarios
Los resultados obtenidos indican que se deber´ıa realizar una mantención preventiva al flexible cada
5 d´ıas, lo que indica lo importante de la máquina para la empresa, debido a que el tiempo entre
intervenciones es muy pequeño. La explicación para esto es que los costos de falla del equipo son muy
elevados en comparación a los costos de intervención, por lo que es muy grave que la máquina se
detenga y por ende conviene cambiar el flexible en un corto tiempo. Esto es bajo el supuesto de que la
intervención se realiza fuera del tiempo de producción.
El costo global que se obtiene en un año es de 17842240 [pesos], lo que no es elevado pensando en
los ingresos que posee la empresa gracias a que la máquina está operando adecuadamente. Los ingresos
se estiman en 235000 [pesos/hr] aproximadamente, por lo tanto el costo de la mantención preventiva
es ´ınfimo al lado de este número.
52

Cap´ıtulo 18
Definición de estrategia óptima de mantención
En este cap´ıtulo se decidirá cual es la estrategia óptima de mantención para el compresor, esta puede
ser: corresctiva, preventiva o sintomática. Si la estrategia óptima es la preventiva, se deberá calcular el
tiempo entre intervenciones para minimizar los costos.
Para los calculos se deben considerar dos tipos de costos:
Costos de intervención (Ci): Estos costos incluyen repuestos y mano de obra y tiene un valor de
136000 [pesos/intervención]. En este caso se consideran los costos de intervención preventivos y
correctivos iguales, debido a que, independiente de la falla, se requiere igual cantidad de insumos
y de trabajadores, es decir, se considera insignificante la diferencia que pudiera haber. La empresa
no ha realizado nunca mantenciones preventivas en el equipo.
Costo de falla (Cf ): Este costo incluye la pérdida de producción y el costo de oportunidad de haber
producido dicha cantidad de no haber sido porque la máquina se encuentra detenida. Se encuentra
estimado en la sección de costos globales del cap´ıtulo de memoria de cálculo y corresponde a
1776953 [pesos/falla].
18.1. Mantención preventiva vs correctiva
Mediante las expresiones vistas en clases, se obtuvo el cuociente entre el costo de una mantención
preventiva y correctiva, para as´ı compararlas. Esto entregó el siguiente gráfico:
53

Figura 18.1: Gráfico cg,p/cg,c vs xs.
Luego de minimizar la expresión que representa al cuociente entre el costo global preventivo y
correctivo, se obtiene un xs∗ = 0, 4, el cual viene del cambio de variable:
xs =
Ts − γ
η
⇒ Ts = 60[hr] = 7, 5[dias] (18.1)
Considerando γ y η del Weibull estudiado anteriormente.
El modelo indica que las mantenciones preventivas se deben realizar cada 7,5 d´ıas entre interven-
ciones. Además el cuociente entre el costo preventivo y correctivo evaluado en xs∗ es igual a 0,859, lo
que indica que la mantención preventiva es mas barata que la correctiva en un 14 %. Por lo tanto todo
indica que la mantención preventiva es favorable con respecto a la correctiva, sin embargo, el modelo
no considera el costo de falla por detención de la máquina al realizar la mantención preventiva, por lo
que se debiera hacer cuando no se esté produciendo.
54

18.2. Mantención predictiva
La empresa nunca realizó mantención sintomática o predictiva, por lo que se desconoce su costo.
Por lo tanto se debe calcular el valor máximo que este costo pueda tomar. Esto se realiza mediante la
siguiente expresión vista en clases:
cg,p
cg,c
<
1 + Cs/Ci
1 + αr
(18.2)
Donde αr corresponde al cuociente entre el costo de falla y el costo de intervención y Cs es el costo
sintomático o predictivo.
Con esto se puede obtener el costo de una mantención predictiva, puede ser a lo mas 21333 [pe-
sos/intervención]. Teniendo en cuenta que MTBF es igual a 117,45 [hr], se tiene que el presupuesto
anual del mantenimiento predictivo es de 1591184 [pesos/año].
Este presupuesto se encuentra adecuado considerando el costo del equipo y de sus mantenciones.
Además que es factible apreciar cuando el flexible está en mal estado y poder cambiarlo en ese momento.
18.3. Comentarios
Dados los resultados obtenidos, se debe realizar un mantenimiento predictivo, debido a que el pre-
supuesto disponible es alto en comparación con la inversión que se tiene en la máquina y los costos
de falla son muy elevados. Además que no es complejo apreciar cuando el flexible se encuentra en mal
estado, debido a que estos se desgastan y se puede apreciar desde fuera cuando esto ocurre. Por lo tanto
es factible realizar una mantención predictiva.
55

Cap´ıtulo 19
Planificación PERT para Plan Preventivo Completo del Equipo
En base al arbol de mantenimiento del modo de falla cr´ıtico del compresor, se realizará la planificación
PERT para las tareas de mantención preventivas.
A continuación se muestran las diferentes tareas a realizar en la mantención preventiva de la ruptura
del flexible:
Chequear presencia fuga de aceite (A)
Chequear sistema separador (B)
Cambiar unión separador (C)
Chequear sistema radiador (D)
Cambio unión radiador (E)
Chequear sistema filtro de aceite (F)
Cambio unión filtro de aceite (G)
Chequear sistema tornillo (H)
Cambiar unión tornillo (I)
En la tabla siguiente, se muestran las tareas señaladas, con sus costos asociados, tiempos de real-
ización y tareas predesesoras:
56

Tabla 19.1: Tareas, tareas predesesoras, tiempos y costos asociados.
Tarea Predesesora Tiempo (horas) Costos (pesos)
A - 0,03 540
B A 0,057 1026
C B 0,22 63700
D C 0,057 1026
E D 0,22 63700
F E 0,057 1026
G F 0,22 63700
H G 0,057 1026
I H 0,22 63700
1,138 259444
Los costos fueron calculados a partir del costo de falla (235185 pesos/hora), de repuesto (8000
pesos/flexible) y de intervención (18000 pesos/hora), para el caso de los cambios de flexible y en el caso
de los chequeos, el costo ser´ıa unicamente el de intervención, ya que la máquina no se detiene en ese
caso.
A partir de la tabla anterior, se obtiene el siguiente diagrama PERT y su correspondiente ruta cr´ıtica,
marcada en rojo:
Figura 19.1: Diagrama Pert y ruta cr´ıtica.
Según el arbol de mantenimienton, en cada caso de chequeo existen dos posibilidades, una es que
se cambie el flexible dado que hay fuga de aceite o que no se cambie dado que no existen problemas
en esa zona. Sin embargo, si en una zona se cambia el flexible, las otras zonas estarán arregladas
inmediatamente. Por lo tanto la ruta cr´ıtica indicar´ıa que uno de los subsistemas esté dañado y que por
ende se cambie, pero luego que está cambiado, el técnico simplemente debe irse por le l´ınea punteada
y el proceso de mantención se acaba. En la figura solo está marcada una sección como la ruta cr´ıtica,
sin embargo, esta puede estar en cualquiera de las secciones del flexible.
En el caso de no cambiar el flexible, esta tarea no tiene un tiempo ni un costo asociado, esto es
porque no requiere de tiempo, dado que es solo una posibilidad que puede ocurrir en el caso de que la
zona evaluada no este dañada. Esta opción esta marcada por la l´ınea punteada.
57

Con esto se obtiene una ruta cr´ıtica, que corresponde al tiempo m´ınimo de mantención, de 0,307
horas.
Los tiempos obtenidos de cada tarea se estimaron según la expresión de tiempo esperado dada por
Bata:
¯T =
To + 4Tr + Tp
6
(19.1)
σ =
Tp − To
6
(19.2)
Donde To, Tr y Tp corresponden a el tiempo optimista, real y pesimista respectivamente.
Con esto se obtiene la siguiente tabla de tiempos por cada tarea:
Tabla 19.2: Tiempos de mantención por tarea.
Toptimista (horas) Treal (horas) Tpesimista (horas) Tesperado (horas) σ
Chequear presencia fuga de aceite (A) 0,01 0,03 0,05 0,03 0,0067
Chequear sistema separador (B) 0,02 0,04 0,08 0,057 0,01
Cambiar unión separador (C) 0,1 0,2 0,4 0,22 0,05
Chequear sistema radiador (D) 0,02 0,04 0,08 0,057 0,01
Cambio unión radiador (E) 0,1 0,2 0,4 0,22 0,05
Chequear sistema filtro de aceite (F) 0,02 0,04 0,08 0,057 0,01
Cambio unión filtro de aceite (G) 0,1 0,2 0,4 0,22 0,05
Chequear sistema tornillo (H) 0,02 0,04 0,08 0,057 0,01
Cambiar unión tornillo (I) 0,1 0,2 0,4 0,22 0,05
Los tiempos por cambiar el flexible son iguales en cada caso, ya que es la misma operación, solo que
en otro lugar, al igual que los chequeos.
En la figura siguiente se muestra la carta Gantt asociada a la realización de las tareas en mantención
preventiva, para el modo de falla principal
Figura 19.2: Carta Gantt mantención preventiva modo cr´ıtico.
58

19.1. Comentarios
La planificación de tareas permite saber el orden correcto de las tareas y el tiempo que demora
realizar todo el trabajo, incluyendo tareas en paralelo. En este caso se realizó este análisis para el modo
de falla cr´ıtico, el cual es el que le produce mas pérdidas a la empresa.
Se puede apreciar que los tiempos de cada tarea son realmente pequeños, ya que son solo tareas
de chequeos y de cambio de flexibles, los cuales son fáciles de remover. Sin embargo, como se ha
mencionado en todo este informe, los costos de falla son muy elevados, por lo que parar la máquina
para cambiar el flexible tiene un costo elevado.
En este caso se tiene una mantención en l´ınea, en donde se va inspeccionando cada componente,
para ver donde ocurre la pérdida de aceite. Por lo que la carta Gantt muestra un mantenimiento en
secuencia, analizando cada componente.
Dado que la empresa no realiza una mantención preventiva a la máquina, no se tiene un punto de
referencia, sin embargo, no cabe duda de que el proceso de mantención es corto según la carta Gantt
(1.2 horas).
59

Cap´ıtulo 20
Gestión de Repuestos
En este cap´ıtulo se analizará tanto el tamaño optimo de pedido como el tiempo entre pedidos, para
los repuestos del modo de falla cr´ıtico, el cual es la ruptura del flexible.
Para realizar este análisis se usará el modelo de gestión de repuestos considerando el costo de falla
y sin demora, pues es un repuesto relativamente fácil de conseguir.
El flexible es un repuesto que se debe comprar en una empresa externa, es decir, no se puede
fabricar en la maestranza. Conm esto se tienen los siguientes datos a partir de información recopilada
en la empresa y del historial de fallas:
1. El costo por pedido es C[ad] = 3000[$/pedido], que incluye los costos de envio.
2. La demanda de flexibles es λ = 17,42 [flexibles/año]
3. El precio unitario del flexible es pu = 8000[$]
4. La tasa de descuento anual entregada por la empresa es i = 10 %
5. El costo de falla es cf = 235,185[$/hora]] = 1,881,480[$/dia]
Para el modelo elegido se tiene que el costo global esperado por unidad de tiempo es:
cg(α, q) = λpu +
λ
q
C[ad] +
1
2
α2
qpui +
1
2
(1 − α)2
qcf
En el optimo se tiene que
α∗
=
cf
cf + pui
(20.1)
y
q∗
=
1
α
2λC[ad]
pui
(20.2)
60

Reemplazando los datos obtenidos se tiene:
α∗
=
1,881,480
1,881,480 + 8,000 · 0,10
= 0,9996 ≈ 1 (20.3)
Por lo tanto q∗ = q[wi] y se tiene
q∗
= q[wi] =
2λC[ad]
pui
=
2 · 17,42 · 3000
8000 · 0,10
= 11,43 (20.4)
Con esto se tiene que el pedido debe ser de 12 unidades de flexibles por pedido.
El periodo entre pedidos en años será entonces
T[wi] =
q[wi]
λ
=
12
17,42
= 0,7 (20.5)
El periodo entre pedidos es equivalente a 8 meses o 252 d´ıas.
61

20.1. Comentarios
Los resultados obtenidos indican que se deben pedir 12 flexibles cada 8 meses. Con esto se tiene un
costo global por mantener el inventario de 107678 [$/año].
Como el costo de fallas es mucho mayor que el costo de unitario por la tasa de descuento, se
llega naturalmente al modelo de Wilson sin considerar costos de falla. Como el pedido es planificado se
considera además sin demora, pues es fácil de conseguir en el mercado.
Si se implementa correctamente esta gestión de repuestos, teniendo el repuesto disponible y cam-
biando el flexible antes de que falle y además si este cambio se efectúa en el tiempo en que el compresor
esta detenido, se evitar´ıan los costos de falla de 19 [millones/ año] (considerando una disponibilidad
actual del 96 %).
62

Cap´ıtulo 21
Redundancia óptima
El modelo ocupado será el de Redundancia optima a costo global m´ınimo considerando costo de
falla, para equipos de 1 etapa. Esto debido a que el compresor de la empresa cumple con las condiciones
requeridas para aplicar este modelo, que son:
Equipo de 1 etapa, debido a que se está analizando sólo el compresor
Es posible tener varios componentes en paralelo, ya que si llegara a fallar uno mediante un ac-
cionamiento de válvulas se puede cambiar el suministro de aire comprimido.
Requiere sólo de 1 para operar, ya que la capacidad de 1 compresor es suficiente para alimentar
a las pistolas de pintura por aire comprimido.
Al incrementar la redundancia se reducen los costos de falla.
Es necesario un balance entre el costo de los componentes y el costo de falla.
Hay un sólo punto que no se cumple, que es que los costos de operación no aumentan con más
máquinas. Esto se debe a que la máquina no requiere operarios para trabajar, as´ı que el único costo
de operación es la electricidad. Las máquinas que estén en Stand-by no ocupan electricidad, luego al
aumentar la redundancia los costos de operación permanencen contantes.
Para poder utilizar el modelo, es necesario modificarlo. Debido a que los costos de operación son
contantes, entonces no se toman en cuenta, as´ı la función a minimizar es la siguiente:
cg(n) = ncc + cf qn
(21.1)
Los datos para ocupar el modelo son los siguientes:
Costo de Falla (cf ): Se obtiene de la sección “Overhauls y Reemplazo” donde el costo de falla fue
calculado. As´ı cf = 235185 [pesos/hora].
63

Disponibilidad de un componente: La disponibilidad fue calculada en la sección “Disponibilidad
óptima para maximizar utilidades”, ya que para estimar parámetros del modelo se calculó la
disponibilidad histórica del compresor, que es igual a A=96 %. As´ı p = 0,96 y q = 0,04.
Costo de Capital (cc): Equivale a la compra de un compresor nuevo que son 12000 dolares. Además,
hay que tomar en cuenta que durante los 6 años de vida útil del compresor el dinero invertido
podr´ıa ser usado en la mejor oportunidad. As´ı aplicando una tasa de descuento i = 10 % se llega
a que el valor del copresor es 21258 dolares. Con los 6 años de vida útil del compresor, se puede
calcular el costo de capital por unidad de tiempo, tomando en cuenta 8 horas de trabajo diarias,
5 d´ıas a la semana. As´ı cc = 500 [pesos/hr]
Costo de operación por componente: El compresor no necesita de un operario, ya que funciona
sólo. El único costo de operación es el de electricidad, que fue calculado en la sección “Memoria
de cálculo de costo por modo de falla” y es co = 1065 [pesos/hora]. Este dato no se ocupa
finalmente.
As´ı, resolviendo para costo global m´ınimo por unidad de tiempo usando el modelo dicho anteri-
ormente, se obtiene que cg m´ınimo se obtiene para n=2. En el siguiente gráfico se puede apreciar
esto:
Figura 21.1: Costo global por unidad de tiempo para dinstintos número de compresores.
En la siguiente tabla se muestran los costos y las disponibilidades para cada caso:
64

Tabla 21.1: T´ıtulo de la Tabla.
n cg A
1 10337 0,9600
2 2236 0,9984
3 2805 0,9999
4 3721 1,0000
21.1. Comentarios
Como fue dicho en las secciones anteriores, es muy necesario que exista redundancia para el com-
presor, lo que se debe a los altos costos de falla que tiene el sistema. En el gráfico se puede ver la gran
diferencia en costo que trae tener 2 compresores en vez de 1. La disponibilidad alcanzada es muy cercana
a 1, lo cual concuerda con lo obtenido en la sección de “Disponibilidad óptima para maximización de
utiliades”, ya que debido a la estructura de costos del sistema, para obtener los menores costos las
disponibilidades deben ser necesariamente muy cercanas a 1.
Aplicando la estrategia de comprar un nuevo compresor de las mismas caracter´ısticas para tenerlo
en caso de que falle el primero, se puede llegar a ahorrar cerca de 8100 [pesos/hr], lo que equivale a
16,9 millones de pesos anuales.
65

Cap´ıtulo 22
Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad (RBM)
El RBM es una estrategia hol´ıstica que permite establecer un programa de mantenimiento, con-
siderando disponibilidad, seguridad, calidad de producción o costo de mantenimiento.
El plan de mantención que entrega el modelo, es una recopilación de lo que se ha hecho en cap´ıtulos
anteriores de este informe, por lo que se requiere nada mas que de referencias a estos.
En este cap´ıtulo se desarrollarán los puntos necesarios para elaborar un plan de mantenimiento RBM.
22.1. Constitución de Grupos
Existen tres grupos inter-disciplinarios dentro de la empresa, estos son:
Grupo de gestión: En este grupo se evalúan las tareas a realizar, se determinan los miembros de
los grupos y evalúa los resultados de los otros grupos. Está liderado por el jefe del proyecto RBM.
En el caso de la empresa, existe un jefe en cada área que es el encargado de todas estas tareas.
Sin embargo, no posee el conocimiento necesario para realizarlas, ya que no está debidamente
capacitado para ello.
Grupo de análisis: Este grupo prepara en detalle los análisis a realizar. En la empresa son los
técnicos los que debieran realizar esta tarea.
Grupo de información: Este grupo se encarga de recolectar datos en terreno. Esta labor puede ser
realizada por los operarios de las máquinas, ya que conocen bien las máquinas y están constante-
mente trabajando en ellas.
En general la empresa para implementar un sistema RBM, deber´ıan contratar un personal capacitado,
ya que en la zona de producción y mantención, se cuenta con tan solo un ingeniero, el cual no es capaz
de llevar a cabo todas las tareas.
22.2. Etapas
La implementación del programa de mantención requiere de 4 etapas detalladas a continuación:
66

22.2.1. Etapa I: Estudio de la planta
En este caso se tiene una sola planta y la idea de esta etapa es estudiar el conjunto de equipos y
encontrar los equipos cr´ıticos dentro de la planta, con respecto a criterios como seguridad, calidad y
disponibilidad.
Dado que en la planta existen varios equipos importantes, en este informe se estudió uno en particular
que corresponde al mas cr´ıtico y es el compresor de tornillo Fiac V25 utilizado en la planta de pintura,
en donde se forman los cuellos de botella en la fábrica. El detalle se encuentra en los cap´ıtulos 3 y 5.
Esta máquina no proporciona muchos problemas de seguridad, sin embargo s´ı causa estragos en la
disponibilidad y calidad de los productos.
22.2.2. Etapa II: Análisis de fallas
Esta etapa corresponde a la mas delicada del estudio y envuelve a todo el personal de la planta. En
ella se busca:
Realizar un análisis funcional del equipo, el cual se realizó en el cap´ıtulo de Diagrama Funcional
de Bloques de la máquina (4).
Realizar análisis de modo de falla (FMECA), desarrollados en el cap´ıtulo 6 de Análisis de Modo
de Falla.
Definir arboles de falla del equipo, realizados en el cap´ıtulo 7 de Arboles de Falla.
Definir modos de falla cr´ıtico, desarrollados en el cap´ıtulo 9 de Análisis de Pareto.
22.2.3. Etapa III: Elaboración del plan técnico
Todas las etapas anteriores permitieron recopilar información acerca del equipo. Es en esta etapa
donde se utiliza esta información, realizando:
Arboles de mantenimiento (13). Estos se utilizaron para obtener una ruta a seguir en una man-
tención preventiva del equipo, indicando el orden de las tareas a seguir. En este caso solo se
realizó para el modo de falla cr´ıtico.
Creación de un plan de mantenimiento técnico. En donde se incluye el tipo de mantención, per´ıodo
de intervenciones, calificación y número de personal y tipo y número de repuestos.
Planificación de tareas. Para ello se realizó un diagrama PERT en base al arbol de mantenimiento
del modo cr´ıtico.
67

En la figura siguiente se muestra la matriz equipo vs modo de falla en base al FMECA. En esta tabla
se relaciona el modo de falla con el sistema que pudo generarla:
Figura 22.1: Matriz Equipo vs Modo de Falla.
22.2.4. Etapa IV: Optimización del Plan
Esta etapa se realiza luego de haber realizado el plan especificado por las otras etapas. Se recomienda
usar indicadores para lograr una buena optimización. En este caso ser´ıa recomendable usar el indicador
de disponibilidad, debido a que el costo de falla es muy alto en comparación al costo de intervención y
por ende lo mas rentable es que la empresa posea la máquina funcionando el mayor tiempo posible.
22.2.5. Ahorro
La empresa no posee un modelo as´ı, de hecho solo posee mantención correctiva, por lo tanto se
evaluará el ahorro de implementar este plan. Del diagrama PERT se obtuvo que el tiempo esperado de
la mantención preventiva es de 1,14 horas. Asumiendo que la mantención se hace fuera del horario de
producción de la empresa, esto es el fin de semana o luego de la jornada laboral, esto implica que no
hay costo de falla al realizar la mantención.
68

Se asume también que se utilizaran 2 personas para realizar el mantenimiento. Con esto se tiene
Costo = 2cit + cr = 2 · 18000 · 1, 14 + 8000 = 49040 [pesos/intervención].
En la sección de tipo de mantenimiento, se decidió realizar mantenciones preventivas cada 8 d´ıas,
esto implica que se tiene un costo anual por realizar las mantenciones de 6375200 pesos/año.
Inicialmente se estimó que el costo global del modo cr´ıtico para la empresa en estos momentos es
de 9225333 pesos/año. Por lo tanto se obtiene un ahorro de 2850133 pesos/año.
22.3. Comentarios
Para poder realizar un sistema RBM en la empresa, primero se deben realizar capacitaciones y/o
contratación de personal calificado para realizarla, ya que este tema es desconocido para ellos y se
requiere de todo el personal disponible para lograr un buen desempeño del plan.
Claramente este plan de mantenimiento es rentable para la empresa y se obtienen ahorros significa-
tivos con respecto a la situación inicial, esto es principalmente debido a lo elevados que son los costos
de falla en la empresa, y es por esto mismo que el indicador principal es la disponibilidad del equipo.
69

Cap´ıtulo 23
Mantenimiento TPM
El Mantenimiento Productivo Total (TPM) se puede definir como un programa para mejorar la
efectividad global de los equipos, con la participación de los operadores.
El objetivo inmediato del TPM es la eliminación total de las pérdidas de producción, esto es que de
0 pérdidas de producción implica 0 fallas y 0 defectos de calidad. Ello mejora la efectividad del equipo,
se reducen costos y se incrementa la productividad. Este sistema además promueve la idea de que los
sistemas productivos son sistemas hombre-máquina, que deben ser optimizados como conjunto.
Para que el programa tenga éxito se deben trabajar 5 actividades fundamentales, tomando en cuenta
las caracter´ısticas de la industria, el método de producción, el estado del equipo y los problemas más
habituales.
1. Mejorar la efectividad de cada equipo, eliminando las grandes pérdidas.
2. Implementar el mantenimiento autónomo por lo operadores, promoviendo que realicen trabajos
de mantención mediante el método de checklist.
3. Implementar un buen sistema de administración de mantenimiento, que tenga bajo control todas
las funciones y establezca los trabajos periódicos de mantención preventiva y sintomático.
4. Definir e implementar programas de capacitación para mejorar las destrezas de operadores y
personal de mantención
5. Establecer sistema para diseñar y producir equipos o componentes que permita llevar a la práctica,
mejoras que se propongan confiabilidad, mantenibilidad y ciclo económico de vida.
70

23.1. Hoja de Inspección
Una forma de ayudar a que el método sea correctamente implementado y de que el operario se
involucre con el equipo, es el uso de un checklist periódico, el cual sea una ayuda a las inspecciones
generales del equipo a través de un método de inspección visual, pudiendo as´ı prever y reacondicionar
los defectos menores del equipo y avisar al área de mantención en caso de no poder corregir la falla.
A continuación se muestra el checklist para este equipo a partir de los árboles de mantención:
Figura 23.1: Checklist para el modo de falla cr´ıtico del compresor.
Esta revisión se har´ıa semanalmente, dado que el número óptimo entre inspecciones para realizar
mantenimiento preventivo fue de 8 d´ıas, determinado en las secciones anteriores.
71

23.2. Indicadores TPM
A continuación se muestran los indicadores TPM, los cuales sirven para medir las pérdidas de tiempo
en forma normalizada. Estos se muestran en las siguientes tablas:
Tabla 23.1: Tabla de tiempos usados para determinación de Indicadores TPM.
Tiempo min/dia
Jornada 480
Parada planificada 0
Configuración 0
Perdido 90
Bajo cap. nominal 60
Reprocesar por fallas 0
Parada por fallas 60
Operativo bruto 480
Oprrativo neto 420
Operativo usable 270
Productivo neto 270
RT 480
Tabla 23.2: Indicadores TPM.
Indicadores %
EU 33,3
PA 100,0
PE 64,3
RQ 95,8
UT 87,5
A 87,5
OEE 53,9
TEEP 18,0
NEE 53,9
En el cálculo de la razón de calidad (RQ), se consideró una producción promedio de 143 unidades/d´ıa
y que se reprosesaban 6 unidades diarias, recordando que todo producto que sale del proceso necesari-
amente debe pasar por el pintado, que utiliza el compresor para alimentar las pistolas. Para determinar
el tiempo perdido, se consideraron tanto los tiempos muertos en la l´ınea de proceso como los propios
del compresor.
72

23.3. Comentarios
El indicador que señala la productividad por equipo (TEEP) es bajo, básicamente por el turno que
tiene la empresa, utilizándose un tercio de lo que dura un d´ıa, por lo que no es relevante aumentarlos
bajo estas condisiones.
A pesar de que el compresor es encendido en cada inicio de jornada y apagado al término de ésta,
el tiempo de configuración es cero ya que el compresor opera con el modo ON-OFF, por lo que no es
necesario settiar cada vez que se va a operar. Este hecho hace que los indicadores de efectividad neta
del equipo y efectividad global del equipo (OEE), en este caso, sean iguales.
El indicador que resulta importante de mejorar es el relacionado con la efectividad global del equipo
(OEE). Para ello es necesario potenciar la eficiencia de operación del compresor(PE), disminuyendo los
tiempos muertos en la l´ınea por falta de insumos, o los tiempos en que éste opera fuera de la capacidad
nominal. Otra manera de mejorar el OEE es aumentando el tiempo de operación efectivo del equipo,
aplicando por ejemplo, un stock de flexibles que permita realizar el reemplazo lo más breve posible, dado
que es una de las fallas recurrentes y que toma bastante tiempo repararla. Todo ello complementado
con la capacitación de los operadores de la planta, de modo de terminar con el llamado de técnicos
externos.
73

Cap´ıtulo 24
Comentarios finales y conclusiones
24.1. Comparación antes después
Tal como la empresa está funcionando ahora, no tiene un plan de mantención. La empresa sólo
aplica amntenciones preventivas, sin tener un inventario de los repuestos del compresor y contratando
mano de obra externa para realizar las mantenciones necesarias. Esta estrategia no fue pensada por la
gerencia de la empresa, sino que es simplemente la forma natural de operar.
Mediante este trabajo se realizó un plan de mantención de la máquina, centrándose en la falla
cr´ıtica. Se obtuvieron resultados que sugieren una estrategia de mantención totalmente distinta a la
que es ocupada en estos momentos. El plan de mantención sugerido es de mantenciones preventibas,
con cambios de los flexibles todas las semanas. Además se establece una estrategia de inventarios para
poder suministrar esta demanda de flexibles usando un modelo de Wilson, del cual se obtiene que
se debne hacer pedidos cada 5 meses de 19 flexibles. También se sugiere capacitar a algunos técnicos
pertenecientes a la empresa, de tal forma ahorrar el tiempo en que se demora en venir el ténicos, además
de lo que cobra.
Otra estrategia que se propone, que también es capaz de producir una gran disminución en los costos
es la de comprar otro compresor, el cual quer´ıa redundante en caso que fallara el otro. Con esta estrategia
la empresa podr´ıa seguir con su mantenimiento correctivo y aun as´ı tener una alta disponibilidad, con
lo cual se obtienen grandes ahorros.
24.2. Ahorros obtenidos
La elaboración del proyecto entregó algunos ahorros que se obtendr´ıan realizando algunos cambios
en el plan de mantención de la empresa.
Se concluyó que la empresa posee dos posibiles soluciones que entregan ahorros muy parecidos para
la empresa. Estas son:
Quedarse con un compresor y realizar un mantenimiento preventivo cada 8 d´ıas.
74

Comprar otro compresor y seguir con el mismo plan de mantenimiento correctivo que poseen
actualmente.
Para el primer caso se consideró una gestión de repuestos que incluye un tamaño de pedido de
19 flexibles con un tiempo entre pedidos de 5 meses. El costo de inventario se estimó en 400.000
[pesos/año], mientras que el de falla tiene un valor de 235.000 [pesos/hora] y la disponibilidad es de un
96 %, que corresponde a la que posee actualmente la empresa. Esto entrega un ahorro de 18.600.000
[pesos/año].
En el segundo caso se consideran 2 compresores y se obtienen ahorros de 16.900.000 [pesos/año] y
una disponibilidad de 99,84 %.
Existen otros ahorros que se podr´ıan lograr, como por ejemplo realizando un plan de RBM, en donde
se obtendr´ıan ahorros de 2.850.000 [pesos/año], realizando un mantenimiento preventivo.
24.2.1. Comentarios
Claramente el plan de mantención que posee la empresa actualmente no es el adecuado y las pérdidas
son elevadas debido al alto costo de falla. Es por esto mismo que se debe tener en cuenta la disponibilidad
del equipo para obtener un plan de mantención adecuado.
Otra posibilidad es que la empresa compre otro compresor y realize mantención preventiva. Sin
embargo para evaluar esa situación se debe hacer todo el análisis nuevamente y con ello se obtendr´ıan
los ahorros respectivos.
Las soluciones propuestas para la empresa proporcionan grandes ahorros y se demostró que pueden
ser implementadas dentro de la empresa. Sin embargo, este análisis se basa en el modo de falla cr´ıtico
y es recomendable relizarlo también para todos los modos de falla.
24.3. Conclusiones finales
Se pudo identificar mediante diferentes métodos la falla cr´ıtica, correspondiente a la ruptura de
los flexibles que conducen el aceite.
Se nota la gran importancia de la existencia o no de un plan de mantención, debido a los grandes
costos que genera la detención del compresor. Se puede ver que en promedio por cada falla que
ocurre se pierden cerca de 1.5 millones de pesos solo en términos de material no manufacturado.
As´ı se piensa que si se pudieran evitar estas fallas mediante planes de mantención preventiva la
empresa tendr´ıa mayores utilidades.
Se ve la importancia se tener un buen historial de fallas de la máquina. Mientras mejor sea el
historial más aportes se pueden hacer mediante un buen plan de mantención. Es por esto que
debe existir conciencia de este aspecto dentro de la empresa.
75

Los costos de intervención son muy bajos con respecto a los costos de falla. Por lo tanto es
preferible programar la mantención para evitar los costos de falla, pues estas se hacen en tiempos
muertos de la máquina. As´ı se pueden llegar a disponibilidades cercanas a 1.
Los datos del historial del equipo se ajustan correctamente al modelo de Weibull con β > 1.
A través de los papers consultados, se indica el cuidado del equipo con respecto de los lubricantes,
sistema de refrigeración y diseño del sistema de aire comprimido para disminuir los costos de
mantención.
Se deben efectuar mantenciones preventivas al modo de falla cr´ıtico debido a los elevados costos
de falla asociados la máquina detenida. Se recomienda programar estas mantenciones cuando la
máquina no este operando, esto puede ser fuera de horas de trabajo o en los fines de semana.
Aplicando un modelo de inventarios, se puede ver que no se puede admitir que haya falta de
repuestos, debido a el gran costo de fallas. Acá se ve la gran diferencia que hay en relación a lo
que se hace actualmente en la empresa, donde no existe inventario de repuestos para el compresor.
Considerando que en la empresa se sigue haciendo un mantenimiento correctivo, entonces la mejor
opción es tener otro compresor redundante. De esta forma se pueden llegar a ahora cerca de 17
millones anuales.
Es factible realizar un mantenimiento RBM en la empresa, lo cual minimizar´ıa de gran manera los
costos. Pero para esto hace falta capacitación para todos los empleados ya que ene stos momentos
no existe conciencia de lo importante que es llevar un registro de fallas de las máquinas.
En términos del manetenimiento TPM, se puede decir que podr´ıa ser beneficioso debido a que
se pierde mucho tiempo de producción en que el técnico llegue a reparar el compresor. As´ı,
capacitando a algunos empleados para realizar esta tarea los tiempos se falla disminuir´ıan de gran
manera, y debido al alto costo de falla la empresa se ver´ıa altamente beneficiada.
76

Cap´ıtulo 25
Bibliograf´ıa
[1] Carnero MC, La Torre E, Alcazar MA, Conde J: “Control of wear applied to compressors: trends
in lubricant analysis”: Wear 229: 905-912 Part 2, April 1999.
[2] Parekh PS: “Beyond air leaks - How to compressed air system analysis?”: Energy Engineering 95
(6): 7-+ 1998.
[3] Shahrivar A, Abdolmaleki AR: “Failure of a screw compressor shaft”: Engineering Failure Analysis
13 (4): 698-704 JUN 2006
77

Apéndice A
Disponibilidad Óptima para Maximizar Utilidades.
Para realizar la optimización se recopilaron los siguientes datos:
Inversión equipo: 10.000.000 pesos
Vida útil: 25 años
Horas de operación al año: 8 h* 5 d´ıas* 51 semanas = 2040 h/años
Costo fijo: Cfx= 196.078 pesos/h
Ganancia neta pu= 420 pesos/kg
No existe salario asociado a operación del equipo
Tasa de producción λr= 562.5 kg/h
La optimización de las utilidades se realiza maximizando la siguiente ecuación:
U = λr ∗ pu ∗ A − Ciα ∗ Aβ
− Cfx (A.1)
78

Para determinar los parámetros β y Ciα se considera la información del historial de falla y la fecha
de inicio de operación del compresor (marzo-2004). De esta manera se tienen dos per´ıodos para obtener
dos pares de datos (Disponibilidad A, Costo de intervención Ci).
Per´ıodo 1
A1= 96 %, Ci1= 71.57 pesos/h
Per´ıodo 2
A2= 97 %, Ci2= 101.96 pesos/h
Parámetros calculados
β= 34.15, Ciα= 288.56 pesos/h
Realizando los cálculos con solver en Excel, se tiene que las utilidades son U=235765.364 pesos, con
una disponibilidad óptima A=1.
A.1. Comentarios.
Los resultados obtenidos son coherentes considerando que la disponibilidad observada del compresor
hasta ahora es muy alta (96 % y 97 %), por lo que es lógico que una disponibilidad del 100 % en este
equipo proporciona las utilidades máximas.
Por otra parte, se observa que las utilidades obtenidas de la optimización son prácticamente las
mismas que se tienen actualmente.
79

La poca diferencia de los resultados optimizados a los que actualmente maneja la planta se deben
que los contos de intervención, que incluyen el reemplazo del flexible más las horas de trabajo del técnico,
son muy inferiores a los ingresos que percibe la empresa, como se ilustra en el siguiente gráfico:
Figura A.1: Gráfico de Utilidad-Ingresos-Costos v/s Disponibilidad.
Las curvas de Utilidades e Ingresos está prácticamente superpuestas y la curva de Costos casi no se
observa, dado que es muy inferior.
A.2. Comentarios
Mediante este cálculo se pudo ver que es realmente necesario que el compresor opere el mayor tiempo
posible debido al costo de falla.
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