Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Mecánica
SITUACIÓN ACTUAL E IMPLEMENTACIÓN DE MEJORAS, EN EL
MANTENIMIENTO MECÁNICO DE LOS SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO POR
AGUA Y DE SUMINISTRO DE AGUA PARA PLANTA DE PROCESOS PACASMAYO.
José Alfredo Calvay Nauca
Cajamarca, Agosto de 2011
UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
SITUACIÓN ACTUAL E IMPLEMENTACIÓN DE MEJORAS, EN EL
MANTENIMIENTO MECÁNICO DE LOS SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO POR
AGUA Y DE SUMINISTRO DE AGUA
TRABAJO
PRESENTADO AL CURSO DE METODOLOGIA DE INVESTIGACION
FACULTAD DE INGENIERÍA MECANICA
POR
JOSE ALFREDO CALVAY NAUCA
AL CONFERÍRSELE EL TRABAJO DEL
ESTUDIANTE DE INGENIERIA MECÁNICA
CAJAMARCA, AGOSTO DE 2011
HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR
Cumpliendo con los preceptos que establece la ley de la Universidad de Alas Peruanas
Presento a su consideración mi trabajo de tesis.
SITUACIÓN ACTUAL E IMPLEMENTACIÓN DE MEJORAS, EN EL
MANTENIMIENTO MECÁNICO DE LOS SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO POR
AGUA Y DE SUMINISTRO DE AGUA.
Tema que fue asignado por el curso de Metodología de Investigación
Escuela de Ingeniería Mecánica
José Alfredo Calvay Nauca
ACTO QUE DEDICO A
DIOS Por concederme la bendición de culminar esta etapa de mi vida.
MIS PADRES. Policarpo Calvay Julca y Dina Nauca Romero de Calvay, como muestra de agradecimiento a todos sus sacrificios, a su amor y a sus sabios consejos.
MIS HERMANOS Gladys, Gloria, Teófilo, Mercedes, Nelly, Dina, Paulo, Félix por su apoyo, cariño y ejemplos de superación.
1.- Planteamiento del problema
El planteamiento del problema es referido al proceso seguido para llevar a cabo la implementación de mejoras en el mantenimiento mecánico de los sistemas de enfriamiento por agua y de suministro de agua de proceso, de planta , de Cementos Pacasmayo, S.A., dentro del marco de un sistema de gestión de mantenimiento de clase mundial.
1.1.- Descripción de la realidad problemática
Dar a conocer la descripción de los problemas enfrentados y equipos mecánicos de los sistemas de agua abordados en la planta
1.2.- Antecedentes Teóricos
Los métodos empleados en la industria para remover el calor excedente generado en ciertas partes de la maquinaria y en fluidos de trabajo, son muy variados.
En una planta de producción es común observar el uso de ventiladores que dirigen corrientes de aire hacia ciertos puntos de algunos equipos, y en otros casos, entradas de tubería a equipos, que transportan agua para enfriamiento a presión.
Aunque en ambos casos, tanto la función del aire como la del agua es la misma, ésta última es más eficiente debido a que posee un coeficiente de transferencia de calor mayor, razón por la cual, su uso en sistemas de enfriamiento es más frecuente.
Además, el agua posee la ventaja de poder reciclarse térmicamente de una manera sencilla y económica, por lo que es posible utilizar una misma cantidad en repetidas ocasiones en un sistema de enfriamiento de circuito cerrado.
Dicho sistema está compuesto por equipos de bombeo, torres de enfriamiento, tanques de acopio y redes de tubería de envío y retorno del agua, y el mal funcionamiento en cualquiera de estos elementos, puede causar daños en la maquinaria que abastece, paro o disminución en el ritmo de producción y aumento en el costo de operación del sistema, por lo que es indispensable
contar con planes de mantenimiento eficaces que aseguren el funcionamiento
siempre correcto del sistema de enfriamiento.
Por otro lado, el agua también es utilizada como recurso de fabricación en una gran variedad de procesos productivos en la industria, conociéndose en estos casos como agua de proceso.
Las fallas en el funcionamiento de los equipos de bombeo y en la red de tubería que componen al sistema de suministro de agua de proceso, puede tener como consecuencias paro o disminución en la tasa de producción y daños a la calidad del producto, por lo que también es indispensable para este
sistema, contar con planes de mantenimiento eficaces que aseguren su correcto funcionamiento todo el tiempo.
El presente trabajo tiene su motivación principal en la importancia que tiene la operación exenta de fallos de los sistemas de enfriamiento por agua y de suministro de agua de proceso de planta San Miguel, de Cementos Progreso, S.A.
En el primer capítulo se describen: el entorno en que se desarrolla el trabajo, las causas que dieron origen a la implementación de mejoras en el mantenimiento mecánico de los sistemas de agua tratados y la base de los Procedimientos que se emplearon en la realización de dichas mejoras. Y en el segundo capítulo se describen: los procedimientos utilizados en la realización
de las mejoras y las mejoras efectuadas.
1.3.- Formulación del problema a investigar
- Los datos de registro de la mayoría de equipos se encuentran incompletos y muchas veces son inexactos, por lo que no logran dar una descripción adecuada de ellos. Esto, puede tener como consecuencia la prolongación de un paro no programado debido a que se dificultaría la adquisición de los repuestos necesarios en el tiempo debido. Además, para el caso específico de las bombas de agua, se vuelve difícil ubicar su curva de desempeño, sin la cual, no es posible conocer si seguiría siendo apta para cumplir nuevas necesidades derivadas de alguna variante en las instalaciones actuales.
- No se conoce con exactitud la ubicación, cantidad, tipos y función de los accesorios que ejercen control sobre el flujo del agua en las tuberías, ni de aquellos que proporcionan características del flujo en ciertos puntos de las instalaciones, por lo que no es posible mantener un stock óptimo de accesorios para repuesto. Además, lo anterior conduce a que surjan demoras en las reparaciones de los propios sistemas de agua, y algunas
veces, paros en los equipos que son abastecidos por tales sistemas.
- No se conoce con certeza la disposición actual de la tubería en los sistemas de agua, como consecuencia de modificaciones hechas y que no se han registrado, lo que en algunas ocasiones, dificulta las labores de mantenimiento en los equipos que abastecen, por no conocer precisamentecómo se realiza el abastecimiento.
- Las instrucciones establecidas para las tareas de mantenimiento preventivo de los equipos de los sistemas de agua son muy generales, lo que puede tener como consecuencia, inexactitud en la asignación de tiempos de ejecución de tareas y confusión hacia el técnico ejecutante, lo que puede resultar en un mantenimiento mal realizado.
-No se conoce con exactitud la tasa de consumo de agua de proceso por parte de los equipos de la planta, siendo esto muy importante para conocer la participación de este recurso dentro del costo de producción.
- No existe identificación visual en campo para distinguir al sistema de enfriamiento por agua, del de suministro de agua de proceso, lo que puede acarrear dificultades en la ejecución de mantenimiento de los propios sistemas de agua o de los equipos que abastecen.
1.4.- Horizontes de la investigación(*)
1.5.- Justificación e importancia de la investigación
Estudiar el entorno en que se desarrolla el trabajo, las causas que dieron origen a la implementación de mejoras en el mantenimiento mecánico de los sistemas de agua tratados y la base de los procedimientos que se emplearon en la realización de dichas mejoras.
2.- Fundamento teórico de la investigación
Planta Pacasmayo es una planta construida para la fabricación de Cemento Portland, S.A. Su nombre se debe al de la finca en donde se encuentra ubicada, Pacasmayo, La libertad , Trujillo, a unos 758 kilómetros de Ciudad de lima, y fue construida con la visión de fabricar cemento de gran capacidad de producción que permitiera la expansión de Cementos Pacasmayo S.A. hacia mercados cada vez más grandes y competitivos.
2.1.- Marco teórico cuando se pertinente
Actualmente, planta Pacasmayo es una de las plantas productoras de cemento más avanzada de Perú. Con sus 3 líneas de producción, denominadas línea 1, línea 2 y línea 3, de acuerdo al orden en que fueron construidas, tiene una capacidad de producción de 3 millones de toneladas de cemento por año entre las que se encuentran varios tipos o formulaciones especiales destinadas a satisfacer requerimientos específicos de ciertas aplicaciones, siendo estos tipos: Cemento 4000, Cemento 5000, Cemento UGC, Cemento Blanco, Cemento Tipo V, Cemento Clase H y Cemento para Fabricar Blocks. Además de la fábrica de cemento, en planta Pacasmayo se encuentran ubicadas una línea de producción de cal hidratada y la Generadora Progreso, ambas pertenecientes también, a la Corporación Cementos Pacasmayo. La línea de producción de cal hidratada está en operación desde 1991 y tiene capacidad de producir 720 sacos de cal hidratada por hora, y por el otro lado, la Generadora Progreso es una central de generación eléctrica a base de 4 motores de combustión interna marca MAK® con capacidad total de producción de 16000 Kwh. En Planta Pacasmayo se realizan todas las etapas necesarias para la fabricación de cemento, las cuales comprenden: extracción de materiales, trituración de materias primas, molienda de materias primas, molienda de cemento y despacho.
2.2.- Marco teórico
La extracción de las principales materias primas, consistentes principalmente en piedra caliza y arcillas, es realizada por medio de explosivos y por medios mecánicos en canteras cercanas a la planta, desde donde son transportadas hacia la etapa de trituración. En la etapa de trituración de materias primas, se utilizan dos trituradoras giratorias que operan en serie; una trituradora primaria que recibe directamente el material transportado desde las canteras y que, luego de una primera reducción de dimensiones, es enviado a la trituradora secundaria de donde se obtiene el material en tamaños adecuados para su posterior molienda. También para esta etapa, se cuenta con una trituradora de impacto que opera sin relación con las anteriores y realiza la función de ambas trituradoras, primaria y secundaria, a la vez. Previo a la molienda de las materias primas es necesario realizar un proceso conocido como pre-homogenización, que tiene la finalidad de mezclar las materias primas de manera uniforme y en las proporciones adecuadas antes de su entrada a los molinos de crudo. Para la etapa de molienda de materias primas, se utilizan dos molinos de bolas, correspondientes a las líneas 1 y 2, y un molino vertical de rodillos correspondiente la línea 3, de donde se obtiene el material.
3.- Objetivos de la Investigación
3.1.- Objetivo general
Proporcionar un buen entendimiento acerca de la importancia y operación
de los sistemas de enfriamiento por agua y de suministro de agua de proceso
de planta San Miguel, de Cementos Pacasmayo S.A., y desarrollar, planes
mejorados de mantenimiento preventivo que permitan obtener el máximo
rendimiento de los equipos mecánicos de estos sistemas, a un costo total
óptimo y de forma permanente.
3.2.- Objetivos específicos
1. Describir la importancia y operación de los sistemas de enfriamiento por agua y de suministro de agua de proceso de planta Pacasmayo.
2. Establecer claramente la problemática enfrentada en los sistemas de enfriamiento por agua y de suministro de agua de proceso de planta Pacasmayo.
3. Actualizar los planos de las instalaciones de los sistemas de enfriamiento
por agua y de suministro de agua de proceso de planta Pacasmayo.
4. Recopilar y organizar los datos de los accesorios y redes de tubería que componen a los sistemas de enfriamiento por agua y de suministro de agua de proceso, para lograr el buen entendimiento de su operación, y al
Mismo tiempo, facilitar sus tareas de reparaciones y modificaciones.
5. Desarrollar planes de mantenimiento preventivo mejorados para los equipos mecánicos de los sistemas de enfriamiento por agua y de suministro de agua de proceso, dentro del marco de un Mantenimiento de Clase Mundial.
6. Proporcionar sugerencias que contribuyan a efectuar mejoras en las instalaciones de los sistemas de enfriamiento por agua y de suministro de agua de proceso.
4.-Formulación de hipótesis
Hipótesis principal
Los métodos empleados en la industria para remover el calor excedente generado en ciertas partes de la maquinaria y en fluidos de trabajo, son muy variados. En una planta de producción es común observar el uso de ventiladores que dirigen corrientes de aire hacia ciertos puntos de algunos equipos, y en otros casos, entradas de tubería a equipos, que transportan agua para enfriamiento a presión. Aunque en ambos casos, tanto la función del aire como la del agua es la misma, ésta última es más eficiente debido a que posee un coeficiente de transferencia de calor mayor, razón por la cual, su uso en sistemas de enfriamiento es más frecuente. Además, el agua posee la ventaja de poder reciclarse térmicamente de una manera sencilla y económica, por lo que es posible utilizar una misma cantidad en repetidas ocasiones en un sistema de enfriamiento de circuito cerrado.
Hipótesis derivadas (*)
5.- Variables
5.1.- Definición Conceptual de las variables (indicadores)
Son representaciones numéricas de la medida del desempeño de una actividad o proceso y son utilizados para respaldar la toma de decisiones sobre la base de hechos comprobables.
5.2.- Definición operacional de las variables (índices)
Consiste en un registro histórico del desempeño de cada equipo que incluye tiempo de parada y número de fallas, tiempo de operación, actividades de Mantenimiento realizadas en fallas mayores y el costo de su reparación.
5.3.- Matriz de consistencia.
Es una matriz que identifica la competencia de las personas que realizan actividades de mantenimiento preventivo predictivo correctivo proactivo.
Su objetivo es identificar la base de habilidades, diferencias y necesidades de capacitación para un individuo o grupo de personas para optimizar la flexibilidad de las habilidades.
6.- Diseño operacional.
El diseño operacional es un plan a largo plazo (13 semanas) de todas las actividades de mantenimiento y los recursos necesarios para realizarlas. Este debe tomar en cuenta la disponibilidad de la mano de obra, la productividad de la mano de obra, las rutinas de mantenimiento planificadas, las tareas prioritarias y la disponibilidad del material y de los repuestos.
6.1.- Tipo y nivel de investigación
Mantenimiento predictivo
Se encarga de predecir las fallas en los equipos críticos a través del monitoreo de parámetros de operación susceptibles de ser medidos, de los equipos críticos de la planta y proporciona información de sus tendencias a las distintas áreas de mantenimiento.
En la ejecución del mantenimiento predictivo se pueden distinguir las siguientes fases:
· Detección: consiste en el monitoreo periódico de las características de operación del equipo crítico. Los datos obtenidos en campo son graficados para verificar algún cambio respecto a las alarmas definidas, evaluando así la tendencia.
· Análisis: consiste en la obtención de datos de campo adicionales cuando se detectan cambios en la operación normal del equipo, con la finalidad determinar la causa de algún problema.
· Corrección: consiste en corregir y eliminar el problema que ha sido analizado anteriormente.
· Verificación: una vez hecha la corrección del problema se procede a verificar la operación contra las alarmas.
El jefe de mantenimiento predictivo en colaboración con los mecánicos de mantenimiento predictivo, define las rutinas y frecuencias de inspección de acuerdo a los siguientes criterios:
· Sugerencias del fabricante
· Manuales del equipo
· Experiencias con equipos similares
· Problemas encontrados en la operación de los equipos
· Sugerencia de apoyo técnico externo
Las actividades comunes de mantenimiento predictivo que se realizan a los quipos son las siguientes:
· Análisis de Vibración
· Verificación de temperaturas en puntos clave o específicos de cada equipo
· Revisión de presiones
· Apreciación de resistencias mecánicas de materiales
· Elongación de cadenas
· Muestreo de aceite
Mantenimiento preventivo
Consiste en ejecutar periódicamente un conjunto de actividades planificadas en los equipos críticos, con la finalidad de garantizar su funcionamiento requerido y mejorar su disponibilidad.
Los distintos grupos de trabajo de las áreas de la planta ejecutan el mantenimiento bajo la supervisión del supervisor de área y reportan los resultados a mano en la misma OT entregada con la asignación del trabajo. Después de ejecutado el trabajo, el responsable de realizar el mantenimiento entrega la OT al supervisor de área, quien revisa su ejecución correcta para su posterior aprobación.
Si no se realizaron todas las actividades programadas, el supervisor investiga la razón y solicita al ingeniero auxiliar la reprogramación de las mismas.
Mantenimiento correctivo
Actividad desarrollada en los equipos críticos de la planta, cuando, a consecuencia de una falla, han dejado de prestar la calidad de servicio para el que fueron diseñados.
Los trabajos de mantenimiento correctivo se originan a partir de una notificación de falla por medio de un aviso o por la detección de la falla en /los controles de operación del equipo.
Si la reparación de la falla requiere únicamente de unos cuantos trabajos sencillos, no hay necesidad de generar una OT y su registro se hace solo en el Reporte de Actividades del turno.
Para el caso en que se necesite generar una OT se realiza el mismo procedimiento del mantenimiento preventivo al concluir la ejecución de los trabajos.
6.2.- Método de la investigación
Muestreo y análisis de los datos y códigos activos de los equipos.
6.3.- Universo y muestra
Motores, generadores análisis de fluidos y la muestra de un porcentaje de los que presentaban fallas .
7.- Contrastación de la hipótesis
7.1.- Diseño de comprobación de hipótesis
7.2.- Descripción de la técnica que utilizan en la investigación
b.- Técnicas para recolectar información
Rutinas de inspección diaria
Consisten en la realización habitual de una serie de tareas sencillas enfocadas hacia la prevención de fallas en los equipos que están en operación, y no forman parte del plan de mantenimiento formal de la planta.
Por lo general, no requieren el uso de instrumentos o herramientas, suficiente con emplear los sentidos de la vista, el oído, el tacto y el olfato, y tampoco requieren de una orden de trabajo (OT).
Su objetivo es detectar y reportar anomalías en la operación de los equipos Durante el lapso existente entre las fechas del mantenimiento programado, y de esta manera, conseguir la emisión de una orden de trabajo (OT), para la corrección de la falla o adelantar la ejecución de un mantenimiento que ha sido programado con anticipación.
Rutinas de inspección diaria para el sistema de enfriamiento por agua
- Revisar si hay ruidos anormales.
- Revisar si hay fugas de agua.
- Revisar si hay vibraciones anormales.
- Revisar que el motor no se caliente mucho.
- Revisar lectura del manómetro de la bomba.
c.- Técnicas para el procesamiento y el análisis de los datos
ERRAMIENTAS:
- Caja de herramientas
PRECAUCIONES:
- Desconectar la alimentación eléctrica de la bomba.
HACER ANTES:
- Cerrar las válvulas de succión y descarga.
- Quitar el tapón de drenaje de la bomba.
DESARMAR CARCASA:
- Quitar tornillos que sujetan la carcasa al adaptador, y retirarla.
- Revisar si hay corrosión dentro de la carcasa y limpiarla.
- Revisar si hay mucho desgaste en el anillo de la carcasa y cambiarlo de ser necesario.
SI HAY QUE CAMBIAR EL SELLO MECÁNICO:
- Quitar tuerca y arandela del impulsor, y retirarlo.
- Quitar cuña del impulsor.
- Quitar tornillos que sujetan al compartimiento del sello con el motor, y retirarlo.
- Reemplazar sello mecánico y O ring.
- Limpiar bien el compartimiento de sellos.
- Revisar estado de las camisas del eje, y lubricarlas.
- Colocar el conjunto de compartimiento del sello y sello mecánico.
- Colocar impulsor y reemplazar su tuerca y arandela.
REVISAR IMPULSOR:
- Revisar si hay corrosión o desgaste en el impulsor y limpiarlo.
ARMAR CARCASA
HACER POR ÚLTIMO:
- Colocar tapón de drenaje.
- Abrir las válvulas de succión y descarga.
- Mantenimiento mensual
- Inspección diaria
c.- Técnicas para el procesamiento y el análisis de los datos
UTILIZACION DE PROGRAMAS SOFTWAR VIMS ,ET
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