Ingeniería Civil Mecánica

El siguiente trabajo de Habilitación Profesional es un estudio realizado en la planta Horcones I, perteneciente a Aserraderos Arauco, donde se evalúa el historial de detenciones de la Línea Principal del aserradero. Este sistema es parte fundamental de la línea productiva de la planta, ya que una detención en uno de sus equipos, implica una interrupción de la producción, lo que se traduce en pérdidas. Por esta razón, es de suma importancia evaluar la confiabilidad entregada al sistema mediante el análisis de las detenciones históricas disponibles en la base de datos de la empresa y con ello estudiar las medidas para que las fallas dejen de ocurrir a partir de mejoras en los planes de mantención preventivos. En primera instancia, se determina el periodo de estudio realizando un análisis del historial de detenciones y de los planes preventivos creados entre los años 2005-2014. A partir de esto, se seleccionan los años 2013-2014 como los ideales para realizar el estudio de confiabilidad, ya que sus datos entregan información actualizada y relevante para el estudio. Luego se realiza un análisis de priorización para enfocar el estudio en los subsistemas y equipos críticos. Para hacer esta selección se utilizan los métodos de Pareto y Jack Knife, siendo este último una herramienta efectiva, ya que relaciona la cantidad con la duración de las detenciones en un solo diagrama. Este análisis arroja que son cuatro los subsistemas críticos, sin embargo, se puede observar que dos de ellos no son representativos, ya que sus fallas a pesar de ser críticas, sólo ocurrieron en momentos puntuales y no se volvieron a repetir en el tiempo. Posteriormente, al indagar en el análisis de los equipos de los dos subsistemas restantes, se aprecia que nuevamente las detenciones de uno de ellos no son representativas ni permiten realizar una evaluación certera. Por lo tanto, el estudio de confiabilidad se enfoca sólo en un subsistema que es la Sierra Múltiple Vislanda. Una vez determinados los componentes críticos, se desarrolla un Análisis de Modos, Efectos y Causas de Falla, que permite determinar las acciones preventivas a efectuar para reducir las detenciones en el sistema. Posteriormente se realiza el análisis de Weibull, el cual en base a los tiempos entre fallas de cada equipo, permite determinar las curvas de confiabilidad y probabilidad de falla. Con esta distribución se define la confiabilidad entregada por los planes preventivos al sistema, posibilitando modificaciones en las frecuencias de cada acción y, de ser necesario, la creación de nuevas acciones preventivas que permitan aumentar la disponibilidad del sistema en observación.

En el presente informe de habilitación profesional se presenta un estudio basado en la confiabilidad aplicado a la máquina papelera número uno (MP-01) de la empresa Papeles Bío-Bío S.A. a petición de la jefatura de planificación de la mantención de dicha empresa. La máquina produce papeles de impresión para rotativas (papeles para periódico) a base de pulpa mecánica con madera proveniente de bosques renovables de pino radiata. Debido a que la mantención de la máquina se realiza en base a paradas programadas versus paradas imprevistas (fuera de servicio), con un gran número de estas últimas, es que la disponibilidad de la máquina es relativamente baja, lo que se traduce en un alto costo y recursos para la mantención. Esta conclusión lleva a desarrollar el estudio de confiabilidad apoyándose en la información disponible en la base de datos proporcionada. El estudio de confiabilidad se basó principalmente en diagramas de Pareto y Jackknife. Primero se procedió a realizar análisis de Pareto para la máquina con base a los sistemas que la componen (Formación, Prensas, Secador, Calandria-Pope), según división de ubicaciones técnicas actuales de la empresa, con la finalidad de obtener el sistema que se detiene mayormente, obteniendo como resultado el Sistema Prensas como crítico tanto para el equipo como para el proceso. También se aplicó el método de Pareto para las fallas presentes en la máquina, es decir, fallas que provocan detenciones, determinando que las fallas presentes en Sistema Prensas son las que se repiten con mayor frecuencia, esto con la finalidad de saber los modos de falla de los componentes, para posteriormente buscar las causas de estas y proponer soluciones. Después del análisis de Pareto de primer orden, se realizó análisis de Pareto de segundo orden, tanto de sistemas como fallas, con el fin de determinar que sub-sistema del Sistema Prensas es el que contribuye con mayores detenciones no programadas, determinando a Cuarta Prensa como sub-sistema crítico. Posteriormente se aplica el mismo procedimiento para el sub-sistema Prensas (por sistemas y por fallas). Todos estos diagramas dieron como resultado principalmente al Paño y Raspadores de la Cuarta Prensa como crítico, ambos presentando fallas por suciedad las cuales afectan directamente a la confiabilidad de la máquina. Luego de realizar los análisis de Pareto y a modo de corroborar la información, se procede a realizar los diagramas de Jackknife para la máquina, tanto por sistemas como por fallas (al igual que análisis de Pareto), obteniendo los mismos resultados que por el método de Pareto realizados en primera instancia. El siguiente paso fue realizar un análisis de modos y efectos de falla (FMEA), el que tiene como objetivo implementar una mantención preventiva o monitoreo de condiciones para los componentes críticos dilucidados por los diagramas, determinando así, un método para solucionar el problema. Como las condiciones operacionales fueron identificadas como principal causante de las fallas de estos componentes, se llegó a la conclusión que se necesita implementar un mantenimiento preventivo o bien monitorear el estado de estos componentes, ya que no se pueden modificar dichas condiciones de operación en la producción del papel. Luego de realizar el análisis de modos y efectos de falla (FMEA) se realiza un análisis de Weibull, el cual permitirá implementar un mantenimiento preventivo al Paño de Cuarta Prensa, con una confiabilidad asociada de 23.4% adaptada a las frecuencias de Parada Largas de mantención de la máquina, con una frecuencia de cada seis semanas o 1008 Hrs. Finalmente, mediante el análisis anterior, se obtienen los resultados para elaborar el plan de mantención a seguir, el cual consiste en realizar un cambio preventivo del componente identificado, estrategia que mejora notablemente la disponibilidad de la máquina y con ello su confiabilidad.

Para el apoyo en la toma de decisiones de las personas involucradas en la gestión de mantenimiento se entrega una serie de indicadores que permiten medir el desempeño de las actividades desarrolladas durante el proceso de mantención, concerniente a mantener los activos operativos para las labores productivas, y los resultados que estas generan para las plantas de Aserradero Horcones 1 y Remanufactura Horcones de Aserraderos Arauco S.A. De acuerdo a este modelo se establecen los responsables, el nivel organizacional, el tipo de indicador y una serie de otras características agrupadas en fichas técnicas de indicadores, de manera tal que cada nivel pueda realizar gestión y así concretar sus objetivos propuestos, alineados a la estrategia organizacional. Se obtienen valores mensuales de KPI’s para un tiempo de 4 años y 6 meses según datos entregados por el sistema de información de la empresa (SAP logon) y obtenidos en terreno, esto con el fin de evaluar la gestión del departamento de mantención, oportunidades de mejorar y su evolución durante los últimos años. Los indicadores calculados se emplean en el análisis de confiabilidad y de desempeño, determinando áreas, sistemas y subsistemas que resulten críticos y prioritarios para la consecución de logros de producción. De acuerdo a los resultados obtenidos los desempeños más bajos se tienen en las áreas de Aserradero y Secado para la planta Aserradero Horcones 1, mientras que para la planta de Remanufactura Horcones las áreas son Finger y Molduras. La variable que afecta en mayor grado la Disponibilidad de los procesos productivos es la Confiabilidad determinada por los bajos TMEF debido a la alta frecuencia de fallas de operación y propias del proceso. En Confiabilidad se calculan las curvas del indicador para subsistemas de la Línea principal de Aserradero y para Remanufactura sobre los subsistemas de la Moldurera 22 (B) consiguiendo valores distorsionados debido a los múltiples modos de fallas presentes en los datos.

Celulosa Arauco es una de las mayores empresas forestales del mundo y en la cual la seguridad se enmarca dentro de los cinco valores fundamentales. La compañía toma la seguridad de las personas como prioridad en toda la toma de decisiones. En ese sentido, la seguridad en cuanto a incendios resulta un tema de gran importancia y debe ser tratado con la seriedad que le orresponde. Los sistemas de protección contra incendios resultan imprescindibles a la hora de prevenir los incendios, es por esto que en el siguiente proyecto se intenta dar confiabilidad a estos sistemas. La primera etapa consiste en una revisión en terreno de los sistemas de protección contra incendios instalados en Planta, de modo de poder recopilar información respecto a sus características y cantidad. Esta información permite poder estimar los repuestos necesarios para el plan de confiabilidad. Los sistemas con que cuenta Planta son sistemas de detección y extinción automáticos, gabinetes, grifos y bombas de incendio. Con respecto a las bombas de incendio, la NFPA 20 señala dos criterios importantes. En primer lugar la norma establece que las bombas contra incendios, motores eléctricos, motores diésel, paneles controladores eléctricos y paneles controladores diésel, deben estar certificadas para su uso en la protección contra incendios, a excepción de bomba Jockey que no necesita certificación. En la situación actual de Planta los equipos que son certificados UL (Underwriters Laboratories) y FM (Factory Mutual) corresponden al motor diésel y al panel controlador del motor diésel. En segundo lugar la NFPA 20 señala las características de desempeño que deben tener las curvas de las bombas de incendio en fábrica y en terreno. De acuerdo a esto, la bomba Diésel cumple con lo estipulado por la norma, pero las bombas eléctricas no logran llegar al desempeño establecido. Por consiguiente el Departamento de Ingeniería toma la decisión de diseñar una nueva sala de bombas en conformidad con la NFPA 20 y por ende con nuevas bombas certificadas. Con respecto a las curvas características aportadas por el proveedor, se puede señalar que el desempeño de las bombas diésel y eléctricas en fabrica cumplen con la normativa. Luego cabe señalar que al momento de la instalación de las nuevas bombas, se debe hacer una prueba para verificar el desempeño de las bombas en Planta.En este proyecto el Plan de Confiabilidad se sustenta de dos maneras. En primer lugar, mediante la realización de rutinas periódicas de inspección, prueba y mantenimiento a los sistemas de protección contra incendios existentes en Planta, las cuales tienen un carácter preventivo, es decir de evitar que ocurran fallas y a su vez que los sistemas operen de manera correcta. Estas rutinas se diseñaron con base en la norma NFPA 25, lo cual aporta más confiabilidad, dado que es una norma reconocida a nivel internacional y tiene una vasta experiencia en la prevención de incendios. En segundo lugar, la confiabilidad se sustenta en base a la disponibilidad de los repuestos de los distintos sistemas de protección contra incendios. Esto quiere decir que se debe tener siempre la misma cantidad de repuestos previamente establecida en bodega, de modo que cuando se utilicen se repongan a la brevedad. Además otro criterio que aporta confiabilidad es que los repuestos deben estar certificados por UL (Underwriters Laboratories) y FM (Factory Mutual). Finalmente, para implementar las rutinas de inspección, prueba y mantenimiento, se crea una “Base de datos red contra incendios”. Esta Base de datos contiene un levantamiento de todos los sistemas de protección presentes en Planta Arauco. En este levantamiento se identifica el sistema de protección existente y los componentes particulares de dicho sistema, los cuales tienen a su vez asociado frecuencias para realizar las actividades de inspección, prueba y mantenimiento. Luego mediante la utilización de la Base de datos y gracias a una serie de pasos accionados por ITO de Planta José Miguel Palma Sánchez, se puede implementar el Plan de confiabilidad.

El presente estudio ha permitido determinar las principales características para implementar un teleférico de uso turístico en la ciudad de Concepción, Chile, específicamente en la comuna de Hualpén donde el rio Bío-Bío desemboca en el océano Pacífico. El estudio de este tipo de transporte permite diferenciar y escoger la mejor alternativa para implementar en la zona, además de definir una ruta para el trazado de la línea del trayecto, sistemas de fijación, sistema motor, etc. Tomando como referencia teleféricos del mundo donde este tipo de transporte aéreo lleva años en funcionamiento. Se calculó la capacidad de transporte y cantidad de cabinas que circularán en el teleférico, considerando capacidades de cabinas para 6 personas, ya que éstas logran una mejor relación entre costo, facilidad de operación y ajuste a las variaciones de la demanda. Se realizó la selección del cable portante-tractor considerando el caso más desfavorable de funcionamiento, utilizando ecuaciones para definir la forma que adoptará el cable y ecuaciones de equilibrio estático se obtuvo la mayor tensión que soportara el cable y se corroboró que soportará las cargas máximas que generará el sistema. Finalmente se presentan las características de operación del teleférico y consideraciones para la correcta elección del sistema motor, con estos antecedentes se consultó catálogos de especialistas en motores, en este caso Siemens motors. y se seleccionó el equipo motriz que cumple las condiciones de operación para el teleférico diseñado y la tensión que debe poseer el sistema de tensor de la polea motora.

Con el pasar de los años la tecnología ha ido avanzando a pasos agigantados y ha permitido mejorar y facilitar varias tareas que tediosamente se realizaban de forma manual. Actualmente, gracias a esto se han podido establecer nuevas formas de obtener información y así mejorar la calidad de vida de las personas, ya sea en su hogar, su lugar de trabajo, lugar de estudio, etc. Considerando que cada día se está registrando la información referida a datos y se dan a conocer técnicas modernas de mejoramiento continuo, es que las personas u organizaciones se deben adaptar a la época. Es por este motivo, dado a que San Fabián es una comuna que se esta adaptando a las nuevas tecnologías y desea hacerse partícipe del mejoramiento continuo, es que quiere desarrollar una unidad que permita tener sus vehículos a disposición de las necesidades que se presenten, además de tener un sistema informático que permita de manera fácil y accesible poseer conocimiento de ellos. En el presente estudio se presenta el análisis de factibilidad de incorporar una unidad encargada de la mantención vehicular y un plan de gestión en el mantenimiento para la Municipalidad de San Fabián.