Falla en eje de bolas y fractura de caja de resorte de una centrifuga 517 alfa laval

FALLA EN EJE DE LA
BOLA EN CENTRIFUGA
517 - ALFA LAVAL
TECSUP – PEPP
“GESTIÓN ESTRATEGICA DE MANTENIMIENTO”
PROFESOR:
Ignacio Mamani M.
INTEGRANTES:
Williams Percy Huallpa C.
Jaime Perca Peralta
Integrante 3
2013

FALLA EN EJE DE LA BOLA EN CENTRIFUGA 517 – ALFA LAVAL
TECSUP – Análisis de Fallas y Mantenimiento de Equipos y Maquinarias
2
CONTENIDO
INTRODUCCION
CAPITULO I: ASPECTOS GENERALES
1.1 Planteamiento del Problema ...............................................................................................................4
1.2 Objetivos ..............................................................................................................................................4
1.2.1 Objetivos Generales...............................................................................................................4
1.2.2 Objetivos Especificos..............................................................................................................4
1.3 Justificación de la Investigación ..........................................................................................................4
CAPITULO II: MARCO TEÓRICO
2.1 Antecedentes de la Investigación ........................................................................................................5
2.1.1 Análisis de Causa Raiz de Falla RCFA......................................................................................5
2.2 Fundamentos Teóricos .........................................................................................................................5
2.2.1 Descripción del Equipo .........................................................................................................5
2.2.2 Equipamiento Básico ............................................................................................................6
2.2.3 Partes de la Centrifuga 517 ..................................................................................................7
2.2.4 Datos Técnicos ......................................................................................................................8
2.3 Términos Básicos .................................................................................................................................9
CAPITULO III: MARCO METODOLÓGICO
3.1 Tipo de Investigación .........................................................................................................................10
3.1 Técnicas e Instrumentación de Recolección de Datos ......................................................................10
3.3 Fases de Metodólogia Utilizada..........................................................................................................11
3.3.1 Fase I. Investigación, análisis y selección.............................................................................11
3.3.2 Fase II. Análisis de la pieza para buscar el origen de la falla en un laboratorio ..................14
3.3.1 Fase III. Posible solución al problema y las recomendaciones para que la pieza no vuelva a
fallar, es decir, las medidas preventivas..............................................................................18
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFÍA
ANEXOS

3
INTRODUCCIÓN
En la planta procesadora de harina y aceite pescado de Austral Group – Ilo, en una de las
etapas para la obtención del aceite de pescado se utiliza un equipo separador centrífugo vertical,
conformado por un rotor y dentro del cual van discos cónicos o platos donde se produce la separación
de fases. Mediante un sistema automático de disparos, el equipo evacua en periodos pre-
programados los sólidos solubles e insolubles de mayor densidad que se acumulan en su interior, esta
centrifuga es el modelo 517 de la marca Alfa Laval.
La disponibilidad de este equipo es de prioridad, mientras la materia orgánica es procesada en
harina de pescado por dos líneas de producción, el aceite de pescado solo utiliza una, por lo tanto la
falla o anomalía de algún equipo de esta línea como la centrifuga, puede parar la producción tanto del
aceite como de la harina de pescado.
Este equipo presento una falla y por lo tanto quedo inoperativo en un tiempo mayor a lo
programado, por medio de este trabajo de investigación se quiere lograr saber las causas del fallo y la
solución, para evitar y prevenir futuras fallas semejantes.

4
CAPÍTULO I: ASPECTOS GENERALES
1.1 Planteamiento del problema
Falla de eje de la bola en un Separador Centrifugo de Aceite de Pescado, denominado
“Centrífuga -517” de la marca Alfa Laval.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo general
Analizar la falla del eje de bola y la fractura producida en la caja de resorte de la
Centrifuga 517, perteneciente a la empresa Austral Group – Planta Ilo, Moquegua – Perú.
1.2.2 Objetivos específicos
 Por medio de las técnicas del análisis de causa y raíz de la falla, llegar a resolver como
se ocasiono la falla en estas piezas.
 Prevenir y evitar futuras fallas o desviaciones del rendimiento del equipo en
producción.
 Obtener una mejor disponibilidad y confiabilidad del equipo.
1.3 Justificación de la Investigación
La aplicación de planes y estrategias que prevengan fallas en los equipos industriales, está
motivada por la necesidad de buscar la mejora continua en cualquier proceso productivo y
específicamente en la mejora continua del proceso de mantenimiento. La realización de este
estudio referente al análisis de falla es importante para la empresa, ya que; se le suministrara una
propuesta de solución, con el fin de minimizar o eliminar las fallas que se producen en este
equipo.

5
CAPITULO II: MARCO TEORICO
2.1 Antecedentes de la Investigación
2.1.1 Análisis de Causa Raíz de Falla RCFA
Durante el desarrollo de la investigación se encontraron los siguientes
antecedentes que guardan relación con el tema que se plantea:
El análisis de fallas empezó siendo una actividad originada por la buena práctica de
la ingeniería, o en otros casos, por litigios producidos por la pérdida de activos o de vidas
humanas, donde se pretendía definir las responsabilidades existentes en una determinado
siniestro, por ejemplo en un accidente aéreo. Sin embargo, con el correr del tiempo, se fue
apreciando la importancia que tenía la determinación exacta de la causa raíz de una falla,
como una forma de evitar su ocurrencia en el futuro, impactando diversos indicadores que
se usan actualmente en la gestión del mantenimiento, tales como la disponibilidad,
confiabilidad, tiempo medio entre fallas, etc.
2.2 Fundamentos Teóricos
2.2.1 Descripción del equipo
Los separadores centrífugos Alfa Laval AFPX fueron especialmente diseñados para
trabajos muy exigentes de separación. Las principales características de la centrifugadora
AFPX 517 es su capacidad de manejar altas velocidades de flujo, alto contenido de sólidos y
el procesamiento a alta temperatura.
Además, la AFPX 517 centrífuga combina una alta fuerza G, altas capacidades de
lodos y el funcionamiento automatizado.

6
Figura 01: Centrifuga 517
2.2.2 Equipamiento básico
La centrifuga está equipada con un concentrador o purificador de piezas,
dispositivos de entrada y salida, contador de revolución, juego de piezas de protección
contra la erosión, caja visor iluminado para la toma de fase de luz, interruptor de vibración,
la vibración de aislamiento de la placa de base, motor de brida, juego de herramientas y
conjunto estándar de piezas de repuesto.
Figura 02: Equipamientos de la Centrifuga 517

7
2.2.3 Partes de la centrifuga 517
El separador comprende una parte de procesamiento y una parte de conducción. Es
impulsado por un motor eléctrico (6). Mecánicamente, el bastidor de la máquina
separador se compone de una parte inferior, una parte superior y una cubierta de
recogida. El motor está embridado en el bastidor como se muestra en la ilustración. Los
pies de cuaderna tienen amortiguación de las vibraciones.
La parte inferior del separador contiene el dispositivo de accionamiento horizontal
(1), eje de transmisión con acoplamientos, un engranaje de tornillo sin fin y un husillo
vertical. La parte inferior también contiene un baño de aceite para el engranaje de tornillo
sin fin, un freno y un contador de revoluciones, indicador de velocidad.
Una bomba (3) está unido al husillo de accionamiento y situado en el lado de la
parte inferior. Esta bomba tiene doble función. Es la bomba de entrada de alimentación y
la bomba de descarga de aceite limpio. La parte superior parte de bastidor y la cubierta de
recogida contienen las partes de procesamiento del separador, la entrada y salidas y
tuberías.
El líquido se limpia en el recipiente del separador (4). Esta está montada en la parte
superior del husillo vertical y gira a alta velocidad en el interior del espacio formado por la
parte superior parte de bastidor y la recolección de la cubierta.
Figura 03: Partes de la Centrifuga 517. (1) Dispositivo de accionamiento horizontal, el acoplamiento de
fricción y engranajes desgastados. (2) Recogida de cubierta. (3) Bomba de Intel y de salida del engranaje. (4)
Recipiente separador. (5) Entrada / Salida. (6) Motor eléctrico.

8
2.2.4 Datos Técnicos
Figura 04: Dimensiones de la Centrifuga 517.
Figura 05: Datos Técnicos de la Centrifuga 517.

9
2.3 Términos Básicos
Eje de la Bola: Eje el cual que transmite la rotación vertical de la centrifuga y están solidarios
a este eje los componentes como; el tornillo sin fin, la caja de resortes, rodamientos y otros
mostrados en las figuras anteriores.
Caja de resortes: Tiene la función de evitar las vibraciones del equipo cuando este se detiene.
Desgaste Abrasivo: Es el desgaste donde se arranca parte del material por rozamiento o
fricción.
Agarrotamiento: Es la rigidez, falta de flexibilidad o movimiento.

10
CAPITULO III: MARCO METODOLÓGICO
3 3.
3.1 Tipo de Investigación
De acuerdo a la naturaleza y características del problema objeto de estudio, esta
investigación se enmarca dentro de una Investigación de tipo Explicativa, por cuanto a través del
desarrollo del mismo se pretende buscar la causa de falla en el eje de bola de la centrifuga.
La Investigación Explicativa se encarga de buscar el porqué de los hechos mediante el
establecimiento de relaciones causa-efecto. En este sentido, los estudios explicativos pueden
ocuparse tanto de la determinación de las causas (investigación postfacto), como de los efectos
(investigación experimental), mediante la prueba de hipótesis. Sus resultados y conclusiones
constituyen el nivel más profundo de conocimientos.
3.2 Técnicas e Instrumentos de recolección de datos
Para llevar a cabo la presente investigación se utilizan una serie de técnicas e instrumentos
que permiten, por una parte; recolectar los datos e información necesaria para su desarrollo y,
por otra parte; el análisis e interpretación de los mismos.
Las técnicas utilizadas para la recolección de información fueron:
Observación no estructurada: Esta técnica permite ver de forma clara y directa la situación
presenta dentro del área objeto de estudio y específicamente referente a la falla a estudiar.
Entrevista no estructurada: Por medio de esta técnica se obtiene información por parte del
personal que labora dentro del área de estudio, con la finalidad de conocer el funcionamiento,
mantenimiento, fallas y operación del equipo.
Instrumentos utilizados:
Libreta de anotaciones: en ella se registró toda la información recolectada de las entrevistas.
Diario de campo: en ella se registró toda la información recolectada dentro del área de estudios
Cuaderno de Operador: en esta está el reporte del momento de la falla en el equipo.
Cuaderno de Técnico de Mantenimiento: es el registro de los mantenimientos realizado por el
técnico al equipo.

11
3.3 Fases de Metodología utilizada.
3.3.1 Fase I. Investigación, análisis y selección
Descripción de la situación cuando ocurrió el incidente
La falla para realizar en análisis de causa raíz, tiene los siguientes datos, fecha y
ubicación del equipo donde ocurrió la falla, como muestra en el Cuadro 1.
Fecha de Falla 17/11/12
Fecha del RCFA 28/11/12
Código de Equipo 30012
Localización del Equipo Planta de Aceite
Supervisor de Área Felipe Montalvo Cruz
Descripción del Equipo Centrifuga # 01
Tipo de Falla
( ) Eléctrica
(X) Mecánica
( ) Operacional
Cuadro 01: Datos de la fecha de falla, responsable del Equipo
En planta se cuenta con 3 equipos llamados “Centrifugas”, se produjo la falla en la
numero 1, este equipo tuvo un último mantenimiento intermedio el mes de octubre del
2012, realizado por la misma empresa de la marca Alfa Laval, por convenio esta empresa
se encarga de realizar el mantenimiento menor, intermedio y mayor a estos equipo,
porque ofrece las garantías y las piezas originales.
Según el historial de mediciones de vibración realizado diariamente por el personal
de inspección, se observa el incremento de la vibración en los puntos de medición como
muestra en la Figura 06, este grafico muestra en el eje vertical, el rango de vibración en
mm/s, y en el horizontal los días, que son del primero hasta el día dieciséis del mes de
noviembre, este incremento de vibración que se registró hasta el día anterior de la falla no
pasa los límites permitidos según ISO 10816, por lo que no se procedió a tomar una
medida correctiva, también basándose en la garantía del trabajo reciente de los técnicos
de Alfa Laval.

12
Figura 06: Grafico de medidas de vibración del 1 al 16 de noviembre.
Después de salir de la temporada de veda, se inició el proceso de producción en
planta, el día sábado 17 de octubre del 2012, a las 11:10 am, se procede a detener la
Centrifuga por el operador, el cual reporto a su jefe de producción el mal funcionamiento
de la Centrifuga, reporto que el equipo mostraba un elevado consumo de amperaje, un
ruido al estar operativo y el calentamiento del motor y el equipo.
Se informa del problema al Jefe y al Supervisor de Mantenimiento, los cuales
designan a los técnicos para proceder a inspeccionar el equipo, se bloquea eléctricamente
y se desmonta las tapas del equipo para visualizar la falla interna. Se encontró que el aceite
de transmisión de la centrifuga presentaba partículas metálicas, se notó el agarrotamiento
al tratar de girar la transmisión entre el motor y el eje, llegando a la conclusión de la
gravedad de la falla, se decide poner en inoperatividad al equipo.
Debido a la garantía del servicio de mantenimiento realizado al equipo, se contacta
con el personal técnico de Alfa Laval para solucionar este problema, los cuales el día lunes
19 de octubre, ya estaban en planta para ver la falla en el equipo.
Al desmontar el equipo como se muestra en la Figura 07, se procedió a retirar los
compontes como el eje horizontal, la rueda dentada y luego el eje vertical, según
procedimientos de los técnicos de Alfa Laval,
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1X 2 2.2 2 2.1 2.4 2.2 2.8 2.6 2.5 2.6 2.7 3 3.1 2.9 3.2 3.2
1Y 1.8 1.8 1.8 1.8 1.9 1.8 1.9 1.8 1.9 2 2 2.3 2.4 2.4 2.5 2.8
1Z 1.6 1.7 1.8 1.8 2 2 2.1 2.1 2.2 2.2 2.3 2.4 2.4 2.4 2.5 2.5
2X 1.5 1.6 1.7 1.9 2.2 2.3 2.6 2.5 2.7 2.9 3 3.2 3.5 3.8 3.8 3.9
2Y 1.5 1.7 1.6 1.7 1.7 1.9 1.9 2 2 2.2 2.2 2.5 2.7 2.9 3 3.1
2Z 1.5 1.6 1.8 1.6 1.7 1.9 2 2.3 2.4 2.8 2.4 2.6 2.7 2.8 3.2 3.3
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5MediciondeVibracion(mm/s)

13
Figura 07: Desmontaje de la Centrifuga 517.
Descripción de los componentes del eje de la bola de Centrifuga 517
Los componentes dañados en esta falla fueron: el eje de la bola, la caja de resortes,
los cuales se están ubicados como muestra la siguiente figura.
Figura 08: Desmontaje de la Centrifuga 517.

14
Estos componentes están compuestos por varias piezas unidas y acopladas, que
conforman el eje vertical del equipo mostrado en la Figura 8, como rodamientos, soportes,
el mismo eje, caja de resortes, tornillo sin fin y otros, los cuales se detallan en los Anexos 1
y 2 según el manual del equipo.
Identificación de las fallas en los componentes desmontados
Las piezas que sufrieron el daño fueron el eje de la bola, nombre que se le designa
en el manual, y la caja de resortes como muestra en la siguiente imagen.
Figura 09: Eje de la Bola y caja de resortes desmontados de la Centrifuga 517.
3.3.2 Fase II. Análisis de la pieza para buscar el origen de la falla en un laboratorio
Inspección visual de la parte fallada
Para identificar la causa real de la falla, se comenzó por un análisis visual
macroscópico del eje dañado, este eje es de acero al carbono SAE 1045. La temperatura de
operación de la transmisión de la centrifuga oscila entre 20 °C y 25 °C, a presión
atmosférica. Se puede apreciar en la Figura 12, un desgaste abrasivo severo y una

15
deformación del eje, en la zona donde se ubica los rodamientos que van ajustados el aro
interior de estos con el eje y el aro exterior con la casilla de rodamientos.
El rodamiento 6214 M/C3 ubicado en el lado superior de la caja de resorte estaba
destrozado, y el otro rodamiento 7214 BM ubicado en la parte inferior de la caja estaba
suelto en el eje, de igual modo la casilla de rodamientos presentaba desgaste abrasivo.
Figura 10: Fotografía de la zona del eje con desgaste abrasivo.
Como se puede apreciar en la imagen de la Figura 11, la fractura del alojamiento del
rodamiento de la caja de resortes, debido a una carga excesiva del eje de transmisión,
debido a la falla mencionada párrafos arriba.
Figura 11: Fotografía de la zona fracturada de la caja de resorte.

16
Árbol lógico de Fallas
FALLA: DESGASTE ABRASIVO EN EJE DE LA BOLA
MATERIALOPERACION MONTAJE
Sobrecarga Mal
arranque
del equipo
Material inadecuado, que
ofrece baja resistencia.
Mal ajuste
del
rodamiento
Mala
selección
del
rodamiento
Equivocación
en el montaje

17En la matriz de verificación de la hipótesis tenemos:
ARBOL HIPOTESIS
METODO
DESCARTE
FECHA RESPONSABLE RESULTADOS
OPERACIÓN
Sobre carga
Producción normal
según registro del
operador.
Amperaje elevado
del consumo
normal
17/11/12 Elton Vegazo
Probable y posible: Se
registró un elevado
consumo de amperaje,
cuando ocurrió la falla.
Mal
arranque del
equipo
El operador activo
el equipo según el
manual de
operación.
17/11/12 Elton Vegazo
Descartada: El operador
inicio el equipo
normalmente y sin
problemas.
MATERIAL
Material
inadecuado,
baja
resistencia a
la tracción,
tanto el eje,
la caja de
resorte y los
rodamientos.
Inspección Visual 17/11/12 Felipe Montalvo
Probable y posible: Los
repuestos y materiales
proporcionados por Alfa
Laval, son fabricados por
ellos, con sus dimensiones,
los cuales no se
encuentran en el mercado
en otras marcas.
MONTAJE
Mal ajuste
del
rodamiento
Probable y posible: Al
realizar el mantenimiento
intermedio, pudo haber un
mal montaje de los
rodamientos, lo que lleva
deducir un poco ajuste del
rodaje y como
consecuencia causo su
deterioro y destrozo.
Mala
selección del
rodamiento
Probable y posible: Los
rodamientos montados en
el mantenimiento capas
fueron de otras
características de
operación, debido a que
estas piezas vienen en kit
de repuestos del
mantenimiento
intermedio.
Equivocación
en el
montaje
Probable y posible: Estos
equipos tienen un
procedimiento para ser
desmontar y montar sus
componentes, por falta de
experiencia el técnico haya
hecho el montaje de
piezas equivocado.

18
Se llega a la posible conclusión de que la falla se originó, por el mal ajuste de los
rodamientos en el eje y la casilla de rodajes, como se mencionó anteriormente, un mes
antes de que la falla ocurriese, se realizó el mantenimiento intermedio de la centrifuga por
los técnicos de Alfa Laval, siendo responsabilidad de ellos la falla del equipo. Esta falla se
ocasiono por el ajuste incorrecto del rodamiento, que produjo el deterioro de estos,
desgastando primero las pistas de rodadura hasta llegar a romperlas, produciendo la salida
de los elementos rodantes, los cuales causaron el desgaste abrasivo al eje como se
muestra en la Figura 10.
El equipo estaba en funcionamiento por 15 días, trabajando con el mantenimiento
intermedio realizado, a medida que pasaban los días, las medidas registradas de
vibraciones iban aumentando, producto del deterioro de los rodamientos. Se notaba el
consumo elevado de amperaje y el calentamiento en el equipo mayor a lo normal.
El costo por servicio de mantenimiento de Alfa Laval es de:
3.3.3 Fase III. Posible solución al problema y las recomendaciones para que la pieza no vuelva
a fallar, es decir, las medidas preventivas
Acción Responsable Plazo
Rellenar y mecanizar el eje, con las tolerancias
especificadas en el manual.
Felipe Montalvo 22/11/12
Hacer el pedido del kit de rodamientos, una caja de
resortes y casilla de rodajes.
Edwin Torres 25/11/12
Realizar el buen montaje de las nuevas piezas y el eje
reparado, aplicando buenas técnicas de precisión y
tolerancias.
Tec. de Alfa Laval 30/11/12
Supervisar el montaje del equipo Felipe Montalvo 30/11/12
Registrar la falla del equipo y tenerlo en consideración
para futuros mantenimientos.
`Felipe Montalvo 30/11/12
ACTIV. /
ZONA DE
TRABAJO
REQ/O.
SERV.
CODIGO
MATERIALES
REPUESTOS
Cantid. Unid.
Precio
Unitario
US$
Precio
Unitario
US$
Centrifuga
1
O. Servicio
Servicio de
mantenimiento
ALFA LAVAL
1 Sv 12,000.00 12,000.00

19
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El primer paso para el análisis de falla del eje de la bola de la centrifuga, se basó en la
información escrita obtenida por los apuntes de los cuadernos de producción y mantenimiento,
también por la inspección visual.
La falla fue producida por un mal montaje del rodamiento, cuando se realizó el
mantenimiento intermedio por los técnicos de la empresa Alfa Laval al centrifuga.
El análisis del RCA de falla, es muy útil para buscar la causa de una falla en un equipo que
tiene un alto grado de prioridad su funcionamiento.
Se recomienda supervisar el mantenimiento a estos equipos, cuando el personal técnico de
la marca del equipo lo realice, dar consejos y soluciones ante cualquier inconveniente que se
presente.

20
BIBLIOGRAFIA
Análisis de la causa raíz: una herramienta para la administración de la calidad total - Paul F.
Wilson, Larry D. Dell, Gaylord F. Anderson – 2000.
Gestión Integral de Mantenimiento - Guillermo Cabrera Infante, Ana Pastor Tejedor, Luis Navarro
Elola.
Gestión del Mantenimiento – J. Pistarelli.
Manual de Operación y Mantenimiento de la Centrifuga 517 – Alfa Laval.
Apuntes de los registros de mantenimiento y operación del equipo.

21
ANEXOS
Anexo 1: Esquema de los componentes interiores de la caja de resortes, montados en el eje de la
bola.

22
Anexo 2: Esquema de los componentes de trasmisión de la centrifuga.

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