Aplicación del análisis de modos y efectos de fallas (AMEF) al tractor Belarus 1523

Introducción

El mantenimiento puede considerarse tan antiguo como la
existencia del hombre. Por relatos históricos sabemos que
el hombre desde sus principios practicaba el mantenimiento, hasta
de sus utensilios más primitivos, aunque no en forma
lógica y ordenada, sino forzado por las necesidades
básicas para su supervivencia, utilizando cada día
medios más efectivos para conseguir sus fines
(García Palencia, 2006).

Posteriormente con el comienzo del presente siglo se
inició la etapa de realización del mantenimiento
correctivo y la creación de los primeros talleres, que
vino a tomar importancia relevante durante la Segunda Guerra
Mundial en la industria militar, donde se vio la necesidad de
implantar técnicas con el fin de prevenir las fallas de
los equipos en acción; después de lo cual se
estableció el mantenimiento en la industria como una
actividad paralela a la producción y al control de calidad
(García Palencia, 2006).

Estas actividades de mantenimiento son tan antiguas como
la propia revolución industrial, la preocupación
por la correcta generación del vapor y el establecimiento
de la producción aún pareciendo rudimentaria en los
inicios, han hecho necesario la planificación,
organización y el diseño de actividades de
mantención o reparación (Zaldívar,
2009)

Teniendo en cuenta lo anteriormente planteado, se
evidencia que en la C.V.A.Compañía de Mecanizado
Agrícola y Transporte "Pedro Camejo", S.A., no se realizan
estudios de análisis de fallas que permitan predecir la
fiabilidad en sus tractores, de modo que el mantenimiento se
torna costoso. Por tanto, constituye el problema
científico a tratar que: los procedimientos actuales
que se llevan a cabo en la empresa sobre las fallas de los
componentes del tractor Belarus 1523, no permiten realizar un
estudio sobre las causas que provocan las mismas en dichas
máquinas.

CAPÍTULO II:

Materiales y
métodos

• Caracterización de la empresa donde se
  realizó la investigación.

2.1.1 Localización Geográfica del
Área Experimental: La localización
geográfica del área experimental
corresponderá a la C.V.A. Compañía de
Mecanizado Agrícola y Transporte "Pedro Camejo",
S.A.

2.2 Características generales del tractor Belarus
1523.

Según datos suministrados por el coordinador de
la sede, el jefe de taller y el jefe de servicio técnico
de la C.V.A. Compañía de Mecanizado Agrícola
y Transporte "Pedro Camejo" S.A., la sede cuenta con 27 tractores
en inventario, de los cuales cinco (5) de ellos son tractores
Belarus 1523, como se muestra en la tabla 2.1 y son los que
están sometidos a mayores frecuencias de trabajo durante
las zafras de producción, es por esta razón que los
análisis se realizaron en función al tractor
Belarus 1523, ya que son de interés para la
empresa.

2.4.1 Análisis de criticidad a los sistemas
del tractor Belarus 1523, perteneciente a C.V.A.
Compañía de Mecanizado Agrícola y
Transporte" Pedro Camejo", S.A. (Rondón V.,
2008).

Para determinar cuál es el elemento más
crítico dentro de los sistemas analizados se calcula la
criticidad, y así de esta forma mejorar la confiabilidad
del equipo. El cálculo se efectuará aplicando la
ecuación 2.2.

(2.2)

2.3 Procedimiento para implementar el Análisis de
modos y efectos de fallos.

2.3.1 Identificación de los sistemas de
control actuales, determinación de los índices de
evaluación y cálculo de los números de
prioridad de riesgo para cada modo de fallo.

Para implementar este paso se buscaron los controles
diseñados para prevenir las posibles causas de fallo,
tanto los directos como los indirectos o bien para detectar el
modo de fallo resultante. Esta información se obtuvo del
análisis de sistemas y procesos de control similares al
objeto de estudio y a partir de los reportes de fallas de los
tractores Belarus 1523 suministrados por la empresa durante los
meses de Enero, Febrero, Marzo, Abril y Mayo, en el anexo 1 se
muestra un modelo de la planilla de reporte de fallas.

Para determinar los índices de evaluación
para cada modo de falla se tuvo en cuenta que existen tres, ellos
son: Índice de Gravedad (S), Índice de Ocurrencia
(O) e Índice de Detección (D)

CAPÍTULO III:

Resultados y
discusión

En este capítulo se muestra el resultado de la
aplicación de la metodología para llevar a cabo la
implementación del análisis de los modos y efectos
de fallos, y el análisis de criticidad, para ello se
desarrollan los siguientes epígrafes.

Para desarrollar las metodologías del
análisis de criticidad y el AMEF es necesario aplicar la
ley de Pareto. En la figura 3.1 se muestran los resultados de la
estratificación de las fallas ocurridas en los diferentes
sub-sistema del tractor Belarus 1523, aplicando el diagrama de
Pareto. Los resultados observados permiten identificar que los
sub-sistemas de arranque, de alimentación,
Hidráulico y de Fuerza, cuyo acumulado en conjunto es de
84,13 %. Por tanto según lo establecido en la ley de
Pareto estos sub-sistemas constituyen el 16 % de causas que
provocan el 84 % de los efectos. Es por esta razón que
solo se analizarán estos cuatro (4) sub-sistemas, ya que
los demás no son influyentes.

Fig.3.1. Estratificación a
través del diagrama de Pareto de las fallas en los
sub-sistema del tractor Belarus 1523.

3.1 Aplicación del análisis de
criticidad.

En la figura 3.2 se muestran los resultados del
análisis de criticidad para el sub-sistema de arranque,
observando que en el elemento alternador se obtuvo un valor de
1056 y en el cableado de 80, lo que representa para el primer
caso una criticidad alta y criticidad baja para el segundo caso,
respectivamente, según Huerta (2000).

Fig.3.2. Representación del
análisis de criticidad del sub-sistema de
arranque.

En la figura 3.3 se muestran los resultados del
análisis de criticidad para el sub-sistema de
alimentación, observando que en los elementos bomba de
inyección, inyectores y filtros valores de 270, 306 y 180,
observando en los tres (3) casos una criticidad alta y los
elementos múltiple de escape, tubo de escape y trampa de
agua, con valores de 60 y 41, representan una criticidad baja,
según Huerta (2000).

Fig.3.3. Representación del
análisis de criticidad del sub-sistema de
Alimentación.

En la figura 3.4 se muestran los resultados del
análisis de criticidad para el sub-sistema de
hidráulico, observando en los elementos cuerpo de
válvulas, bomba de alimentación y elevador
hidráulico, valores de 462, 150 y 40, lo que representa
para el primer caso una criticidad alta, para el segundo caso una
criticidad media y criticidad baja para el tercer caso, Huerta
(2000).

Fig.3.4. Representación del
análisis de criticidad del sub-sistema
Hidráulico.

En cuanto al análisis de criticidad para el
sub-sistema de fuerza, solo se aplicó para el embrague, ya
que fue el único elemento que reportó fallas, el
mismo arrojó valores de 810, lo que representa una
criticidad alta, Huerta (2000).

3.3 Aplicación del análisis de modos y
efectos de fallas (AMEF)

Para lograr la implementación de la
metodología se desarrolla el segundo paso, y se determina
que el tipo de AMEF a utilizar es el de proceso, que se aplica en
la búsqueda de fallos y las causas en el siguiente paso,
es decir, en el proceso de producción. Es importante
acotar que en el AMEF seleccionado sólo se
desarrolló la Situación Inicial, es decir,
desde la fase 1 a la fase 8, quedando pendiente la
Situación Propuesta (fase 9 y 10) y la Fase de
Seguimiento.

3.4. Determinación de AMEF de los sub-sistema
de Arranque del tractor Belarus 1523.

Se observó que el componente alternador presenta
cuatro (4) modos de fallos, como son: el deterioro en los
conductores, el desgaste por fatiga en dos formas, así
como el deterioro en las escobillas. Estos modos presentan un
estado normal con un IPR = 70, preocupante para un IPR = 96, paro
inmediato para un IPR =144 y IPR = 216 y no especificado para un
IPR = 48. También se muestra el modo de fallo del
componente cableado como es: deterioro de los conductores. Este
modo presenta dos causas, las que provocan dos estados no
especificado con un IPR = 28 e IPR = 36 respectivamente,
según Grima y Martorrell (1995).

3.5 Determinación de AMEF de los sub-sistema
de Alimentación del tractor Belarus 1523.

El componente bomba de inyección presenta un (1)
modo de fallo, como es el desgaste. Este modo presenta cinco
causas, las que provocan dos estados paro inmediato con un IPR =
216 e IPR = 162 respectivamente, dos estados normal con un IPR =
54 e IPR = 54 respectivamente, y un estado no especificado con un
IPR= 36. También se muestra dos modos de fallo del
componente inyectores, como lo es: ajuste inapropiado y fuga de
combustible, los que provocan dos estados paro inmediato con un
IPR= 486 e IPR = 378 respectivamente. El componente filtros
presente un modo de fallo como lo es
obstrucción/taponamiento, lo que provoca un estado no
especificado con un IPR= 48. También el componente tubo de
escape presente un modo de fallo como lo es la rotura, lo que
provoca un estado no especificado con un IPR= 20. Del mismo modo
el componente múltiple de escape presente un modo de fallo
como lo es la rotura, lo que provoca un estado de paro inmediato
con un IPR= 192. Grima y Martorrell (1995).

3.6 Determinación de AMEF de los sub-sistema
Hidráulico del tractor Belarus 1523.

Se observó que el componente bomba
hidráulica presenta cuatro (4) modos de fallo, como son:
cavitación, aeración, defecto y desgaste. Para el
caso del modo de fallo cavitación presenta un estado de
paro inmediato con un IPR= 245, la aeración presenta un
estado de preocupante con un IPR= 84, el defecto presenta un
estado de paro inmediato con un IPR= 315 y el modo de fallo
desgaste presenta dos causas, las que provocan un estado de paro
inmediato y preocupante, cuyos IPR son 270 y 108,
respectivamente.

El componente elevador hidráulico presenta los
modos de fallo defecto y desgaste, cuyos estados son normal y
paro inmediato y los IPR son 60 y 162, respectivamente. El
componente cuerpo de válvulas presenta tres modos de
fallo, los cuáles son defecto, atascamiento y desgaste. El
modo de fallo defecto evidencia tres causas, cuyos estados son
paro inmediato, preocupante y paro inmediato y los IPR= 216, 100
y 225, respectivamente. El modo de fallo atascamiento evidencia
un estado de paro inmediato y un IPR= 315. El modo de fallo
desgaste presenta tres causas, sus estados son paro inmediato,
alarmante y paro inmediato y los IPR son 160, 128 y 144,
respectivamente, según Grima y Martorrell
(1995).

3.7 Determinación de AMEF de los sub-sistema
de Fuerza del tractor Belarus 1523.

El componente embrague presenta siete (7) modos de
fallo, los cuales son: Rotura del resorte del embrague, contacto
insuficiente con el volante y el plato de presión, juego
excesivo en los cojinetes de empuje, deficiente graduación
del embrague, impacto de aceite en el compartimiento seco del
cuerpo de embrague y rotura en el diafragma de traba. Estos modos
de fallo presentan estados de preocupante, normal,
crítico, alarmante, crítico y no especificado y los
IPR son 90, 72, 108, 128, 105 y 48, respectivamente. El modo de
fallo el embrague no se desconecta completamente presenta dos
causas y los estados son no especificado, crítico, los
IPR= 27 y 112.

Conclusiones

• 1. Se determinaron las características
  técnicas fundamentales del tractor Belarus
  1523.

• 2. Se determinaron los sub-sistemas que
  producen el mayor porcentaje de efectos en el tractor Belarus
  1523, identificando los sub-sistemas de arranque, de
  alimentación, Hidráulico y de Fuerza, cuyo
  acumulado en conjunto es de 84,13 %.

• 3. Se realizó el análisis de
  criticidad a los sub-sistemas de Arranque,
  Alimentación, Hidráulico y Fuerza del tractor
  Belarus 1523, resultando para el sub-sistema de arranque que
  en el elemento alternador se obtuvo una criticidad alta y
  para el elemento cableado una criticidad baja. En cuanto al
  sub-sistema de alimentación, se observó que en
  los elementos bomba de inyección, inyectores y filtros
  se observó en los tres (3) casos una criticidad alta y
  en los elementos múltiple de escape, tubo de escape y
  trampa de agua, presentaron una criticidad baja. El
  sub-sistema de hidráulico, se observó que en
  los elementos cuerpo de válvulas, bomba de
  alimentación y elevador hidráulico una
  criticidad alta para el primer caso, una criticidad media
  para el segundo caso y criticidad baja para el tercer caso.
  En cuanto al sub-sistema de fuerza, solo se aplicó
  para el embrague, ya que fue el único elemento que
  reportó fallas, observándose una criticidad
  alta.

• 4. Se determinaron los modos de fallos de los
  sub-sistemas de Arranque, Alimentación,
  Hidráulico y Fuerza del tractor Belarus 1523,
  resultando que para las siete causas de fallos en el
  Sub-sistema arranque se obtuvieron un estado normal, un
  estado preocupante, dos estados de paro inmediato y tres
  estados no especificados. Además es importante acotar
  que los estados de paro inmediato corresponden al componente
  alternador. En cuanto a las diez causas de fallos en el
  Sub-sistema de alimentación se obtuvieron dos estados
  normal, cinco estados de paro inmediato y tres estados no
  especificados. Además es importante acotar que los
  estados de paro inmediato corresponden a los componentes
  bomba de inyección, inyectores y múltiple de
  escape. En el mismo orden de ideas, para las 14 causas de
  fallos en el Sub-sistema hidráulico se obtuvieron un
  estado normal, tres estados preocupante, un estado alarmante
  y nueve estados de paro inmediato. Además es
  importante acotar que la mayor frecuencia (5) de estados de
  paro inmediato corresponde al componente cuerpo de
  válvulas. Y para las ocho causas de fallos en el
  Sub-sistema de fuerza se obtuvieron un estado normal, un
  estado preocupante, tres estados crítico, un estado
  alarmante, y dos estados no especificados.

Recomendaciones

• 1. Capacitar al equipo AMEF sobre los elementos
  críticos y con altos valores de gravedad y ocurrencia,
  de modo que permitan las acciones de mejora.

• 2. Continuar con la Situación
  Propuesta (fases 9 y 10), decidiendo acciones de mejora
  dirigidas a disminuir los índices de gravedad,
  ocurrencia y detección. Optando primero por acciones
  preventivas (que incidan sobre los índices de gravedad
  y ocurrencia). Si no se pueden realizar las acciones
  preventivas recurrir a acciones correctivas (disminuyendo el
  índice de detección). Luego de aplicar las
  acciones de mejora se debe recalcular el número de
  prioridad de riesgo (IPR), considerando que el objetivo
  será obtener un IPR menor que el obtenido en la
  Situación Inicial.

• 3. Debe existir una Fase de Seguimiento
  por parte del equipo AMEF para asegurarse de que todas las
  acciones recomendadas sean puestas en marcha y aplicadas
  correctamente.

• 4. Implementar la metodología de
  análisis de modos y efectos de fallas al resto del
  parque de maquinarias de la C.V.A. Compañía de
  Mecanizado Agrícola y Transporte Pedro Camejo,
  S.A.

Autor:

Ing. Esp. Hydradunia Acosta Celis

COAUTORES:

M.Sc. Ing. Raúl Felipe Pacheco
Gamboa.

Profesor Auxiliar

M. Sc Denis Álvarez Mora