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UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA
“ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
VICERRECTORADO PUERTO ORDAZ
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
TRABAJO DE GRADO
Br. FIGUEROA, NAIDYS
Tutor Académico: Ing. Andrés Blanco
Tutor Industrial: Ing. Mervin Sánchez
Ciudad Guayana, Noviembre de 2010
La Industria Venezolana CVG VENALUM, es una empresa del estadoVenezolano y una de las principales productoras de aluminio a nivelmundial, y tiene como función producir y comercializar aluminio endistintas formas y tamaño (lingotes, pailas y cilindros.
La Superintendencia de Instrumentación y Medición adscrita a laGerencia de Mantenimiento esta orientado a mantener ladisponibilidad de los equipos e instalaciones para el proceso delaluminio.
En la V Línea se presenta un incremento significativo en las paradasno programadas de las Grúas Cambiadoras de Ánodos,adicionalmente, la disponibilidad de repuestos y los tiempos deintervenciones programadas son cada vez menor.
En 1988 se construyó en el sector del complejo III La V
Línea con un área de 12000 m2.
En la V Línea contempla instalaciones y servicios como el taller de reparación de celdas y grúas, sala de
compresores, estación rectificadora y subestación eléctrica, cuartos eléctricos y cuartos de transformación, planta
de tratamiento de humos y recuperación de fluoruros
En la V Línea se evidencia el incremento de estos, por el número de fallas y el tiempo excesivo
de paradas registradas por las Grúas generando un uso incorrecto de los recursos; como el
tiempo disponible para el mantenimiento, los repuestos necesarios y el personal que se
encarga de realizar las actividades de mantenimiento.
Son equipos que recientemente han sido
adecuados tecnológicamente en todos los
sistemas de control eléctrico y de
instrumentación.
La Superintendencia de Instrumentación y Medición tiene la misión de garantizar la operación
de los equipos en planta por medio de la verificación de equipos de medición, mantenimiento
preventivos y correctivos con los parámetros de calidad y oportunidad de acuerdo a los
requerimientos de las áreas de producción, mediante una gestión integral y mejoramiento
continuo de sus procesos, condiciones de trabajo y medio ambiente.
Los planes de mantenimiento que poseen actualmente no están
adecuados para las nuevas tecnologías, generando mayor desgaste en
las Grúas, siendo que en el área existe una diversidad de factores que
pueden ocasionar el deterioro en los equipos.
Diseñar un plan de mantenimiento para los
subsistemas eléctrico y de instrumentación con
el fin de disminuir el exceso de actividades no
programadas. Analizando y evaluando los
dispositivos eléctricos y electrónicos.
Criticida
d Frecuenci
a de fallas
Tiempos de
ejecución
Repuesto
s Herramienta
s
Diseñar un plan de mantenimiento para los subsistemas eléctricos y de instrumentación
de las grúas NKM cambiadoras de ánodos en la V Línea de CVG VENALUM.
OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Describir la situación actual de las grúas NKM Cambiadoras de ánodos en la V Línea de CVG VENALUM
2. Identificar y describir los subsistemas eléctricos y de instrumentación que componen las Grúas
3. Realizar un análisis de Fallas para los subsistemas eléctricos y de instrumentación de las grúas
4. Realizar un análisis de criticidad de los subsistemas eléctricos y de instrumentación con mayor índice de
fallas de las grúas
5. Evaluar el historial de las fallas de los subsistemas críticos de las grúas en el periodo 01/01/2009 hasta
30/07/2010.
6. Realizar un análisis de causa y efecto a los subsistemas críticos de las grúas NKM.
7. Realizar un análisis de modo y de efecto de fallas de los subsistemas críticos eléctricos y de instrumentación de las grúas
8. Elaborar el programa de mantenimiento para los subsistemas eléctricos y de instrumentación de las Grúas NKM
3. Elaborar el plan de estimación anual del año 2011 de las grúas NKM Cambiadoras de Ánodos.
TIPO DE ESTUDIO
Alcance
Aplicación
Diseño No Experimental
Descriptiva Campo
Debido a que
el estudio
realizado no
fue sometido
a ningún tipo
de cambios o
modificación
Se obtiene
información
general para
exponer tanto
la situación
actual de las
Grúas, como
describir los
modos de
fallas de cada
componentes
Se realizo
visitas técnicas
a los equipos
eléctricos y de
instrumentación
de las grúas,
detallando el
funcionamiento
de las misma
para una mejor
fundamentación
de los análisis
POBLACION Y MUESTRA
Equipos y componentes eléctricos y de
instrumentación que conforman las Grúas NKM Cambiadoras de Ánodos
Las grúas actualmente están presentando un númerosignificativo de fallas ocasionando inconveniente en el áreade reducción. Llevando al personal de mantenimiento hacermaniobras para que no se interrumpa el proceso productivodel aluminio.
Actualmente el personal de instrumentación se ve obligado atrabajar con repuestos usados evitando la paralización de lasgrúas, cabe destacar que parte del personal no cuenta con lacapacitación técnica que debería tener con los componentesnuevos que tienen las grúas, presentando improvisaciones almomento de realizar mantenimiento.
FALLAS ELÉCTRICAS Y DE INSTRUMENTACIÓN DE LAS GRÚAS NKM
CAMBIADORAS DE ÁNODOS
Año/mes Nº de fallas
2009 ELÉCTRICA INSTRUMENTACIÓN TOTAL
Enero 39 8 47
Febrero 20 9 29
Marzo 30 7 37
Abril 33 15 48
Mayo 28 18 46
Junio 25 12 37
Julio 20 3 23
Agosto 8 10 18
Septiembr
e 29 3 32
Octubre 35 10 45
Noviembre 20 6 26
Diciembre 27 8 35
2010
Enero 31 20 51
Febrero 36 20 56
Marzo 24 23 47
Abril 28 26 54
Mayo 20 33 53
Junio 12 28 40
Julio 28 19 47
Total 771
0
10
20
30
40
50
60
Enero
Febre
ro
Marz
o
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiem
bre
Octu
bre
Novie
mbre
Dic
iem
bre
Enero
Febre
ro
Marz
o
Abril
Mayo
Junio
Julio
ELÉCTRICA
CAMBIO DE ÁNODOS:
SON GRÚAS
MULTIPROPÓSITO,
TAMBIÉN LLAMADAS
GRÚAS PUENTES
DESNATADO DE CELDAS
TRASEGADO DE METAL:
LLENADO DE CELDAS:
ROMPE COSTRA:
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
Espacio luz: 21.4 Metros
Ancho de la grúa: 11 Metros
Peso total: 115 Toneladas
Capacidad de balanza: 30 Toneladas
Capacidad de tolva: 7 Toneladas
Capacidad de levantamiento del Gancho: 20 Toneladas
Velocidad de traslación: 0 a 100 mts/min
Números de ruedas: 8
Ubicación: 7 mts del piso
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Co
mp
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Rota
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Rota
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CO
MP
RE
SO
R
COMPRESOR
FUNCIÓN:
Proporcionar aire comprimido a los
elementos de accionamiento
neumático de las diferentes
herramientas de las Grúas
ROTACIÓN CABINA
FUNCIÓN:
Consiste en un carro móvil capaz de
girar 420° y cuya estructura se
encuentra la cabina, el rompe costra,
la pinza desnatadora y las pinza
saca ánodos.
TRASLACIÓN PUENTE
FUNCIÓN:
Consiste en una estructura que
soporta y traslada la grúa y sus
herramientas por la acción de 4
motores.
LLENADO Y BANQUEO
FUNCIÓN:
Adicionar baño molido y alúmina a
las celdas a través de un tubo móvil,
el mismo se abastece desde tolvas
externas ubicadas en el techo de la
nave de celdas
ELEVACIÓN CABINA
FUNCIÓN:
Consiste básicamente en subir y
bajar la cabina con un motor de dos
velocidades
SILLA ROTATIVA-CONTROL DE MANDO PRINCIPAL
FUNCIÓN:
Este subsistema comprende el
control de mando desde el cual el
operador realiza las maniobras de la
grúa.
ELEVACIÓN GANCHO DE COLADA
FUNCIÓN:
Se encarga del levantamiento del
gancho con una capacidad de 20
toneladas
RED DE COMUNICACIÓN CONTROL NET
FUNCIÓN:
comprende el
cableado y los
módulos
electrónicos que
garantiza la
comunicación red
entre todos los
componentes
electrónicos de la
grúa
ROMPE COSTRA
FUNCIÓN:
Consiste en mover
un martillo
neumático
utilizado para
romper las costras
de los ánodos
gastados en las
celdas
FRECUENCIA DE FALLAS
IMPACTO EN LA PRODUCCIÓN
TIEMPO PROGRAMADO PARA REPARACIÓN
(TPPR)
IMPACTO SEGURIDAD, HIGIENE Y AMBIENTE
(ISHA)
FLEXIBILIDAD (F)
Consecuencia (C)
Resulta de la suma de los valores asignados a los criterios de impacto en la producción (IP), tiempo programado para reparación (TRRP), impacto seguridad higiene y ambiente
(ISHA) y flexibilidad (F).
Criticidad (Cr)
Es el producto resultante de multiplicar el resultado de la consecuencia y la frecuencia (FF). Este resultado es el
utilizado para asignar la jerarquía de criticidad
SUBSISTEMA RED DE COMUNICACIÓN CONTROL NET
0
50
100
150
200
250
300
350
Cri
ticid
ad
Cr
Cable de comunicación control net scanport 1202-C Alan Bradley
Cable de comunicación control net coaxial RG6
Cable de comunicación control net coaxial Tap Alan Bradley
Cable de comunicación control net 20 Comm-C Alan Bradley
Modulo repetidor de control net coaxial fibra óptica RPFM Alan Bradley Modulo adaptador-repetidor control net RPA Alan Bradley
ALTA
MEDIA
BAJA
SUBSISTEMA COMPRESOR
0
50
100
150
Cri
cic
ida
d C
r
Bloques
Diagrama de Criticidad
Componentes eléctricos de alimentación y control panel k9
Motor eléctrico de inducción del compresor neumático
Switch de presión (preso swtch) de aire del compresor
SUBSISTEMA ROTACIÓN CABINA
0
10
20
30
40
50
Cri
ticid
ad
Cr
Diagrama de Criticidad
Componentes eléctricos de control panel K3 y K7Sensor de parada de slewing izquierda
Sensor de parada de slewing derecha
Variador de velocidad drivers
Sensor baja velocidad derecha
Sensor baja velocidad izquierda
SUBSISTEMA TRASLACIÓN PUENTE
0
20
40
60
80
100
120
140
Cri
ticid
ad
Cr
Diagrama de Criticidad
Componentes eléctricos de control panel K4
Motor eléctrico de inducción del buggy # 2
Variador de velocidad drives
Motor eléctrico de inducción del buggy # 4
Motor eléctrico de inducción del buggy # 1
Sensor de recorte de velocidad grúa gantry
Sensor de puertas abiertas E-ROOM
Frenos electro-hidráulico del buggy # 1
Frenos electro-hidráulico del buggy # 2
Motor eléctrico de inducción del buggy # 3
Frenos electro-hidráulico del buggy # 3
SUBSISTEMA LLENADO Y BANQUEO
0
10
20
30
40
50
Cri
ticid
ad
Cr
Diagrama de Criticidad (Subsistema Llenado y Banqueo)
Sensor capacitivo de fuelle abajo
Sensor capacitivo de fuelle arriba
Sensor capacitivo posición tubo de banqueo abajo Panel eléctrico-neumático de control
Sensor de nivel de tolva de alúmina alto
Sensor de posicionamiento de puente para llenadoComponentes eléctricos de control
SUBSISTEMA ELEVACIÓN CABINA
0
50
100
150
Cri
ticid
ad
Cr
Diagrama de Criticidad (Subsistema Elevación Cabina)
Limit switch rotativo de polipasto cabina
Componentes eléctricos de control panel K7 Motor eléctrico de inducción
SUBSISTEMA SILLA ROTATIVA
0
50
100
Cri
ticid
ad
Cr
Diagrama de Criticidad
Control manual izquierda
Control manual derecho (master) movimiento de herramientas Parada de emergencia de la cabina
Pulsadores de subir y bajar cabina
Conjunto de anillos rozantes de silla rotativa
SUBSISTEMA ELEVACIÓN GANCHO DE COLADA
0
20
40
60
80C
riti
cid
ad
Cr
Diagrama de Criticidad
Componentes eléctricos
Limit switch centrífuga
Variador de velocidad drives
Encoder de posición
Limit switch rotativo del polipasto
Frenos electro-hidráulico
SUBSISTEMA ROMPE COSTRA
0
20
40
60
Cri
ticid
ad
Cr
Diagrama de Criticidad
Sensor capacitivo de posición martillo arriba
Limit switch rotativo del polipasto
Componentes eléctricos de control del panel
SUBSISTEMA COMPRESOR
FALLAS N° FALLAS
Breaker principal disparado 80
Térmico principal disparado 20
Contactor principal dañado 9
Cables y bornera dañado 8
Térmico ventilador disparado 5
Swicht de presión dañado 3
Motor dañado 2
TOTAL 127 63%
16%
7%
6%
4% 2% 2%
Breaker principal disparado
Térmico principal disparado
Contactor principal dañado
Cables y bornera dañado
Térmico ventilador disparado
Swicht de presión dañado
Motor dañado
SUBSISTEMA ROTACIÓN CABINA
73%
10%
6%
3% 2%
2%2%
1%
1% Sensores sucios y descalibrados
Sensores partidos y dañado
Encoder dañado
Guardamotor disparado
Encoder con eje desajustado
Contactor dañado
Cortocircuito
Variador dañado
Breaker dañado
SUBSISTEMA TRASLACIÓN PUENTE
22%
15%
11%11%
7%
7%
6%
6%
5%4%
3% 3%
Sensores dañados
Relé térmico disparado
Tarjeta de comunicación dañada
Sensores sucios
Drive del puente dañado
Motor dañado
Breaker principal disparado
Guardamotor disparado.
Actuador del freno dañado
Variador dañado
Cables de sensores dañados
Contactores dañados
SUBSISTEMA LLENADO Y BANQUEO
46%
22%
17%
6%
4% 3% 2%
Sensores descalibrados
Sensores sucios con material compactado
Sensores partidos y dañados
Relé térmico disparado
Relé de salida dañado
Bobina de electroválvula desajustada
Conector de tag flojo
SUBSISTEMA ELEVACIÓN CABINA
33%
28%
13%
7%
7%
5% 3%
2%
2%
Rotativo descalibrado
Contactores dañados
Rotativos dañados
Térmico disparado
Limit switch de sobretraslación descalibradoGuardamotor disparado
Breaker disparado
Limit switch de sobretraslación dañado
Motor dañado
SUBSISTEMA SILLA ROTATIVA
56%21%
15%
4% 4%
Guayas del máster dañada
Pulsadores dañados
Anillos rozantes dañados
Fallas en señales de silla
Cables y conexiones desajustados
SUBSISTEMA ELEVACIÓN GANCHO DE COLADA
30%
17%
11%
11%
9%
9%
7%
4% 2%Sobrevelocidad del motor activado
Falla en conexiones del drive
Guardamotor disparado
Breaker disparado
Cables del variador dañados
Rotativo descalibrado
Relé térmico disparado
Freno electro-hidráulico dañado
Falso contacto en encoder
SUBSISTEMA RED DE COMUNICACIÓN CONTROL NET
27%
25%23%
11%
9% 5%modulo de conexión con drive dañado
cables de conexión con drive flojo
conexión de cables coaxiales desajustados
modulo adaptador coaxial fibra óptica dañado
modulo repetidor de fibra óptica dañado
cable de fibra óptica dañado
SUBSISTEMA ROMPE COSTRA
37%
32%
13%
10%
5%
3%
Sensores desajustados
Cables de sensor dañado
Contactor dañado
Rotativos descalibrados
Relé térmico disparado.
Motor dañado
SUBSISTEMA COMPRESOR
ALTAS
TEMPERATURAS
BREAKER PRINCIPAL
DISPARADO
DISEÑO
INADECUADO
FALTA DE PLAN DE
MANTENIMIENTO
SUBSISTEMA RED DE COMUNICACIÓN CONTROL NET
EXCESO DE
POLVO Y GASES
CORROSIVOS
FALTA DE
CAPACITACIÓN
TÉCNICA
FALTA DE
PRACTICAS
OPERATIVA
1. El subsistema compresor obtuvo mayor índice de eventos no programados de 127
fallas generando el 16.47% del total de las grúas. De este número de fallas, solo 80
fueron del Breaker principal disparado representando el 63% de las fallas de este
subsistema.
2. Los bloques que obtuvieron mayor criticidad son los del Subsistema Red de
Comunicación Control Net, con un valor superior a los 300 de criticidad.
3. Las altas temperaturas y exceso de polvo (alúmina) son los principales factores
ambientales que ocasionan causas posibles para la ocurrencia de falla que se
incrementan debido a problemas en las unidades de aire acondicionado y la poca
hermeticidad de las puertas de los paneles.
4. La falta de prácticas operativas son algunas de las causas posibles para el
deterioro constante de las grúas NKM Cambiadoras de Ánodos generando
deficiencias en la ejecución de algunas actividades de mantenimiento.
5. En el Sistema Integral de Mantenimiento (SIMA) se registran los eventos ocurridos
en las grúas, como las actividades de rutina, preventivo y correctivo. Los datos
obtenidos del SIMA presentaron inconvenientes ya que muchos carecían de lógica
por lo que se realizó una depuración de la información obtenida del sistema.
6. El personal de mantenimiento de la V Línea no cuenta con la capacitación técnica
respecto al manejo de redes de comunicación de las grúas, presentando
problemas al momento de realizar alguna actividad o intervención de un evento
no programado.
7. El plan de mantenimiento que actualmente tienen las grúas esta desactualizado,
por lo que no cuentan con los elementos que han sido cambiados, presentando
improvisaciones al momento de realizar el mantenimiento.
1. Rediseñar el sistema de control eléctrico según la especificaciones técnicas
de la unidad compresora que actualmente poseen las grúas y así disminuir
significativamente el número de eventos no programados
2. Cumplir con los procedimientos de mantenimiento proporcionado por el
personal de Allen Bradley a los elementos del Subsistema Red de
Comunicación Control Net evitando el deterioro los mismos.
3. Exigir a la unidad de mantenimiento de Reducción III que garantice la
hermeticidad de las puertas de los paneles y asegurarse que los equipos no
operen con temperaturas superiores a las recomendadas por el fabricante
4. Realizar prácticas operativas adecuadas que optimicen las actividades de
mantenimiento de las grúas.
5. Actualizar los datos del Sistema Integral de Mantenimiento (SIMA) e Instruir
al personal a cargo de la ejecución de las fallas para que realice de manera
adecuada el registro en el sistema, haciendo de manera unificada, veraz y
mejorando el historial de las fallas de las grúas.
6. Capacitar al personal encargado del mantenimiento con respecto al manejo
de redes de comunicación que requieren de procedimientos, configuración y
métodos de mantenimiento especiales.
7. Divulgar el programa de mantenimiento y estimación del plan anual propuesto a
todos los sectores involucrados en el mantenimiento de las Grúas NKM
Cambiadoras de Ánodos (Grupo Técnico de Mantenimiento y Mantenimiento
Correctivo). Revisando y actualizando el programa de mantenimiento propuesto
en lapsos de 1 año, tomando en cuenta la obsolescencia de los equipos y las
modificaciones que se realicen.
