Soy un gran aficionado a las películas. Algunas de ellas tienen frases que se han convertido en famosas. Una de ellas es “¡Muéstrame el dinero!” (Show me the money!) del film “Jerry Maguire”.

En breve, Jerry Maguire (Tom Cruise) ha sido despedido de su trabajo como agente deportivo y está tratando desesperadamente de conservar a sus clientes. Los va perdiendo uno por uno y su última esperanza es Rod Tidwell (Cuba Gooding Jr.), jugador de la NFL. Rod prueba la resolución de Jerry en una larga conversación telefónica, la cual culmina con la referida frase de Rod hacia Jerry: “¡Muéstrame el dinero!”.

Algunas veces vamos con una idea hacia los directivos de la compañía que probablemente puedan no ser expertos en el campo de confiabilidad y ellos quieren saber cuál es el beneficio que este asunto llamado “estudio de confiabilidad” traerá a la organización. En otras palabras es como si ellos nos preguntaran al igual que Rod Tidwell: ¡Muéstrame el dinero!. La situación que viví años atrás en una operación minera, me recordó esta frase.

Fue en la planta concentradora de minerales de la mina Quiruvilca, ubicada a 3700 metros de altura, a 140 km de la ciudad de Trujillo que a su vez está ubicada a 500 km al norte de Lima, la capital del Perú. Los productos finales de esta mina son concentrados de zinc, cobre y plomo con contenidos de plata. La capacidad máxima diaria de procesamiento era de 2300 TM.

En esta planta entre las máquinas de flotación y las bombas de mineral hay un total de 162 transmisiones mecánicas por fajas en V. Habíamos notado el cambio frecuente de fajas en V en las transmisiones entre motores eléctricos y equipos conducidos.

Por ello, decidimos evaluar una muestra de siete bombas (4,3% del total de transmisiones) en un plan piloto. Registramos el MTBF durante un período de tres meses para las transmisiones de las bombas seleccionadas. La tabla siguiente muestra el MTBF encontrado para el grupo de transmisiones objeto del estudio

Como observamos en la tabla precedente, las transmisiones por fajas en V tenían una performance paupérrima. En el extremo más bajo teníamos una transmisión cuyas fajas duraban solo 100 horas, es decir un MTBF de 100 horas. La mejor de las transmisiones mostraba un MTBF de 410 horas.

Mirando a la última columna de la tabla, el ratio de falla (λ) era muy alto entre 0,010 h-1 and 0,0024 h-1. Consultando valores en la literatura técnica para este ratio , encontramos que el ratio de falla λ para estas transmisiones podía estar entre 20 x 10–6 h-1 (mejor) and 80 x 10-6 h-1 (peor). Nuestro mejor ratio de falla λ era 120 veces mayor que el mejor estándar.

Hicimos luego algunos cálculos de confiabilidad. Usando el rango aleatorio de la distribución de confiabilidad:

Y el mejor ratio de falla λ encontrado (0,0024 h-1) para la bomba Denver 5x4 del 2do. Acondicionador de Zn. Teníamos que la función de confiabilidad para esta transmisión era:

Por ejemplo para t = 400 horas la confiabilidad era de 0,38%, en otras palabras la probabilidad que esta transmisión alcance las 400 horas de operación era solamente de 38%. Realmente malo, teníamos entonces una oportunidad de mejora.

La tarea era encontrar las condiciones anómalas que ocasionaban el bajo MTBF de las transmisiones por fajas. En lo que concierne a las fajas en V, observamos lo siguiente:

• Inadecuadas condiciones de almacenamiento.
• Uso de tres números consecutivos de faja en el mismo equipo.
• Montaje subestándar de las fajas, sin desplazar las poleas sino estirando la faja con una herramienta.
• Falta de un plan de inspección de transmisiones para verificar desalineamiento y desgaste.
• Cambio repetitivo de fajas sin revisar las causas ni los parámetros operativos.

En lo que concernía a las poleas, su condición era uno de los puntos más críticos. Extendimos nuestra inspección a 40 poleas. Encontramos lo siguiente:

• Poleas con diámetros por debajo del estándar.
• Poleas con más canales de los requeridos.
• Falta de correspondencia entre los perfiles de la polea y la faja usada.
• Desgaste excesivo de los canales de las poleas.

La figura siguiente muestra estos resultados:

Como se observa seis poleas tenían diámetros por debajo del estándar. Sabemos que esto causa resbalamiento y fuerzas excesivas sobre la faja. Algo que llamó la atención fue que la mayoría de las poleas instaladas tenían más canales de los necesarios. Probablemente el diseñador sobredimensionó la transmisión o cuando se requirió reemplazar una polea desgastada se usó la que estaba a mano en lugar de la polea correcta.

Finalmente, encontramos que cinco poleas de sección B usaban fajas de perfil A. Luego medimos el desgaste de los canales de las poleas, resultados que se muestran en la figura 2.

Un 42% de las 40 poleas inspeccionadas tenían desgaste en sus canales que iba de medio a muy severo, con las consecuencias sobre la vida de las fajas y la transmisión también. Consecuentemente, con la situación descrita y los resultados que encontramos desarrollamos un plan de mejora.

Condiciones de almacenamiento

Consultamos con uno de nuestros proveedores de fajas acerca de las condiciones óptimas para almacenar las fajas a fin de conservar sus características. Para seguir estas recomendaciones, preparáramos cilindros de PVC para ser usados como soporte para colgar las fajas y reemplazar los clavos donde previamente eran colgadas. Los diámetros de los cilindros fueron determinados acorde con el espesor de las fajas en V. El diámetro del cilindro donde la faja reposa debía ser al menos diez veces el espesor de la faja en V. Cuando las fajas eran apiladas, la altura de apelación no debía ser superar los 300 mm. El tipo de luces en el almacén también fue cambiado, evitando las que tiene un alto contenido ultravioleta.

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Calidad de las fajas

Determinamos que había tres marcas con las características estándar que satisfacen el estándar de la Rubbers Manufacturers Association (RMA) que recomienda a las tolerancias de fabricación para fajas. Dos de las marcas que escogimos tenían tolerancias más exigentes que las de la RMA. Esta tolerancia está marcada sobre la faja con un código particular. El uso de este tipo de fajas nos permitió formar juegos arbitrarios de fajas y garantizar la distribución uniforme de la carga, operación suave y una performance mejorada.

Estandarización de fajas

Seguidamente, hicimos un inventario de las fajas usadas en la planta. Encontramos que el número de tamaños en uso podía ser reducido con una apropiada regulación de la distancia entre centros y acabando con el mal hábito de usar números consecutivos. Los números de fajas en uso fue reducido de 46 a 38.

Verificación del cálculo de la transmisión

Luego procedimos a verificar el cálculo de la transmisión en lo referente a potencia y velocidad.

Balance de poleas

Solicitamos diez nuevas poleas para reemplazar aquellas con el desgaste más severo. Para ello consultamos el gráfico de la figura siguiente para definir si las poleas a usar requerían ser dinámicamente balanceadas o un balanceo estático era suficiente . De acuerdo con la velocidad de operación de la transmisión requeríamos que estuvieran dinámicamente balanceadas.

Verificar la tensión de la faja

Adquirimos dos medidores de tensión de fajas, uno de tensión simple y otro de doble barril. Iniciamos un programa de verificación de transmisiones, dimos la tensión necesaria a las fajas en operación y a los nuevos montajes.

Alineamiento

Verificar y corregir el alineamiento fue otra tarea obligatoria a fin de mejorar la performance de la transmisión. Las nuevas poleas fueron montadas siguiendo las siguientes recomendaciones y tolerancias. La primera verificación fue la excentricidad de los ejes. Esta debía ser menor que +/-0,08 mm (0,003”), lo cual debía ser verificado en el borde externo de las poleas también. No hacerlo implicaba que la faja quede libre en la posición de las tres horas y tensa en la posición de las nueve horas. Luego verificamos la soltura de los pernos la cual debía estar por debajo de 0,05 mm (0,002”).

Finalmente revisamos el desalineamiento paralelo y angular. El desalineamiento total recomendado estaba debajo de 0,5°. Las fajas en V individuales pueden tolerar hasta 6° de desalineamiento total, pero mantenerlo por debajo de 0,5° extenderá su vida útil. Después de todas estas mejoras, medimos nuevamente el MTBF y encontramos lo que se muestra en la tabla siguiente.

Si comparamos las tablas 1 y 2 encontramos que en el mejor caso multiplicamos ocho veces el MTBF de la transmisión y en el menor favorable lo incrementamos 2,6 veces. En promedio para esta muestra, obtuvimos un incremento de seis veces del MTBF. Ahora para la bomba Denver 5x4 del 2° acondicionador de Zinc, la que tenía el más bajo ratio de falla λ (0,0024 h-1) antes de los cambios, su nuevo ratio de falla fue de 0,0004. Así la nueva función de confiabilidad para esta transmisión era:

Ahora para t = 400 horas teníamos una Confiabilidad de 85%, en otras palabras la probabilidad que la transmisión alcanzara las 400 horas de operación sin fallar era ahora de 85%, antes era 38%, nada malo.

Evaluación económica

Hasta ahora, solo hemos hablado de ratios de fallas, MTBF, confiabilidad, alineamiento, etc. Ha llegado el momento de hablar de lo que el título de este artículo menciona, mostrar el dinero.

El gasto en fajas en V para estos equipos antes de las mejoras era en promedio US$ 1112 mensuales. Después de este plan piloto, el gasto cayó a US$ 824, una disminución del 25%. Adicionalmente a esta reducción en el gasto, encontramos que la mejor performance de las transmisiones también se veía reflejada en la corriente absorbida por los motores eléctricos. El consumo de energía se redujo en 4 MWh mensual lo que representaba alrededor de US$ 200. La inversión en nuevas poleas, los medidores de tensión y el trabajo del personal de mantenimiento representaron US$ 800. Tomando en cuenta que los ahorros enm fajas y en energía representaban US$ 488 por mes y calculando el TIR, este era de 61%. Una tasa de retorno realmente atractiva.

Ahora, nuestra solicitud inicial: “¡Muéstrame el dinero!” ha sido satisfecha. El plan piloto implementado ayudó a extender este pan de mejora a otros equipos, sabiendo que le beneficio económico está asegurado. Si no la han visto aún, échenle una mirada al film Jerry Maguire, donde de paso también podrán admirar la actuación de Renée Zellweger. Espero les guste.

Autor: Víctor D. Manríquez
Ingeniero Mecánico, CMRP
MSC Energías Renovables
Ingeniero de Confiabilidad – Stork Perú SAC
Docente IPEMAN
Lima, Perú
Correo: vmanriquez62@yahoo.es