Planificación y Programación

de Mantenimiento

Caso: Motor CFM 56-5B

INTEGRANTES:

- Jose Miguel Tapia

- Patricio Mancheno

- Cesar Muñoz

- Felipe Gómez L.

- Emilio Jelves C.

PROFESOR:

- Roberto Villalón

FECHA: 25 de Noviembre del 2015

Contenido Introducción ................................................................................................................................................................... 1

Desarrollo ....................................................................................................................................................................... 2

1.- Propósito proceso/equipo (motor) ......................................................................................................................... 2

2.- Descripción del Proceso ........................................................................................................................................ 2

3. Componentes .......................................................................................................................................................... 3

4. Diagrama EPS. ....................................................................................................................................................... 4

5. Modo de falla. ........................................................................................................................................................ 4

6. Gráficos de Riesgo cualitativo y cuantitativo. ........................................................................................................ 6

7. Plan de mantenimiento optimizado. ...................................................................................................................... 7

Conclusiones .................................................................................................................................................................. 8

1

DIPLOMA EN GESTIÒN DE ACTIVOS Y MANTENIMIENTO

Introducción

Motor CFM 56- 5B

Los motores de la serie CFM International CFM56 (la designación militar de EE.UU. es F108) es una

familia de motoresturbofán de alto índice de derivación construido por CFM International con un

rango de empuje de 18.000 a 25.400 lbf. CFM International es una unión de empresas entre Snecma,

Francia y GE Aviation, EE.UU. Ambas compañías son responsables de producir varios componentes,

con líneas de ensamblaje propias. GE es responsable del compresor de alta presión, cámara de

combustión y la turbina de alta presión, mientras que Snecma es responsable del fan, la turbina de

baja presión, la caja de accesorios y la tobera de salida. Los motores son ensamblados por GE

en Evendale, Ohio, Estados Unidos y por Snecma en Villaroche, Francia.

El CFM56 es uno de los tipos de motores más prolíficos en el mundo porque su larga historia comenzó

con el Boeing 737-300. La familia 737 ha contado con el CFM56 durante más de 25 años, y las

variantes del CFM56 todavía impulsan los nuevos modelos, el 737-900ER y el 737-700ER. El motor es

también una de las opciones de la familia Airbus A320. Es también el único motor disponible

del A340-200 y -300, A318 A319 Y A320.

El CFM56-5B una mejora del CFM56-5A, diseñado originalmente como motor del A321. Al día de hoy,

es el motor de todos los modelos de la familia A320 (A318/A319/A320/A321), y ha superado al

CFM56-5A. Entre los cambios del CFM56-5A está el doble carburador anular que reduce la emisión de

óxidos de nitrógeno hasta en un 45 por ciento. Es también el motor más utilizado por Airbus. El radio de

empuje se sitúa entre 20.000 a 25.400 lbf.

La mecánica y el diámetro de fan son como los del -5A, pero con una cuarta etapa en el compresor IP.

Entre las particularidades del 5/B1 están: relación de conducción 5,5; relación de presión 35,4; flujo de

aire de 428 kg/s.

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DIPLOMA EN GESTIÒN DE ACTIVOS Y MANTENIMIENTO

Desarrollo

El objetivo del trabajo es determinar un plan de mantenimiento derivado del análisis de la criticidad,

análisis de modos de falla y selección de actividades para los distintos componentes externos e internos

asegurando el buen funcionamiento de un motor CFM 56-5B usado en la flota A320 de LATAM

AIRLINES.

1.- Propósito proceso/equipo (motor)

Generar empuje a un rate máximo de 22000 lbf para una aeronave modelo A320-214 , generar energía

eléctrica con una demanda minina de 120 volt y 400Hz, adicionalmente proveer presión neumática a 100

psi durante el ciclo de operación.

2.- Descripción del Proceso

Para la partida del motor CFM56-3-B2 se necesita de fuentes externas que proporcionen la corriente

eléctrica, el combustible y aire comprimido para la ignición y posterior partida, dentro de los

proveedores está el Auxiliar Power Unit (APU) el cual proporciona aire comprimido, también está la

caja ignitora que en conjunto con la batería entregan la corriente y finalmente está el subsistema de

combustible donde la bomba buster entrega la cantidad necesaria de combustible para la partida del

motor. Una vez encendido el motor, la aeronave demanda mayor potencia a un rate máximo de 22.000

lbf para generar empuje, energía eléctrica y energía neumática. El empuje se obtiene mediante el

principio de los motores axiales los cuales comprimen al aire y lo queman generando una reacción la

que se utiliza para generar empuje, a la vez mediante un eje de trasmisión y un generador dentro de la

caja de accesorios se genera energía eléctrica la cual es utilizada por la aeronave para los diversos

subsistemas, también el motor proporciona de energía neumática a la aeronave mediante el "leak" desde

el compresor de baja.

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DIPLOMA EN GESTIÒN DE ACTIVOS Y MANTENIMIENTO

3. Componentes.

Figura 1. Detalle de componentes del CFM56-5B.

Bomba eléctrica Buster

Estanques

Batería

Cableado

Caja ignitora

Bujías

PipeSistema eléctrico/Ignición

Sistema de combustible

Sistema generación presión

neumática con Auxiliar Power Unit

(APU)

3.1 Componentes Externos.

Compresor centrifugo

Turbina

Generador de partida

Cámara de combustión

SIS

TE

MA

S Q

UE P

RO

PO

RC

IO

NA

N

IN

SU

MO

S P

AR

A L

A P

AR

TID

A.

APU

Sistema de combustible

Sistema eléctrico/Ignición

Subsistema de empuje

Tobera de salida

Ventilador

Compresor de baja

Compresor de alta

Turbina de baja

Turbina de alta

Cámara de combustión

Computador de control (ECU)

Subsistema de generación eléctrica

Generador de eléctrico (IDG)

Cableado

Trasmisión

Piping

Computador de control (ECU)

Válvulas de distribución

SU

BS

IS

TE

MA

S P

RO

PIO

S D

EL M

OT

OR

DE

SP

UES

DE

LA

PA

RT

ID

A.

3.2 Componentes internos

Subsistema de sangrado o

alimentación neumática

Válvulas de sangrado

Ventilador Compresores Cámara de Turbinas Tobera decombustión Salida

Generador eléctrico (IDG) Trasmisión Cableado

Válvula de sangrado Piping Válvula de distribución Computador decontrol

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DIPLOMA EN GESTIÒN DE ACTIVOS Y MANTENIMIENTO

4. Diagrama EPS.

Figura 2. Diagrama de entradas y salidas del CFM56-5B.

5. Modos de falla.

Para el análisis se tomaron 19 modos de fallas los cuales se clasificaban en los tres subsistemas de

salida, sin embargo al realizar el análisis de criticidad considerando la frecuencia y consecuencia de una

forma cualitativa y cuantitativa se determinaron los 10 modos de fallas más críticos. Para determinar el

riesgo cualitativo se tomaron como base los impedimentos en seguridad y legales, ya que estos van muy

de la mano en la industria aeronáutica por tener estándares de fiscalización muy estrictos. Para

determinar el riesgo cuantitativo se considera la indisponibilidad y costo de oportunidad que deja de

percibir el negocio. Todos los cálculos están basados en los datos históricos de un motor CFM 56-5B,

número de serie: 643803, que a la fecha de hoy tiene 10.650 horas de vuelo, 5.947 ciclos por lo tanto es

un motor en plena operación.

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DIPLOMA EN GESTIÒN DE ACTIVOS Y MANTENIMIENTO

Tabla 1. Modos de fallas más críticos.

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DIPLOMA EN GESTIÒN DE ACTIVOS Y MANTENIMIENTO

6. Gráficos de Riesgo Cualitativo y Cuantitativo.

Los componentes de mayor riesgo cualitativo son los catalogados con AA ya que afectan los

impedimentos de seguridad y legales con consecuencias altas. Dentro de estos están los componentes

internos del motor, como las aspas del FAN, turbinas, compresores, eje, etc…

Los componentes de mayor riesgo cuantitativo son los catalogados por su mayor costo de reparación, ya

que presentan una frecuencia de fallas alta pero la consecuencia referente a la seguridad y legal es baja.

Grafico 1. Riesgo cualitativo vs cuantitativo

Grafico 2. Riesgo cuantitativo vs modo de falla

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DIPLOMA EN GESTIÒN DE ACTIVOS Y MANTENIMIENTO

Al ver los gráficos nos damos cuenta que la vibración del FAN catalogada como AA también representa

un alto costo de reparación al igual que las bombas de aceite y combustible, esto llama la atención ya

que son componentes que afectan la seguridad del vuelo, referente al FAN se puede asimilar que al estar

expuesto al flujo de aire que ingresa al motor se producen ingesta de objetos extraños FOD por sus

siglas en inglés. La falta de suministro de presión neumática para la partida del motor es otro de los

modos de falla con más riesgo cuantitativo debido a que el suministro proviene de un equipo externo y

autónomo llamado APU el cual tiene tasas de fallas más alta que los motores de aeronave.

7. Plan de mantenimiento optimizado.

Los ítems en amarillo son intervalos del actual plan de mantenimiento que están menos restrictivos y se

consideran una oportunidad de mejora, los ítems en verde son intervalos más acotados a nuestros

cálculos y no se podrían considerar como mejoras ya que afectan a la seguridad del vuelo con altas

consecuencias.

Tabla 1. Modos de fallas más críticos.

ACCION A EJECUTAR FREC FALLASFRECUENCIA DE

APLICACIÓN OPTIMALAN INTERVAL FH FC DATE FH FC DATE

OBSERV

ACIONESCAP.PML

EX

TE

RN

O

APU

Realizar un test operacional al APU y monitorear los parámetros neumáticos

acorde al manual de mantenimiento, si no se restaura el sistema se debe

reemplazar por un generador externo.

7 8 veces al año

T: 750 FH

OR

6 MO

I: 750 FH

OR

6 MO

10.146 5.617 17-08-2015 10.896 - 17-02-2016 SYSTEM

ASPAS DEL FANInspeccionar y lubricar las aspas del FAN, rodamientos,

separadores y amortiguadores.0,5 1 vez cada 5 años.

T: 3000 FC

OR

48 MO

I: 3000 FC

OR

48 MO

- 2.993 03-12-2013 - 5.993 03-12-2017 SYSTEM

BUJIASConfirmar si ambas bujías están quemadas. Reemplazar bujías y realizar test

funcional del sistema de ignición.2 2 veces al año

T: 2250 FH

OR

24 MO

I: 1000 FH

OR

24 MO

9.959 5.502 28-07-2015 10.959 - 28-07-2017 SYSTEM

BOMBA DE ACEITERealizar un test operacional y analizar los chip detector por partículas

metálicas.0,5 4 veces al año

T: 300 FH

OR

2 MO

I: 300 FH

OR

2 MO

10.502 5.855 24-09-2015 10.802 - 23-11-2015 SYSTEM

COMPUTADOR ECUBajar motor y enviar a Overhaul. Antes de bajar el motor imprimir los códigos

de falla históricos, upgrade y degradaciones que ha tenido el computador.0,008 1 vez cada 5 años.

T: 60MO

I: 60MO 5.551 3.077 23-12-2013 - - 23-04-2019 SYSTEM

BOMBA ALIMENTACION DE

COMBUSTIBLE

Realizar un test operacional de la bomba de acuerdo al manual y monitorear el

"chip detector" por evidencia de suciedad.0,4 3 veces al año

T: 300 FH

OR

2 MO

I: 300 FH

OR

2 MO

10.502 5.855 24-09-2015 10.802 - 23-11-2015 SYSTEM

ATOMIZADORES

Bajar motor y enviar a Overhaul. Antes de bajar el motor, se debe comprobar

mediante una inspección boroscopica posibles daños a los atomizadores para

dejar un registro pre ingreso a overhaul.

0,008 1 vez cada 5 años.

T: 7500 FH

OR

60 MO

I: 7500 FH

OR

60 MO

5.551 3.077 23-12-2013 13.051 - 23-02-2019 SYSTEM

TURBINAS DE ALTA Y BAJA

Bajar motor y enviar a Overhaul. Antes de bajar el motor, se debe comprobar

mediante una inspección boroscopica posibles daños a los turbina e imprimir

el historial de los overheat de partida para dejar un registro pre ingreso a

overhaul.

0,008 1 vez cada 5 años.T: 60MO

I: 60MO 5.551 3.077 23-12-2013 - - 23-04-2019 SYSTEM

EJE DE TRASMISION

Bajar motor y enviar a Overhaul. Antes de bajar el motor, se debe comprobar

mediante una inspección boroscopica posibles daños en el eje para dejar un

registro pre ingreso a overhaul.

0,008 1 vez cada 5 años.T: 60MO

I: 60MO 5.551 3.077 23-12-2013 - - 23-04-2019 SYSTEM

COMPRESOR DE ALTA Y BAJA

Bajar motor y enviar a Overhaul. Antes de bajar el motor, se debe comprobar

mediante una inspección boroscopica posibles daños en el compresor e

imprimir los registros de stall (perdida) para dejar un registro pre ingreso a

overhaul.

0,008 1 vez cada 5 años.T: 60MO

I: 60MO 5.551 3.077 23-12-2013 - - 23-04-2019 SYSTEM

INT

ER

NO

DE

L M

OT

OR

CF

M56-5

B

ULTIMOS CUMPLIMIENTOS PROXIMO CUMPLIMIENTOS

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DIPLOMA EN GESTIÒN DE ACTIVOS Y MANTENIMIENTO

Conclusiones

1. El suministro de energía neumática para la partida cuantitativamente es riesgoso debido a la alta

frecuencia de falla que presenta el equipo APU pero no representa riesgo para la seguridad del

vuelo ya que la falla se presenta en tierra, para nuestros cálculos se recomienda realizar un test

operacional y monitoreo de parámetros neumáticos 8 veces al año y no como está en el actual

plan de mantenimiento a cada 6 meses o 2 veces al año.

2. Las bujías quemadas también representan cuantitativamente un alto costo pero sin poner en

riesgo la seguridad al igual que el suministro de energía neumática, sin embargo es un costo que

se podría disminuir con el aumento de la frecuencia de aplicación al reemplazar las bujías cada 2

veces al año y no como el actual plan que considera cada 24 meses

3. Lo que destacamos del ejercicio es que al analizar el modo de falla de las aspas del FAN, bomba

de aceite y combustible nos damos cuenta que el actual plan de mantenimiento es más restrictivo

que nuestros cálculos y sobretodo que el manual del fabricante. Esto responde a que durante

estos años operando los motores CFM 56-5B en LATAM se ha gestionado el feedback para

actualizar el plan de mantenimiento.

4. Podemos decir que el overhaul es un tratamiento regenerativo y de correcciones del motor. Antes

de hacerlo hay que tener claro que el motor no volverá a quedar como nuevo, este procedimiento

sirve únicamente para llevarlo a una condición de uso aceptable.

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