ANÁLISIS DE FALLAS
MÓDULO DE APRENDIZAJE PARA EL ALUMNO
COMPAÑÍA MINERA QUEBRADA BLANCA
Índice
Capítulo I: Generalidades de Fallas ................................................................................. 1
1.1. Descripción de la falla ............................................................................................... 1
1.2. Control de Condición (inspecciones) ......................................................................... 1
1.3. Control de Condición en la Práctica .......................................................................... 4
Capítulo II: Definición de Fallas ........................................................................................ 6
2.1. Definición................................................................................................................... 6
2.2. Tipos de fallas ........................................................................................................... 6
2.3. Forma de reducir las fallas ........................................................................................ 6
2.4. Análisis de fallas ........................................................................................................ 7
Capítulo III: Identificar el concepto de Fallas en un proceso ............................................ 8
3.1. Análisis de Modos de falla y sus Efectos (FMEA) ..................................................... 8
Capítulo IV: Aplicar las formas de pensar y actuar......................................................... 10
4.1. Confiabilidad Operacional ....................................................................................... 10
5. Capítulo V: Diagnóstico de fallas................................................................................ 14
5.1. Principales causa de fallas ...................................................................................... 14
5.2. Procedimientos para la solución de problemas ....................................................... 15
6. Capítulo VI: Registros ................................................................................................ 17
6.1. Aplicar los registros escritos .................................................................................... 17
6.2. Presentación de la falla ........................................................................................... 17
6.3. Análisis de Falla. ..................................................................................................... 17
6.4. Acciones Preventivas .............................................................................................. 18
7. Capítulo VII: Monitoreo de Condiciones ..................................................................... 19
7.1. Monitoreo de Condición de Equipos Mina ............................................................... 19
7.2. Resultados .............................................................................................................. 20
7.3. Ingeniería dentro del monitoreo de un Camión ....................................................... 21
7.4. Desarrollo de la estrategia de un Plan de Monitoreo de Condiciones ..................... 21
7.5. Configuración del Tipo de Monitoreo a Utilizar ........................................................ 22
7.6. Determinación de la Condición Inicial ..................................................................... 22
7.7. Herramienta central del estudio: Sistema avanzado de monitoreo (SAM) .............. 23
7.8. Base de datos ......................................................................................................... 24
7.9. Fallas ....................................................................................................................... 26
ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
Capítulo I: Generalidades de Fallas
1.1. Descripción de la falla
Las inspecciones pueden conducir a considerables ventajas, pero se debe tener
siempre presente que muchas fallas se presentan bajo ciertas condiciones o se
desarrollan de tal manera que no pueden ser detectadas con la suficiente anticipación
mediante la inspección.
Las fallas pueden ser aleatorias o regulares. Las fallas aleatorias ocurren de una
manera tan irregular que hacen imposible su predicción. Una falla aleatoria puede
deberse, por ejemplo, a una sobrecarga imprevista.
Las fallas aleatorias observables toman cierto tiempo en desarrollarse y siempre que los
intervalos entre inspecciones sea menor que éste, esas fallas pueden a menudo ser
descubiertas por la inspección. Si el tiempo requerido por el desarrollo de la falla es
corto, sería aconsejable, en el caso de componentes importantes, considerar la
supervisión continua.
Las fallas aleatorias que no pueden ser observadas, no se desarrollan a través de un
período de tiempo, y por esto, son imposibles de detectar mediante inspección. Sólo
una cosa puede hacerse para prevenir que estas fallas se repitan en el futuro: deben
ser debidamente registradas y sus causas analizadas con miras a mejorar los diseños o
montajes de las maquinarias involucradas.
1.2. Control de Condición (inspecciones)
En muchas compañías es costumbre efectuar “Mantención Preventiva Periódica”, esto
es, la Mantención consiste principalmente de acciones directas programadas. Como
resultado, se toman acciones antes que sean realmente necesarias. La confiabilidad
Intrínseca del equipo es ignorada y el reemplazo de partes es efectuado demasiado
frecuentemente y sin una justificación real.
En otros casos, alguna Mantención preventiva esencial no es efectuada, debido a que
los fallos incipientes no son descubiertos con suficiente antelación como para prevenir
una avería no presupuestada.
En la mayoría de los casos estos problemas pueden ser superados por el control de
condición (funcionamiento) o de parámetros.
1
ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
1.1.1. Ejemplo
Un examen sobre la confiabilidad de los rodamientos de bola y de polín muestra que su
vida útil varía considerablemente.
Para el propósito de la prueba, un determinado número de rodamientos fueron
utilizados bajo idénticas condiciones. Después de cierto periodo de tiempo, el 10% de
los rodamientos fallaron. Sin embargo tomo un tiempo, veinticinco veces mayor, para
que fallara el último rodamiento.
Si en el transcurso de la Mantención preventiva, todos los rodamientos se cambiaran
después del periodo de tiempo necesario para que el 10% de los rodamientos fallen, la
potencial vida útil del 90% restante sería desperdiciada.
El 90% de los rodamientos serían reemplazados demasiado pronto, y aún así no se
eliminaría la posibilidad de fallas imprevistas. Por otra parte, si la condición de cada uno
de los rodamientos es establecida durante la operación, mediante un control continuo
el reemplazo es efectuado solo cuando aparece justificado, obtendremos las siguientes
ventajas:
1.- Menor reemplazo de rodamientos
2.- Menor consumo de rodamientos
3.- Confiabilidad operacional aumentada
4.- Menor número de detenciones programadas para reemplazar rodamientos
Las fallas regulares se desarrollan en etapas de acuerdo a una secuencia conocida o
registrable. Ellas se pueden deber a desgaste, cambios en el material debido a
resecamiento, cristalización u otras causas.
2
ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
También las fallas regulares pueden subdividirse en observables y en no observables.
Las fallas regulares observables pueden ser detectadas mediante la inspección ya que
es posible asegurar que los intervalos entre inspecciones sucesivas no son muy largos.
Los intervalos entre inspecciones son determinados de acuerdo ala tiempo que le toma
a la falla en desarrollarse.
Ejemplo de fallas regulares observables son el desgaste de los anillos de rozamiento de
las bombas centrífugas, las válvulas de los compresores, cilindros de máquinas, etc. Es
sin embargo relativamente raro que una falla se desarrolle de una manera
absolutamente regular.
1.1.2. Diferentes tipos de fallas
Después de todo, aún las fallas regulares observables dependen de ciertas variables
como aceites lubricantes, combustibles e impurezas.
Las fallas regulares no observables sólo pueden ser prevenidas mediante reemplazos o
reparaciones programadas.
La figura a continuación muestra de manera simplificada los diferentes tipos de fallas y
las contramedidas apropiadas.
Figura
3
ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
1.3. Control de Condición en la Práctica
Control de condición Objetiva y Subjetiva
La mayoría de los tipos de inspección se pueden clasificar como subjetivos y objetivos.
Control de condición subjetivo, el resultado dependerá de la persona que efectúe la
inspección.
Después de todo si ellos confían plenamente en la evidencia obtenida por sus propios
sentidos, distintas personas pueden interpretar un sonido o una temperatura, de manera
diferente, dependiendo de la experiencia que tengan.
Con el control de condición objetivo se hace uso de diferentes instrumentos y ayudas
para obtener información que será una medida directa del estado en que se encuentra
la parte bajo inspección.
INSPECCIÓN
SUBJETIVA
-
OBSERVABLE
ESCUCHABLE
SINTIENDO
OLIENDO
OBJETIVA
-
MEDICIÓN DE DESGASTE
MEDICIÓN DE TEMPERATURA
MEDICIÓN DE CAÍDA DE PRESIÓN
MEDICIÓN DE VIBRACIÓN, ETC.
Es evidente que las inspecciones objetivas, las que pueden efectuarse durante el
funcionamiento, son preferibles, siempre que puedan hacerse a un costo razonable. Sin
embargo, en la mayoría de las áreas no es posible basar las mediciones objetivas.
En la mayoría de los casos es necesario confiar en estimaciones subjetivas. De ahí la
importancia de que los miembros del grupo de trabajo, cuya función sea hacer
semejantes estimaciones, sepa exactamente lo que están haciendo.
La confiabilidad de las inspecciones subjetivas puede ser aumentada mediante ayudas
adecuadas. Estas pueden ser guiadas de inspección que indique por ejemplo, donde
pueden producirse filtraciones, claros excesivos, etc. Asimismo, ilustraciones que
muestran los componentes en diferentes estados, pueden ser extremadamente útiles.
En muchos casos, es suficiente hacer uso de una simple regla de acero o de un feeller
de hoja. La figura a continuación muestra como medir por medio de un feeller de hoja,
4
ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
el desgaste de un descanso común. Este es un buen ejemplo de una inspección
objetiva muy simple.
Figura Uso del feeller
5
ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
Capítulo II: Definición de Fallas
2.1. Definición
Se define una Falla como la Interrupción de las Capacidades de un equipo o
componente, para realizar sus Funciones previstas dentro de los Límites Específicos.
2.2. Tipos de fallas
1.- Catastrófica: Cortocircuitos, quebraduras, etc.
2.- No Catastrófica: Exceder los Límites de Tolerancia
3.- Tempranas: Defecto de fabrica, calidad
4.- Constantes: Sobrecarga ocasional, Pérdida de resistencia, Desgaste.
2.3. Forma de reducir las fallas
1.- Diseño y Construcción
2.- Selección y Calidad del material
3.- Instalación correcta
4.-Pruebas de aceptación
5.-Trabajo dentro de rangos (Presión, Temperatura, etc.)
6.- Programa de Mantenimiento
7.-Mantención Predictiva (Termografía, Análisis de vibraciones, Ferrografía, Líquidos
penetrantes, Rayos X, etc.)
8.- Mantención Preventiva (cambios de aceite, de sellos)
9.- Mantención Correctiva (cambio de elementos, etc.)
6
ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
2.4. Análisis de fallas
Observe el siguiente esquema:
SISTEMA
EQUIPO
COMPONENT
E
OPERACIÓN
DEFECTUOSA
FALLAS
CAUSAS
EXTERNA
S
MALA
OPERACIÓN
CAUSAS
INTERNAS
INCIDENTES
GOLPES
COMPONENTES
DEFECTUOSOS
OTRAS CAUSAS
FATIGA DE
MATERIAL
CHOQUES
ELECTRICO
S
EXCESO
TERMICO
MANTENCIÓN
O
REPARACIÓN
Lo anterior resume el camino de la Mantención Correctiva dada la presencia de una
Falla.
7
ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
Capítulo III: Identificar el concepto de Fallas en un proceso
El presente capítulo tiene como objetivo específico iidentificar el concepto de fallas en
un proceso.
3.1. Análisis de Modos de falla y sus Efectos (FMEA)
La definición de la función deseada de un Activo, define los objetivos de Mantenimiento
respecto del mismo.
Un modo de falla es un evento que causa una falla funcional o pérdida de función.
Una vez que se ha identificado el modo de falla, hay que analizar qué pasa cuando
ocurre, es decir las consecuencias en el activo y decir qué se hace para anticipar y
prevenir, corregir o detectar la falla o rediseñar el equipo.
Diferentes modos de falla pueden generar iguales síntomas.
Los modos de falla pueden ser causados por:
 Desgaste y deterioro
 Errores humanos
 Problemas de diseño
El Análisis de Falla permite seleccionar la apropiada estrategia de Gerenciamiento de
Fallas.
Tal como lo señala Moubray en su libro RCM2, existen 6 patrones de falla en la
maquinaria actual.
A continuación está graficada la probabilidad de falla en función de la edad operacional.
En los casos A, B y C se observa que la probabilidad de falla aumenta con la edad
operacional, éste comportamiento es consecuencia del desgaste y más común en
componentes que están en contacto directo con algún material o fluido.
En cambio los patrones D, E, y F no presentan relación entre la confiabilidad y la edad
operacional
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ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
Figura N°2 Análisis de modos de falla
Las consecuencias de falla describen lo que pasa cuando ocurre un modo de falla, el
objetivo de éste análisis es establecer si es necesario realizar un Mantenimiento
Proactivo, dependiendo de las consecuencias operacionales o de Seguridad que tenga
el modo de falla.
Figura 3 Modo de falla
9
ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
Capítulo IV: Aplicar las formas de pensar y actuar
El presente capítulo tiene como objetivo específico generalizar y aplicar las formas de
pensar y actuar.
4.1. Confiabilidad Operacional
Se entiende por Confiabilidad Operacional (CO), a la capacidad de una Instalación o un
sistema integrado por: procesos, tecnología, y gente para cumplir su función dentro de
los límites de diseño y bajo un contexto operacional específico. El concepto de
Confiabilidad Operacional lleva implícito un enfoque sistémico basado en el
conocimiento para la eliminación de las causas de falla, tanto humanas, como de
equipos, como de procedimientos, para poder eliminar los actores de baja confiabilidad
que afectan a los procesos críticos y la rentabilidad total de la Empresa. La
Confiabilidad Operacional depende de los siguientes factores:

Confiabilidad Humana
Se requiere de un alto Compromiso de la Gerencia para liderar los procesos de
capacitación, motivación e incentivación de los equipos de trabajo, generación de
nuevas actitudes, seguridad, desarrollo y reconocimiento, para lograr un alto
involucramiento de los talentos humanos.

Confiabilidad de los Procesos
Implica la operación de equipos entre parámetros, o por debajo de la capacidad de
diseño, es decir sin generar sobrecarga a los equipos, y el correcto entendimiento de
los procesos y procedimientos.

Mantenibilidad de equipos
Es decir la probabilidad de que un equipo pueda ser restaurado a su estado operacional
en un período de tiempo determinado. Depende de la fase de diseño de los equipos
(Confiabilidad inherente de diseño), de la confiabilidad de los equipos de trabajo. Se
puede medir a través del indicador TMPR: Tiempo Medio para Reparar.

Confiabilidad de equipos
Determinada por las Estrategias de Mantenimiento, la efectividad del Mantenimiento.
Se puede medir a través del indicador TMEF: Tiempo Medio Entre Fallas.
10
ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
Figura 4 Confiabilidad Operacional
El enfoque de la cultura de la Confiabilidad Operacional permitirá entre otras cosas:


Solución de problemas recurrentes en equipos e instalaciones, que afectan los
costos y la efectividad de Operaciones
Determinación de tareas que permitan minimizar los riesgos de los procesos,
equipos, y medio ambiente.
Para poder implementar una mejora sostenida, se debe aplicar el ciclo de Control para
el mejoramiento, el aseguramiento de la calidad y mejora continúa, el cual se basa en el
ciclo de control.
Figura 5 Sistema de Administración
11
ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
Para llevar adelante un proceso de mejoramiento, primero se debe evaluar la situación
particular, planificar las acciones a seguir, plantear los objetivos, y establecer los
indicadores adecuados mediante los cuales se realizará el control y seguimiento. En
base al grado de cumplimiento de los objetivos se tendrán que realizar las acciones
correctivas necesarias para poder alcanzarlos y generar la mejora continúa. Cuando
ocurre una falla, ésta se percibe a través de ciertas manifestaciones o síntomas, no así
la causa de falla. Esto lleva en muchas oportunidades a actuar sobre las consecuencias
y no sobre la raíz del problema, de modo que la falla vuelve a repetirse una y otra vez.
A mayor complejidad del sistema, habrá mayor dificultad en localizar el origen o raíz de
la falla. Identificar la causa raíz es fundamental, pero sólo de por sí, no resuelve el
problema, para ello habrá que estudiar distintas acciones correctivas. El Análisis de
Causa Raíz es una herramienta utilizada para identificar causa de falla, de manera de
evitar sus consecuencias. Un análisis más profundo es mejor para ayudar a comprender
los eventos y mecanismos que actuaron como raíz del problema, los cuales se pueden
clasificar de la siguiente forma:



Análisis de falla de componentes (CFA), la cual implica el estudio de las piezas
dañadas.
Investigación de Causa de Raíz (RCI), ésta herramienta incluye a la anterior, e
investiga las causas físicas.
Análisis de Causa Raíz (RCA), ésta herramienta incluye a los dos anteriores, y
estudia además el error humano.
Para realizar el Análisis de Falla a fondo, se debe ir más allá de los componentes físicos
de la falla o raíces físicas y analizar las acciones humanas o raíces humanas que
desataron la cadena causa –efecto que llevó a la causa física, lo cual implica analizar
por qué hicieron eso, si debido a procedimientos incorrectos, a especificaciones
equivocadas o a falta de capacitación, lo cual puede sacar a la luz raíces latentes, es
decir deficiencias en el gerenciamiento, que de no corregirse, pueden hacer que la falla
se repita nuevamente. El Análisis de Causa Raíz (RCA) tiene distintas aplicaciones, que
van incluso más allá del Mantenimiento:





Análisis de Fallas, para encontrar fallas complejas en equipos o procesos críticos, lo
cual es una aplicación reactiva.
Análisis de Fallas recurrentes de equipos o procesos críticos, lo cual es una
aplicación Proactiva.
Análisis de Modos de Falla y sus Efectos (FMEA), el cual se utiliza también en el
RCM2.
Análisis de errores humanos, en el proceso de diseño y aplicación de
procedimientos.
Análisis de accidentes e incidentes, en sistemas de Gestión de Seguridad y Salud
Ocupacional (SySO).
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ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
El análisis de Falla es un proceso de deducciones lógicas que permite graficar las
relaciones causa-efecto que nos conducen a descubrir el evento indeseable o causa
raíz, preguntándonos:
 ¿cómo? es la forma que puede ocurrir una falla
 ¿por qué? o cuales son las causas de la misma
Los hechos deben respaldarse mediante observación directa, documentación y
deducciones científicas.
Se usa variedad de técnicas, su selección depende del problema y dato disponible:




Análisis causa-efecto
Árbol de fallo
Diagrama de espina de pescado
Software de RCA que ayudan a la construcción del árbol de fallos y a la
documentación del proceso
Los beneficios de la aplicación de ésta poderosa herramienta son:




Reducción del número de incidentes o fallas
Aumento de la Confiabilidad y Seguridad
Disminución de los costos de Mantenimiento
Aumento de la Eficiencia y la Productividad
13
ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
5. Capítulo V: Diagnóstico de fallas
5.1. Principales causa de fallas
Pueden existir muchas causas que provoque falla, entre las más comunes tenemos.
 Problemas de Operario: Ocurren debido al uso incorrecto por parte de la persona
que utiliza el equipo. Uno de los motivos es la falta de conocimiento adecuado del
funcionamiento del equipo, que en ocasiones lleva a suponer que opera
incorrectamente., cuando en realidad no existen problemas de funcionamiento como
tal. Tales situaciones son de ocurrencia frecuente y debe ser una de las primeras
instancia que se verifiquen.
 Errores en la construcción: Bajo esta categoría se agrupan todos aquellos
problemas relacionados con el diseño y la implementación de la primera unidad o
prototipo.
 Fallas en el suministro de potencia: Es una de las fallas más frecuentes, proviene
de la fuente de potencia. En esta parte se manejan corrientes y voltaje apreciables,
además de temperaturas elevadas, los componentes de la fuente están sujetos a
esfuerzos eléctricos y térmicos que pueden conducir a fallas en sus componentes.
Cuando la fuente de potencia esta averiada, el equipo deja de operar por completo.
Estos problemas son de fácil diagnostico y reparación. Por lo general, deben
buscarse primero en los reguladores de voltaje defectuoso, diodos rectificadores
abiertos o en corto, condensadores de filtrado dañados y por ultimo, el
transformador defectuoso.
 Falla de componentes del circuito: Una de las causas más frecuentes de fallas en
equipos digitales proviene de la fuente de potencia. Debido a que en esta parte del
equipo se manejan corrientes y voltajes apreciables, además de temperaturas
elevadas, los componentes de la fuente de potencia están sujeto a esfuerzo eléctrico
y térmico que pueden conducir a fallas en sus componentes. Cuando la fuente de
potencia esta averiada, el equipo deja de operar por completo.
Estos problemas son de fácil diagnostico y reparación. Por lo general, deben
buscarse primero reguladores de voltaje defectuoso, diodos rectificadores abiertos o
en corto, condensadores del filtrado dañados y por ultimo el transformador
defectuoso.
 Problemas de temporización: Es uno de los problemas más difícil de diagnosticar
se relaciona con la correcta temporización de los circuitos. Parámetros como la
frecuencia del reloj, los retrasos de propagación y otras características relacionadas,
son de mucha importancia para la adecuada operación de los equipos digitales.
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ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
 Problemas debidos a Ruidos: El ruido eléctrico es una fuente potencial importante
de problemas en los circuitos digitales. Ruido: Es toda señal extraña que dentro del
equipo puede ser causa de operación incorrecta. Las señales de ruido pueden
provenir de transitorios en las líneas de corriente alterna o de campo magnético o
eléctrico originados en equipos aledaños, así como de interferencias debidas a
transmisiones de radio o de televisión.
También es factible que exista ruido generado internamente, el cual puede provenir
de suministro de potencia mal filtrados o de componentes mecánicos defectuosos
que ocasionen contactos deficientes o intermitentes.
 Efectos ambientales: A esta clase pertenecen todos aquellos problemas derivados
del efecto ambiente en el que opera el equipo. Por ejemplo, es posible que la
temperatura del recinto o sitio donde se ubica el equipo exceda los límites
permisibles fijados por el fabricante. Por otra parte, la acumulación de grasas, polvo,
químicos o abrasivos en el aire puede ocasionar fallas de funcionamiento. Las
vibraciones excesivas también puede ser causa frecuente de problemas. Todo lo
anterior puede introducir defectos mecánicos tales como corrosión de conectores,
alambres quebrados o contactos de interruptores con exceso de acumuladores que
impiden su accionamiento normal.
 Problemas mecánicos: Son todos aquellos que surgen debido a desperfectos en
componentes de tipo mecánico tales como: Interruptores, conectores, relevos y
otros. Esto por lo general, son mucho más susceptibles de aparecer que la falla
misma de componentes electrónicos, tales como los circuitos integrados.
5.2. Procedimientos para la solución de problemas
La reparación de equipos electrónicos puede resumirse cuatro (4) sencillos pasos:
1. Recolección de Datos
2. Localizar el problema
3. Efectuar la reparación
4. Probar para la verificación la operación correcta.
 Recolección de Datos: Es aquella en la cual se hace acopio de toda la información
pertinente al equipo bajo observación. Por ejemplo, lo primero que debe hacerse es
obtener la documentación, en la cual se incluye tanto los diagramas esquemáticos
circuitales así como los manuales de servicio, información de calibración y similares.
15
ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
 Localizar el problema: Es por lo general es lo más difícil, el grado de dificultad y la
cantidad de tiempo que esta fase del problema consuma, dependen de la
complejidad del equipo y la naturaleza del daño. Los siguientes pasos pueden
ayudar a desarrollar un método sistemático para localizar la avería:
a) Verifique lo obvio y sencillo primero que todo, como fusible, tomas, interruptores,
etc.
b) Corra los programas de diagnostico si los hay.
c) Utilice sus sentidos, mirando, oliendo y tocando en busca de temperaturas
anormales, elementos quemados, etc.
d) Verifique que los niveles de AC y DC sean correctos.
e) Cerciorase de la existencia del reloj.
f) Utilice métodos de rastreo de señal.
g) Ensaye sustituciones sencillas de componentes o de tarjetas en cuanto sea
posible.
h) Lleve a cabo pruebas y verificaciones, estáticas o dinámicas. La prueba estática
requiere de la deshabilitación del reloj del sistema, con lo cual todos los niveles
lógicos estabilizan a un valor constante. A partir de esto, entonces es posible,
utilizando puntas lógicas o un voltímetro, observar los niveles lógicos presentes
en el circuito. Algunos sistemas permiten, no solamente deshabilitar el reloj, sino
también la sustitución de este por un pulsador manual para obligar al sistema
operar paso a paso. Las pruebas dinámicas, por su parte se llevan a cabo con el
reloj en operación normal y requiere del uso de un osciloscopio, de una punta
lógica o de un analizador lógico.
16
ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
6. Capítulo VI: Registros
El presente capítulo tiene como objetivo específico interpretar los registros relacionados
al análisis de fallas.
6.1. Aplicar los registros escritos




Planear la actividad que determina que es lo que se debería hacer, cual son los
Objetivos y cómo se pueden alcanzar.
Ejecución, es decir transformar los procesos actuales con el fin de mejorar el
desempeño de acuerdo a lo planeado.
Controlar grado de cumplimiento de actividades planeadas y metas de
desempeño
Planear, realizar los ajustes necesarios a los procedimientos.
Desgaste acelerado de la turbina de aspiración
Como ya se mencionó la turbina de aspiración es la que genera depresión dentro de la
tolva, para que se pueda aspirar la suciedad. Para su protección, la tolva tiene
instaladas una rejillas en el ducto de la turbina, pero no son suficientes para impedir el
contacto con elementos muy abrasivos, tales como tierra y arena fina. En ésta medida
la misma raíz humana de falta en el incumplimiento del procedimiento que indicaba la
utilización del sistema de riego, también afectaba la turbina acelerando el proceso de
desgaste natural de la misma. Por otra parte también se estudió e implementó una
acción de mejora para extender la vida en servicio de la turbina, que implicó la
utilización de recubrimiento duro en la superficie de los alabes. Combinando ambas
medidas se extendió la vida en servicio de la turbina de un promedio de 300 horas, es
decir a más del doble. La identificación de la causa raíz del problema, es sólo la primer
parte de la resolución de problemas, la segunda pero no menos importante es el estudio
e implementación de las acciones correctivas.
6.2. Presentación de la falla
Unidad Proceso
Equip. No. Código Comp.
Acción Preventiva Previa
Fotos de la Falla
Acción Correctiva para
Esta Falla
Otra Información
Fecha
de Falla
6.3. Análisis de Falla.
DIAGRAMA DE CAUSA Y EFECTO
CONCLUSION
CAUSA ORIGEN
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ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
6.4. Acciones Preventivas
Acciones Requeridas para Por Quién
prevenir Recurrencia
Otras Aplicaciones
Documentos Actualizados
Cuando
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ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
7. Capítulo VII: Monitoreo de Condiciones
7.1. Monitoreo de Condición de Equipos Mina
El diseño de máquinas en la industria tiende en estos tiempos a ser de unidades más
grandes, más complejas y de mayor productividad. Más aún en la industria minera en
donde las grandes cantidades de material extraído, transportado y procesado requieren
de máquinas colosales que satisfagan los distintos trabajos necesarios para la
obtención de mineral. Al ser más grandes, los períodos de inactividad de una unidad
generan una gran pérdida de producción junto a grandes costos de mantención. Esto ha
conducido a un cambio en las estrategias de mantenimiento, evolucionando desde el
esquema de inspecciones periódicas y operacionales a un esquema basado en
condiciones propio de un plan de mantenimiento predictivo. Además, se hace
impostergable buscar soluciones sustentables en el tiempo que respondan a estrategias
de mantenimiento seguras y confiables y de bajo costo con el fin de responder a los
cambios que se esperan en el horizonte chileno de la minería.
La estrategia de mantenimiento predictivo es una solución viable para incrementar los
intervalos en la planificación de reparaciones y mantención. Reparaciones en máquinas
son efectuadas solo cuando el análisis de algunos valores registrados indica que es
estrictamente necesario. Es un procedimiento de reexaminación no destructivo que
monitorea ciertos valores en una máquina, ya sean medidos o calculados, que
determinan en todo momento la condición de la máquina con el fin de lograr
diagnosticar problemas incipientes y/o para ejecutar reparaciones que puedan prevenir
fallas catastróficas, reduciéndose así el riesgo y el número de fallas inesperadas. Esta
técnica se realiza con la mínima interrupción de un proceso. Esto reduce las
detenciones no planificadas junto con las consecuentes pérdidas en la producción,
incrementándose así la vida útil de ítems mantenibles en las máquinas. La identificación
del componente específico de la máquina que ha fallado permite al equipo de
mantenimiento poder planificar cada reparación con el mínimo de tiempos muertos. La
detección prematura de fallas también reduce el número de componentes auxiliares en
el inventario de mantención debido a que se cuenta con el tiempo suficiente para pedir
repuestos que deban ser reemplazadas.
El mantenimiento predictivo utiliza en su propósito varios equipos de tecnología de
punta, de personal con conocimientos específicos y del historial de operación de las
máquinas que debe ser examinado para determinar su condición. Las técnicas no
destructivas de mayor uso en el mantenimiento predictivo son: el análisis de
vibraciones, la termografía infrarroja, análisis de temperatura, el análisis de aceite
y de partículas magnéticas, análisis de corriente eléctrica, y análisis de
ultrasonido ya sea para detección de fallas, de grietas o para medir espesores.
También se incluyen los líquidos penetrantes y la radiografía industrial, además de
numerosos ensayos eléctricos como las descargas parciales, resistencia de aislamiento
e índice de polarización, ensayos de respuesta en frecuencia para circuitos magnéticos,
y ensayos físico-químicos como la cromatografía y furfuraldehídos, solo por nombrar
algunos tipos de ensayos eléctricos. De entre todas estas técnicas, las mediciones y
19
ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
posterior análisis de las vibraciones han demostrado ser la técnica más versátil e
importante para vigilar la condición de una máquina rotatoria.
7.2. Resultados
Dentro de los equipos mina se visualizó el estudio en los camiones y dentro de ellos a
su principal componente: el motor. Los camiones mina son máquinas grandes,
robustas, costosas, de gran complejidad mecánica y de gran importancia dentro del
proceso de extracción de mineral. Un camión tiene como objetivo transportar toneladas
de material tronado fuera de la mina para subproceso o depósito. Una detención
imprevista se traduce en una gran suma de dinero en pérdida de producción, por lo que
poder determinar su condición en todo momento posee una importancia trascendental
en el negocio.
Determinar la condición de un camión utilizando un recolector de vibraciones comercial
manipulado por personal sintomático de una minera arroja resultados totalmente
insatisfactorios debido a que no se estarían considerando las diferencias de carga y
velocidad a cada momento durante una medición. Vibraciones propias a máquinas
reciprocantes inutilizan los análisis convencionales; lo mismo ocurre en el análisis de
ultrasonido para detección de fallas. Las técnicas anteriores, junto con mediciones de
termografía, y de parámetros de operación y control como son presiones, potencia,
velocidades, caudal, temperatura y otros, deben realizarse además en un ambiente
sucio y de poca accesibilidad.
Por lo antes expuesto, es necesario entonces un sistema de monitoreo continuo que
considere el régimen no estacionario como condiciones de operación inherentes al
trabajo realizado por este tipo de máquinas. La adquisición debe ser inteligente, se
debe medir en cada cilindro presión, vibraciones y ultrasonido, relacionando estas
mediciones con la posición angular del cigüeñal y el nivel de carga asociado. Se debe
implementar un sistema, sólido y robusto, de vigilancia en línea de la condición
mecánica en donde se considere por ejemplo:




Tendencia valor global
Tendencia bandas espectrales
Envolvente espectral
Zona de aceptación
Y se utilicen técnicas avanzadas de análisis como son entre otras:






Transformadas Tiempo-Frecuencia (TTF)
Order Analysis
Peak Vue
Demodulación
Autocorrelación
Espectro de potencia
20
ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
A continuación se utilizará un software (SAM u otro) como solución a este problema. En
forma previa a su diseño, es necesario realizar un acucioso estudio de ingeniería que
analice completamente la máquina con el fin de que el software se adecue
perfectamente a los requerimientos que se suscitan en torno a ella.
7.3. Ingeniería dentro del monitoreo de un Camión
Antes de poder implementar el software para un completo análisis del camión, se
requiere de una ingeniería previa que tiene como finalidad conocer todos los aspectos
que rodean a la máquina y que permitan la correcta configuración del software para un
diagnóstico correcto y confiable por parte de SAM u otro. Así, dentro del marco
conceptual de gestión y aplicación del mantenimiento con el que comúnmente trabaja
SPM, debemos hacer mención a una parte de él que tiene relación con el Plan de
Monitoreo de Condiciones. En este caso no será aplicado a una planta completa, sino
que específicamente para un camión mina.
La elaboración de un Plan de Monitoreo de Condiciones consta en desarrollar la
ingeniería necesaria para definir el óptimo Mantenimiento Predictivo mediante análisis
de vibraciones y técnicas complementarias. El desarrollo de esto, contempla varias
etapas que a continuación se detallan. Cabe mencionar que la mayoría fueron
completamente tratadas dentro de este estudio, sin embargo algunas solo fueron
revisadas en forma parcial. De todas formas, serán mencionadas como parte explicativa
de un Plan de Monitoreo de Condiciones.
7.4. Desarrollo de la estrategia de un Plan de Monitoreo de Condiciones
Se identifican los equipos y componentes que deben monitorearse, junto con las fallas
que desearon encontrar en ellos. También se establecen las técnicas y los registros que
permiten diagnosticar cada una de las fallas. En resumen, corresponde a la ingeniería
que permite desarrollar un completo Plan de Monitoreo de Condiciones. Tópicos a
analizar son:
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Análisis de manuales u otra información.
Análisis de criticidad de los componentes.
Selección de equipos, componentes e ítems mantenibles a monitorear.
Elaboración de jerarquía.
Elaboración de fichas técnicas.
Definición del listado de fallas a detectar.
Selección de técnicas de análisis.
Selección de técnicas de vigilancia.
Selección de puntos de medición.
Selección de parámetros de análisis básicos para cada punto (ejemplo
vibraciones):
Magnitud: aceleración, velocidad, desplazamiento.
Detección: peak, peak to peak, RMS, entre otros.
Unidades de medida.
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Frecuencia máxima.
Número de líneas.
Número de promedios.
Porcentaje de traslapo, etc.
Selección del hardware para el sistema de monitoreo.
Determinación de periodicidad según:
Grado de criticidad del componente, y si se dispone de equipo spare. Frecuencia
con que se realizan los mantenimientos preventivos
El historial de falla de la máquina. Para poder establecer tendencias, se requiere de un
mínimo de 6 a 8 mediciones entre fallas.
Potencia y velocidad de rotación de la máquina.
Experiencia en otras máquinas similares.
7.5. Configuración del Tipo de Monitoreo a Utilizar
Una vez establecido el tipo de monitoreo que debió ejecutarse, debieron configurarse
los parámetros tanto en hardware como en software que permitieron, bajo cada una de
las técnicas de análisis, poder obtener mediciones fidedignas que permitieron a su vez
poder establecer en forma correcta la condición de la máquina.
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Configuración de técnicas de vigilancia.
Configuración de técnicas de análisis.
Configuración de parámetros de medición.
Elaboración de pautas de configuración de puntos.
Ingreso de pautas de configuración en software de análisis.
7.6. Determinación de la Condición Inicial
Establecer un plan que permita ejecutar el total de las mediciones necesarias en cada
una de las técnicas. Además se definen las líneas bases para cada una de ellas, que
corresponden a los valores en que la máquina se encuentra operando en condiciones
normales. Lo anterior permite poder establecer niveles de alarma y de comparación
para los nuevos registros, asimismo el poder emitir diagnósticos más rigurosos y
expeditos.
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Elaboración de calendario de medición.
Elaboración de rutas de medición.
Determinación condiciones de operación.
Determinar la condición inicial.
Configuración de alarmas.
Elaboración de informe de diagnóstico.
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ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
Con los puntos anteriormente revisados, se confeccionarán una serie de informes.
Éstos permiten contener todo el know-how adquirido. Además, señalar los parámetros
exactos con los que se debe configurar los parámetros de medición, los puntos en
donde se realizarán las mediciones, el seguimiento al desarrollo de fallas en el tiempo,
etc. Así evitar el riesgo de que personal sintomático no trabajase en forma conjunta y
coordinada en la empresa de diagnosticar la condición de los camiones. Algunos de
estos documentos son:
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Evaluación de criticidad
Jerarquía de sistemas y componentes
Técnicas utilizadas por componente
Esquema general de la máquina
RCM monitoreo de condiciones
Fichas técnicas componentes mantenibles
Listado de hardware y software recomendado
Pauta de configuración de puntos de medición Vibraciones
Planilla condición inicial Vibraciones
Pauta set alarmas Vibraciones
Pauta de configuración de puntos de medición Termografía
Planilla condición inicial Termografía
Pauta de configuración de puntos de medición Ultrasonido detección de fallas
Planilla condición inicial Ultrasonido detección de fallas
Pauta de configuración de puntos de medición Análisis de Lubricantes
Pauta de configuración de puntos de medición Análisis de Corriente (no aplicó)
Pauta de configuración de puntos de medición Ultrasonido detección de
espesores y grietas (no aplicó)
Informe de diagnóstico
7.7. Herramienta central del estudio: Sistema avanzado de monitoreo (SAM)
SAM ha sido diseñado íntegramente por Ingenieros Mecánicos expertos en desarrollo
de software y análisis de vibraciones mecánicas. La principal diferencia de este
software la marca el hecho de que SAM se adecua relacionando los niveles de
vibraciones con la condición de operación de la maquinaria a analizar, además posee
numerosas técnicas de análisis, entre otras cosas.
SAM es un sistema modular compuesto principalmente por: SAM VGL (Vigilancia)
Continua y SAM ALS (Análisis). El módulo de vigilancia consiste en un panel de
indicadores que muestra los datos adquiridos y procesados según distintas técnicas de
vigilancia y análisis como: bandas espectrales, envolventes, posición del eje en el
descanso, tendencias, etc. La aplicación de estas técnicas y la configuración adecuada
de los niveles de alerta y peligro, entregan la información necesaria para detectar
posibles fallas en los componentes de cada máquina. El software de vigilancia
almacena las mediciones según criterios de periodicidad, alarmas o cuando el usuario
lo desee.
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ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
Se definen cinco componentes o módulos dentro de un MCC a implementar en forma
completa: Base de datos, Adquisición, Monitor, Análisis y Diagnóstico Remoto. Las
herramientas de programación utilizadas para el desarrollo de los componentes
anteriormente señalados son: LabVIEW 8.2, LabVIEW Real-Time, LabVIEW Advanced
Signal Processing Toolkit, LabVIEW Order Analysis Toolkit y lenguaje plpgsql con
PostgreSQL 8.1. Cada uno de estos componentes se desarrollan bajo los conceptos:
relacional, modular, escalable y mantenible en el tiempo. Además, dependiendo del
sistema y de la configuración que posea, SAM tiene la facultad de poder interactuar con
softwares previamente instalados dentro de una industria. Por ello se pudo rescatar
datos registrados en forma previa, que significaron de gran aporte en el desarrollo del
análisis.
7.8. Base de datos
La información transada entre los distintos módulos del sistema es administrada por un
gestor de base de datos PostgreSQL 8.1 instalado en un PC servidor. El
almacenamiento de: datos, configuraciones, parámetros, alarmas, mediciones, fichas
técnicas, etc., tuvo lugar en esta base de datos. El diseño de la base de datos relacional
contempló el uso de múltiples tablas, funciones, vistas, claves, índices, etc., lo que
aseguró la rapidez de respuesta del motor de búsqueda utilizado.
El diseño de la base de datos contempló además el almacenamiento de una estructura
jerárquica formada por 9 niveles (Área, Conjuntos prueba, Máquina, Componente,
Punto de medición). Cada nivel de la estructura jerárquica poseyó información
asignada, por ejemplo: nombre, descripción y estado de alarma. De esta forma se
aseguró el tener toda la información en forma ordenada. Incluso en algunos niveles se
trabajó con información adicional, como:
 Máquina: condiciones de operación definidas por rangos de valores asociados a
uno o más puntos de medición.
 Componente: ficha técnica.
 Punto de medición: alarmas, configuración de adquisición, Bandas espectrales,
Espectro Base, mediciones históricas y cualquier técnica de vigilancia que se
requiera.
Adquisición
El software de Adquisición es programado en LabVIEW Real-Time y se ejecuta sobre el
PXI dispuesto para el análisis. Éste adquiere las señales provenientes de los diferentes
sensores y tarjetas, luego las señales son procesadas y enviadas hacia el PC-Monitor.
Este software carece de una interfaz gráfica, debido a que todos los parámetros
configurables se configuran desde el software Análisis y Monitor.
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ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
Análisis
El módulo de Análisis sirve de corazón del sistema, integra los módulos del sistema de
monitoreo; administra la estructura de la base de datos que sustenta la información
tranzada entre los distintos terminales; configura las opciones de los distintos módulos y
principalmente entrega herramientas para analizar señales. Algunos parámetros o
valores configurados para la ocasión fueron:
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Bandas espectrales:
Valores de advertencia, alarma, frecuencia y ancho de banda.
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Parámetros de adquisición:
Asignación de canales para cada punto de medición.
Frecuencia de muestreo.
Número de Líneas.
Ventana.
Número de promedios.
% de Traslapo.
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Filtros digitales:
Tipo de filtro.
Orden del filtro.
Frecuencias centrales y anchos de banda.
Análisis integra un amplio grupo de técnicas no implementadas en software
comerciales. Ello nos permitió obtener análisis más depurados y rigurosos. Algunas de
éstas técnicas son:
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Peakvue.
Demodulación.
Autocorrelación.
Order tracking.
Suma sincrónica.
Espectro en frecuencia.
Órbita.
Forma de onda normal, extendida y filtrada.
Tendencias.
Espectro en cascada.
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ANALISIS DE FALLAS EQUIPOS MINEROS
Algunas herramientas de estas técnicas son:
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Gráficos de datos históricos.
Evaluación de valor RMS.
Filtros digitales: pasa-bajos, pasa-bandas, pasa-altos.
Las escalas se podrán redefinir on-line por el usuario.
Cursores: Simple, Armónico, RMS, Periódico, etc.
Monitor
Se diseña un panel de vigilancia con figuras esquemáticas que representan cada parte
del conjunto mecánico analizado. En él se presentan los valores de las variables
monitoreadas y el estado de alarma de cada componente según el conjunto de técnicas
de vigilancia. Mediante este software se seleccionaron las mediciones que se
almacenaron en la base de datos. Los criterios de almacenamiento fueron:
 Eventos disparados por alarma de alguna técnica de vigilancia
 Número de excesos contabilizados en un intervalo de tiempo
 Registro manual cuando estimamos necesario
Para visualización rápida y fácil de algunos eventos, el panel de este software posee un
árbol que muestra la jerarquía de la máquina monitoreada, lo que permite seleccionar
los distintos puntos de medición. Señala también controles que representan
esquemáticamente la máquina monitoreada y que cambian de color según el estado de
alarma de cada componente.
7.9. Fallas
Concluidas algunas experiencias investigativas fue posible encontrar fallas debido a las
siguientes posibles causas que se enlistan a continuación.
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Estas fallas pueden ser monitoreadas mediante la correcta implementación de sensores
de vibración y de ultrasonido más la ayuda de un sensor de posición del eje en el
descanso que relacione las mediciones con los giros del eje del motor. Mediante esta
configuración se pueden observar los siguientes fenómenos.
La observación de estos fenómenos, más otras mediciones de presión, caudal, análisis
de lubricantes, etc. se referencian a la posición angular del cigüeñal, de esta forma se
relacionan los eventos con los que ocurren durante el ciclo del cilindro y con la
localización de sus componentes.
Todo el mantenimiento predictivo a proponer dentro de una estrategia de
mantenimiento para equipos mina, se debe implementar considerando tareas
complementarias propias de otros tipos de mantenimiento como son el correctivo y
preventivo de manera de poder mantener la maquinaria de forma adecuada, logrando
satisfacer los objetivos de confiabilidad de la máquina. En la figura 6 se observa una
transformada tiempo-frecuencia o TTF, derivada de mediciones realizadas a uno de los
motores. Para condiciones de carga variable las TTF, que corresponden a
representaciones tridimensionales de amplitud, tiempo y frecuencia, representan de
mejor forma lo que sucede con la amplitud de las componentes espectrales de la señal
durante el tiempo de adquisición de ella, ya que estiman la distribución de energía de la
señal en el plano Tiempo-Frecuencia.
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