u336316

Ingeniería Mecánica

•

Artes

Jhonatan Rivera

7/11/2023

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Ingeniería Mecánica

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LEVANTAMIENTO
ESTRATEGIA DE
MANTENIMIENTO
EQUIPOS
LABORATORIO
INGENIERIA
MECÁNICA
28 de junio
2008
Aplicación de la metodología RCM (por sus siglas en inglés)
Mantenimiento centrado en confiabilidad, para determinar las
tareas, materiales y personal de mantenimiento requerido por
los laboratorios de Ingeniería Mecánica de la Universidad de
los Andes.
Sergio Peña -
Luis Mario
Mateus

LEVANTAMIENTO DE UNA ESTRATEGIA DE MANTENIMIENTO PARA EQUIPOS DE LOS
LABORATORIOS DE INGENIERIA MECÁNICA.

SERGIO LUIS PEÑA HERNANDEZ

ASESOR

LUIS MARIO MATEUS SANDOVAL

Ingeniero Mecánico M.Sc.

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA

BOGOTA

JUNIO 28 DE 2008

TABLA DE CONTENIDOS

Pág.
i. INTRODUCCIÓN

1. MARCO TEÓRICO…………………………………………………………………………………….1
1.1. Justificación del Proyecto.
1.1.1. Justificación en Términos Intangibles.
1.1.2. Justificación Económica.
1.2. El Mantenimiento Centrado en Confiabilidad. (RCM por sus siglas en inglés)
1.2.1. Breve Historia del Mantenimiento.
1.2.2. Metodología de Trabajo RCM.

2. LEVANTAMIENTO DE PLANTA Y EQUIPOS……………………………………………………..8
2.1. Equipos Laboratorio de Mecanizado.
2.2. Equipos Laboratorio de Propiedades Físicas.

3. ESTRATEGIA DE MANTENIMIENTO LABORATORIO DE MECANIZADO………………….12
3.1. Confiabilidad Mínima Operacional de los Equipos.
3.2. Definición de Carga de Trabajo.
3.3. Determinación de Frecuencia de las Tareas de Mantenimiento.
3.3.1. Lubricación.
3.3.2. Correas.
3.3.3. Misceláneos.
3.4. Estrategia de Mantenimiento Tornos.
3.4.1. Contexto Operacional.
3.4.2. Torno Cincinnati.
3.4.2.1. Carga de Trabajo.
3.4.2.2. Funcionamiento del Torno.
3.4.2.3. Estrategia de Mantenimiento.
3.4.3. Torno Imomill Jumbo 40B – 1000.
3.4.3.1. Carga de Trabajo.
3.4.3.2. Funcionamiento Torno Imomill Jumbo 40B – 1000.
3.4.3.3. Estrategia de Mantenimiento.
3.4.4. Torno Chino.
3.4.4.1. Carga de Trabajo.
3.4.4.2. Identificación de puntos de Lubricación, Correas y Motores.
3.4.4.3. Selección del Lubricante.
3.4.4.4. Estrategia de Mantenimiento.
3.5. Estrategia de Mantenimiento Fresas.
3.5.1. Contexto Operacional.
3.5.2. Fresadora Index.
3.5.2.1. Carga de Trabajo.
3.5.2.2. Identificación de Puntos de Lubricación, Correas y Motores.
3.5.2.3. Selección de Lubricantes.
3.5.2.4. Estrategia de Mantenimiento.
3.5.3. Fresadora Imomill.
3.5.3.1. Carga de Trabajo.

3.5.3.2. Funcionamiento Fresa Imomill.
3.5.3.3. Estrategia de Mantenimiento.
3.6. Estrategia de Mantenimiento Máquinas de Control Numérico.
3.6.1. Contexto Operacional.
3.6.2. Carga de Trabajo.
3.6.3. Centro de Mecanizado FADAL.
3.6.3.1. Funcionamiento centro de mecanizado FADAL.
3.6.3.2. Estrategia de Mantenimiento.
3.6.4. Torno CNC LEADWELL.
3.6.4.1. Funcionamiento Torno CNC LEADWELL.
3.6.4.2. Estrategia de Mantenimiento.
3.7. Estrategia de Mantenimiento Taladros.
3.7.1. Contexto Operacional.
3.7.2. Carga de Trabajo.
3.7.3. Funcionamiento Taladros.
3.7.4. Estrategia de Mantenimiento Taladros.

4. ESTRATEGIA DE MANTENIMIENTO LABORATORIO DE PROPIEDADES FÍSICAS..........47
4.1. Confiabilidad Mínima Operacional de los Equipos.
4.2. Determinación de la Frecuencia de las Tareas de Mantenimiento.
4.3. Carga de Trabajo.
4.4. Estrategia de Mantenimiento Prensa Marca Dake.
4.4.1. Contexto Operacional.
4.4.2. Funcionamiento de la Prensa.
4.4.3. Estrategia de Mantenimiento.
4.5. Estrategia de Mantenimiento Maquina de Ensayos de Polímeros Brabender.
4.5.1. Contexto Operacional.
4.5.2. Funcionamiento del Equipo.
4.5.3. Estrategia de Mantenimiento Módulo de Control de velocidad.
4.5.4. Estrategia de Mantenimiento Módulo de Registro de Datos.
4.5.5. Estrategia de Mantenimiento Módulo de Simulación de Proceso de Mezclado.
4.6. Estrategia de Mantenimiento Atlas UV.
4.6.1. Contexto Operacional.
4.6.2. Funcionamiento del Equipo.
4.6.3. Estrategia de Mantenimiento.
4.7. Estrategia de Mantenimiento Melt Indexer.
4.7.1. Contexto Operacional.
4.7.2. Funcionamiento del Equipo.
4.7.3. Estrategia de Mantenimiento.
4.8. Estrategia de Mantenimiento Vicat.
4.8.1. Contexto Operacional.
4.8.2. Funcionamiento del Equipo.
4.8.3. Estrategia de Mantenimiento.
4.9. Estrategia de Mantenimiento Horno Blue M AC 490 A-2.
4.9.1. Contexto Operacional.
4.9.2. Funcionamiento del Equipo.
4.9.3. Estrategia de Mantenimiento.
4.10. Estrategia de Mantenimiento Mufla Thermolyne tipo F-6000.
4.10.1. Contexto Operacional.
4.10.2. Funcionamiento del Equipo.

4.10.3. Estrategia de Mantenimiento.
4.11. Estrategia de Mantenimiento Horno Humedad y Sólidos AVC-80.
4.11.1. Contexto Operacional.
4.11.2. Funcionamiento del Equipo.
4.11.3. Estrategia de Mantenimiento.

5. MANEJO DE ACEITES RESIDUALES...................................................................................77

6. RECOMENDACIONES PARA EL PROGRAMA DE MANTENIMIENTO................................78

7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................................79

ANEXO A BASE DE DATOS CON FUNCIONES DE DENSIDAD DE PROBABILIDAD DE
CONFIABILIDAD DE WEIBULL PARA DISTINTOS COMPONENTES MECÁNICOS.

ANEXO B ANÁLISIS DE MODOS DE FALLA Y EFECTOS (FMEA POR SUS SIGLAS EN
INGLÉS) PARA LOS EQUIPOS ESTUDIADOS

i. INTRODUCCIÓN

El propósito de este trabajo es presentar el desarrollo de la estrategia de mantenimiento de los
laboratorios de mecanizado y propiedades físicas del departamento de Ingeniería Mecánica de la
Universidad de los Andes. Surge debido a la ausencia de un programa formal para el cuidado de los
equipos, y al interés del autor en aplicar y profundizar conocimientos en el área de mantenimiento.
Se espera al final del trabajo alcanzar los siguientes dos resultados:

• Levantar la estrategia de mantenimiento del laboratorio de ingeniería mecánica mediante la
metodología RCM, esto incluye: Listado de tareas con frecuencia de ejecución, materiales y
herramientas necesarias, y recurso humano requerido.
• Profundizar conocimientos en RCM, que es una de las metodologías en confiabilidad
operacional utilizada en los sectores industriales que repuntan a nivel mundial.

A continuación se presenta un breve resumen de cada uno de los capítulos.

El documento está dividido en seis capítulos principales, en los cuales además de explicar cómo se
establecieron las tareas de mantenimiento, se incluye una breve explicación del principio de
funcionamiento de cada uno de los equipos. También, se realizan sugerencias de buenas prácticas
mantenimiento y oportunidades de mejora encontradas durante la realización de este trabajo.

• Capítulo 1 Marco Teórico. Se presenta la justificación de porqué es necesario en términos
económicos e intangibles implementar un programa de mantenimiento en los laboratorios del
Departamento de Ingeniería Mecánica. De igual manera se explica la metodología de trabajo
utilizada -Mantenimiento Centrado en Confiabilidad- para la creación de las estrategias de
mantenimiento.

• Capitulo 2 Levantamiento de Planta y Equipos. Se realiza el listado y selección de
equipos en los cuales tiene alcance el trabajo.

• Capítulos 3 - 4 Estrategias de Mantenimiento Laboratorios. Se definen los conceptos de
confiabilidad operacional y carga de trabajo. Estos capítulos contiene las tareas, materiales,
personal requerido y frecuencia de las tareas de mantenimiento necesarias en los equipos
del laboratorio de mecanizado.

• Capítulo 5 Manejo de Aceites Residuales. Contiene el procedimiento de manejo adecuado
de los aceites residuales generados por las tareas de mantenimiento.

• Capitulo 6 Recomendaciones al Programa de Mantenimiento. Sugerencias de buenas
prácticas en la implementación en el programa de mantenimiento, y oportunidades de
mejora encontradas durante la realización del trabajo.

11. MARCO TEÓRICO

1.1. Justificación del Proyecto.

Existen dos frentes por los cuales se explica la necesidad de tener un programa de mantenimiento
para los equipos del laboratorio de Ingeniería Mecánica. En una primera instancia es una inversión
que representa rendimientos económicos para la universidad. En segundo lugar, un programa de
mantenimiento fortalece a la universidad en activos intangibles como liderazgo en actividades
propias de su razón de ser, como lo son la investigación y desarrollo.

1.1.1. Justificación en Términos Intangibles.

Dentro de la misión del departamento de Ingería Mecánica de la Universidad de los Andes se
encuentra que “(…) Se imparte una educación científica y tecnológica de la más alta calidad (…)”.
Esta educación se divide en cinco líneas de investigación: bioingeniería, sistemas mecánicos,
conversión de energía, materiales y manufactura, y mecánica teórica y computacional.

Es de vital apoyo para las líneas de investigación contar con los recursos físicos adecuados y en
buenas condiciones, para validar experimentalmente los hallazgos científicos y tecnológicos con
equipos estandarizados que permitan comparar los resultados internacionalmente. La mayor parte
de los recursos físicos están al interior de los laboratorios del departamento de Ingeniería Mecánica.

Además de las líneas de investigación, los equipos de los laboratorios de Ingeniería Mecánica sirven
de apoyo para los talleres prácticos en cursos de pregrado y maestría. Por lo tanto, un elemento
fundamental para garantizar la más alta calidad de los cursos, es contar con equipos de laboratorio
que funcionen correctamente en el momento que se necesitan.

En la medida en que los equipos de los laboratorios no se encuentren disponibles para llevar a cabo
estas actividades, no hay consecuencias económicas de manera directa. Sin embargo, el
incumplimiento de llevar a cabo las metas trazadas por el departamento en cuanto a misión y líneas
de investigación afecta su imagen frente a la comunidad científica, frente otras instituciones y frente
a los potenciales nuevos estudiantes, lo cual se traduce en disminución en las ingresos por
investigación y desarrollo, disminución de consultorías a otras empresa, e inscripción de nuevos
estudiantes, y por lo tanto menores ingresos y reputación para la Universidad.

Un programa de mantenimiento de los laboratorios de departamento de Ingeniería Mecánica está
completamente alineado con la misión del departamento, en cuanto esta asegurando educación de
alta calidad y la disponibilidad de los recursos necesarios para las líneas de investigación y
desarrollo.

1.1.2. Justificación Económica.

Dentro de las funciones que deben cumplir los activos del laboratorio de Ingeniería Mecánica está la
de prestar servicios de consultoría y asesoría a la industria colombiana. Actualmente, el
departamento presta servicios de laboratorio para la industria a través de proyectos de los grupos de
investigación.
2

Un ejemplo, es considerar los servicios a la industria durante los últimos 4 años, que el grupo de
materiales y manufactura CIPP y el CIPEM. Estos han facturado en promedio de 200 millones de
pesos por año como muestra el siguiente cuadro.

Facturación Servicios Laboratorio CIPP CIPEM
2004 2005 2006 2007
$
131,643,377
$
282,024,647
$
215,282,250
$
185,782,996
Tabla 1-1. Facturación aproximada de servicios laboratorio CIPP – CIPEM. Fuente: ENTREVISTA con Juvenal Benitez,
funcionario del CIPP CIPEM. Bogotá, 20 de Abril de 2008.

Por lo tanto, la perdida funcional de alguno de los equipos del laboratorio se reflejará
automáticamente de manera negativa en los estados financieros, ya que estos servicios deberán ser
subcontratados o simplemente no realizados.

Con miras a realizar un estimativo del retorno de la inversión de un programa de mantenimiento, se
van a analizar el equipo DSC (utilizado para medir el punto de fusión de materiales), el cual ha
presentado inconformidades relacionadas con mantenimiento de acuerdo con los operarios del
laboratorio. Durante el periodo comprendido entre 2004 – 2006 este equipo generó ingresos por
prestación de servicios en un promedio de 8 millones de pesos por año. Esto corresponde
aproximadamente al 6.25% de la facturación por prestación de servicios, lo cual es un porcentaje
alto para un solo equipo.

En Agosto de 2006 el DSC presentó una perdida funcional total debido a problemas relacionados
con mantenimiento, y la falla no fue superada hasta Junio del 2007. Durante 11 meses este servicio
fue subcontratado, lo cual dejo en promedio pérdidas mensuales aproximadas de $670,000.

De acuerdo con Perry[21], los costos de mantenimiento de un equipo industrial promedio son
aproximadamente el 5% de las ventas. Por lo tanto $33,000 mensuales serían requeridos para el
mantenimiento de este equipo, lo cual es razonable estimando una hora mensual de un técnico del
laboratorio, implementos de limpieza básicos, e inspecciones anuales de instrumentación.

Ahora, se realiza un análisis de flujo de efectivo en el periodo de tiempo comprendido entre 2004 –
2007 suponiendo que se hubiera llevado a cabo un programa de mantenimiento para determinar la
rentabilidad de la inversión.

$ 670,000
Enero 2004 Agosto 2006
Junio 2007
Figura 1-1. Flujo de efectivo mensual. Gastos: Mantenimiento. Ahorros: Facturación por servicios.
$ 33,000

El flujo de efectivo de la figura 2-1 presenta una Tasa Interna de Retorno de 9% mensual, lo cual
equivale a una tasa del 171% efectivo anual. Un programa de mantenimiento se justificaría
ampliamente en el plano económico para este equipo.

Aunque no está demostrado que un programa de mantenimiento tenga la misma rentabilidad para
todos los equipos de los laboratorios de Ingeniería Mecánica como el DSC, hay que tener en cuenta
que la misión de la Universidad de los Andes no es prestar servicios y obtener rentabilidad
económica. Estos elementos se tienen en cuenta en la siguiente sección de justificación en términos
intangibles.

Como nota adicional, se puede observar en el ejercicio anteriormente realizado que un programa de
mantenimiento se justifica en una ventana de tiempo de aproximadamente 3 años.

1.2. El Mantenimiento Centrado en Confiabilidad. (RCM por sus siglas en inglés.)

La metodología que se utilizará en el presente trabajo se denomina Mantenimiento Centrado en
Confiabilidad, o RCM por sus siglas en inglés (Reliability Centred Maintenance). RCM es el proceso
de trabajo más utilizado hoy en día por las empresas de manufactura líderes a nivel mundial, y para
entender su origen y utilidad es necesario hacer una breve revisión histórica del mantenimiento.
Luego se explicará cómo aplicar la metodología para el caso concreto de los equipos en el presente
documento.

1.2.1. Breve Historia del Mantenimiento.

Se pueden identificar tres generaciones del mantenimiento.

La primera generación comprende desde que el hombre comienza a utilizar herramientas hasta la
segunda guerra mundial. La estrategia de mantenimiento de todos los equipos para ese entonces
era correr a falla. Es decir, que en caso de que un equipo llegara a dejar de cumplir las funciones
requeridas por su usuario, momento en que ocurría la falla, se buscaban los materiales,
herramientas, recursos y se efectuaban las tareas de mantenimiento. El tiempo en el cual el equipo
estuviera fuera de servicio no tenía impacto en la producción debido a que la industria no era
altamente mecanizada y la mayor parte del trabajo la cubría la mano de obra.

La segunda generación comprende el periodo desde la segunda guerramundial hasta la década de
1970. En este periodo la demanda de artículos para la guerra y el creciente consumo de bienes
obliga a las industrias a producir de manera continua y a tener una infraestructura altamente
mecanizada. En caso que fallara un equipo crítico, toda la cadena de producción se vería parada y
las consecuencias en términos de dejar de suplir las líneas de defensa militar o las pérdidas
económicas eran inaceptables. En este contexto la ingeniería afrontó este desafío con el
mantenimiento preventivo.

El mantenimiento preventivo consistía básicamente en cambiar en intervalos fijos elementos de
desgaste predeterminados en equipos críticos. Sin embargo, esta estrategia de mantenimiento
presentó dos problemas: 1) Se desbordaron los costos de mantenimiento debido al aumento de
tareas, el consumo de materiales que se cambiaban aún cuando estos se encontraban en buenas
condiciones y los elevados niveles de inventarios. 2) En bastantes ocasiones se observaba que el
cambiar periódicamente un componente no mejoraba la confiabilidad. Estudios posteriores revelaron
un fenómeno denominado mortalidad infantil, en el cual la función de densidad de probabilidad de
falla de un componente es más alta al inicio de su operación.

Para 1970 junto con el desarrollo de la aviación comercial comienza la tercera generación del
mantenimiento. Esta tiene origen en las nuevas exigencias y expectativas que se tienen sobre los
equipos: Es imperativo que las aeronaves operen con una confiabilidad de 100%, que la
disponibilidad de una línea de tren cumpla con los horarios, cumplir con las crecientes regulaciones
de seguridad, mantener equipos operativos 24 horas para ser económicamente viables, etc.
También se desarrollan avances en las técnicas de inspección por condición de equipos para evitar
que se hagan reparaciones sin ser necesarias. Algunos ejemplos son los análisis de vibraciones,
termografías, y análisis químicos y físicos de lubricantes.

En este nuevo contexto la industria aeronáutica organiza una metodología de trabajo denominada
MSNG3, con el objetivo de establecer estrategias de mantenimiento que cumplan con las
expectativas y exigencias anteriormente mencionadas con el menor número de tareas y recursos.
Esta metodología tuvo sus primeros éxitos en el DC-10 y el Boeing 747.

El éxito rotundo de MSNG3 hizo pensar que con algunos cambios, esta metodología se podría
aplicar a cualquier activo físico y surgió RCM. En palabras de J. Moubray[1] se define RCM cómo :
“Un proceso utilizado para determinar qué se debe hacer para asegurar que cualquier activo físico
continúe haciendo lo que sus usuarios quieren que haga en su contexto operacional actual”

1.2.2. Metodología de Trabajo RCM

Son cuatro los pasos principales para desarrollar una estrategia de mantenimiento: Levantar un
registro de planta, identificar el contexto operacional de los equipos, realizar un análisis de modos de
falla y efectos (FMEA por sus siglas en inglés) y finalmente establecer las tareas de mantenimiento,
materiales requeridos y personal encargado. A continuación se explicarán cada una de las etapas.

El levantamiento de planta y equipos busca responder a la pregunta ¿Cuáles son los equipos que se
van analizar?, o determinar el alcance del trabajo a realizar. Este trabajo se realiza usualmente con
los administrares de los activos físicos que se van analizar, ya que estos tienen una visión clara de
los requerimientos de la organización. Cuando la cantidad de equipos a analizar es muy alta para el
tiempo disponible, se determinan cuales son los equipos que tienen mayor impacto en las
operaciones. Los criterios varían dependiendo la organización, pero usualmente son aquellos
equipos que presenta un cuello de botella en la producción, que tengan baja confiabilidad o aquellos
de uso más frecuente.

Identificar el contexto operacional El contexto operacional examina el entorno en el cual se
encuentra un equipo, y que son datos relevantes para el mantenimiento. Usualmente se examina
cuantas horas trabaja el equipo en promedio diariamente, cuáles son las practicas de mantenimiento
que se le vienen aplicando al equipo, históricamente cuáles han sido los problemas más frecuentes
de mantenimiento o cualquier tipo de información que sea relevante a tener en cuenta para realizar
el mantenimiento.

Análisis de Modos de Falla y Efectos o FMEA (por sus siglas en inglés) Esta es la metodología
utilizada para identificar las posibles fallas que puedan ocurrir en un equipo y requieran una
intervención de mantenimiento. Usualmente es una matriz como la que se presenta en la siguiente
figura:
5

Figura 1-2. FMEA para un sistema de escape de una turbina de Gas. Tomada de referencia [1]
6

El primer paso es determinar ¿Qué es lo que quieren los usuarios que el equipo haga? o
funciones. No hay que confundir esta pregunta con ¿Para qué fue diseñado el equipo? Un
mismo equipo puede tener dos funciones diferentes dependiendo de los usuarios. Por ejemplo:
En una fábrica metalmecánica la función de un torno puede ser: rectificar 200 cilindros por mes
con una tolerancia de +/- 0.005mm; mientras que el mismo torno en una universidad puede tener
como función: mecanizar 4 piezas mensualmente con tolerancias de +/- 0.1mm. Al final, la
estrategia de mantenimiento resultante para cada uno de estos equipos va ser totalmente
diferente.

El segundo paso es determinar de qué manera un equipo deja de cumplir las funciones que los
usuarios quieren que haga o fallas funcionales. Por ejemplo, el torno del taller de metalmecánica
se pueden identificar las siguientes fallas funcionales: 1) El torno para de funcionar totalmente.
2) Rectifica menos de 200 cilindros por mes. 3) La tolerancia es mayor a 0.005mm. 4) La
tolerancia es menor a 0.005mm.

El tercer paso es determinar los modos de falla o hechos razonablemente posibles que puedan
generar las fallas funcionales identificadas. Se ha identificado históricamente que los cinco
principales modos de fallas de los elementos mecánicos son: 1) Deterioro, causado
principalmente por fatiga, corrosión, abrasión, evaporación, degradación de aislantes, etc. 2)
Fallas de lubricación, tanto la falta de lubricante como el lubricante mismo. 3) Polvo o suciedad,
que genera atascamiento en los mecanismos, deficiencia en la calidad de los productos o
desalineaciones. 4) Desarme, que ocurre cuando un elemento mecánico de sujeción como una
soldadura o tornillo fallan y causan pérdida de la integridad mecánica del equipo y 5) Errores
humanos causados principalmente por operación inadecuada. Se deben desarrollar los modos
de falla de cada una de las fallas funcionales identificadas.

El cuarto paso consiste en hacer un listado de efectos de falla, para cada modo de falla
identificado. Se busca establecer cuáles son las evidencias o síntomas cuando ocurre cada
modo de falla identificado. Existen casos en los cuales se hallan modos de falla que no tengan
ningún efecto y no puedan ser identificados, ni siquiera por tecnologías de evaluación de
condición. En estos casos la estrategia de mantenimiento resultante puede ser inspecciones
rutinarias por parte de los técnicos del taller.

En el ANEXO B de este documento se encuentran todos los FMEA de los equipos analizados en
este estudio.

Establecer tareas de mantenimiento, materiales requerido y personal encargado Esta última fase
consiste en determinar tareas de mantenimiento que se adoptan para evitar la ocurrencia de los
modos de falla identificados en el FMEA. De igual manera se incluyen los materiales requeridos,
y el personal encargado.
7

2. LEVANTAMIENTO DE PLANTA Y EQUIPOS

El primer paso al determinar una estrategia de mantenimiento, es establecer que equipos van a ser
cubiertos por el estudio que se va realizar. El organigrama de los laboratorios del departamento de
ingeniería mecánica es el siguiente.

Figura 2-1. Organigrama laboratoriosdepartamento de Ingeniería Mecánica.

Como primera instancia se establecen las necesidades prioritarias de los administradores de estos
activos. Para este caso, el director del departamento de Ingeniería Mecánica y el coordinador de
laboratorios de ingeniería mecánica. De acuerdo a las necesidades y disponibilidad de tiempo se
establece que este trabajo va a cubrir el Laboratorio de Mecanizado y el Laboratorio de Propiedades
Físicas.

2.1. Equipos Laboratorio de Mecanizado.

El listado de equipos del laboratorio se determinó a partir de una inspección en campo. Los equipos
que se encontraron fueron los siguientes:

Nombre Equipo Marca
Año de
Fabricación.
Torno Cincinnati. Cincinnati Inc. 1966
Torno Jumbo 40B-
1000. Baiji Machine Tools Corp. 2003*
Torno Chino. Desconocido. 1994(Aprox.)
Fresa Index. Index Corp. 1960
Fresa Imomill. Baiji Machine Tools Corp. 2003*
Centro de Mecanizado. Fadal 2006
Torno CNC. Leadwell 2004
Taladro. Powermatic 1969
Taladro. Powermatic 1969
Tabla 2-1. Listado de Equipos Laboratorio de Mecanizado. Los datos con * fueron estimados por IMOCOM SA

Todos los equipos registrados en la tabla anterior van a ser analizados en el presente documento.

2.2. Equipos Laboratorio de Propiedades Físicas.

Al igual que en el laboratorio de mecanizado, en el laboratorio de pruebas físicas se realizó un
levantamiento a partir de una inspección en campo. Se registraron 59 equipos, y se clasificaron de
acuerdo al número de veces que se utilizan en promedio al año. El registro de uso de estos equipos
se lleva en bitácoras de laboratorio. Hay que aclarar que no todos los equipos llevan registro en
bitácora debido al bajo uso que tienen. Estas bitácoras no son adecuadas para fines de
mantenimiento por dos motivos: primero, las bitácoras registran el número de veces que es utilizado
el equipo y no el número de horas de trabajo. Segundo, la información no se encuentra en un
formato digital que permita analizar la información rápidamente en una hoja de cálculo para fines de
confiabilidad.

De acuerdo con los registros de las bitácoras de laboratorio los equipos se usan entre 0 y 120 veces
por año. Por lo tanto, los equipos se clasifican en cuatro categorías según los siguientes criterios:

• Equipos de alto uso Aquellos que se utilizan entre 80 y 120 veces por año.
• Equipos de mediano uso Aquellos que se utilizan entre 40 y 79 veces por año.
• Equipos de bajo uso Aquellos que se utilizan entre 6 y 39 veces por año.
• Equipos muy bajo uso Aquellos que se utilizan 0 a 5 veces por año, o no tiene registro de
uso.

Los resultados son los siguientes:

EQUIPOS DE ALTO USO
Nombre del Equipo Veces de uso por año
Año de
Fabricación
Prensa marca DAKE 119 1979
Maquina ensayo de polímeros
marca Brabender. 108 1982
Tabla 2-2. Equipos de alto uso.

EQUIPOS DE MEDIANO USO
Nombre del Equipo Veces de uso por año
Año de
Fabricación
Cortadora de pellets The Berlyn
Corporation. 63 Desconocido
Tabla 2-3. Equipos de mediano uso.

EQUIPOS DE BAJO USO
Nombre del Equipo
Veces de uso por
año
Año de
Fabricación
Atlas UV 26 1978
Melt Indexer 24 1987
VICAT marca CSI 17 1978
Prensa de moldeo 10 Desconocido
Horno blue M 10 1973
Mufla marca thermolyne 9 1990
Horno de humedad y solidos AVC
80 9 1990
Tabla 2-4. Equipos de bajo uso.

EQUIPOS DE MUY BAJO USO
Nombre del Equipo Veces de uso por año
Horno Blue M No. 2 5
Abrasimetro Taber 5
Selladora ultrasonido marca Branson. 3
Abrasión Taber 2
Viscometro de cono y placa 1
Sellador Sentinel Monzona 1
Agitador Shaker Burrel 1
Balanza maraca Sartorius. Sin registro
Licuadora marca Hobart Sin registro
Licuadora marca Comercial Blendor Sin registro
Balanza marca Sartorius Sin registro
Equipo de ensayos marca Thermodyne Sin registro
Balanza HAENNI Sin registro
Equipo de ensayos marca Ultraturra X T50 Sin registro
Equipo de ensayos marca Silverson L4R Sin registro
10

Equipo de ensayos marca Paul n Gardner Sin registro
Equipo de Ensayos marca Jucheimm Sin registro
Viscometro digital marca Brookfield. Sin registro
Sensor de tensión superficial sensomat marca Fisher Sin registro
Sensor de tensión superficial tensiometer 20 marca
Fisher Sin registro
Prensa mecánica marca NAEF Sin registro
THERNOLYNE OVEN Sin registro
Equipo de Ensayos marca Hot Tack Sin registro
Selladora ASKO Multizona Sin registro
Horno blue M Sin registro
Constant load SCR Sin registro
Abrasimetro marca Sheen Sin registro
Autocale marca Ahll American 0 - 100psi Sin registro
Equipo Brookfield modelo ex2000 Sin registro
Equipo de análisis químico marca Quintel EV-1 Sin registro
Cromatógrafo líquido marca HP Sin registro
Balanza de determinación de humedad marca
OHAUS Sin registro
Centrífuga marca Damom Sin registro
Balanza Sartorius. Actino No 47715 Sin registro
Balanza Mettler AM - 100 Sin registro
Balanza Sartorius 2400 MP Sin registro
Centrifuga marca Eppendorf Sin registro
Refractómetro ABBE Sin registro
Espectrómetro Perkin Emler Sin registro
Microscopio óptico Nikkon Sin registro
Gravity Convection Oven Sin registro
Tabla 2-5. Equipos de muy bajo uso.

Este trabajo pretende analizar los equipos clasificados de alto, mediano y bajo uso, que son aquellos
que tienen mayor impacto en las operaciones del laboratorio.
11

3. ESTRATEGIA DE MANTENIMIENTO LABORATORIO DE MECANIZADO

3.1. Confiabilidad Mínima de Operación de los Equipos.

Debido a que la confiabilidad de la maquinaria y sus componentes va disminuyendo con el paso del
tiempo, es necesario determinar un nivel de confiabilidad mínimo en el cuál la máquina o sus
componentes deben ser remplazados o inspeccionados.

La confiabilidad mínima de operación (Rm) de los equipos usualmente es una política corporativa de
los departamentos de mantenimiento industriales. Esto se debe, a que si se desea correr con mayor
Rm implica mayores costos de mantenimiento y viceversa. Actualmente en la mayoría de las
empresas no existen políticas de confiabilidad operacional, como lo afirman autores como Bob
Williamsom [7] y Heinz Bloch [5]. Esto se debe principalmente a que los avances en ingeniería de
confiabilidad son relativamente nuevos (30 años) y no son ampliamente difundidos.

Actualmente no existen estándares a partir de los cuales se pueda definir una política de
confiabilidad operacional para los equipos del laboratorio de mecanizado de la universidad. La
industria química y nuclear son de las pocas que llevan registros detallados de la confiabilidad de
sus equipos, y estos valores oscilan entre el 97.5% y 99% [5].

Para los equipos del laboratorio de mecanizado se elige un valor de confiabilidad mínimo Rm del
90%, debido a que las cargas de trabajo de los equipos es de aproximadamente 2.5 horas de
operación en un turno de trabajo de 8 horas. Esto implica, que en caso de haber una falla hay 5.5
horas diarias disponibles para hacer mantenimiento y ponerse al día con los trabajos atrasados. Por
lo tanto, no vale la pena invertir en un programa de mantenimiento para lograr una confiabilidad del
95% o más, para prevenir la ocurrencia de fallas, cuando no se requiere que los equipos estén
operativos la mayor parte del turno de operación.

3.2. Definición de Carga de Trabajo

La definición de carga de trabajo es una medición usada en este trabajo para determinar que tanto
se usa diariamente un equipo. La siguiente definición aplica para todos los equipos estudiados en
este trabajo.

Carga de Trabajo

Se supone C como la variable aleatoria que describe la probabilidad de trabajo en horas/día de una
maquina cualquiera. La carga de trabajo Ct se define como el valor esperado de C.

Ct=E(C)

3.3. Determinación de Frecuencia de las Tareas de Mantenimiento.

En esta sección se describen los procedimientos bajo los cuales se determinan las frecuencias de
mantenimiento de los equipos del laboratorio de mecanizado y propiedadesfísicas. Se utilizan tres
procedimientos, de acuerdo con la cantidad y calidad de información con que se cuenta.
12

Procedimiento 1: Función de Weibull 2 parámetros
Es reconocido por varios autores como Sanjines[8] y Cruz[4] que no es posible establecer la vida de
un componente de un equipo de manera absoluta. Las condiciones propias de cada equipo son
únicas, y la mejor manera de determinar la función de densidad de probabilidad de falla es a partir
de los registros de mantenimiento del equipo. Para el caso del laboratorio de mecanizado no existe
una base de datos donde se lleven estos registros. La mejor información histórica que se tiene de los
equipos se obtiene a partir de relatos de los operadores.

Sin embargo, para estimar la vida media de los equipos se toma como base de referencia el trabajo
de Bloch y Geitner [5], en el cual recopilan una base de datos la vida de los componentes
industriales más frecuentemente usados como una distribución de Weibull de 2 parámetros, además
de incluir información suministrada por los fabricantes. Cabe anotar que los datos están
suministrados en horas de operación. Para consultar la base de datos ver el ANEXO A.

A partir de la distribución de Weibull, de la confiabilidad mínima operacional (Rm) y de la carga de
trabajo definida (Ct), se determina la frecuencia de las rutinas de mantenimiento de la siguiente
manera:

La confiabilidad del componente está dada por una distribución de Weibull 2 parámetros. X es la vida
en horas del componente:

-1. Ecuación 3

Se despeja x para el valor establecido de Rm. Por lo tanto, la vida del componente en horas para
una confiabilidad mínima operacional (Rm) dada es:

Ecuación 3-2.

Finalmente, se determina la frecuencia en días con la carga de trabajo Ct:

Ecuación 3-3.

Procedimiento 2: Extrapolación Lineal

En los casos en los cuales no se puede determinar a función de densidad de probabilidad de falla de
algún componente y el fabricante sugiere una tarea de mantenimiento, la frecuencia de las tareas de
mantenimiento se determina de la siguiente manera:

Ecuación 3-4.

De acuerdo con la fórmula anterior se extrapola linealmente la frecuencia de las tareas de
mantenimiento, suponiendo que los equipos están diseñados para operar un turno de 8 horas por
día.

Procedimiento 3: Prueba y Error

Se utiliza este procedimiento cuando no es posible modelar la vida del componente por una función
de Weibull, ni el fabricante sugiere una frecuencia para la realización de las tareas. Consiste en
estimar la frecuencia de las tareas en base de experiencia de los operarios y una estimación a priori
razonable para la realización de la tarea. Se recomienda verificar y ajustar periódicamente la
asignación de frecuencias a estas tareas.

A continuación se dan ejemplos de cómo se determinan las frecuencias de las tareas de
mantenimiento para tareas de lubricación, correas y otras (misceláneos), que son las más comunes
en el laboratorio de mecanizado.

3.3.1. Lubricación.

Las siguientes son las recomendaciones para las frecuencias de lubricación según Imocom LTDA,
fabricantes de los equipos y operarios del laboratorio.

• Según Imocom LTDA, el aceite se debe cambiar cada 10000 horas de operación, sin importar el
tipo de torno.
• Según Cincinnati, el aceite de sebe cambiar cada 180 días. El torno está diseñado para 8 horas
diarias de operación, por lo tanto el aceite se debería cambiar cada 1440 horas de operación.
• Según relatos de los operarios de los equipos, en aproximadamente 10 años se realizaron 3
cambios de aceite. Por lo tanto, si se toma la carga de trabajo del torno Imomill , se establece
que actualmente el aceite se está cambiando cada: (365dias/año)x(10año)x(2.5horas
operación/día)= 9125 horas operación.

Esta información presenta dos problemas. Primero, la vida de todo componente es una variable
aleatoria, y en ninguna de las tres fuentes de información se presenta como tal. Segundo, la
frecuencia de cambio de aceite de Imocom y la frecuencia de cambio actual difiere significativamente
con la frecuencia de cambio sugerida por el fabricante.

Con el objetivo de hacer estimaciones de confiabilidad es necesario tener variables estadísticas que
describan la vida de los equipos. En vista que no se cuenta con ningún registro histórico del
comportamiento del equipo, se utiliza la tabla del ANEXO A.

El aceite recomendado por Cincinnati co. Es Shell Tellus 27, o Mobil DTE Oil Light. Estas referencias
son de aceite mineral, para los cuales a partir de la tabla del ANEXO A sugiere las siguientes
posibles distribuciones de Weibull de 2 parámetros.

b θ(horas)
0.5 3000
1.1 10000
2 25000
14

Tabla 3-1. Parámetros de distribución de Weibull para vida de lubricantes.

Se observa que el valor de θ (en el cual la probabilidad acumulada de falla es 63.2%) sugerido por la
tabla del anexo B puede tomar valores de 3000, 10000 o 25000 horas de operación, lo cual explica
la variación que se obtuvo de las tres fuentes de información consultadas sobre la frecuencia de la
lubricación. Como primera instancia se decide optar una opción conservadora en el valor de θ, ya
que la condición de limpieza del sistema de lubricación del torno es inadecuada (no hay registro de
cambio de los filtros de aceite) y es un equipo con más de 30 años en servicio. Por lo tanto se decide
elegir un valor de θ = 3000.
fdp Aceite mineral θ=3000
0
0.00005
0.0001
0.00015
0.0002
0.00025
0.0003
0.00035
0.0004
0.00045
0.0005
0 1000 2000 3000 4000 5000
Vida Aceite Mineral (horas)
b = 0.5
b = 1.1
b=2

Figura 3-1. Función de Densidad de Probabilidad para vida de lubricantes. Datos tomados de la tabla 3-1.

De acuerdo con George Wills en el libro Lubrication Fundamentals[3], es común la perdida de
función de los aceites de engranajes cuando tienen una carga de trabajo bastante baja. Durante
largos tiempos de reposo del aceite (cuando la maquina no se encuentra operando) es común la
formación de emulsiones debido a que el aceite absorbe la humedad del aire. Este modo de falla
ocurre después que el aceite ha operado largos periodos de tiempo, a partir de lo cual se decide
seleccionar un factor de forma b = 2. Como se observa en la gráfica este factor de forma tiene
corrimiento hacia la derecha y la confiabilidad es menor en la medida que han transcurrido largos
periodos de tiempo. Por lo tanto se concluye que:

Vida del Aceite ~ W (3000 , 2)

La frecuencia de ejecución de las tareas se determina cuando la vida del elemento mecánico
alcanza la confiabilidad mínima de operación Rm (que anteriormente se definió como 90% en la
sección 3.1.)

3.3.2. Correas.

Según los fabricante de correas Emersson [20] e Intermec [6] la vida promedio de las correas es de
20000 horas de operación, suponiendo que son correctamente diseñadas, instaladas y operadas.
Debido a que industrialmente se ha observado que la vida de las correas se ajusta a una distribución
de Weibull de dos parámetros [5], su puede estimar la vida de la siguiente manera:

Г(1 + 1/b)≈0.89, para valores de b entre 1 y 3
Prom = θ Г(1 + 1/b)
20000 / 0.89 = θ
22471 ≈ θ
Este valor de θ es cercano al registrado en la tabla del ANEXO A, en la cual θ tiene un valor de
30000. Debido a que los valores registrados en la tabla del ANEXO A son un registro de varios
fabricantes y distintas condiciones de operación, se seleccionan los valores típicos registrados en
esta. Por lo tanto se concluye que:

Vida de las correas ~ W(30000, 1.2)

La frecuencia de ejecución de las tareas se determina cuando la vida del elemento mecánico
alcanza la confiabilidad mínima de operación Rm (que anteriormente se definió como 90%)

3.3.3. Misceláneos.

Existen un conjunto de tareas de mantenimiento las cuáles no son fáciles de modelar por medio de
funciones de densidad de probabilidad, de modo que se puedan hacer estimaciones cuantitativas de
la frecuenciade las tareas de mantenimiento. Algunos ejemplos de estas tareas son la limpieza de
polvo de los cajones de almacenamiento de conexiones eléctricas, inspeccionar las condiciones de
mangueras o las tensiones de correas.

Para las tareas en las cuales no es posible modelar por medio de funciones de densidad de
probabilidad y son sugeridas por el fabricante, se aplica el procedimiento 2:

Por ejemplo Si un fabricante sugiere revisar la tensión de las correas cada 30 días y Ct = 2 horas; la
frecuencia de ejecución de la tarea en la estrategia de mantenimiento es igual a:

Frecuencia = (Frecuencia Sugerida Fabricante) x (8horas / Ct)
Frecuencia = 30 días x (8horas / 2horas) = 120 días.

En todos los equipos se incluye una revisión de la condición de las conexiones eléctricas con una
frecuencia de 360 días. Este fenómeno de desgaste no es fácil de modelar para determinar una
frecuencia óptima de la tarea, pero la mayoría de los fabricantes la sugiere como mínimo una vez
por año independientemente del uso que se le dé al equipo.

3.4. Estrategia de Mantenimiento Tornos.

El laboratorio de mecanizado de la Universidad de los Andes cuenta con tres tornos como se
especificó en el levantamiento de planta y equipos. Para establecer sus estrategias de
mantenimiento primero se establece un contexto operacional común para los tres tornos y en
16

segunda instancia se genera una FMEA (Análisis de Modos de Falla y sus Efectos por sus siglas en
inglés) para establecer la estrategia de mantenimiento de cada equipo en particular.

3.4.1. Contexto Operacional.

Para cada uno de los tornos se determinó la carga de trabajo a partir de la hoja de reservas de los
equipos del laboratorio de Ingeniería Mecánica en Internet [23]. Esta medición es válida para el torno
Imomill y para el torno Chino ya que estos son de uso permanente por parte de los estudiantes y sus
tiempos de trabajo quedan registrados en la página de reservas. Sin embargo, el torno Concinnati
que es utilizado principalmente por los técnicos del laboratorio no tiene un registro de tiempo, y por
tanto se estima que su carga de trabajo es semejante a la del torno Imomill.

Se estableció que existen algunas rutinas de mantenimiento de lubricación periódicas establecidas
por los técnicos del laboratorio basadas en la experiencia de trabajo con los tornos. Sin embargo,
estas rutinas no son documentadas y seguidas con la disciplina operacional requerida.

Es importante tener en cuenta que la mayor parte del tiempo los equipos no se encuentran
operando. Este aspecto operacional tiene gran impacto para determinar la frecuencia de tareas de
lubricación como se explico en el numeral 3.3.1.

3.4.2. Torno Cincinnati.

3.4.2.1. Carga de Trabajo.

La carga de trabajo del torno Cincinnati no fue medida de manera directa. El valor de Ct se supone
que es igual que el Ct del torno Imomill. La principal razón es que el torno Cincinnati es usado
principalmente por los técnicos del laboratorio de mecanizado. Ellos no tienen que hacer un registro
de tiempo para hacer uso del equipo, y por lo tanto no existe información histórica de las horas de
operación. Sin embargo, afirman que la carga de trabajo diaria de este torno es similar a la del torno
Imomill. Por lo tanto, para todos los cálculos presentados en este trabajo el valor de Ct del torno
Cincinnati es igual al valor de Ct del torno Imomill.

A partir de la sección 3.4.3.1 se establece que la carga de trabajo del torno Cincinnati es 2.47 hrs/
día.

3.4.2.2. Funcionamiento del Torno.

Para el análisis de mantenimiento de los tornos, este se divide en cinco bloques funcionales o
sistemas:

Carro
principal.
Contrapunto
Caja de engranajes
automática.
Caja de
engranajes
Figura 3-2. Bloques funcionales del torno Cincinnati.

Caja de engranajes: Alojamiento de los sistemas de engranajes para controlar la velocidad del
mandril del torno.
Caja de engranajes automática: Alojamiento de los sistemas de engranajes para controlar el avance
automático del carro principal.
Carro principal: El carro principal se desplaza sobre las guías de la bancada del torno y su
desplazamiento es guiado a partir del tornillo guía principal. El carro transversal está montado sobre
el carro principal y se mueve perpendicularmente a las guías de la bancada.
Contrapunto: Es el segundo soporte de la pieza sobre la bancada y se desliza sobre las guías de la
bancada.
Motor Eléctrico: Fuente de potencia motriz del torno.

3.4.2.3. Estrategia de Mantenimiento.

El FMEA del equipo se encuentra en ANEXO B del documento, el cual registra el método por el cual
fueron derivadas las tareas de mantenimiento para el equipo. A continuación se presenta el listado
de tareas de mantenimiento preventivo que requiere el equipo, los materiales para llevar a cabo la
tarea y el personal encargado de llevarlo a cabo.
18

Tarea Frecuencia Dias Encargado Materiales
Revisar la nivelación del torno
en las base de apoyo. 583
Operarios
laboratorio.
Nivel con resolución
mínima de 0.01 in / ft
Limpieza del filtro de aceite
ubicado debajo del motor con
agua y aire a presión
1293 Operarios laboratorio. Agua, aire a presión.
Limpieza de filtro de aceite de
bomba de caja hidráulica de
velocidades.
1293 Operarios laboratorio. Agua, aire a presión.
Engrasar piñones de
transmisión de potencia a caja
de avances
1298 Operarios laboratorio.
Socony Mobil Dorcia
150
Revisar nivel de aceite caja de
engranajes y mantener en
nivel adecuado.
3 Operarios laboratorio. Mobil DTE light oil
Cambio de aceite caja de
engranajes 1298
Operarios
laboratorio. Mobil DTE medium oil
Engrase del punto 3 Operarios laboratorio. Mobil DTE medium oil
Cambio de correas de
transmisión de potencia. 1840
Operarios
laboratorio.
Correa en "V" de 5 hp,
Parte Número
Cincinnati 608333
Inspección de capacidad de
voltaje cada vez que se
instala un equipo nuevo en el
laboratorio.

Técnicos
Mantenimiento de
Imocom.
Equipos
proporcionados por
Imocom.
Inspección visual de las
conexiones eléctricas. 360
Operarios
laboratorio. No requiere
Engrasar rodamiento derecho
de la varilla de embrague. 1298
Operarios
laboratorio. Mobil DTE medium oil
Cambio del motor eléctrico del
torno. 6132
Técnicos
Mantenimiento de
Baldor - Reliance.
Motor Baldor Reliance
de 3HP. Standard con
soporte en la base.
Inspección de la bomba de
regulación del sistema
hidráulico.
2586
Técnicos
Mantenimiento de
Imocom.
Bomba marca
Cincinnati, parte
número 607726
19

Revisar nivel de aceite caja de
engranajes automática. 1
Operarios
laboratorio. Mobil DTE medium oil
Cambio de aceite caja de
engranajes automática. 1298
Operarios
laboratorio. Mobil DTE medium oil
Revisar nivel de aceite caja de
avances y mantener en nivel
indicado.
1 Operarios laboratorio. Mobil DTE medium oil
Cambio de aceite caja de
avances. 1298
Operarios
laboratorio. Mobil DTE medium oil
Lubricar tornillo sinfín de la
caja de engranajes
automática.
1 Operarios laboratorio. Mobil DTE medium oil
Lubricar rodamiento derecho
del tornillo sinfín de la caja de
engranajes automática.
1298 Operarios laboratorio. Mobil DTE medium oil
Lubricar tornillo sinfín del
carro transversal. 1
Operarios
laboratorio. Mobil DTE medium oil
Tabla 3-2. Listado de tareas de mantenimiento para el torno Cincinnati.

3.4.3. Torno Imomill Jumbo 40B – 1000.

3.4.3.1. Carga de Trabajo.

A partir de la página en Internet de reserva de equipos del laboratorio de ingeniería mecánica, se
estimó las horas de trabajo diarias. La ventana de tiempo utilizada es entre el 22 de Enero de 2007 y
el 30 de Mayo de 2007 para un total de 130 días. Se incluyen los fines de semana ya que los días de
inactividad influyen en la vida del aceite.

El siguiente es el histograma que resume las mediciones realizadas.

20Carga de Trabajo Torno Imomill
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
0.59 1.78 2.97 4.16 5.34 6.53 7.72 8.91
Horas
Fr
ec
ue
nc
ia

N (dias) 130
Min (hrs/dia) 0 horas
Max (hrs/dia) 9.5
Prom.(hrs/dia) 2.47
Desv. Std.
(hrs/dia) 2.97
Figura 3-3. Histograma para determinar carga de trabajo Ct del torno imomill.

Por lo tanto, la carga de trabajo del Torno Imomill Jumbo 40B – 1000 es de 2.47 horas / dia.

3.4.3.2. Funcionamiento Torno Imomill Jumbo 40B – 1000.

El torno Imomill al igual que el torno Cincinnati se divide en cinco bloques funcionales o sistemas.

Contrapunto
Caja de
Engranaje
Caja de
engranajes
automática.
l
Figura 3-4. Bloques funcionales del tor

Carro
principa

no Imomill.
21

Caja de Engranajes: Este sistema regula mediante un sistema de engranajes la velocidad de giro de
la copa del torno. A diferencia del torno Cincinnati cuenta con dos diales para regular esta velocidad
angular, con lo cual es un sistema más complejo. Sin embargo tiene más velocidades de operación
disponibles.

Caja de Engranajes Automática: Este sistema controla el paso del carro de avance. A diferencia del
torno Cincinnati este torno se puede graduar en sistema internacional o inglés sin hacer cambio de
engranajes en el sistema de transmisión entre el cabezal y la caja de avances. De igual manera, el
sistema de engranajes es más complejo.

Carro Principal: El carro principal contiene el portaherramientas y el carro de desplazamiento
transversal. Cuando se activa la caja de avances el carro principal se desplaza de manera
automática. Las tolerancias de desplazamiento de este equipo son de 0.05mm.

Contrapunto: Es la herramienta usada para soportar para soportar la pieza de trabajo en el extremo
opuesto de la copa del torno. Esta se desliza en la cama del torno y tiene tolerancias de
desplazamiento de 0.05mm.

Motor Eléctrico: Fuente de potencia de la máquina. Se encuentra debajo de la caja de avances al
interior del torno.

3.4.3.3. Estrategia de Mantenimiento.

El FMEA del equipo se encuentra en ANEXO B del documento, el cual registra el método por el cual
fueron derivadas las tareas de mantenimiento para el equipo. A continuación se registra el listado de
tareas de mantenimiento preventivo que requiere el equipo, los materiales para llevar a cabo la tarea
y el personal encargado de llevarlo a cabo.

Tarea Frecuencia Días Encargado Materiales
Cambio de Motor Eléctrico 6219
Técnicos
Mantenimiento de
Imocom.
Motor eléctrico tipo
Y132M de 7.5kwatts.
Cambio de las correas de
transmisión de potencia en la
caja de engranajes.
1865 Operarios laboratorio.
Correas en "V" tipo B-
2108
Ajustar la tensión de las
correas de transmisión de
potencia en la caja de
engranajes.
1168 Operarios laboratorio. No requiere
22

Inspección visual de las
conexiones eléctricas. 365
Operarios
laboratorio. No requiere
Revisar la nivelación del torno
en las base de apoyo. 584
Operarios
laboratorio.
Nivel con resolución
mínima de 0.01 in / ft
Cambiar aceite de caja de
engranajes automática. 1317
Operarios
laboratorio. Aceite número 30
Revisar nivel de aceite de la
caja de engranajes y llenar en
caso de ser necesario.
3 Operarios laboratorio. Aceite número 30
Limpieza de filtros de aceite
de caja de engranajes. 3232
Operarios
laboratorio. Thiner o kerosene
Lubricar el cono del
contrapunto. 3232
Operarios
laboratorio. Aceite número 28
Cambio de líquido refrigerante 1939 Operarios laboratorio.
El refrigerante se elige
de acuerdo a el
material y velocidad de
corte.
Cambiar bomba de líquido
refrigerante. 5366
Técnicos
Mantenimiento de
Imocom.
Bomba tipo AOB-25 de
60 Watts. Flujo de 25
lt/min.
Revisar y mantener nivel de
aceite de caja de engranajes
automática.
3 Operarios laboratorio. Aceite número 30
Cambio de aceite de la caja
de engranajes automática. 1317
Operarios
laboratorio. Aceite número 30
Cambio de aceite de la caja
de engranajes automática. 1317
Operarios
laboratorio. Aceite número 30
Revisar y mantener nivel de
aceite de caja de engranajes
automática.
3 Operarios laboratorio. Aceite número 30
Lubricar el carro de avance en
11 puntos de engrase de
acuerdo con figura 4-5
1317 Operarios laboratorio. Aceite número 29
Tabla 3-3. Listado de tareas de mantenimiento para el torno Imomill.

Figura 3-5. Puntos de lubricación del carro de avance citados en el listado de tareas. Tomado de manual del equipo [10]
3.4.4. Torno Chino.

El Torno chino, al igual que la fresa Index no cuentan con ninguna documentación de referencia para
realizar el levantamiento de la estrategia de mantenimiento de los equipos. Por lo tanto, para estos
dos equipos el método mediante el cual se levanta la estrategia de mantenimiento difiere con
respecto a la metodología usada previamente.

Debido a la semejanza de este equipo a otros equipos de máquinas herramienta, se decide que se
van a realizar las siguientes tareas de mantenimiento:

• Tareas de lubricación.
• Cambios y ajustes de tensión de correas.
• Limpieza e inspección visual de sistemas de conexión eléctricas.
• Cambio de motor eléctrico.

Las cuáles son las tareas son las más comunes para máquinas herramientas con bajos niveles de
automatización.

El proceso de trabajo que se va seguir es el siguiente:

Figura 3-6. Proceso de trabajo para determinar la estrategia de mantenimiento del torno chino y fresa Index.

La metodología mostrada en la figura 3-6 se va a utilizar de igual manera para la fresa Index. La
selección de la frecuencia de las tareas de mantenimiento se realiza de igual manera que en los
equipos anteriormente analizados, suponiendo que su vida es una distribución de Weibull.

3.4.4.1. Carga de Trabajo.

El siguiente es el histograma que resume las mediciones realizadas.

Identificación de
puntos de lubricación,
correas y motores
Selección del tipo de
lubricante.
Definir la carga de
trabajo.
Selección de la
frecuencia de las
tareas de
mantenimiento.
25

Carga de trabajo diaria torno chino
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
0.00 0.68 2.04 3.39 4.75 6.11 7.46 8.82
Horas
Fr
ec
ue
nc

N (dias) 130
Min (hrs/dia) 0
Max (hrs/dia) 9.5
Prom.(hrs/dia) 1.11
Desv. Std.
(hrs/dia) 2.08
Figura 3-7. Histograma para determinar carga de trabajo Ct del torno chino.

Por lo tanto, la carga de trabajo del torno chino Ct es 1.11 hrs / dia

3.4.4.2. Identificación de puntos de Lubricación, Correas y Motores.

La identificación de estos puntos se realizó en campo y con la ayuda de los operadores de los
equipos. A continuación se realiza el listado de los componentes generales que se tuvieron en
cuenta en el análisis, junto con una descripción funcional.

Sistema de
conexiones
eléctricas.
Caja de
Engranajes.
Contrapunto
Caja de
engranajes
de avance.
Motor eléctrico y
correa de transmisión
de potencia.
Carro
Principal
Figura 3-8. Sistemas principales analizados en el torno chino.

Caja de Engranajes: Regula la velocidad de rotación de la copa del torno. La caja de engranajes es
también un deposito de aceite, y es el primer punto de lubricación identificado.

Caja de Engranajes de Avance: Esta transmisión controla el avance del carro principal. Al igual que
la caja de engranajes es un deposito de aceite, y es el segundo punto de lubricación identificado.

Contrapunto: El contrapunto sujeta la pieza de trabajo en el extremo opuesto de la copa del torno.
En su interior cuenta con un sistema de engranajespara regular su avance en la cama del torno. Es
el tercer punto de lubricación identificado.

Carro Principal: El carro principal soporta y guía el avance de portaherramientas. En el se
identificaron dos puntos de lubricación: El carro cuenta con un sistema de engranajes que es como
tal un deposito de aceite, el cual es el cuarto punto de lubricación. El quinto punto de lubricación es
el tornillo sinfín que controla el desplazamiento transversal del portaherramientas.

Motor eléctrico y correa de transmisión de potencia: Es el sistema de propulsión del torno. La correa
transmite potencia a la caja de engranajes para que esta regule la velocidad de giro de la copa del
torno.

3.4.4.3. Selección del Lubricante.

En esta sección se explica el procedimiento con el cual se selecciona el tipo de lubricante en cada
una de los puntos identificados en el numeral 3.4.4.2. La metodología que se va seguir para esta
selección se basa en el trabajo de AR Lansdown [9].

Existen tres enfoques para determinar la selección del tipo de lubricante:

• Seguir la aplicación tradicional: Usar el tipo de lubricante que comúnmente se usa en la
aplicación que se está teniendo en cuenta. Por ejemplo, aceite mineral en las cajas de
engranajes, grasa en los rodamientos, aceite en las cadenas de transmisión de potencia,
etc. Aunque se puede seleccionar un tipo de lubricante adecuado por este método, no
garantiza que se elija el mejor opción.
• Relacionar las variables de desempeño con el tipo de lubricante. Esta metodología puede
resultar en la opción técnicamente más adecuada. Sin embargo, usualmente no resulta una
selección económicamente viable.
• La tercera opción, que es la recomendada por Landsdown[9], es elegir la opción más
sencilla, y en caso de que hayan condiciones extremas de carga, temperatura, velocidad o
contaminación hacer las correcciones necesarias para superar estos problemas. Esta
metodología generalmente resulta en los resultados más confiables y económicamente
viables.

Para seleccionar el tipo de lubricante para el torno chino y la fresa index, se va seleccionar la tercera
metodología explicada anteriormente.

Existen cuatro tipos de lubricantes: aceites, grasas, lubricantes sólidos y lubricantes gaseosos. Los
lubricantes gaseosos y sólidos se utilizan frecuentemente en las aplicaciones de ingeniería más
27

demandantes. En el caso del torno chino, que es una máquina herramienta relativamente sencilla no
vale la pena tenerlos en cuenta.

Las variables más predominantes para la selección del tipo de lubricante son la carga y la velocidad
relativa entre las superficies de contacto. La relación que existe entre el tipo lubricante, velocidad y
carga ilustra la siguiente figura:

Figura 3-9. Relación entre carga, velocidad y tipo de lubricante. Tomado de [9]

A partir de estas relaciones cualitativas AR Lansdown [9] sugiere que el tipo de lubricante más
sencillo para las aplicaciones más típicas son las siguientes:

Equipo Tipo de Lubricante
Bujes Aceite
Rodamientos Grasa
Cajas
Engranajes Aceite
Turbinas de
Vapor Acetie
28

Engranajes,
cables y
cadenas
Aceite
Guias,
Soportes y
Pivotes
Grasa
Tabla 3-4. Lubricante más sencillo sugerido por [9] según tipo de aplicación. En caso de haber condiciones especiales
de carga o velocidad se realizan las modificaciónes pertinentes.

La selección de lubricantes para el torno chino y la fresa index se va a realizar a partir de la tabla 3-
4.

La marca del lubricante en particular que se va a elegir es la linea Mobil DTE por dos motivos:
primero, este lubricante contiene antioxidantes que previenen la formación de ácidos que son
frecuentes en máquinas que se encuentran alto tiempo en reposo. Segundo, es la misma marca de
aceite del torno cincinnati, lo cual permite reducir los niveles de inventario.

3.4.4.4. Estrategia de Mantenimiento.

Tarea Frecuencia Días Encargado Materiales
Revisar y mantener nivel de
aceite de la caja de
engranajes
7 Operarios laboratorio. Mobil DTE light oil.
Cambiar aceite de la caja de
engranajes. 2951
Operarios
laboratorio. Mobil DTE light oil.
Revisar y mantener nivel de
aceite de la caja de
engranajes de avance
7 Operarios laboratorio. Mobil DTE light oil.
Revisar y mantener nivel de
aceite contrapunto. 7
Operarios
laboratorio. Mobil DTE light oil.
Cambiar aceite contrapunto. 2951 Operarios laboratorio. Mobil DTE light oil.
Revisar y mantener nivel de
aceite carro principal 7
Operarios
laboratorio. Mobil DTE light oil.
Cambiar aceite carro principal.
2951
Operarios
laboratorio. Mobil DTE light oil.
Engrasar tornillo sinfín carro
transversal. 7
Operarios
laboratorio. Mobil DTE medium oil.
Cambiar correa de
transmisión de potencia. 4181
Operarios
laboratorio.
Correa en V motor 2
HP.
29

Cambiar motor eléctrico. 6132
Técnicos
Mantenimiento de
Imocom.
Motor Baldor Reliance
de 2HP. Standard con
soporte en la base
Limpieza e inspección
conexiones eléctricas. 365
Operarios
laboratorio. No requiere.
Tabla 3-5. Listado de tareas de mantenimiento para el torno chino.

3.5. Estrategia de Mantenimiento Fresas.

El laboratorio de mecanizado cuenta con 2 fresadoras. Una fresadora marca Index y una fresadora
marca Imomill. Estos dos equipos se encuentran registrados en el levantamiento de planta realizado
en la sección 3. Para establecer la estrategia de mantenimiento de la fresa marca Index se sigue el
mismo procedimiento seguido para levantar la estrategia de mantenimiento de la torno chino
indicado en la sección 4.4.4. Ya que el fabricante Index, a la fecha de realización del trabajo no es
rastreable y no se tiene documentación del equipo.

3.5.1. Contexto Operacional.

El contexto operacional de las fresadoras es muy similar al reportado para los tornos. La tecnología
que utilizan contiene básicamente herramientas de corte impulsadas por elementos de transferencia
de potencia como engranajes y correas, motores eléctricos de jaula de ardilla, y un bajo nivel de
automatización.

Las cargas de trabajo reportadas son semejantes a la de los tornos, y de igual manera se estiman a
partir de la página de reservas del laboratorio de ingeniería mecánica. Por lo tanto, gran parte del
tiempo estos equipos se encuentran fuera de operación la mayor parte del día.

Las fresas cuentan con un programa de mantenimiento irregular, planeado a discreción de los
operadores. La mayor parte de tareas son en lo relativo a lubricación.

3.5.2. Fresadora Index.

Debido a la ausencia de información de operación y mantenimiento de la fresa Index, se sigue el
mismo procedimiento para el torno chino enunciado en la sección 3.4.4.3. Por lo tanto las tareas de
mantenimiento que se van a generar para este equipo son:

• Tareas de lubricación.
• Cambios y ajustes de tensión de correas.
• Limpieza e inspección visual de sistemas de conexión eléctricas.
• Cambio de motor eléctrico.

3.5.2.1. Carga de Trabajo.

El siguiente es el histograma que resume las mediciones realizadas.

Carga de trabajo diaria fresa index
0.00%
10.00%
20.00%
30.00%
40.00%
50.00%
60.00%
70.00%
80.00%
0 0.46 1.39 2.32 3.25 4.18 5.11 6.04
Horas
Fr
ec
ue
nc

N (dias) 130
Min (hrs./dia) 0
Max (hrs./dia) 6.5
Prom.(hrs./dia) 1.00
Desv.
Std.(hrs./dia) 1.69
Figura 3-10. Histograma para determinar carga de trabajo Ct de la fresa Index.
Por lo tanto, la carga de trabajo de la fresadora Index es 1 hrs./dia

3.5.2.2. Identificación de Puntos de Lubricación, Correas y Motores.
31

d
c
X
y
Figura3-11. Sistem
En la figura 3-11 se encuentran enume
fresa Index. A continuación se hace una

a. Correas y motor de eje de m
potencia del motor al mandril q
mayor parte del tiempo. La pote
b. Cremallera control de desplaza
que se utiliza para controlar el d
engranajes y su lubricación se i
c. Tablas de desplazamiento en “
eje “x” y “y”. Las guías en las c
evitar el desgaste que conlleva
d. Correas y motor del eje de m
potencia del motor al mandril qu
para el maquinado de probetas
este motor no se va tener en cu
e. Caja de engranajes automática
el movimiento automático a
engranajes sirve al mismo tiemp
f. Motor y correas de caja de eng
de engranajes automática. Al ig
motor no se utiliza frecuenteme
de mantenimiento del equipo.

3.5.2.3. Selección de Lubricantes

a
as
ra
b
an
ue
nc
m
e
nc
x”
ua
a
a
e
d
en
. E
las
o
ra
ua
n
b

principales analizados para la fresa Index.

dos los seis puntos principales de manten
reve descripción del funcionamiento de cad
dril para corte vertical: En este sistema
corta en un eje vertical. Este motor de cor
ia se transmite por correas en V.
iento de vertical: Este es un sistema engra
splazamiento vertical del mandril. Debido a
luyen en este listado de sistemas analizado
y “y”. En estas tablas se controla el despl
les se desplazan estas tablas deben ser e
bajas tolerancias.
ndril para corte horizontal: En este sistem
corta en un eje horizontal. Este motor de c
e ensayos de impacto. Debido a su bajo us
ta en la estrategia de mantenimiento.
sta caja de engranajes se utiliza para cont
tablas de desplazamiento. La guarda
como recipiente de tanque de almacenami
najes automática. Este sistema transfiere p
l que el motor del eje de mandril para corte
te, por lo tanto no va ser tenido en cuenta
e
f

imiento para la
a uno de ellos.
se transmite la
te que se usa la
naje cremallera
la presencia de
s.
azamiento en el
ngrasadas para
a se transmite
orte solo se usa
o, el cambio de
rolar y transmitir
de la caja de
ento de aceite.
otencia a la caja
horizontal este
en la estrategia
32

Para la selección de los lubricantes de cada uno de los puntos identificados en la sección 3.5.2.2. se
sigue el mismo proceso especificado en la sección 3.4.4.3.

3.5.2.4. Estrategia de Mantenimiento.

Las siguientes son las tareas de mantenimiento propuestas en los puntos de lubricación y desgaste
identificados.

Tarea Frecuencia Dias Encargado Materiales
Cambio de motor de eje de
mandril para corte vertical.
15331
Técnicos
Mantenimiento de
Imocom.
Motor trifásico marca
Electric Corporation de
1HP. 1740 RPM 220-
440V
Cambio de correas
transmisión de potencia eje de
mandril para corte vertical. 4138
Operarios
laboratorio.
Correa en V motor
1HP
Engrasar engranaje,
cremallera control de
desplazamiento vertical. 8
Operarios
laboratorio. Mobil DTE medium oil.
Engrasar tablas de
desplazamiento en eje "x" y
"y" 8
Operarios
laboratorio. Mobil DTE medium oil.
Cambio de correas
transmisión de potencia eje de
mandril para corte horizontal.
4138
Operarios
laboratorio.
Correa en V motor
1HP
Revisar y mantener nivel de
aceite de la caja de
engranajes automática. 8
Operarios
laboratorio. Mobil DTE light oil.
Cambiar aceite caja de
engranajes automática. 1163
Operarios
laboratorio. Mobil DTE light oil.
Cambiar correas caja de
engranajes automática 4138
Operarios
laboratorio.
Correas en V motor
1/4 HP
Tabla 3-6 Listado de tareas de mantenimiento para fresadora Index.

3.5.3. Fresadora Imomill.
33

3.5.3.1. Carga de Trabajo.

El siguiente es el histograma que resume las mediciones realizadas.
Carga de trabajo diaria fresa Imomill
00%
00%
00%
00%
00%
00%
00%
00%
00%
0.00 0.46 1.39 2.32 3.25 4.18 5.11 6.04
Horas
0.
10.
20.
30.
40.
50.
60.
70.
80.
Fr
eu
en
c

N(dias) 130
Min(hrs/dia) 0
Max(hrs/dia) 6.5
Prom.(hrs/dia) 0.82
Desv.
Std.(hrs/dia) 1.58
Figura 3-12. Histograma para determinar carga de trabajo Ct de la fresa Imomill.

Por lo tanto, la carga de trabajo de la fresadora Imomill es 0.82 hrs./dia
3.5.3.2. Funcionamiento Fresa Imomill.

Motor, correas y
poleas de transmisión
de potencia.
Cremallera control
de desplazamiento
vertical.
Tabla de
movimiento en
eje “x” y “y”.

Figura 3-13. Sistemas principales analizados para la fresa Imomill. Imagen tomada d
[11]

Caja de
engranajes
el manual de operación. Tomado de
34
Motor, correas y poleas de transmisión de potencia. Es el sistema de transmisión de potencia
principal. Impulsa el eje de mandril para corte vertical.

Cremallera control de desplazamiento de vertical: Este es un sistema engranaje cremallera que se
utiliza para controlar el desplazamiento vertical del mandril. Debido a la presencia de engranajes y
su lubricación se incluyen en este listado de sistemas analizados.

Tabla de movimiento en eje “x”y “y”. La tabla regula el desplazamiento en el eje “x” y “y” de la pieza
de trabajo. Es necesario engrasar las guías sobre las cuales se desliza.

Caja de engranajes automática. Esta caja de engranajes controla el movimiento en modo automático
de la tabla de movimiento. Debido al sistema de engranajes en su interior es necesario programar
rutinas de lubricación.

3.5.3.3. Estrategia de Mantenimiento.

Tarea Frecuencia Días Encargado Materiales
Cambio del motor eléctrico 15331
Técnico
Mantenimiento
Imocom.
Motor eléctrico trifásico
de 3HP. 4 polos.
Velocidad 1740RPM
Revisión de conexiones
eléctricas oxidadas o
desgastadas.
Operarios laboratorio. No requiere.
Cambiar correa en V de
sistema de transmisión de
potencia.
5678 Operarios laboratorio. Correa en "V"de 3HP.
Lubricar rodamientos de
poleas de correas en "V" 1778
Operarios
laboratorio. Grasa li
Verificar y mantener nivel de
aceite en la caja de
engranajes.
10 Operarios laboratorio. Aceite No 40
Cambiar aceite de la caja de
engranajes. 1778
Operarios
laboratorio. Aceite No 40
Verificar y mantener nivel de
aceite en caja de engranajes
del avance automático.
10 Operarios laboratorio. Aceite No 40
35

Cambiar aceite de la caja de
engranajes del avance
automático.
1778 Operarios laboratorio. Aceite No 40
Lubricar palanca de control de
descenso de la copa. 40
Operarios
laboratorio.
5 a 10 gotas de Mobil
X2 "sunoco" waylube
#80. Utilizar pistola de
aceite.
Lubricar tornillo sinfín de
control de desplazamiento de
la tabla de trabajo.
40 Operarios laboratorio.
5 a 10 gotas de Mobil
X2 "sunoco" waylube
#80. Utilizar pistola de
aceite.
Lubricar carriles de
deslizamiento de la tabla de
trabajo.
40 Operarios laboratorio.
5 a 10 gotas de Mobil
X2 "sunoco" waylube
#80. Utilizar pistola de
aceite.
Lubricar la columna de apoyo
de la tabla de trabajo.
40

Operarios
laboratorio.
5 a 10 gotas de Mobil
X2 "sunoco" waylube
#80. Utilizar pistola de
aceite.
Tabla 3-7 Listado de tareas de mantenimiento para fresadora Imomill.

3.6. Estrategia de Mantenimiento Máquinas de Control Numérico.

El laboratorio de mecanizado cuenta con dos máquinas de control numérico. Un centro de
mecanizado marca Fadal y un torno CNC marca Leadwell. Estos equipos son relativamente nuevos
(no mas dedos años de utilización desde la creación de este documento). De modo que los técnicos
no tienen experiencia previa en el mantenimiento de estos equipos. Por otra parte, no esta
documentada las horas de operación diaria de estos equipos, con lo cual no se puede medir de
manera directa la carga de trabajo.

A continuación se desarrollan las estrategias de mantenimiento de estos dos equipos. Primero, se
determina el contexto operacional en el cual operan los dos equipos. Luego, se hace una estimación
de la carga de trabajo de cada uno y se explica sus principios de operación. Finalmente se entrega
la estrategia de mantenimiento propuesta para los dos equipos, desarrollada mediante la
metodología FMEA.

3.6.1. Contexto Operacional.

La confiabilidad de un equipo depende en gran parte en las condiciones específicas en las cuales se
encuentra operando, por lo tanto, debido a el corto tiempo (a la fecha de creación de este
documento) que llevan en operación las dos máquinas de control numérico es difícil por parte de los
técnicos dar aportes de cuáles son los puntos débiles que requieren mantenimiento. Por lo tanto la
estrategia de mantenimiento de los equipos se basa exclusivamente en los manuales suministrados
por los fabricantes.
36

Si se entiende a la Universidad de los Andes como una organización orientada a la investigación y
desarrollo, las máquinas de control numérico son las más críticas del laboratorio. La razón es que
estas máquinas permiten desarrollar las piezas con las mejores tolerancias y con procesos
automatizados; lo cual permite a la universidad posicionarse para desarrollar desarrollos que estén a
nivel mundial en términos de investigación.

A diferencia de los tornos y las fresas, los equipos de control numérico cuentan con mayor respaldo
técnico externo por parte de las empresas que distribuyen y comercializan estos equipos. Además, a
la fecha de la creación de este documento, cuentan aún con mantenimiento correctivo cubierto por
parte del vendedor. En estas primeras etapas hay que aprovechar para documentar donde se
encuentran las debilidades más importantes de estas máquinas en términos de mantenimiento.

Se espera, que la carga de trabajo de estos equipos sea igual o ligeramente mayor a la de un torno
o una fresa operada manualmente, por lo tanto, la mayor parte del tiempo se estima que el equipo se
encuentre fuera de servicio.

3.6.2. Carga de Trabajo.

Actualmente no es posible medir de manera directa la carga de trabajo de las máquinas CNC.
Existen dos razones para esto. La primera, es que debido al poco tiempo que llevan operando estas
máquinas no es posible tener una ventana de tiempo de un semestre para poder realizar
estimaciones de la carga de trabajo. Y en segunda instancia, actualmente el uso de estas dos
máquinas no está totalmente difundido. De modo que si se llega a realizar una medición de carga de
trabajo de los equipos en este momento, va a ser mucho menor que en tres años cuando sea más
difundido el uso de esta tecnología.

Por lo tanto es necesario estimar la carga de trabajo de estos equipos a partir de los datos ya
recolectados de otros equipos. Para este trabajo, se va suponer que la tecnología de las máquinas
de control numérico va a migrar a una carga de trabajo semejante o superior a la que tiene en un
torno o una fresa de operación manual que se describe en las secciones 3.4. o 3.5. de este
documento.

Se va a estimar la carga de trabajo del centro de mecanizado Fadal y el torno CNC Leadwell como la
carga de trabajo más alta de los tornos y fresas analizados en las secciones 4.4. y 5.5. el cual
corresponde a la carga de trabajo del torno Cincinnati a 2.47hrs/día

3.6.3. Centro de Mecanizado FADAL.
3.6.3.1. Funcionamiento centro de mecanizado FADAL.

Figura 3-14. Sistemas principales analizados para la centro de mecanizado maraca FADAL.

Motor Principal Centro de Mecanizado El motor principal del centro de mecanizado da potencia al
mandril que porta la herramienta de corte. A pesar que el centro de mecanizado cuenta con otros
motores eléctricos secundarios (transporte de viruta, sistema de lubricación y refrigeración), solo se
tiene en cuenta el motor principal para diseñar la estrategia de mantenimiento debido a que es el de
más capacidad de potencia (12 HP), es el único que el fabricante sugiere revisar y su carga de
trabajo es comparativamente más alta que la de los demás motores.

Sistema de lubricación principal El sistema de lubricación principal se encarga de lubricar los
componentes mecánicos de transmisión y control de potencia del motor principal al mandril. De igual
manera el sistema de lubricación principal refrigera parte del intercambiador automático de
herramientas.

Sistema de refrigeración. El sistema de refrigeración cuenta con un tanque de almacenamiento de
refrigerante Dowfrost® para todo el centro de mecanizado. Es de vital importancia, ya que si llega a
fallar el recalentamiento del lubricante acelera el desgaste de los componentes mecánicos, que a su
vez genera desajuste en las tolerancias dimensionales.

Intercambiador automático de herramientas. ATC por sus siglas en inglés. Es el dispositivo
encargado de portar y cambiar las herramientas según la programación ingresada por el operario.
Esta expuesto a altos cantidades de viruta que pueden desgastar sus mecanismos.

Sistema de recolección de viruta Sistema que contiene un transportador de banda para extraer los
excesos de viruta en el interior del centro de mecanizado.

3.6.3.2. Estrategia de Mantenimiento.

tareas de mantenimiento preventivo que requiere el equipo, los materiales para llevar a cabo la tarea
y el personal encargado de llevarlo a cabo.

Tarea Frecuencia Dias Encargado Materiales
Inspección visual del motor.
Verficar vibración excesiva o
recalentamiento.
23 Operarios laboratorio. No requiere
Cambio de motor. 6132
Técnico
Mantenimiento
imocom.
Motor Baldor-Reliance
AC de 15 HP con
vector automático de 2
velocidades.
Revisión de conexiones
eléctricas oxidadas,
desgastadas.
360 Operarios laboratorio. No requiere
Nivelar la máquina hasta que
la burbuja en los niveles
ubicados debajo de la tabla
estén adecuadamente
centrada.
180 Operarios laboratorio.
No requiere, el nivel va
incorporado en la
máquina.
Verificar y ajustar nivel de
aceite de sistema de
lubricación.
3 Operarios laboratorio.
Únicamente usar:
Castrol Magna DB8,
Shell Tonna 68V, o
Mobil Vactra #2
Cambio de aceite del sistema
de lubricación. 1314
Operarios
laboratorio.
Unicamente usar:
Castrol Magna DB8,
Shell Tonna 68V, o
Mobil Vactra #3
Cambio de filtros de sistema
de lubricación. 1309
Operarios
laboratorio.
No especificado por el
fabricante.
Activar el sistema de
refrigeración de porta-
herramientas durante 2 o 3
minutos.
3 Operarios laboratorio. No requiere
Verificar y ajustar nivel de
refrigerante. 3
Operarios
laboratorio.
La selección del
refrigerante depende
de las velocidades de
corte y el material de la
pieza de trabajo.
39

Verificar funcionamiento
adecuado de la bomba de
enfriamiento de la copa del
equipo y funcionamiento
sistema de refrigeración.
23 Operarios laboratorio. No requiere
Verificar y ajustar nivel de
refrigerante en el tanque del
chiller. El torno debe estar
encendido y el nivel de
refrigent2 superior a 1/2
tanque y no mayor a 3/4.
23 Operarios laboratorio.
Usar únicamente
mezcla de Dowfrost y
agua destilada en
relación 50-50 en
volumen. La capacidad
del tanque es de 2-1/2
galones.
Inspección visual y limpieza
de ventiladores de
enfriamiento.
23 Operarios laboratorio. No requiere
Cambiar aceite del ATC
(Intercambiador automático