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APLICACIÓN DE LA ESTRATEGIA RCM2 AL PROGRAMA DE
MANTENIMIENTO DE EQUIPOS DE UNA LÍNEA DE PRODUCCIÓN EN LA
INDUSTRIA NACIONAL DE GASEOSAS S.A.
PAUL ANDRÉS CASTIBLANCO CASTIBLANCO
JHON RICHARD UMBARILA SABOYA
Informe final
Trabajo de grado
Director
Ing. Mauricio González Colmenares
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD TECNOLÓGICA
INGENIERÍA MECÁNICA
BOGOTÁ D.C.
2016
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN 8
1. PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA 9
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 9
1.1.1 Presentación de la Industria Nacional de Gaseosas S.A. 10
1.1.2 El proceso de producción en la línea 6 11
1.1.3 Tiempos improductivos en la línea 6 16
1.2 JUSTIFICACIÓN 19
1.3 DELIMITACIÓN 20
1.4 ANTECEDENTES 21
1.5 OBJETIVOS 23
1.5.1 Objetivo General 23
1.5.2 Objetivos específicos 23
1.6 METODOLOGÍA 24
2. MARCO TEORICO 26
2.1. INTRODUCCIÓN 26
2.2 FUNDAMENTOS DE LA METODOLOGÍA RCM2. MANTENIMIENTO APLICADO AL SECTOR INDUSTRIAL
28
2.2.1 Análisis de funciones 29
2.2.2 Contexto operacional 30
2.2.3 Fallas funcionales 31
2.2.4 Modos de falla 31
2.2.5 Efectos de falla 32
2.2.6 Consecuencias de falla 32
2.2.7 El proceso de decisión en la metodología RCM 33
3. ANÁLISIS DE LA MÁQUINA LLENADORA 34
3.1 INTRODUCCIÓN AL EQUIPO DE LLENADO 34
3.2 ANALISIS DE LA MÁQUINA LLENADORA 36
3.2.1 Contexto operacional de la máquina llenadora 37
3.2.2 Principales sub-sistemas de la máquina llenadora 39
3.2.2.1 Válvula de llenado 39
3.2.2.2 Tanque anular 42
3.2.2.3 Dispositivo de transferencia 42
3.3 FUNCIONES DE LA MÁQUINA LLENADORA 43
3.3.1 Función primaria 44
3.3.1.1 Tanque anular 45
3.3.1.2 Válvula de llenado 45
3.3.1.3 Transmisión de potencia 45
3.3.1.4 Suministro de producto 46
3.3.1.5 Transportador de entrada 46
3.3.1.6 Dispositivo de transferencia 46
3.3.1.7 Suministro de electricidad 46
3.3.1.8 Suministro de aire comprimido 46
3.3.2 Funciones secundarias 47
3.3.2.1 Seguridad 47
3.3.2.2 Control 47
3.3.2.3 Contención 48
3.3.2.4 Protección 49
3.3.2.5 Eficiencia / economía 49
3.4 FALLAS FUNCIONALES EN LA MÁQUINA LLENADORA 50
3.4.1 Información histórica de fallas en la máquina llenadora 54
3.5 AMEF (ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLA) EN LA MAQUINA LLENADORA
56
3.5.1 Modos de falla de la función primaria 56
3.5.1.1 Falla funcional A 56
3.5.1.2 Falla funcional B 61
3.5.2 Efectos de falla de la función primaria 62
3.5.2.1 Efectos de falla. Modo de falla 1. Falla funcional A 62
3.5.2.2 Efectos de falla. Modo de falla 2. Falla funcional A 63
3.6 CONSECUENCIAS DE FALLA EN LA MÁQUINA LLENADORA 65
3.6.1 Consecuencias de falla. Modo de falla 1. Falla funcional A 66
3.6.2 Consecuencias de falla. Modo de falla 2. Falla funcional A 66
3.7 TAREAS PROACTIVAS EN LA MÁQUINA LLENADORA 67
3.7.1 Tareas proactivas. Modo de falla 1. Falla funcional A 67
3.7.2 Tareas proactivas. Modo de falla 2. Falla funcional A 70
3.7.2.1 Fugas de aire en el circuito de llenado, y problemas con los empaques/sellos de las válvulas de llenado
70
4. ANÁLISIS DE LA MÁQUINA EMPACADORA 74
4.1. PRESENTACIÓN DEL EQUIPO DE EMPAQUE 74
4.2 ANÁLISIS DE LA MÁQUINA EMPACADORA 76
4.2.1 Contexto operacional del equipo de empaque 76
4.2.2 Principales subsistemas de la máquina empacadora 76
4.2.2.1 Transportes de entrada 77
4.2.2.2 Enfilador 77
4.2.2.3 Segmento de separación 77
4.2.2.4 Segmento de formación del paquete 78
4.2.2.5 Segmento de envoltura 79
4.2.2.6 Transporte de transferencia 79
4.2.2.7 Suministro de bandejas de cartón 80
4.2.2.8 Suministro de película plástica 80
4.2.2.9 Motorización 81
4.3 FUNCIONES Y FALLAS FUNCIONALES EN LA MÁQUINA EMPACADORA
81
4.3.1 Función primaria 81
4.3.2 Funciones secundarias 81
4.3.2.1 Seguridad 81
4.3.2.2 Control 82
4.3.2.3 Protección 82
4.4 AMEF (ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLA) EN LA MAQUINA EMPACADORA
87
4.4.1 Modos de falla de la función primaria 87
4.4.1.1 Falla funcional A 87
4.4.1.2 Falla funcional B 92
4.4.2 Efectos de falla de la función primaria 96
4.4.2.1 Suministro de lámina plástica 96
4.4.2.2 Segmento de formación del paquete 97
4.4.2.3 Segmento de separación 98
4.5 ACCIONES PROACTIVAS EN LA MÁQUINA EMPACADORA 98
4.5.1 Acciones proactivas para el subsistema de suministro de lámina plástica
99
4.5.2 Acciones proactivas para el subsistema de formación de paquete 100
4.5.3 Acciones proactivas para el segmento de separación 103
5. RESULTADOS OBTENIDOS 105
5.1. PANORAMA GENERAL DE LA LÍNEA 6 AÑOS 2015-2016 105
5.2. CONCLUSIONES 110
6. BIBLIOGRAFÍA 112
8
INTRODUCCIÓN
Se presenta en este documento, la aplicación de una forma de análisis conocida
como RCM2® al contexto de una línea de producción de la Industria Nacional de
Gaseosas S.A. Allí se producen latas de gaseosa de la reconocida marca Coca-
Cola®, de 237 y 330 mL.
Se han analizado los equipos que contaban con el mayor número de paros por
razones técnicas, en especial, fallas de índole mecánica: la máquina llenadora de
latas y su respectiva empacadora.
El análisis se ha limitado a las funciones primarias de estos dos equipos, ya que
es allí donde se espera obtener un beneficio económico al aplicar la metodología
RCM.
Este documento consta de 4 partes, a saber:
Capítulos 1 y 2. Presentación del problema
Capítulo 3. Análisis de la máquina llenadora
Capítulo 4. Análisis de la máquina empacadora
Capítulo 5. Resultados obtenidos.
9
1. PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La actual competencia económica en el contexto industrial motiva a que las
empresas hagan mayor uso de toda clase de recursos administrativos y técnicos
para garantizar aumentos en la productividad, que en última instancia otorgan
ventajas decisivas en el mercado.
Desde el área de mantenimiento se pueden obtener aumentos en la productividad,
garantizando las condiciones óptimas de funcionamiento en los equipos de
producción, con una alta disponibilidad y eficiencia. Para ello se requiere una
adecuada planeación de todas las actividades necesarias para mantener dichos
niveles de funcionalidad. La Industria Nacional de Gaseosas S.A., como empresa
de clase mundial, aplica diversas estrategias en el área de mantenimiento,
buscando el cumplimiento de indicadores de desempeño relacionados con
seguridad, calidad, eficiencia y costos. La gestión del mantenimiento es de
carácter centralizado y se basa comúnmente en los principios del mantenimiento
preventivo.
La línea 6 es un sistema clave de producción para la empresa, ya que es la única
que maneja los formatos de envase no retornable en lata, así como las
presentaciones de bebidas gaseosas de tamaño personal. En la actualidad, esta
línea presenta algunos problemas técnicos, los cuales generan un impacto en las
estadísticas de tiempos perdidos registrados por paros no programados de
equipos. Se observa entonces una oportunidad de mejora, a través de un análisis
relacionado con el campo de acción de la ingeniería mecánica, aplicando la
estrategia del Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad para la industria o
RCM2, por sus siglas en inglés. Esta teoría se basa en un completo análisis
funcional de los sistemas, identificando las causas y consecuencias de las fallas, y
planteando acciones que permitan eliminar o mitigar su impacto en los indicadores
de desempeño.
10
La línea 6 procesa productos en lata, específicamente diversas presentaciones de
la reconocida marca Coca-Cola, utilizando para ello una configuración básica de
máquina llenadora, un conjunto de transportes de producto y una máquina
empacadora. Al observar los registros de eficiencia en producción, no se obtienen
resultados satisfactorios, por lo cual se deben llevar a cabo acciones que permitan
identificar las causas de dichos paros, para proponer acciones de mejora.
1.1.1 Presentación de la Industria Nacional de Gaseosas S.A.
La empresa Industria Nacional de Gaseosas es propiedad del grupo mexicano de
inversionistas FEMSA (Fomento Empresarial Mexicano S.A de C.V.), quienes a su
vez son embotelladores directos de The Coca-Cola Company, propietaria de las
marcas producidas por FEMSA.
Este grupo opera en 9 países de América Latina, como son: Argentina, Brasil,
Colombia, Costa Rica, Guatemala, México, Nicaragua, Panamá y Venezuela,
siendo el embotellador público más grande de productos Coca-Cola en el mundo.
En Colombia, FEMSA comienza sus operaciones en el año 2003, adquiriendo las
embotelladoras propiedad de la antigua PANAMCO (PanAmerican Beverage
Company). Comienza desde entonces un proceso de expansión con el cual ha
llegado a producir más de 298 millones de cajas unitarias al año en 2014,
obteniendo un record de ventas histórico en la operación en Colombia1.
La empresa cuenta con plantas de producción en Bogotá D.C., Medellín, Cali,
Barranquilla y Bucaramanga, así como 32 centros de distribución en toda
Colombia.
1 Silvia Barrero, Vicepresidente Legal y Asuntos Corporativos de Coca-Cola FEMSA Colombia, en entrevista
con la revista DINERO (26/01/2015).
11
1.1.2 El proceso de producción en la línea 6
En la línea 6 se procesan dos clases de envases: botellas de vidrio de tamaño
personal y latas de 237 y 330 cm3, cada uno de los cuales tiene unas condiciones
de trabajo diferentes. Para este trabajo de grado el análisis va dirigido al
procesamiento de latas de gaseosa.
La producción de las mismas comienza con la recepción de las latas vacías, las
cuales ingresan en el primer equipo de la línea: la máquina depaletizadora,
encargada de descargar por capas las estibas o pallets y disponerlas sobre el
conjunto de transportadores de entrada.
FIG. 1: Ingreso de latas vacías a la máquina depaletizadora
12
Por un sistema de bandas transportadoras con longitudes y velocidades crecientes
se logra un arreglo de fila de envase para el ingreso al siguiente equipo del
proceso: la máquina llenadora. Este equipo se encarga de recibir el envase
descargado por la depaletizadora, el producto (líquido) desde los tanques de
preparación y el sistema de carbonatación, y las tapas utilizadas por la máquina
cerradora, anexa al equipo de llenado. Las latas ingresan por el transportador de
entrada al carrusel de llenado, el cual consta de 120 válvulas, obteniendo una
capacidad de llenado de 18000 envases/hora. Luego de dosificar el producto, la
máquina cerradora aplica las tapas y mediante pliegues sella herméticamente el
envase.
FIG. 2: Latas descargadas en conjunto de transportadores antes de ingresar al equipo de llenado
Las latas terminadas pasan a la siguiente etapa del proceso, en donde se hace un
calentamiento gradual para evitar tensiones excesivas en las juntas de cierre, en
una máquina denominada warmer o atemperador. Esto permite entregar el envase
a temperatura ambiente conservando la integridad del cierre, teniendo en cuenta
que el proceso de llenado se realiza entre 3 a 4°C.
Otro conjunto de transportadores conduce las latas terminadas a la máquina
13
empacadora, cuya función consiste en agrupar los envases en arreglos de 24
unidades, disponerlos sobre bandejas de cartón y aplicar una lamina de material
plástico termoencogible envolviendo completamente el arreglo. Inmediatamente se
pasa a un túnel de termo-retracción, donde mediante la acción del calor se encoge
y comprime la lámina para obtener un paquete rígido.
Los paquetes finalmente son dispuestos en pisos o capas para formar estibas
mediante una máquina paletizadora. El pallet o estiba es envuelto en un material
encogible por estiramiento, denominado stretch con lo que se garantiza la
integridad estructural de la estiba terminada, la cual es almacenada en bodega
para su posterior distribución.
FIG.3: Vista parcial del carrusel de llenado
14
FIG. 4: Latas terminadas durante el paso por el warmer o atemperador
FIG. 5: Arreglo de envases en su paso por la máquina empacadora
15
FIG. 6: Vista exterior del horno de termo-contracción
FIG. 7: Formación de la estiba terminada en la máquina paletizadora
16
1.1.3 Tiempos improductivos en la línea 6
El registro de los indicadores de producción se lleva a cabo en la Industria
Nacional de Gaseosas, mediante la aplicación del software SAP R3®. La
información relativa a rendimientos, eficiencia, productividad y ocurrencia de fallas
es almacenada para su posterior análisis, obteniendo de esta forma estadísticas
para evaluar el desempeño global de cada línea de producción.
Los tiempos improductivos son clasificados en: paros operativos, paros de
equipos, y paros ajenos.
Los paros operativos, como su nombre lo indica, hacen referencia a factores
directos de la operación, como errores de planeación, falta de insumos, calidad
deficiente de materias primas o errores en la operación de los equipos. Este tipo
de paros son los más frecuentes en la mayoría de las líneas de producción.
Los paros de equipos incluyen todo tipo de fallas técnicas en las máquinas.
Pueden ser clasificados a su vez en paros mecánicos, paros eléctricos y paros por
ajuste. El análisis de este tipo de paros es de principal interés para el
cumplimiento de los objetivos del presente trabajo de grado.
Los paros ajenos tienen que ver con factores externos al entorno de la línea, como
problemas de suministro eléctrico, neumático, vapor, etc. Así como problemas de
logística y almacenamiento de materias primas y producto terminado, entre otros.
Analizando los datos suministrados por la empresa, recopilados durante los años
2013 y 2014, se obtienen la siguiente información:
17
FIG. 8: Tiempos improductivos línea 6 año 2013
FIG. 9: Tiempos improductivos línea 6 año 2014
18
FIG. 10: Paro no-programado de equipos línea 6 año 2014
Cerca al 94% de los tiempos perdidos por paro no-programado de equipos se
distribuyen en tres máquinas de la línea: empacadora, llenadora y paletizadora.
En total se pierden 495,6 horas al año por fallas mecánicas y/o eléctricas. En la
siguiente gráfica se muestran los porcentajes relativos para cada máquina,
indicando de esta manera los ítems en los cuales se debe concentrar el análisis.
FIG. 11: Distribución porcentual de paros mecánicos por equipo. Año 2014
65,6% 16,9%
11%
3,3 2,9 0,3 EMPACADORA
LLENADORA
PALETIZADORA
DEPALETIZADORA
ATEMPERADORA
ENVOLVEDORA
19
1.4 JUSTIFICACIÓN
La actual competencia económica en todo tipo de industrias hace imprescindible la
búsqueda constante de mejoras en todos los procesos al interior de una
organización. Se busca en último término la reducción de costos, los aumentos en
la productividad y la eficiencia en el uso de los recursos. Estos factores otorgan a
las empresas ventajas económicas sobre sus competidores, las cuales favorecen
su posicionamiento en el mercado.
Mediante la realización del presente trabajo de grado se pretende aportar
tecnológicamente en la obtención de este tipo de mejoras en los procesos. A
través del trabajo de análisis del mantenimiento se pueden estudiar diversos
factores que impactan directamente en los costos de producción, básicamente
evitando los paros no programados en los equipos. Es posible plantear
alternativas que tengan en cuenta las oportunidades de mejora y obtener ventajas
económicas que aporten a la competitividad de la Industria Nacional de Gaseosas
S.A.
20
1.3 DELIMITACIÓN
Como se ha observado en los anteriores apartados, la situación problema motivo
del presente trabajo de grado se concentra específicamente en dos equipos de la
línea: el equipo de llenado y el equipo de empaque, abarcando un 82,5% del total
de tiempo registrado por paros mecánicos. Durante los años 2013 y 2014, los
indicadores de desempeño de la línea 6 no se han mantenido dentro de las metas
de la organización. La eficiencia de la línea no alcanza el valor mínimo propuesto
del 82%, obteniendo 75% durante el año 2013 y 67% durante el año 2014. Un
factor determinante para explicar estos bajos resultados se encuentra en el
indicador de paros mecánicos de la línea, generando un impacto en la eficiencia
de 10,3% en el año 2013 y de 12,6% en el año 2014. Como se puede observar, la
tendencia de los resultados no es positiva.
Se busca ante esta situación un enfoque que aborde de una manera integral los
problemas técnicos presentados, y la metodología RCM2 brinda precisamente un
esquema estratégico para el manejo de estas fallas. No obstante, es exagerado
pretender que este tipo de análisis pueda resolver TODOS los problemas técnicos
presentados en la línea. Hay detalles de baja importancia, para los cuales un
análisis detallado no justifica la inversión de tiempo y recursos necesaria. La
metodología RCM2 reconoce este punto, brindando una serie de enfoques que
permiten regular su aplicación en función del contexto de cada organización. Uno
de estos enfoques planteados por Moubray se denomina ‘selectivo’, adecuado
para “empresas con activos susceptibles a problemas crónicos difíciles de
identificar. Estos problemas generalmente se manifiestan como tiempos de
parada, baja calidad de producto o de servicio al cliente, así como costos de
mantenimiento excesivos”. Con este enfoque selectivo se atacan los problemas
que generan un mayor impacto en la organización. En este sentido, es oportuno
delimitar el análisis de RCM2 a los subsistemas más críticos de los equipos de
llenado y empaque, con una mejora proyectada de al menos 8% en la eficiencia
general de la línea 6.
21
1.4 ANTECEDENTES
La metodología de análisis RCM2 es actualmente aplicada por miles de
organizaciones, tanto públicas como privadas, donde asuntos como la seguridad y
la confiabilidad son de principal importancia. Es utilizada por sectores tecnológicos
de vanguardia, como la industria aeroespacial, generación de energía, industria
petro-química y el sector militar. Organizaciones como la NASA (Administración
Nacional de la Aeronáutica y el Espacio) y la Fuerza Naval en los EE.UU. han
promulgado abiertamente su uso, indicando entre otros, los siguientes beneficios:
-Procesos ambientalmente sostenibles.
-Eficiencia energética.
-Reducción de costos.
-Mantenimiento de la calidad.
A partir de la década de 1990, gracias a la expansión de diversas herramientas
tecnológicas a costos más accesibles, se han podido incluir dentro de las practicas
de apoyo a la metodología RCM2 áreas como Inspecciones y Ensayos Predictivos
(PT&I- por sus siglas en inglés), Exploración de edad (AE-Age Exploration), para
alcanzar lo que se conoce como Mantenimiento Basado en la Condición.
A nivel nacional, las empresas también han adoptado este modelo de trabajo,
básicamente por las ventajas económicas que otorga, ya que en muchos casos
permite eliminar tareas innecesarias así como reducir los costos globales de
mantenimiento.
En la Industria Nacional de Gaseosas S.A., se han llevado a cabo un reducido
número de análisis RCM2, desde el año 2009, en equipos aislados en algunas de
las líneas de producción, obteniendo resultados satisfactorios. No obstante, la
práctica de la metodología RCM no se ha extendido de forma generalizada a todos
los equipos, ya que la forma predominante de trabajo se basa en los principios del
22
Mantenimiento Autónomo, en donde cada operador asume la responsabilidad por
las actividades de mantenimiento de cada equipo, así como por los indicadores
de desempeño de cada unidad, principalmente por la eficiencia de línea y el
tiempo de paros no programados. Cada operador es autónomo para seleccionar
las mejores prácticas en su puesto de trabajo.
23
1.5 OBJETIVOS
1.5.1 Objetivo General
Aplicar la teoría del mantenimiento centrado en la confiabilidad (RCM2) para
proponer e implementar acciones de mejora que permitan reducir los tiempos
perdidos por paro no-programado de equipos en la máquina llenadora de latas y
su respectiva empacadora para la línea 6 de producción en la Industria Nacional
de Gaseosas S.A.
1.5.2 Objetivos específicos
Llevar a cabo un diagnóstico del sistema (línea 6), para enumerar las fallas
más frecuentes y de mayor impacto en los indicadores de producción.
Elaborar una descripción del contexto operacional de los equipos de llenado y
empaque.
Realizar un análisis funcional de los equipos de la línea en los que se ha
identificado el mayor número de paradas no programadas: máquina llenadora
y máquina empacadora.
Identificar los modos de falla de los subsistemas más críticos en estos
equipos.
Plantear modificaciones a las prácticas actuales de mantenimiento,
incorporando el análisis previo de las fallas, buscando la prevención o la
predicción de las mismas.
Evaluar el impacto de las modificaciones planteadas en los indicadores de
paros no programados.
24
1.6 METODOLOGÍA
Para este trabajo de grado se seguirán los lineamientos indicados por el Ing.
Carlos Mario Pérez J. en el documento titulado: "Recomendaciones para la
Aplicación de RCM2". En dicha publicación se obtiene de manera resumida un
modelo metodológico para un análisis general de RCM2, así como una matriz de
decisión para enfocar los problemas de confiabilidad de un sistema.
Todo el proceso de análisis se determina por siete preguntas básicas:
¿Cuáles son las funciones del objeto de estudio?
¿De qué forma el objeto no cumple estas funciones?
¿Cuáles son las causas para que el objeto deje de cumplir con cada función?
¿Qué sucede cuando ocurre cada falla?
¿Cuáles son las consecuencias de cada falla?
¿Qué se puede hacer para prevenir estas fallas?
¿Qué opciones se pueden observar en caso de que no se puedan prevenir o
predecir las fallas?
Como primer paso se recomienda la completa descripción del contexto
operacional del equipo a analizar, es decir, todas las condiciones en las cuales
funciona el objeto, como parámetros de calidad, seguridad, y un diagrama de
entradas y salidas del sistema, en donde se tiene en cuenta los suministros de
energía y materiales, y las características de los productos, así como los desechos
del proceso.
Luego de la descripción se procede con la correcta identificación de las funciones
requeridas, incluyendo los valores dentro de los cuales cada función resulta
aceptable, si aplican. A continuación se identifican las fallas posibles para cada
función, entendiendo como falla "la imposibilidad de llevar a cabo la función
25
requerida dentro de los valores indicados como aceptables". El énfasis
corresponde a los modos en los que ocurre cada falla, buscando la causa raíz. A
cada modo de falla se asocia uno o varios efectos, metodología conocida como
AMFE (Análisis de Modo de Falla y sus Efectos).
Para cada modo de falla se deben recopilar todos las tareas posibles para intentar
prevenir su ocurrencia, lo que implica acciones proactivas, es decir, que se
anticipen a la falla. El autor expone los siguientes tipos de actividades:
-Tareas a condición.
-Tareas de reacondicionamiento
-Tareas de sustitución.
-Tareas “a falta de”.
Cada tarea propuesta debe indicar con claridad los parámetros aceptables de
condición de cada elemento y la frecuencia con la cual deben ser ejecutadas.
Finalmente los resultados de todas estas actividades se tienen que ver reflejados
en indicadores de desempeño, justificables directamente en los costos globales
del mantenimiento y obviamente, en la reducción o eliminación de las
consecuencias de cada falla.
26
2. MARCO TEORICO
2.1. INTRODUCCIÓN El presente trabajo de grado busca aplicar los principios de la metodología
denominada RCM (Reliability-Centered Maintenance), Mantenimiento Centrado en
la Confiabilidad, teoría que surgió en la década de 1970 como producto de las
investigaciones desarrolladas en el campo de la aviación comercial en los Estados
Unidos, principalmente los estudios de los investigadores Stanley Nowlan y
Howard Heap, quienes siendo empleados de la aerolínea United Airlines, fueron
patrocinados por el departamento de defensa para llevar a cabo estudios que
permitieran garantizar una mayor confiabilidad en toda clase de equipos militares
complejos, publicando en 1978 el documento que expondría por primera vez los
principios del RCM2. La documentación disponible actualmente es extensa, pero
está basada en los estudios de Nowlan y Heap.
Después de la segunda guerra mundial, el sector industrial en los países
desarrollados empezó a depender en mayor medida de las máquinas, y las
grandes producciones en serie hacían más palpable el hecho de que un equipo de
producción sufriera un paro inesperado a consecuencia de una falla en alguno de
sus componentes. Inicialmente se creía que cuando una pieza o componente
mecánico fallaba era porque sufría un desgaste por su uso, asumiendo que las
condiciones de diseño y fabricación eran apropiadas. Es decir, las probabilidades
de que un elemento fallara, se creía, aumentaban proporcionalmente con su
tiempo de trabajo o de uso, lo cual iba en contra de las observaciones y las
experiencias acumuladas durante más de 20 años por diversas aerolíneas3.
En el documento2, Nowlan y Heap indican un supuesto en el que se basaba la
teoría del mantenimiento preventivo, una creencia ‘intuitiva’ de que la confiabilidad
2 Nowlan, S y Heap H. Reliability Centered Maintenance. Departamento de Defensa. Estados Unidos,
Washington D.C, 1978. Disponible en línea en: http://reliabilityweb.com/ee-assets/my-uploads/docs/2010/Reliability_Centered_Maintenance_by_Nowlan_and_Heap.pdf 3 National Aeronautics and Space Administration (NASA). Reliability-Centered Maintenance Guide for
facilities and collateral equipment. Estados Unidos, 2008. Disponible en línea en: http://www.hq.nasa.gov/office/codej/codejx/Assets/Docs/NASARCMGuide.pdf
27
de cualquier equipo se reduce con su tiempo en servicio. Entonces, para
‘restaurar’ los niveles de confiabilidad iniciales, era necesario intervenir el equipo,
es decir, reponer las piezas desgastadas después de cierto intervalo de tiempo;
entre más se aplicaba esta creencia, más se evidenciaba su falta de fundamento,
generando en ocasiones lo que se denomino ‘falla prematura’ por ‘mortalidad
infantil’, término utilizado para indicar la presencia de una falla temprana, en un
periodo muy corto luego de haber intervenido un componente o instalado un nuevo
repuesto. Luego de estudios intensivos, se llegó a la conclusión de que en algunos
casos específicos no era siquiera posible predecir o anticipar las fallas4.
Si no era posible predecir la ocurrencia de fallas, entonces la única opción posible
era asumir las consecuencias de cada falla de la mejor manera posible, evitando
que su ocurrencia afectara la seguridad de operación, esto último de vital
importancia en el campo de la aviación; al buscar soluciones para afrontar las
consecuencias fue que surgió la metodología RCM, siendo posible, aparte de
garantizar una mayor confiabilidad, reducir los costos globales del mantenimiento.
En la década de 1990, Stanley Nowlan, en sociedad con John Moubray, aplicaron
los principios del RCM propuestos específicamente para el campo de la aviación,
a la industria. Esta teoría complementada se denomina RCM2, y adicionalmente a
los temas técnicos de la detección y prevención de fallas, aporta una visión
integral del mantenimiento moderno, abarcando aparte de la seguridad, asuntos
como el aseguramiento de la calidad, procesos ambientalmente sostenibles y el
uso racional y eficiente de los recursos materiales. Precisamente John Moubray
es el fundador de Aladon Network, la principal red de distribución y divulgación
acerca de la metodología RCM2 en la actualidad.
El trabajo en RCM está orientado, más que a prevenir la ocurrencia de fallas, a
tratar de manera oportuna y conveniente las consecuencias de cada falla. Solo
aquellas fallas cuyo impacto a nivel de seguridad o por factores económicos
importantes son las que se deben prevenir. El resto de actividades de
mantenimiento programado deben ser justificadas desde su rentabilidad
4 Nowlan y Heap. Op. Cit.
28
económica. En algunas ocasiones puede llegar a ser más rentable dejar que un
componente falle y cambiarlo, que intentar prevenir su falla mediante algún tipo de
mantenimiento programado.
2.2 FUNDAMENTOS DE LA METODOLOGÍA RCM2. MANTENIMIENTO
APLICADO AL SECTOR INDUSTRIAL
El texto guía para la aplicación de la metodología RCM2 en la actualidad es el libro
RCM2 de John Moubray, cuya primera edición es del año 1991. En esta obra se
sintetizan de una manera práctica los principios de aplicación del RCM2 en la
industria5.
En el contexto industrial siempre se presentan retos técnicos constantes. Operar y
mantener máquinas y equipos de producción es una tarea compleja, que demanda
conocimientos acerca de muchas áreas.
Para las personas encargadas del mantenimiento de dichos activos, encontrar una
metodología para administrar las tareas requeridas para garantizar la
funcionalidad es de vital importancia. Cuando se presentan problemas constantes
en una máquina o sistema, se exigen acciones de mejora. Las pérdidas
económicas son considerables, y la idoneidad del personal de mantenimiento es
frecuentemente cuestionada. Ante estos problemas, lo más sensato es investigar
las causas del mal funcionamiento, entender la situación y luego proponer con
base en este entendimiento, las acciones necesarias para disminuir o eliminar las
fallas.
La metodología RCM2 proporciona lo que su autor denomina un ‘marco
estratégico’ para la toma de decisiones con relación a las tareas necesarias para
mantener la función de los activos físicos.
Se define el Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad, como “…un proceso
utilizado para determinar qué se debe hacer para asegurar que cualquier activo
físico continúe haciendo lo que sus usuarios requieren, en su contexto operacional
5 Moubray, John. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad. Aladon LLC. Estados Unidos, 2004.
29
actual.”6 Para abordar este problema, se sigue un proceso de evaluación a partir
de la búsqueda de respuestas a 7 preguntas clave7:
¿Cuáles son las funciones del objeto de estudio?
¿De qué forma el objeto no cumple estas funciones?
¿Cuáles son las causas para que el objeto deje de cumplir con cada función?
¿Qué sucede cuando ocurre cada falla?
¿Cuáles son las consecuencias de cada falla?
¿Qué se puede hacer para prevenir estas fallas?
¿Qué opciones se pueden observar en caso de que no se puedan prevenir o
predecir las fallas?
Cada pregunta conforma una fase metodológica que puede ser denominada de la
siguiente forma:
Análisis de funciones
Fallas funcionales
Modos de falla
Efectos de falla
Consecuencias de falla
Acciones proactivas
Acciones ‘a falta de’
2.2.1 Análisis de funciones
El primer paso del proceso busca entender el funcionamiento del equipo bajo
estudio, así como el contexto en el cual opera. Cada equipo es diseñado para
6 Moubray, John. Op. Cit.
7 Pérez, Carlos M. Recomendaciones para la aplicación de RCM2. Soporte y Cia. Ltda.
30
llevar a cabo una o unas pocas funciones primarias, las cuales explican su razón
de ser. Por lo general el nombre de cada equipo guarda estrecha relación con su
función primaria8. Generalmente, la definición de funciones primarias en los
equipos industriales se relaciona con aspectos como velocidad, rendimiento,
capacidad de producción, capacidad de carga, capacidad de almacenamiento y
calidad de producto. Estas funciones se describen a través de un verbo, un objeto
y un estándar de funcionamiento, a partir del cual se define cada estado de falla.
Adicionalmente, se enuncian funciones secundarias, respondiendo a las
expectativas adicionales que los usuarios del equipo puedan tener, aparte de las
funciones primarias. Entre estas se incluyen aspectos como seguridad, control,
economía, protección, apariencia, entre otras. Se estima que el análisis de
funciones toma cerca de un tercio del tiempo total de análisis RCM.
2.2.2 Contexto operacional
Se puede definir el contexto operacional como todas aquellas condiciones y
características del medio físico y administrativo, que influyen directamente en el
funcionamiento, la operación y el mantenimiento de cada activo físico. Este
contexto también tiene un impacto directo en los modos de las fallas, sus efectos y
consecuencias.9
Las siguientes categorías ayudan a definir un contexto operacional:
Tipo de proceso (continuo o por lotes).
Estándares de calidad requeridos.
Riesgos para la seguridad.
Régimen de trabajo (cantidad de horas por día de trabajo).
Tiempos de reparación.
Disponibilidad de repuestos.
Características de los objetos procesados.
8 Ver Moubray, John. Op. Cit. Capítulo 1. Pag. 8
9 Ver Op. Cit. Capítulo 2. Pag. 29-30
31
2.2.3 Fallas funcionales
Una falla funcional se define como la incapacidad de un activo físico para llevar a
cabo una función específica, dentro de los estándares definidos como aceptables.
Las fallas funcionales NO afectan al equipo como un todo, salvo fallas
catastróficas. En cambio, una falla funcional indica la pérdida (parcial o total) de
solo una función.
El estudio de las fallas funcionales permite concentrar todos los esfuerzos en la
prevención o el manejo de aquellos factores que tienen mayor impacto en el
desempeño y la seguridad de cada equipo.
El término falla indica la pérdida de una función, mas no una falla en sentido
tradicional, de un componente. En esto radica una de las principales diferencias en
‘paradigma’ con respecto a las metodologías tradicionales de gestión del
mantenimiento: RCM no se concentra en cada componente individual o ensamble
del equipo, sino en el mantenimiento de funciones.
2.2.4 Modos de falla
Se entiende por modo de falla, como “cualquier evento que puede causar una falla
funcional”. Este evento debe ser descrito con el suficiente detalle para poder
encontrar una estrategia adecuada para el manejo de la falla, aunque se debe
evitar un grado de detalle excesivo, ya que dificulta el proceso de análisis hasta tal
punto que puede llegar a ser imposible encontrar formas para tratar cada falla, por
encontrarse estas muchas veces fuera del control de cada organización.
En realidad, toda la gestión y todos los esfuerzos en el área del mantenimiento
industrial van dirigidos en la prevención de los modos de falla, por lo que su
identificación oportuna es de capital importancia.
Los modos de falla pueden ser clasificados en tres grupos:
Cuando la capacidad actual decae, encontrándose por debajo del
funcionamiento requerido.
Cuando el funcionamiento actual se encuentra por encima de la capacidad
32
máxima del activo.
Cuando el activo no posee la capacidad, desde un comienzo, para
mantener el rendimiento esperado. (Capacidad inicial).
2.2.5 Efectos de falla
Cada modo de falla va acompañado por uno o varios efectos, los cuales describen
de manera detallada lo que ocurre cuando se presenta una falla funcional. La
atención va enfocada a evaluar aspectos como:
Evidencia de que la falla ha ocurrido.
Cuándo el efecto impacta en la seguridad o el medio-ambiente.
Cuándo afecta la producción y las operaciones.
Los daños físicos que puede causar la falla.
Lo que debe hacerse para reparar la falla.
2.2.6 Consecuencias de falla
Cada falla produce una serie de consecuencias, que afectan desde la seguridad y
la integridad ambiental, hasta los costos de producción y mantenimiento.
Dependiendo lo graves que puedan ser estas consecuencias, en términos de
seguridad, ambiente o costos, se da prioridad a la toma de decisiones para
prevenir su ocurrencia, o al menos, mitigar su impacto. Si lo efectos son menores,
quizás lo más rentable sea dejar que la falla ocurra, y efectuar una reparación
cuando sea conveniente.
Cuando se decide que la falla bajo estudio es lo suficientemente seria como para
requerir una política de proactiva de manejo, se buscan las tareas que puedan
predecir o prevenir la falla. En ocasiones, cuando la falla tiene consecuencias
operacionales, se debe evaluar la rentabilidad entre el costo de aplicar la tarea
proactiva y el costo de no hacerlo. Si la rentabilidad no justifica la aplicación de la
tarea preventiva, o no es posible definir una tarea, se procede a buscar acciones
33
‘a falta de’. En la teoría RCM se dan reglas claras para decidir el tipo de acciones
a seguir:
Cuándo no se encuentra una tarea proactiva que reduzca el riesgo en los
aspectos de seguridad, o ambientales, se debe REDISEÑAR EL PROCESO
O SISTEMA, de manera obligatoria.
Cuando no se encuentra una tarea proactiva rentable, con consecuencias
operacionales, la decisión inicial es NO HACER NINGÚN
MANTENIMIENTO PROGRAMADO. Si los costos son inaceptables,
entonces la única opción es el rediseño.
De igual manera, cuando una falla genera consecuencias no-operacionales,
la mejor opción es no hacer ningún mantenimiento programado.
2.2.7 El proceso de decisión en la metodología RCM
La evaluación de las consecuencias de cada falla permite guiar la búsqueda de
tareas proactivas y tareas ‘a falta de’, de acuerdo a los criterios expuestos
anteriormente. Para facilitar todo el proceso de decisión, en la metodología RCM
se utilizan una serie de herramientas, de sencilla aplicación, las cuales son la
característica más importante del proceso. Entre ellas se mencionan el uso de
hojas de información, hojas de decisión y un diagrama general de decisión, los
cuales serán expuestos en las partes 2 y 3 del presente documento.
34
3. ANÁLISIS DE LA MÁQUINA LLENADORA
3.1 INTRODUCCIÓN AL EQUIPO DE LLENADO
El equipo de llenado es parte fundamental de la línea 6 de producción, ya que en
él se lleva a cabo la producción primaria de las latas de bebida gaseosa marca
Coca-Cola®.
Durante los años 2013 y 2014, se registraron 170,1 horas de parada por fallas en
este equipo, representando entre un 10 a un 12% de puntos de eficiencia de línea
perdidos.
Mediante la aplicación de la metodología RCM2 se busca determinar
oportunidades de mejora que permitan reducir el número de paros no-
programados en este equipo.
El equipo de llenado puede ser dividido en dos máquinas independientes: la
máquina llenadora propiamente dicha, y la máquina cerradora. Adicionalmente, se
requieren unos equipos, que para efectos de análisis se consideran como externos
al sistema. Estos son el carbo-mixer y los transportes de entrada y salida.
FIG. 12: Vista frontal del equipo de llenado
35
El proceso de llenado comienza con el ingreso de las latas vacías a través del
transportador de entrada (1). Un dispositivo de transferencia (2) separa las
latas y las ubica en un soporte, justo debajo de cada una de las 120 válvulas del
carrusel de llenado (3). El giro del carrusel se realiza en sentido contrario a las
manecillas del reloj. En algo más de 270° de giro la lata completa su ciclo de
llenado y es entregada al transportador de entrada (4) de la máquina
cerradora, en donde una serie de rodillos (5) forman una unión hermética
mediante pliegues, operación conocida como ‘grafado’ o ‘engargolado’.
Finalmente, las latas cerradas son entregadas al transportador de salida (6).
FIG. 13: Esquema general del equipo de llenado
Las entradas al sistema son las siguientes:
Latas vacías, provenientes del equipo de depaletizado y el conjunto de
transportes de entrada.
Tapas para latas, suministradas a la máquina cerradora a través de
paquetes pre-confeccionados en arreglo de fila.
Bebida gaseosa, cuyo ingreso se da desde el equipo de carbonatación
36
(carbo-mixer).
Suministro eléctrico, desde armarios de distribución.
Suministro de aire comprimido, desde el compresor principal.
La salida obtenida son latas de bebida gaseosa, debidamente llenadas y selladas,
cumpliendo con los estándares de calidad establecidos por The Coca-Cola Company
3.2 ANALISIS DE LA MÁQUINA LLENADORA Esta máquina se encarga, como su nombre lo indica, de llenar las latas de
gaseosa, controlando de manera precisa el nivel de producto, y evitando la
formación de espuma, condición conocida como ‘rebote’ de la bebida.
La máquina llenadora recibe el producto desde un equipo anexo denominado
carbo-mixer. Este líquido es contenido en un tanque principal (tanque anular), el
cual forma parte integral del sistema de llenado. El producto es vertido en las latas
a través de 120 válvulas de llenado, las cuales cuentan con un diseño especial
que permite el flujo de bebida con una mínima turbulencia. El conjunto formado
por el tanque anular y las válvulas de llenado, recibe el nombre de ‘carrusel de
llenado’.
FIG. 14: Vista del carrusel de llenado y los transportes de entrada/salida del equipo de llenado
37
FIG. 15: Vista parcial del carrusel de llenado
3.2.1 Contexto operacional de la máquina llenadora
Como se ha indicado, este equipo hace parte de una línea de producción, en la
cual las operaciones se hacen en serie, y las máquinas que la componen están
interconectadas (ver apartado 1.1.2). Generalmente la falla de un equipo detiene
todo el proceso, lo cual aumenta drásticamente el impacto en los indicadores de
producción.
La línea 6 opera entre 16 a 24 horas por día, durante 6 días a la semana. El día
domingo se destina al desarrollo de actividades de limpieza y mantenimiento.
Lo primero que se debe indicar con relación al contexto operacional, es que la
Industria Nacional de Gaseosas S.A. es una empresa clasificada como
productora/procesadora de alimentos, y como tal se le exigen ciertas medidas
adicionales orientadas a mantener la calidad de los productos. Se ha aplicado el
término ‘inocuidad’ a la adopción de medidas para reducir o eliminar todo factor
que pueda afectar la salud o la integridad del consumidor de bebidas. Se siguen
una serie de directivas englobadas en un ‘esquema para la seguridad alimentaria’
contemplado en el conjunto de normas ISO 22000.
En el equipo de llenado se deben garantizar condiciones apropiadas de limpieza y
desinfección. Todos los elementos que tengan un contacto directo con el producto,
se requiere, sean elaborados en acero inoxidable, y su superficie se encuentre
38
libre de toda grieta o punto en donde se puedan acumular residuos. Deben
soportar el ataque químico producido por los agentes de limpieza, tanto ácidos
como cáusticos. En especial este último agente se aplica al proceso de
saneamiento a una temperatura superior a los 60°C.
Para el proceso de producción en la línea 6, la Industria Nacional de Gaseosas
asigna, por cada equipo, y por cada turno de producción, un tecnólogo de
embotellado, quien se ha capacitado en aspectos mecánicos y/o eléctricos, en la
operación, el mantenimiento, el control del proceso y hasta cierto punto, la
administración del equipo. El tecnólogo es el principal responsable por garantizar
la integridad física del equipo, y el cumplimiento de los indicadores de desempeño,
como eficiencia, paros mecánicos, paros operativos, etc.
Se cuenta en la actualidad con una política de mantenimiento preventivo, la cual
contempla la realización de actividades periódicas de limpieza, lubricación,
inspección visual, ajuste y cambio/reemplazo de elementos mecánicos,
consignadas en una base de datos por equipo. El software genera
automáticamente las órdenes de trabajo cuando se cumple el periodo
programado, generalmente controlado por calendario. Normalmente dichos
periodos son semanales, quincenales, mensuales, trimestrales, semestrales y
anuales. Para cada periodo se han establecido una serie de actividades o tareas
preventivas, en su mayor parte, basadas en las recomendaciones de los
fabricantes de los equipos, y consignadas en los manuales de mantenimiento. En
caso de falta de información, el grupo de tecnólogos, en coordinación con el
departamento de mantenimiento, determina las actividades convenientes, de
acuerdo al conocimiento previo de equipos de producción similares.
El pedido de repuestos se realiza por el departamento de mantenimiento, y está
asociado a las órdenes de trabajo. En el sistema informático se genera un archivo
con los repuestos definidos en las órdenes de mantenimiento, y el pedido se hace
de forma automática cuando no hay existencia en el almacén. Esto solo aplica
para los repuestos de alta rotación y costo moderado, clasificados como
‘repuestos planeados’. Cuando el costo de los repuestos es elevado, o son
39
repuestos no-planificados, el proceso de pedido se realiza con autorización de la
gerencia de mantenimiento.
3.2.2 Principales sub-sistemas de la máquina llenadora La información disponible para este equipo es limitada y procede básicamente del
manual de operación suministrado por el fabricante10. En el momento de
adquisición del activo (1984), los requerimientos documentales eran menos
estrictos, y las indicaciones presentes en los manuales se caracterizan por su
brevedad, generalmente orientadas a personal operador con escaso énfasis en
especificaciones técnicas.
En las listas de repuestos se puede encontrar una orientación básica acerca de los
grupos funcionales del equipo:
La máquina llenadora se compone de una estructura de tipo bancada cuya
función es dar soporte a los demás sistemas. En la parte superior de la bancada
se ubica el tanque anular, principal componente del equipo. A este tanque se
sujetan las 120 válvulas de llenado. En la parte inferior se ubica la transmisión
de potencia, a través de una caja reductora conectada al sistema de transmisión
de la máquina cerradora. Un dispositivo de transferencia se encarga de tomar
las latas desde el transportador de entrada (arreglo en fila) y posicionarlas justo
debajo de cada válvula, descargándolas en las respectivas estaciones de soporte.
Finalmente se incluyen los sistemas anexos, como el conjunto de transportes de
entrada y salida, suministro de producto (bebida), suministro eléctrico, de
CO2 y de aire comprimido.
10
S.E.N MANUAL DE OPERACIÓN/INSTRUCCIONES DE SERVICIO/LISTAS DE REPUESTOS—Llenadora S.E.N MODELO HW120.
40
FIG. 16: Esquema general de la máquina llenadora
41
3.2.2.1 Válvula de llenado Este conjunto complejo se encarga de dosificar de manera precisa la bebida
gaseosa. Funciona por el principio de igualación de presiones:
El tanque anular posee una presión interna que oscila entre 1.5 a 4 bar. Esta
presión hace que la válvula permanezca, por las características de su diseño,
cerrada. Cuando se acciona el mecanismo de apertura de la válvula, el aire a
presión ingresa en la lata vacía, la cual es sellada herméticamente por la ´copa
inferior’. Esta presión al interior de la lata ejerce una fuerza hacia arriba, abriendo
el tubo de llenado. Cuando se igualan las presiones del tanque anular y la lata
vacía, la bebida empieza a fluir de manera uniforme hacia las paredes internas de
la lata.
FIG. 17: Esquema de una válvula de llenado
42
3.2.2.2 Tanque anular
Este es el recipiente donde se dispone la bebida previamente carbonatada desde
el carbo-mixer. Debe garantizar hermeticidad para evitar el ‘rebote’ del producto.
El material de construcción es acero inoxidable, y cuenta con una válvula de
flotador ajustable, que mantiene el nivel de bebida al interior del tanque. Una
mirilla permite observar dicho nivel.
FIG. 18: Esquema del tanque anular en la máquina llenadora.
3.2.2.3 Dispositivo de transferencia Se encarga de mantener la separación y posicionar las latas sobre cada estación
de llenado. Transfiere las latas de un arreglo lineal (en fila) al arreglo circular del
carrusel de llenado.
43
FIG. 19: Dispositivo de transferencia de la máquina llenadora
3.3 FUNCIONES DE LA MÁQUINA LLENADORA
El primer paso para aplicar la metodología RCM2 corresponde al análisis de las
funciones llevadas a cabo por el activo físico. Como se indicó brevemente en el
marco teórico, las funciones pueden ser clasificadas como primarias y
secundarias. La función primaria está relacionada directamente con la razón por la
cual el equipo es diseñado y adquirido. Las funciones secundarias hacen
referencia a todas las expectativas que puede tener el usuario, aparte de llevar a
cabo la función primaria. Moubray ha definido algunas categorías de funciones
secundarias, como ayuda para el proceso de análisis. Entre estas se enuncian
seguridad, integridad ambiental, control, contención, protección y apariencia. Es
recomendable elaborar un listado de dichas funciones, para luego registrarlas en
una hoja de información, la cual es una herramienta para el proceso de análisis de
la información pertinente. Se listan en primer lugar la o las funciones primarias y
luego las secundarias, numerándolas de manera consecutiva.
44
3.3.1 Función primaria
La función primaria de la máquina llenadora se puede enunciar de la siguiente
forma:
Llenar latas de bebida gaseosa marca Coca-Cola® de 237 y 330 cm3 ± 3% con
una capacidad de 18000 envases/hora, cumpliendo con los estándares
requeridos por The Coca-Cola Company
Dentro de los estándares aplicables al proceso de llenado para la línea 6, se
incluyen:
Contenido neto
Inocuidad [limpieza y saneamiento]
Integridad y apariencia del envase
La función primaria de esta máquina equipo requiere para su realización del
cumplimiento de las funciones primarias de ciertos subsistemas. Entonces, esta
función primaria ‘general’ se subdivide en varias funciones igualmente primarias,
pero de los subsistemas implicados. Determinar cuáles son los subsistemas
requeridos para el cumplimiento de la función primaria general se realiza mediante
un análisis directo, a partir de las entradas y salidas del sistema. Se considera
dicha máquina como un conjunto (sistema) que, para su funcionamiento requiere
de las siguientes entradas para obtener la salida deseada: latas llenas con bebida
gaseosa, listas para ingresar a la máquina cerradora.
45
FIG. 20: Diagrama de entradas/salidas para la máquina llenadora
Para el equipo de llenado se identifican los siguientes subsistemas implicados
para llevar a cabo la función primaria:
3.3.1.1 Tanque anular Su función consiste en la contención del producto (bebida
gaseosa) manteniendo un nivel constante. Asimismo, requiere de hermeticidad,
para mantener una presión interna constante de 2 a 3 bar para llenar por
contrapresión.
3.3.1.2 Válvula de llenado Se encarga de dosificar el producto directamente en
cada lata, evitando turbulencia en el flujo de bebida, reduciendo de esta manera la
formación de espuma.
3.3.1.3 Transmisión de potencia Aporta la energía mecánica necesaria para el
movimiento del carrusel de llenado y el dispositivo de transferencia. La fuente de
potencia proviene en este caso del motor principal de la máquina cerradora, el
46
cual está conectado a una caja reductora, ubicada en la parte inferior de la
estructura de la máquina llenadora.
3.3.1.4 Suministro de producto (bebida) Proviene de un equipo anexo
denominado carbo-mixer. En este equipo se hace la adición de dióxido de carbono
(CO2) al jarabe terminado, para obtener bebida gaseosa.
3.3.1.5 Transportador de entrada Provee las latas vacías, luego de pasar por una
etapa de enjuague o rinse. Las latas son descargadas por la máquina
depaletizadora al conjunto de transportes denominado enfilador.
3.3.1.6 Dispositivo de transferencia Se encarga de mantener la separación y
posicionar las latas sobre cada estación de llenado. Transfiere las latas de un
arreglo lineal (en fila) al arreglo circular del carrusel de llenado.
3.3.1.7 Suministro de electricidad Alimenta el sistema de control electrónico del
equipo, el sistema de seguridad (barrera perimetral) y sistemas auxiliares, como
iluminación, entre otros.
3.3.1.8 Suministro de aire comprimido Permite ejercer la contra-presión necesaria
para el accionamiento de las válvulas y el proceso de llenado; acciona elementos
auxiliares, como el cilindro de bloqueo de envase y el mecanismo de apertura y
cierre de las válvulas de llenado.
La salida obtenida son latas llenas con bebida gaseosa, cumpliendo con los
requerimientos de contenido neto, inocuidad y apariencia del envase, para ser
entregadas al transportador de entrada de la máquina cerradora.
47
3.3.2 Funciones secundarias
3.3.2.1 Seguridad Los riesgos para la seguridad de los operadores de la máquina
llenadora se previenen mediante el funcionamiento de varios tipos de dispositivos
de seguridad. Se usan barreras perimetrales con puertas de acceso, las cuales
poseen dispositivos de enclavamiento para su apertura. También existen botones
para parada de emergencia, e indicaciones luminosas en el panel de control del
equipo de llenado.
Las funciones secundarias relacionadas con el aspecto de seguridad se pueden
enunciar como:
Detener la máquina y desconectar el suministro de electricidad (440V) del
motor principal de la máquina cerradora, al accionar cualquier dispositivo de
seguridad instalado (barreras perimetrales, interruptores, botones de
parada de emergencia).
Accionar el freno de la máquina cerradora luego de haber sido activado
cualquier dispositivo de seguridad.
Indicar la activación de cualquier dispositivo de seguridad, mediante una
señal luminosa en el panel de control principal del equipo de llenado.
Restablecer el suministro eléctrico al circuito de potencia (440V), cuando
sea pulsado el botón "RESET", ubicado en el panel de control principal.
3.3.2.2 Control Las funciones de control son de principal importancia para la
operación del equipo. Existen ciertas funciones de control comunes a la mayoría
de equipos industriales, pudiéndose clasificar como genéricas. Entre estas se
encuentran las funciones de encendido/apagado, marcha/detención, y regulación
de velocidad. Para el caso de la máquina llenadora se incluyen las siguientes
funciones:
48
Abrir/cerrar el circuito eléctrico de control (24V) de la máquina llenadora.
Abrir/cerrar el circuito eléctrico de potencia (440V).
Dar arranque/parada al motor principal de la máquina cerradora
Regular la velocidad de accionamiento de la máquina de 3000 a 18000
envases/hora.
Abrir/cerrar el paso de envases desde el transportador de entrada hacia el
dispositivo de transferencia, dependiendo de la presencia de envase a la
entrada de la máquina cerradora.
Apertura/cierre de las válvulas de precarga (modos manual y automático).
Apertura/cierre del paso de aire estéril para presurizar el tanque anular.
Permitir regular la presión interna del tanque anular (de 1,5 a 3,5 bar).
Abrir la válvula de entrada de producto cuando el flotador de la misma se
encuentra en la posición inferior de ajuste. Cerrar la válvula cuando el
flotador alcanza la posición superior de ajuste.
3.3.2.3 Contención La contención es un aspecto fundamental para la integridad
del proceso. Aparte del desperdicio potencial de producto, existe una razón aun
más importante: todo el proceso de llenado depende del mantenimiento de la
presión interna del tanque anular y las válvulas de llenado. La función se enuncia
como:
Mantener la presión de aire al interior del tanque anular.
Contener el producto en todo el circuito de llenado (tuberías, tanque anular,
válvulas).
49
3.3.2.4 Protección Las funciones de protección, como su nombre lo indica, se
encargar de proteger las posibles fallas que puedan surgir en ciertos subsistemas,
y que cuando ocurren pueden llegar a ser catastróficas.
Para el caso de la máquina llenadora se cuenta básicamente con dos dispositivos
de protección: protección térmica para el motor eléctrico principal de la máquina
cerradora y protección mecánica mediante un limitador de par ubicado en el eje de
salida secundaria de la máquina cerradora.
Como funciones de protección se registran:
Desconectar el suministro eléctrico para el motor principal de la máquina
cerradora cuando su temperatura de funcionamiento alcance el valor
ajustado en el dispositivo.
Desconectar el eje de entrada de potencia de la máquina llenadora del eje
secundario de salida de la máquina cerradora, cuando se alcance el par
límite previamente ajustado en el mecanismo.
3.3.2.5 Eficiencia / economía Como funciones relacionadas con la eficiencia de la
máquina llenadora, se hace referencia al indicador de desperdicio de envase por
bajo nivel de llenado, cuyo valor esperado es de máximo 0,2%
Rechazar menos de 0,2% de envases por nivel de llenado inferior a 233,4 y
325 cm3.
50
3.4 FALLAS FUNCIONALES EN LA MÁQUINA LLENADORA
El segundo paso en el proceso de análisis aplicando la metodología RCM consiste
en la identificación de las posibles fallas que se pueden presentar en el
cumplimiento de cada función (fallas funcionales). Las fallas funcionales Moubray
las define como “la incapacidad de cualquier activo físico para cumplir con una
función de acuerdo a un parámetro de funcionamiento aceptable.” En este sentido,
una falla es un ‘estado’ del equipo, una condición que no hace posible el
cumplimiento de la función. Esto también incluye los casos en donde la función se
lleva a cabo con un rendimiento no aceptable. Este último caso también se
considera como una falla funcional.
Para realizar el análisis de fallas funcionales, se ubican las funciones listadas en el
apartado 3.3.2 en una hoja de información. Estas ocupan la primera columna de la
tabla. En la segunda columna se asocian los posibles estados de falla para cada
función. Se recomienda identificar cada estado de falla con letras (A, B, C, D…).
SISTEMA: Máquina llenadora Hoja 1 de 3
FUNCIONES FALLAS FUNCIONALES
1. Llenar latas de bebida gaseosa marca Coca-Cola® de 237 y 330 cm3 ± 3% con una capacidad de 18000 envases/hora, cumpliendo con los estándares requeridos por The Coca-Cola Company
A. Llenar latas con un rendimiento menor a 18000 envases/hora B. No llenar ninguna lata. C. Contenido por encima de 240,5 cm3 y 334,9 cm3 D. Contenido por debajo de 233,4 cm3 y 325 cm3
2. Desconectar el circuito de alimentación de potencia (440V) del motor principal de la máquina cerradora, al accionarse alguno de los dispositivos de seguridad instalados.
A. No se desconecta el circuito de potencia cuando se acciona cualquier dispositivo de seguridad.
3. Indicar la activación de cualquier dispositivo de seguridad mediante una señal luminosa en el panel de control principal del equipo de llenado.
A. No se indica una señal luminosa en el panel de control de la máquina llenadora.
4. Encender/apagar el circuito de control (24V) de la máquina llenadora
A. No cierra el circuito de control (24V) de la máquina llenadora. B. No abre el circuito de control (24V) de la máquina llenadora.
5. Abrir/cerrar el circuito de alimentación de potencia (440V) de la máquina llenadora.
A. No cierra el circuito de potencia (440V) de la máquina llenadora. B. No abre el circuito de potencia (440V) de la máquina llenadora.
6. Dar arranque/parada al motor principal de la máquina cerradora.
A. No arranca el motor principal de la máquina cerradora. B. No detiene el motor principal de la máquina cerradora.
51
SISTEMA: Máquina llenadora Hoja 2 de 3
7. Permitir regular la velocidad de accionamiento de la máquina llenadora, de 3000 a 18000 envases/hora.
A. No se permite regulación de la velocidad de accionamiento de la máquina llenadora.
8. Detectar la presencia de envase en el transportador de entrada de la máquina llenadora.
A. No detecta la presencia de envase en el transportador de entrada de la máquina llenadora.
9. Abrir/cerrar el paso de envase desde el transportador de entrada hacia el dispositivo de transferencia, dependiendo de la presencia de envase a la entrada de la máquina cerradora.
A. No abre el paso de envase hacia el dispositivo de transferencia cuando hay señal de presencia de envase. B. No cierra el paso de envase hacia el dispositivo de transferencia cuando falta la señal de presencia de envase.
10. Apertura/cierre de las válvulas de precarga (modos manual y automático).
A. No abre las válvulas de precarga en modo manual. B. No abre las válvulas de precarga en modo automático. C. No cierra las válvulas de precarga en modo manual. D. No cierra las válvulas de precarga en modo automático.
11. Apertura/cierre del paso de aire estéril para presurizar el tanque anular.
A. No abre el paso de aire estéril al tanque anular. B. No cierra el paso de aire estéril al tanque anular.
12. Permitir regular la presión interna del tanque anular (de 1,5 a 3,5 bar).
A. No permite regular la presión interna del tanque anular.
13. Abrir la válvula de entrada de producto cuando el flotador de la misma se encuentra en la posición inferior de ajuste. Cerrar la válvula cuando el flotador alcanza la posición superior de ajuste.
A. No abre la válvula de entrada de producto cuando el flotador alcanza su punto mínimo de ajuste. B. No cierra la válvula de entrada de producto cuando el flotador alcanza su punto máximo de ajuste.
52
SISTEMA: Máquina llenadora Hoja 3 de 3
14. Mantener la presión de aire al interior del tanque anular. A. No mantiene la presión interna del tanque anular.
15. Contener el producto en todo el circuito de llenado (tuberías, tanque anular, válvulas).
A. Hay fugas de producto en algún punto del circuito de llenado.
16. Desconectar el suministro eléctrico para el motor principal de la máquina cerradora cuando su temperatura de funcionamiento alcance el valor ajustado en el dispositivo.
A. No desconecta el suministro de electricidad al motor principal de la máquina cerradora cuando se alcanza el valor de ajuste.
17. Desconectar el eje de entrada de potencia de la máquina llenadora del eje secundario de salida de la máquina cerradora, cuando se alcance el par límite previamente ajustado en el mecanismo.
A. No se desconecta el eje secundario de salida de la máquina cerradora.
18. Rechazar menos de 0,2% de los envases producidos, por nivel de llenado inferior a 233,4 y 325 cm
3.
A. Rechazo mayor a 0,2% de los envases producidos.
53
54
3.4.1 Información histórica de fallas en la máquina llenadora
La información histórica disponible consiste en un archivo electrónico generado
utilizando el software SAP R3®, aplicación que permite hacer un seguimiento
integral de todo el proceso de manufactura, desde la recepción de materias
primas, inventarios, planificación y registro de producción, y gestión de bodegas,
entre otros. En el área de producción, se realiza un registro que se actualiza cada
hora, a cargo del personal encargado de los equipos de llenado. Ellos hacen un
proceso denominado ‘notificación’, donde se reportan las cantidades producidas,
así como la justificación de los tiempos perdidos, cuando el rendimiento está por
debajo del nominal. La persona que hace la notificación, en consenso con los
operadores de cada equipo de la línea, asignan las causas, o fallas que han
disminuido el rendimiento. De esta forma se obtiene el registro de las fallas más
frecuentes y de mayor impacto en los indicadores de desempeño del área.
El sistema de registro de información de fallas permite asignar los tiempos
perdidos por cada evento y el subsistema afectado.
Para la máquina llenadora se dispone de la siguiente información, consolidada en
las fig. 19 y 20:
El subsistema con más tiempos registrados corresponde al de válvulas de
llenado, con 121,86 horas en los años 2013 y 2014. Le sigue el subsistema de
transmisión de potencia, con 27,2 horas. Entre estos dos subsistemas se
distribuyen el 80,3% de las fallas en el año 2013 y el 76,5% en el año 2014. Estas
cifras indican problemas específicos, por lo que el análisis de fallas
consecuentemente se debe concentrar en estos dos subsistemas. De esta forma
se dirigen los recursos a los sistemas en donde es más rentable su empleo,
optimizando todo el proceso y por ende, generando valor en el corto plazo.
55
FIG. 21: Tiempos registrados por fallas técnicas en los subsistemas del Equipo de llenado. Año 2013
FIG. 22: Tiempos registrados por fallas técnicas en los subsistemas del Equipo de llenado. Año 2014
2621,12
1168,66
578,05 458,79
168,82 167,84 107,08 96,9 95,68 93 61,35
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
PRINCIPALES SUBSISTEMAS EN FALLA MAQUINA LLENADORA LINEA 6 AÑO 2013 (en minutos)
TOTAL= 5617,29
1596,94
1036,5
568,12
205,83
188,64 147,57 136,9
103 97,22 86,78 80 74,46 71,35 69,06 66,65 63,25
0
300
600
900
1200
1500
1800
PRINCIPALES SUBSISTEMAS EN FALLA MAQUINA LLENADORA LINEA 6 AÑO 2014 (en minutos)
TOTAL= 4592,27
56
3.5 AMEF (ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLA) EN LA MAQUINA LLENADORA
Los modos de falla Moubray los define simplemente, como “cualquier evento que
causa una falla funcional”. Para el presente análisis, buscando como objetivo
principal la mejora del indicador de paros mecánicos, es conveniente concentrar
los esfuerzos en aquellos modos de falla relacionados con las funciones que
impactan de manera directa dicho indicador, en especial las formas en las cuales
hay falla de la función primaria de la máquina. Las funciones relacionadas con
aspectos de seguridad y medio ambiente pueden ser descartadas del análisis
inicial, ya que la máquina llenadora no representa un peligro evidente para los
operadores mientras se sigan las indicaciones que al respecto exige la empresa.
Los impactos ambientales tampoco son significativos, no se manejan sustancias
tóxicas o nocivas para las personas o el medio ambiente. Obviamente se generan
impactos ambientales como en cualquier proceso productivo, pero estos están
siendo controlados apropiadamente por las políticas actuales de la empresa. De
esta forma el análisis puede ser concentrado en la función principal de la máquina
llenadora, y en las funciones que tienen un impacto directo en los indicadores de
desempeño que busca mejorar el presente trabajo de grado.
3.5.1 Modos de falla de la función primaria
Llenar latas de bebida gaseosa marca Coca-Cola® de 237 y 330 cm3 ± 3% con
una capacidad de 18000 envases/hora, cumpliendo con los estándares
requeridos por The Coca-Cola Company
3.5.1.1 Falla funcional A
Para empezar, se tiene la falla A, de la función 1, presentada como “llenar menos
de 18000 envases/hora”. Se debe ahora responder: ¿cuáles son los eventos más
probables que pueden hacer que el equipo no produzca 18000 envases/hora,
descartando una detención completa?
57
Las causas más frecuentes se relacionan con falta de suministros para el proceso,
ya sean suministro eléctrico, suministro neumático, suministro de producto
(bebida), falta de envase en la entrada. Por depender de factores externos a la
máquina, estos ítems deben ser descartados del análisis inicial.
Otro grupo de modos de falla, se conoce, dependen de las condiciones del
proceso, como temperatura de la bebida, presión interna del circuito de llenado,
hermeticidad, etc. Estos problemas tienen un impacto en el rendimiento de la
máquina por un problema de principal importancia para el proceso: la formación de
espuma.
Para el manejo de productos carbonatados, se requieren dos condiciones básicas:
temperaturas inferiores a 4°C y una presión del circuito de llenado, mayor a la
presión atmosférica. Los productos carbonatados son líquidos con contenido de
gas carbónico (CO2) en solución. A medida que aumenta la temperatura, se da un
efecto de expansión, y el gas carbónico tiende a separarse de la solución, lo que
produce el efecto ‘efervescente’ característico. Así mismo, se sabe que la
descompresión tiene el mismo efecto de expansión.
Las dos condiciones anteriores son el factor más importante en el modo de falla
indicada como ‘formación de espuma’. Cuando hay formación de espuma, el
control preciso del nivel de bebida no es posible. Los envases son rechazados por
un equipo de detección de nivel, afectando dos funciones: la función primaria,
modo de falla A, y la función secundaria relacionada con el porcentaje de rechazo,
el cual debe ser inferior al 0,2% de las latas llenadas.
Un último modo de falla para la función A (producción menor a 18000
envases/hora) está relacionado con atascos de envase dentro de la máquina
llenadora. Los puntos más comunes de atasco son el dispositivo de transferencia
de envase (ver apartado 3.1) y el transportador de alimentación de la máquina
cerradora.
58
Se tienen de esta forma, dos problemas concretos relacionados con modos de
falla de la falla funcional “A”: “llenar menos de 18000 envases/hora”:
Atascos de envase dentro del equipo de llenado.
Formación de espuma en las latas llenas.
Estos dos problemas son el punto de partida para el análisis AMEF. Se han
caracterizado como ‘modos de falla’, pero en realidad son consecuencia de otros
modos más concretos, los cuales se evidenciarán a continuación.
Problema 1. Falla funcional A. Atascos de envase.
FIG. 23: Atasco de envases en el dispositivo de transferencia
Los atascos de envase representan una de las causas más frecuentes para el bajo
rendimiento del proceso. Con respecto a los indicadores de desempeño,
generalmente se registran los tiempos perdidos bajo el concepto de ‘envase
atascado’, o ‘envase defectuoso’, clasificados como paros operativos. También se
registra como ‘transmisión desajustada’ o ‘desincronización, estos últimos
catalogados como paro de equipos. Esto queda al criterio del tecnólogo encargado
del equipo de llenado. Por este ítem se han perdido 12,5 horas en el año 2013 y
12 horas en el año 2014. Por envase defectuoso se han registrado 19 horas en el
año 2013 y 114 horas en el año 2014.
59
Como modos de falla para los atascos de envase mencionan los siguientes:
Envases deformados a la entrada de la llenadora.
Envases caídos en la entrada de la llenadora.
Transmisión desincronizada/desajustada.
Guías de botella/manejos de botella desajustados.
FIG. 24: Envases caídos en el transportador de entrada de la máquina llenadora
Por cada modo de falla listado se puede avanzar hasta niveles de detalle cada vez
más específicos, hasta hacer el análisis excesivamente complejo. A este respecto,
la recomendación presente en la teoría11 indica listar modos de falla con el detalle
suficiente para facilitar la selección de una política adecuada para el manejo del
mismo, pero “no tanto como para perder demasiado tiempo en el análisis”, ya que
se puede llegar a un punto conocido como “parálisis por análisis”, al incluir en el
estudio factores que están más allá del control del personal a cargo de los
equipos.
11
Ver Moubray. Op. Cit. Pag. 68.
60
Problema 2. Falla funcional A. Formación de espuma.
Como se indicó anteriormente, la formación de espuma se relaciona con tres
factores del proceso: temperatura, presión y agitación de la bebida. Dentro de los
modos de falla más comunes para este problema se pueden mencionar sellos o
empaques desgastados en cualquier parte del circuito de llenado, entendiendo por
circuito todo el recorrido de la bebida, desde el carbo-mixer hasta su disposición
en las latas. Se tienen juntas herméticas en las tuberías. El tanque anular posee
también empaques que entran en contacto con cada una de las 120 válvulas de
llenado. Cada válvula tiene a su vez un conjunto de sellos, los cuales garantizan,
aparte de la hermeticidad, el propio funcionamiento del mecanismo de apertura de
la misma. La información disponible indica que por problemas relacionados con los
sellos/empaques en las válvulas de llenado, se han perdido 19,5 horas de
producción durante el año 2013, y 26,6 horas en el año 2014.
La llenadora no cuenta con posibilidades de control de temperatura de la bebida
en el tanque anular. Por lo tanto, cuando la máquina se detiene por más de 5
minutos, la temperatura del producto sube por encima de 4°C, lo que causa la
expansión del CO2 y con ello, la formación de espuma. Cuando esto ocurre,
generalmente se debe desechar toda la bebida contenida en el tanque anular y
realizar de nuevo el proceso de cargue de producto.
Como modos de falla para la falla funcional A se enuncian:
Fugas de aire en el circuito de llenado.
Empaques/sellos de válvula dañados.
Turbulencia en el flujo de bebida en cada válvula.
Temperatura de llenado superior a 4°C.
61
3.5.1.2 Falla funcional B
Este modo se describe como “no llenar ninguna lata”. La falla funcional hace
referencia a la detención completa de la máquina, factor que tiene el mayor
impacto potencial en los indicadores de desempeño.
Se debe preguntar ahora, ¿Cuáles son los modos de falla por los cuales el equipo
de llenado puede quedar detenido por más de una hora? Estos deben ser
catalogados como ‘fallas catastróficas’. Para el análisis de este aspecto resulta
particularmente útil la información presentada en las fig. 19 y 20 (pag. 18-19). Allí
se reconocen de manera directa los indicadores de paros no-programados. Dos de
los subsistemas se han identificado como críticos: las válvulas de llenado y la
transmisión de potencia. Entre estos dos subsistemas se distribuyen el 80,3% de
los paros mecánicos en el año 2013 y el 76,5% en el año 2014.
Teniendo en cuenta el contexto de la Industria Nacional de Gaseosas, se dispone
de valiosa información acerca de los modos de falla más probables para un equipo
de estas características. Se reconoce que esta empresa lleva más de 30 años de
experiencia en la operación y mantenimiento de llenadoras para productos
carbonatados. Asimismo, el personal a cargo de los equipos cuenta con más de 20
años de experiencia. Este factor facilita la identificación de problemas potenciales.
Luego de algunas indagaciones se obtienen los siguientes modos de falla como
los más probables de ocurrencia en la máquina llenadora, y que pueden causar
una detención mayor a una (1) hora:
Motor principal averiado.
Caja reductora averiada.
Rodamiento del carrusel de llenado ‘agarrotado’.
Correa de transmisión rota.
62
Embrague averiado.
3.5.2 Efectos de falla de la función primaria
En este apartado se enuncian las evidencias de que ha ocurrido una falla
funcional, y si esta es observable por el personal operador y de mantenimiento. Se
busca en último término, poder determinar si el mantenimiento proactivo es una
opción viable.
3.5.2.1 Efectos de falla. Modo de falla 1. Falla funcional A
El atasco de envases en la máquina llenadora es un evento observable por las
personas a cargo de operar el equipo. Cuando el atasco ocurre debido a una lata
caída, se presenta en la mayoría de ocasiones un bloqueo del transportador de
entrada. Normalmente, la lata que se encuentra delante del envase caído es la
que tiende a atascarse en el dispositivo de transferencia. Se observa en ese
momento un ‘salto’ de la lata sobre la estrella de transferencia. Los separadores
del dispositivo presionan la lata contra el marco del transportador de entrada. Esta
situación produce un bloqueo en el giro de la estrella, generando un
desplazamiento de la misma. Se presenta entonces una pérdida de posición
relativa del mecanismo, denominada ‘desincronización’.
El tiempo de parada de máquina luego de un atasco de envase puede variar, de
uno o dos minutos, mientras la(s) lata(as) son retiradas, hasta más de 20 minutos
cuando el dispositivo se desincroniza, sin tener en cuenta si algún componente
resulta roto o averiado, situación que representa un tiempo no determinado.
Si la detención supera los 5 minutos, se deben drenar cerca de 40 litros de bebida
contenida en el tanque anular, para evitar los problemas de llenado indicados por
el modo de falla 2 (formación de espuma).
Se puede estimar el costo de cada minuto de producción perdido, de la siguiente
63
manera: precio de venta al público para una lata de 330mL = COP 2000. Para una
lata de 237mL = COP 1200. (COP- Pesos Colombianos). Asumiendo un margen
de ganancia de 50%, el costo de producción de cada lata es de COP 1000 para
330mL y COP 600 para 237mL. El costo de cada lata es de COP 300 para 330mL
y COP 200 para 237mL. Es razonable asumir que el costo de la bebida sea de
COP 400 para 330mL y COP 300 para 237mL. Se puede asumir, de manera
arbitraria, y solo con fines de estimación que al menos un tercio (1/3) del rubro
‘otros costos’ hace referencia a los costos directos de mano de obra, utilización de
maquinaria, energía, etc. Restando estos costos, y con una producción de 18000
envases/hora, cada minuto se procesan 300 latas, se estima que cada minuto
perdido cuesta COP 10 000 para 237mL y COP 30 000 para 330mL.
ITEM COSTO (pesos colombianos COP)
237mL 330mL
LATA VACÍA 200 300
BEBIDA 300 400
OTROS 100 300
TOTAL 600 1000
Tabla 2: Costos estimados por unidad para las presentaciones producidas en la línea 6
3.5.2.2 Efectos de falla. Modo de falla 2. Falla funcional A
La formación de espuma es una falla evidente para los operadores del equipo, ya
que es observable en las latas que salen del carrusel de llenado hacia la máquina
cerradora. No obstante, lo que se dificulta es poder determinar el origen de la falla.
Luego de que la máquina llenadora se haya detenido por más de 5 minutos, el
problema se genera en el mismo tanque anular. Al haber espuma en el tanque
esta hace imposible el control de nivel en las latas llenas. Se debe entonces en
este caso ‘drenar’ el contenido del tanque (40 litros aprox.) y volver a cargar el
equipo nuevamente con bebida fría. El proceso de cargue toma normalmente 10
minutos, con un costo de COP 300 000 en tiempo perdido de producción. El costo
64
de los 40 litros de bebida drenados se estima en COP 50 000.
Si el problema se origina en cierto número de válvulas, entonces el origen se
puede identificar como problemas con los sellos/empaques de las mismas. Si la
formación de espuma es leve, y es localizada en una sola válvula, se puede
trabajar de esta forma, con la consecuencia de aumentar el número de rechazos
por bajo nivel de llenado. En caso contrario, cuando la cantidad de espuma es
excesiva, se hace necesario identificar la válvula averiada, desmontarla, cambiar
los empaques defectuosos, aplicar solución química, dejarla actuar por 10 minutos
y montarla de nuevo en la máquina llenadora, actividad que puede tomar de 30 a
40 minutos. Este último caso puede costar 50 minutos de producción perdidos
(COP 1’500 000), más COP 50 000 del producto drenado del tanque anular.
FUNCION FALLA
FUNCIONAL
MODOS DE FALLA
NIVEL 1 NIVEL 2 NIVEL 3
1 A
Envases atascados en el equipo de
llenado
Envases deformados a la entrada
Envases deformados desde depaletizadora
latas deformadas por guías de envase
Envases caídos en la entrada
Huecos o espacios en la fila de envases
Falla fotocelda de detección envase caído.
Falta lubricación en la cinta del transportador de entrada
Transmisión desincronizada/desajustada
Tornillos de fijación sin apretar
Cadena de rodillos sin tensión suficiente
Estrella de transferencia desplazada
Guías de botella/manejos desajustados
Tornillos de fijación sin apretar
Error de ajuste en el cambio de formato
Formación de espuma en las
latas
Fugas de aire en el circuito de llenado
Empaques/sellos dañados
Juntas flojas/sueltas
65
Empaques/sellos válvula dañados
Empaques/sellos degradados (desgaste normal)
Empaques/sellos colocados incorrectamente
Material defectuoso
Temperatura de bebida mayor a 3°C
Falla sistema de refrigeración carbo-mixer
Llenadora detenida por más de 5 minutos
Turbulencia en el flujo de bebida Defecto en válvula de llenado
Agitación excesiva de la bebida en el tanque anular
B
Motor principal averiado
Falla eléctrica
Rodamientos agarrotados
Falta de lubricación
Rodamientos rotos
Caja reductora averiada
Nivel insuficiente de lubricante
Rodamientos agarrotados
engranes desgastados
Retenedor defectuoso
Rodamiento del carrusel de llenado
agarrotado
Falta de lubricación
Rodamiento roto
Lubricante degradado
Correa de transmisión rota
Embrague averiado
3.6 CONSECUENCIAS DE FALLA EN LA MÁQUINA LLENADORA
Se han analizado los modos de falla más frecuentes que han causado impacto en
los indicadores de desempeño para la línea 6 de producción en la Industria
Nacional de Gaseosas S.A. Con la información disponible, ahora se debe evaluar
si las consecuencias económicas de cada falla justifican el hecho de invertir en
actividades proactivas de mantenimiento, es decir, que se anticipen a la ocurrencia
de los modos de falla antes mencionados, o si por el contrario, es más rentable el
66
mantenimiento reactivo, o hacer reparaciones luego de que la falla se ha hecho
evidente.
Se ha descartado del presente análisis las consecuencias para la seguridad o el
medio ambiente, ya que al evaluar el contexto operacional de la línea 6 de
producción, se encuentra que los modos de falla generales tienen probabilidades
realmente bajas de producir heridas o la muerte al personal que se encuentra
operando el equipo, actuando por sí solos. Asimismo, las sustancias manejadas
en el proceso no son tóxicas, y las sustancias utilizadas para limpieza y
saneamiento se usan en cantidades tan pequeñas que su impacto en el medio
ambiente se encuentra dentro de los márgenes tolerados por la legislación
vigente. Por lo tanto, las consecuencias de los modos de falla analizados son
estrictamente operacionales, y sus consecuencias deben ser evaluadas en
términos económicos.
3.6.1 Consecuencias de falla. Modo de falla 1. Falla funcional A
En el caso de que la detención sea menor a 5 minutos solo se contabilizan los
minutos perdidos de producción. 5 minutos de detención suman COP 50 000 para
237mL y COP 150 000 para 330mL.
Cuando el tiempo de parada es mayor, se deben sumar COP 50 000 como costo
de la bebida drenada, más 10 minutos de cargue de producto (COP 100 000 para
237mL y COP 300 000 para 330mL).
3.6.2 Consecuencias de falla. Modo de falla 2. Falla funcional A
Si la formación de espuma es como consecuencia de una detención mayor a 5
minutos, el costo de este modo de falla se estima en COP 50 000 por la bebida
drenada, más 10 minutos de cargue de producto (COP 100 000 para 237mL y
COP 300 000 para 330mL).
Cuando se debe reparar alguna válvula durante la producción, se estima el tiempo
67
perdido en 40 minutos, más el tiempo de cargue y el costo de la bebida drenada,
sumando un total de COP 550 000 para 237mL y COP 1’ 550 000 para 330mL.
3.7 TAREAS PROACTIVAS EN LA MÁQUINA LLENADORA
Conociendo ahora los principales modos de falla en la máquina llenadora, sus
efectos y consecuencias, el siguiente paso del proceso responde a la pregunta
¿qué puede hacerse para prevenir o predecir cada modo de falla?
3.7.1 Tareas proactivas. Modo de falla 1. Falla funcional A
¿Qué se puede hacer para prevenir o predecir la situación catalogada como
‘atasco de envases’? Para este modo de falla se plantearon 4 modos de falla más
específicos (ver apartado 3.5.1):
Envases deformados a la entrada de la llenadora.
Envases caídos en la entrada de la llenadora.
Transmisión desincronizada/desajustada.
Guías de botella/manejos de botella desajustados.
Prevenir la presencia de envases deformados, o envases caídos, al momento de
entrar en la máquina llenadora implica un manejo cuidadoso desde el
almacenamiento de las estibas de lata vacía, su depaletizado y transporte hasta el
transportador de entrada de la máquina llenadora. Entre las causas más probables
para la deformación de envases se mencionan el manejo de las estibas de lata
vacía por los montacargas, durante labores de descargue, almacenamiento y
ubicación en la línea de producción, y estibas o tarimas en mal estado (base
golpeada, tablas rotas, etc.) Esto último hace que se produzcan atascos en la
máquina depaletizadora.
68
Se ha encontrado útil controlar el ajuste preciso de las guías de envase en el
tramo de transportadores conocido como ‘enfilador’ (ver apartado 1.1.2). Cuando
las guías son ajustadas de forma precisa, los envases deformados tienden a
atascarse, bloqueando el transportador y generando huecos o espacios en la fila
de envase. Estos huecos se pueden detectar mediante el uso de fotocélulas, para
prevenir que estas latas lleguen hasta el dispositivo de transferencia.
FIG. 25: Envases caídos en el transportador de entrada de la máquina llenadora
Durante el diagnóstico de fallas en la línea se encontró una de las fotocélulas de
control inactiva, lo cual puede explicar la frecuencia con la que se reportaban
incidentes de atasco y desincronización del dispositivo de transferencia.
Para el proceso de selección de tareas proactivas, Moubray12 propone el uso de
un diagrama de decisión, donde se muestra un desarrollo lógico de alternativas, a
través de respuestas si-no, hasta llegar al grado de detalle requerido. En este
diagrama se inicia preguntando acerca de las consecuencias para la seguridad o
el medio-ambiente. Si dichas consecuencias no son relevantes en el contexto
analizado, se pasa directamente a evaluar las opciones disponibles desde una
base económica.
12
Op. Cit.
69
Para el caso de envases deformados o atascados se han propuesto las siguientes
tareas preventivas:
Verificar visualmente el ajuste de las guías de envase del tramo de
transportes ‘enfilador’, y el transportador de entrada a la máquina llenadora.
Hacer las correcciones necesarias durante el tiempo destinado para cambio
de formato, y durante el arranque de la producción.
Verificar visualmente la orientación y efectiva función de la fotocélula de
detección de ‘envase caído’ ubicada en el transportador de entrada a la
máquina llenadora.
Verificar cada hora la efectividad del lubricante aplicado a la cinta del
transportador de entrada.
Revisar si la estiba que está siendo introducida en la máquina
depaletizadora muestra señales de golpes o daños en el envase en todo su
contorno. Rechazarla y devolverla al departamento de operaciones y
logística. Reportar de inmediato al jefe de producción.
Estas cuatro actividades no demandan recursos adicionales para llevarlas a cabo,
ni representan pérdida de tiempo para los equipos que componen la línea de
producción.
Para controlar el modo de falla enunciado como ‘desincronización’, se proponen
las siguientes actividades:
Verificar visualmente la correcta posición y sincronismo de la estrella del
dispositivo de transferencia, así como el apriete adecuado de los 4 tornillos
y el sujetador de la misma, usando el accionamiento manual de la máquina.
Hacer los ajustes requeridos. Frecuencia: cada 8 horas (cambio de turno).
Inspeccionar las condiciones de los 4 tornillos que sujetan la estrella del
dispositivo de transferencia y el sujetador. Buscar elementos roscados con
70
desgaste. Cambiar los tornillos en caso de encontrar alguna anomalía.
Frecuencia: quincenal.
3.7.2 Tareas proactivas. Modo de falla 2. Falla funcional A
¿Qué se puede hacer para prevenir o predecir la situación catalogada como
‘formación de espuma’?
Se ha indicado en el apartado 3.5.2 que la pérdida de la función a causa de este
modo de falla es evidente para los operadores y el personal a cargo del equipo.
No obstante, la formación de espuma es el efecto de otro modo de falla más
específico. Como se analizó en el apartado 3.5.1, la formación de espuma puede
estar relacionada con los siguientes modos de falla:
Fugas de aire en el circuito de llenado.
Empaques/sellos de válvula dañados.
Turbulencia en el flujo de bebida en cada válvula.
Temperatura de llenado superior a 4°C.
3.7.2.1 Fugas de aire en el circuito de llenado, y problemas con los
empaques/sellos de las válvulas de llenado
En un nivel mayor de análisis se encuentra que el modo de falla más probable
para tener fugas en el circuito de llenado es el deterioro de los diversos
empaques, sellos y juntas que posee el equipo. Identificar el origen de la fuga es
particularmente difícil. El proceso de análisis RCM implica entonces preguntar si
es técnicamente factible encontrar una tarea que permita prevenir o predecir el
modo de falla (tarea proactiva). En la actualidad no se cuenta con un programa de
inspecciones específico para los sellos, juntas y empaques de la máquina
llenadora.
71
¿Es técnicamente factible encontrar una tarea basada en la condición de los
sellos/empaques? La respuesta a esta pregunta es NO. No se puede desmontar la
junta o unión sellada sin dañar de forma permanente el empaque a inspeccionar.
Por lo cual se debe descartar algún mantenimiento basado en la condición de los
empaques/sellos.
Para inspeccionar la superficie externa de tuberías, juntas de tuberías y el propio
tanque anular, se puede aplicar una técnica comúnmente utilizada para encontrar
ponchaduras en los neumáticos de todo tipo de vehículos: usar una solución
jabonosa y aplicarla directamente en los puntos donde se realiza la inspección.
Mediante esta técnica se pueden detectar fugas increíblemente pequeñas, pero
posee el inconveniente de que no puede ser aplicada para los elementos internos
del sistema de llenado, así que no es aplicable para inspeccionar cada una de las
válvulas de llenado.
Se pasa entonces a analizar la opción de reacondicionamiento/sustitución cíclica.
Esta es la forma utilizada tradicionalmente para abordar este problema.
Por requerimientos de calidad, cada dos meses se deben desmontar y limpiar
meticulosamente las 120 válvulas de la máquina llenadora. Durante esta actividad,
los tecnólogos encargados del equipo realizan una evaluación del estado de los
empaques/sellos de cada unidad, pero normalmente el cambio de cada juego de
empaques está programado para ser realizado con una frecuencia semestral. La
tarea de sustitución se realiza según lo planeado, pero los problemas reportados
con los empaques continúan.
72
Fig. 26: Principales partes intervenidas en una válvula de llenado
Esta circunstancia permite evidenciar que el intervalo de sustitución es demasiado
largo, y un gran número de empaques están fallando antes de alcanzar el periodo
indicado. La posible solución entonces, es reducir dicho intervalo. 4 meses resulta
un periodo razonable, pudiéndose aprovechar la tarea de limpieza de válvulas
para tal efecto. Sin embargo, no todos los empaques tienen la misma tasa de
fallas. Se han identificado dos empaques con mayor frecuencia de fallas. El
empaque que sella la lata contra la copa de centrado, y el empaque de la válvula
de precarga, ubicado en la parte superior de la válvula de llenado.
73
Fig. 27: Vista esquemática de una válvula de llenado
Llevando un mayor control sobre los periodos de cambio de los empaques/sellos
de las válvulas de llenado se han obtenido mejoras evidentes en los registros de
tiempos perdidos por paro no programado en la máquina llenadora, registrando un
total de 8,7 horas por este motivo durante todo el año 2015, en comparación con
el año 2014, donde se registraron 27,9 horas. Es una mejora del 68,8%.
74
4. ANÁLISIS DE LA MÁQUINA EMPACADORA
4.1. PRESENTACIÓN DEL EQUIPO DE EMPAQUE
El equipo de empaque se encarga de la siguiente operación del proceso de
producción de latas, luego de pasar por el equipo de llenado. Consta de dos
máquinas, a saber: la máquina empacadora propiamente dicha, y un horno de
termo-contracción. El objetivo de este equipo es la formación de paquetes de latas
de 24 unidades. Para ello, distribuye todas las latas recibidas en un arreglo de 6
filas, utilizando un conjunto de guías metálicas denominado enfilador, separa
grupos de 4 unidades de 6 filas; se agrega una bandeja de cartón, y se envuelve
cada grupo con una película de polietileno termo-retráctil. Por acción del calor al
interior del horno de termo-contracción el paquete adquiere la rigidez necesaria
para pasar a la última etapa del proceso, el paletizado.
FIG. 28: Vista general del equipo de empaque.
75
FIG. 29: Esquema del equipo de empaque.
76
4.2 ANÁLISIS DE LA MÁQUINA EMPACADORA 4.2.1 Contexto operacional del equipo de empaque Las condiciones de contexto que aplican para el equipo de llenado se relacionan
también con el equipo de empaque. Se trata de una industria procesadora de
alimentos, en este caso, bebidas carbonatadas. En este equipo se realiza la
operación de empaque secundario, en donde se forman grupos de envases
denominados paquetes.
El régimen de trabajo es de 16 a 24 horas/día, 6 días por semana. Generalmente
los días domingo son destinados a la realización de actividades de mantenimiento
preventivo y limpieza de equipos.
En la línea, dos tecnólogos de embotellado (uno por cada turno de producción),
son los responsables por la operación, el ajuste, el mantenimiento y la
administración básica de todos los asuntos relacionados con el equipo de
empaque. Los tecnólogos de embotellado son personas capacitadas en las áreas
de mecánica industrial, electricidad o electrónica, así como en la operación y el
mantenimiento de los equipos que les han sido asignados. Son también los
principales responsables por garantizar el cumplimiento de los indicadores de
desempeño, como eficiencia de línea, calidad, costos, etc.
Con respecto al mantenimiento, se cuenta con un registro de tareas preventivas
por cada equipo, generadas con base en un cronograma de mantenimiento
preventivo. Dichas tareas han sido planteadas a partir de las recomendaciones de
los fabricantes presentes en los manuales de mantenimiento, y en su gran
mayoría se derivan de inspecciones o cambio de piezas de repuesto a intervalos
fijos, con base en horas de operación o calendario (semanas, meses, semestres,
etc.).
4.2.2 Principales subsistemas de la máquina empacadora
La máquina empacadora se encarga de agrupar las latas provenientes del equipo
de llenado y formar paquetes de 12 unidades. Aplica una bandeja de cartón y
77
envuelve todo el arreglo con una película plástica termoencogible, para finalmente
entregar este paquete al horno de termo-contracción.
Para llevar a cabo esta operación, la máquina empacadora cuenta con los
siguientes subsistemas:
4.2.2.1 Transportes de entrada
Reciben las latas provenientes del warmer o atemperador, luego del proceso de
llenado. Tienen barandas ajustables para reducir el ancho gradualmente hasta
lograr un arreglo de 4 filas.
4.2.2.2 Enfilador
Se encarga de separar físicamente cada una de las 4 filas localizadas en los
transportes de entrada. Posee un mecanismo que aporta movimiento de vaivén
para hacer más uniforme el ingreso del envase a la máquina empacadora.
FIG. 30: Vista del enfilador. Lado de entrada máquina empacadora.
4.2.2.3 Segmento de separación
Luego de pasar por el enfilador, se cuenta con 6 filas continuas de envase,
separadas por guías metálicas. En esta sección del equipo, un separador
electrónico se encarga de hacer la separación en grupos de 4 filas por 3
unidades. El separador consta de un conjunto de 4 barras de separación,
78
comúnmente denominadas ‘dedos’, las cuales son puestas en marcha por dos
servomotores, permitiendo controlar con precisión el movimiento relativo de cada
grupo de dos barras.
FIG. 31: Vista del segmento de separación de la máquina empacadora
4.2.2.4 Segmento de formación del paquete
El arreglo de 4 filas por 3 unidades es desplazado por un conjunto de barras,
denominadas ‘empujadoras’. Estas barras se encargan de desplazar el arreglo de
envase a lo largo de todo el segmento. Simultáneamente, las bandejas de cartón
son suministradas desde la parte inferior de la máquina, y ubicadas justo debajo
del conjunto de envases.
FIG. 32: Vista parcial del segmento de formación de paquetes.
79
4.2.2.5 Segmento de envoltura
Recibe las latas ubicadas sobre la bandeja de cartón, y ubica una película de
polietileno termo-retráctil, suministrada por el subsistema de transporte de film,
ubicado justo debajo del segmento de envoltura. Mediante unas barras de
envoltura, la película plástica es desplazada por encima del paquete, cubriéndolo
completamente.
FIG. 33: Vista del segmento de envoltura.
4.2.2.6 Transporte de transferencia
Recibe el arreglo de 4 x 3 unidades previamente envuelto con película plástica,
para entregarlo al horno de termo-contracción.
FIG. 34: Malla de transferencia de la máquina empacadora al horno de termo-contracción.
80
4.2.2.7 Suministro de bandejas de cartón
Soporta un acumulador de bandejas, con capacidad de 500 unidades. Posee un
dispositivo denominado ‘deshojador giratorio’ el cual toma una bandeja a la vez y
la ubica en el alimentador de bandejas. Este alimentador se encarga de posicionar
la bandeja justo debajo del paquete, en el segmento de formación del paquete.
FIG. 35: Almacén de bandejas de cartón.
4.2.2.8 Suministro de película plástica
Consta de dos porta-bobinas, un sellador manual, y un conjunto de rodillos de
transporte. La lámina ingresa a un conjunto de corte, el cual entrega la lámina con
la longitud previamente ajustada. Esta lámina es entregada al segmento de
envoltura para su ubicación en el paquete.
FIG. 36: Zona de porta-bobinas para el subsistema de suministro de lámina plástica.
81
4.2.2.9 Motorización
Aporta la potencia mecánica para el movimiento sincronizado de los subsistemas
de formación y envoltura, así como los transportes de paquete al interior de la
máquina empacadora. El subsistema de separación cuenta con dos servomotores
y el subsistema de corte y transporte de película, con un servomotor.
FIG. 37: IZQ.: Motor principal de la máquina empacadora. DER.: Servo-motor del segmento de separación.
4.3 FUNCIONES Y FALLAS FUNCIONALES EN LA MÁQUINA EMPACADORA
4.3.1 Función primaria
Formar paquetes de 12 unidades de lata marca Coca-Cola® con una rendimiento
de 30 paquetes por minuto.
4.3.2 Funciones secundarias
4.3.2.1 Seguridad
Desconectar el suministro de electricidad al circuito de potencia (440V) de
la máquina empacadora cuando se acciona cualquiera de los dispositivos
de seguridad instalados.
82
Indicar una señal luminosa de alarma en el panel de control de la máquina
empacadora.
4.3.2.2 Control
Encendido/apagado de la máquina empacadora.
Arranque/detención de la máquina empacadora.
Regulación de la velocidad de operación, de 20 a 30 paquetes por minuto
(ppm).
Arranque/detención de la máquina empacadora según la presencia de
envase en el enfilador.
Suministrar bandejas de cartón de forma sincronizada con el segmento de
formación de paquetes.
Suministrar láminas de plástico cortadas a la longitud programada, de forma
sincronizada con el segmento de envoltura.
4.3.2.3 Protección
Detener la máquina empacadora cuando el subsistema de detección de
envase caído accione la fotocelda ubicada en el enfilador. Indicar la alarma
en el panel de control.
Detener la máquina empacadora cuando se acciona cualquiera de los 4
embragues de protección del subsistema de transmisión de potencia.
Desconectar el suministro eléctrico para el motor principal de la máquina
empacadora cuando su temperatura de funcionamiento alcance el valor
ajustado en el dispositivo. Detener la máquina
83
Desconectar el suministro de eléctrico para cualquiera de los dos servo-
motores del subsistema de separación, cuando el valor actual de corriente
supere el valor máximo programado en el controlador del accionamiento.
Detener la máquina.
Detener la máquina empacadora cuando el subsistema de detección de
atasco en la salida accione la fotocelda ubicada en el transportador de
salida del horno. Indicar la alarma en el panel de control.
SISTEMA: Máquina empacadora Hoja 1 de 3
FUNCIONES FALLAS FUNCIONALES
1. Formar paquetes de 12 unidades de lata marca Coca-Cola®, con un rendimiento de 30 paquetes/minuto (ppm).
A. Producción de paquetes menor a 30 ppm B. No hay producción de paquetes.
2. Desconectar el suministro de electricidad al circuito de potencia (440V) de la máquina empacadora cuando se acciona cualquier dispositivo de seguridad.
A. No se desconecta el circuito de potencia al accionarse cualquier dispositivo de seguridad.
3. Indicar una señal luminosa de alarma, y un mensaje de alarma en el panel de control de la máquina empacadora.
A. No hay presencia de señal luminosa y mensaje de alarma en el panel de control de la máquina empacadora cuando se acciona cualquier dispositivo de seguridad.
4. Encender/apagar el circuito de control (24V) de la máquina empacadora.
A. No se cierra el circuito de control (24V) de la máquina empacadora. B. No se abre el circuito de control (24V) de la máquina empacadora.
5. Abrir/cerrar el circuito de potencia (440V) de la máquina empacadora.
A. No se abre el circuito de potencia (440V) de la máquina empacadora. B. No se cierra el circuito de potencia (440V) de la máquina empacadora.
6. Puesta en marcha / detención en modo manual o automático de la máquina empacadora.
A. No hay puesta en marcha en modo manual. B. No hay puesta en marcha en modo automático. C. No hay detención en modo manual. D. No hay detención en modo automático.
84
SISTEMA: Máquina empacadora Hoja 2 de 3
7. Permitir regular la velocidad de operación de la máquina empacadora de 20 a 30 paquetes por minuto.
A. No se permite la regulación de la velocidad de operación de la máquina empacadora.
8. Detectar la presencia de envase en el transportador de entrada de la máquina empacadora.
A. No se acciona el sensor de presencia de envase ubicado en el transportador de entrada de la máquina empacadora.
9. Abrir/cerrar el paso de envase desde el transportador de entrada hacia el segmento de separación, dependiendo de la presencia de envase en el enfilador.
A. No se abre el paso de envase hacia el separador cuando hay señal de presencia de envase. B. No se cierra el paso de envase hacia el separador cuando falta la señal de presencia de envase.
10. Suministrar bandejas de cartón de forma sincronizada con el segmento de formación de paquetes.
A. No se suministran bandejas de cartón. B. No hay sincronización en la entrega de bandejas de cartón al segmento de formación de paquetes.
11. Suministrar láminas de plástico cortadas a la longitud programada, de forma sincronizada con el segmento de envoltura.
A. No se suministran láminas plásticas. B. Las láminas no son cortadas a la longitud programada. C. Las láminas no se entregan de manera sincronizada al segmento de envoltura.
12. Detener la máquina empacadora cuando el subsistema de detección de envase caído accione la fotocelda ubicada en el enfilador. Indicar la alarma en el panel de control.
A. No se detiene la máquina cuando se acciona la fotocelda de detección de envase caído.
13. Detener la máquina empacadora cuando se acciona cualquiera de los 4 embragues de protección del subsistema de transmisión de potencia.
A. No se detiene la máquina cuando cualquiera de los 4 embragues del subsistema de transmisión de potencia es accionado.
85
SISTEMA: Máquina empacadora Hoja 3 de 3
14. Desconectar el suministro eléctrico para el motor principal de la máquina empacadora cuando su temperatura de funcionamiento alcance el valor ajustado en el dispositivo. Detener la máquina.
A. No se desconecta el suministro de electricidad al motor principal de la máquina empacadora cuando se alcanza el valor de ajuste.
15. Desconectar el suministro de eléctrico para cualquiera de los dos servo-motores del subsistema de separación, cuando el valor actual de corriente supere el valor máximo programado en el controlador del accionamiento. Detener la máquina.
A. No se desconecta el suministro de electricidad para los dos servomotores del segmento de separación de la máquina empacadora cuando se alcanza el valor de corriente máxima, previamente programado.
16. Detener la máquina empacadora cuando el subsistema de detección de atasco en la salida accione la fotocelda ubicada en el transportador de salida del horno. Indicar la alarma en el panel de control.
A. No se detiene la máquina empacadora cuando hay señal de envase atascado en la salida.
86
87
4.4 AMEF (ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLA) EN LA MAQUINA EMPACADORA
Al igual que para el proceso de análisis del equipo de llenado, la atención se debe
concentrar en aquellas funciones que tienen impacto en los indicadores de
eficiencia de línea y paros mecánicos.
4.4.1 Modos de falla de la función primaria
4.4.1.1 Falla funcional A
Ahora se requiere identificar las posibles formas en las cuales la máquina
empacadora no obtiene un rendimiento de 30 paquetes por minuto (ppm),
descartando una detención completa del equipo.
Los modos más simples se relacionan con faltas momentáneas de suministros
para la operación: falta de suministro eléctrico, neumático, rollos de lámina
plástica, bandejas de cartón, etc. Estos modos, por depender de otros equipos u
otros procesos, deben ser descartados del presente análisis.
Otro modo de falla frecuente corresponde a los atascos de envase al interior de la
máquina. Estos se derivan de la caída de envases en los segmentos de
separación, formación y envoltura. El atasco de lámina en el subsistema de
suministro de película plástica figura también entre los modos de falla frecuentes,
junto con el atasco de las bandejas de cartón, en el subsistema de suministro de
bandejas.
Dado el número de subsistemas implicados para llevar a cabo la función primaria,
es conveniente hacer un análisis de los modos de falla de cada uno de ellos.
Subsistema de suministro de lámina plástica
Durante el año 2013 se registraron 35 horas por paros causados por el subsistema
de suministro de lámina plástica. Esta cifra aumentó a 58,5 horas en el año 2014.
Ha sido el ítem con más tiempos registrados en estos dos años.
88
Al observar los registros de tiempos improductivos, se encuentran las siguientes
entradas:
Sistema de corte de película desajustado
Rodillos en mal estado
Cuchilla desajustada
Alimentador de película desajustado
Sistema de vacío de película desajustado
El término ‘desajustado’, si bien no comunica de forma precisa la naturaleza de la
falla, permite deducir que no se observa ningún componente roto o desgastado, a
simple vista. A excepción del modo de falla registrado como ‘rodillos en mal
estado’, todos los demás modos incluyen el término ‘desajuste’. En las
observaciones de cada registro, es frecuente el uso de palabras como
‘sincronización del sistema de corte’ o ‘corte de película fuera de tiempo’. Dichos
modos de falla hacen referencia a una alteración en la entrega de la lámina
plástica previamente cortada, al segmento de envoltura. Esta entrega se debe dar
de manera precisa cuando el paquete está pasando justo por el espacio que existe
entre los dos transportadores: el de formación y el de envoltura.
El grupo de rodillos del sistema de corte se encarga de transportar a una velocidad
fija la lámina plástica para permitir el corte de la misma a una longitud constante.
89
FIG. 38: Vista parcial del sistema de corte con los rodillos de tracción.
Segmento de formación
En esta sección de la máquina se encuentran las denominadas ‘barras
empujadoras’. Dichos elementos se encargan de formar el paquete, desplazando
los envases a través de un conjunto de guías. Los atascos de envase son
comunes en este segmento. Como entradas para las fallas registradas se tienen
las siguientes:
Barra empujadora doblada/torcida.
Cadena de transmisión atorada.
Cadena de transmisión rota.
Chapetas de sujeción rotas.
Cabe anotar que estos elementos se han roto en funcionamiento, a consecuencia
de atascos en el segmento de formación. Esta observación indica una anomalía
en un dispositivo de protección para eventos de atasco: la junta de seguridad.
Si los atascos de envase han sido lo suficientemente severos como para romper
90
algunos elementos de la transmisión (chapetas, eslabones, barras), se puede
deducir que la junta de seguridad no está cumpliendo con su función de
protección, es decir, no está desacoplando el segmento de formación cuando se
atasca el grupo de barras formadoras.
FIG. 39: Segmento de formación del paquete
FIG. 40: Junta de seguridad del segmento de formación
91
Segmento de separación
Como registros de falla se tienen las siguientes observaciones:
Dedos separadores trabados con envase.
Dedos separadores no sincronizados.
Barra torcida por atasco de envase.
De nuevo los atascos de envase figuran como la principal causa para los paros de
equipo en la máquina empacadora.
FIG. 41: Izq.: Vista de los dedos separadores de envase y Der.: Vista parcial del segmento de separación de la máquina empacadora.
Suministro de bandejas de cartón
La información disponible hace referencia a los siguientes modos de falla:
Sistema de vacío falla
Ventosas dañadas
92
Transportador de subida desincronizado
Guías de bandeja fuera de posición
Cadena empujadora atorada
Segmento de envoltura
Con el segmento de envoltura ocurre una situación similar que con la del
segmento de formación. Los modos de falla se relacionan también con atascos de
envase. Se encuentran registrados problemas con las barras de envoltura, las
cadenas de transmisión y las chapetas o placas de sujeción de las barras a los
eslabones de la cadena.
Barras fuera de tiempo (desincronizadas)
Barras sueltas. Se salen de sus soportes.
Rotura de la cadena de transmisión. Se salen pasadores de fijación.
Tensor de cadena dañado.
4.4.1.2 Falla funcional B
Esta falla funcional ocurre cuando el evento que se presenta causa la detención
de la máquina empacadora por una hora o más tiempo. En los registros de
información se encuentran los datos históricos que determinan los subsistemas
con mayor impacto en el indicador de paros mecánicos.
Para el año 2013, la máquina empacadora cuenta con registros de fallas en gran
parte de los subsistemas. En especial, están afectados el subsistema de corte de
lámina plástica, con 30,5 horas de paro de equipos al año. Le sigue el subsistema
de formación de paquete, con 12,1 horas; el subsistema de envoltura con 9,6
93
horas, el subsistema de separación, 9,23 h, y el subsistema de bandejas de
cartón, con 6,78 h.
FIG. 42: Tiempos registrados por fallas técnicas en los subsistemas del equipo de empaque. Año 2013.
Para el año 2014, el indicador de paros mecánicos sufre un drástico incremento,
hasta alcanzar un total de 320,8 horas. Se puede observar la distribución de fallas
según los subsistemas de mayor importancia en la fig. 43 (siguiente página). Estos
subsistemas se encuentran implicados para llevar a cabo la función primaria del
equipo de empaque. No se ha encontrado sin embargo, indicios de que los
tiempos perdidos en la máquina empacadora correspondan a roturas de
componentes, salvo los subsistemas de formación y envoltura, con modos de falla
específicos, como consecuencia de atascos de envase. Este último debe ser
considerado como el principal modo de falla que describe los problemas
presentados en la máquina empacadora.
1.833
726
576
554 514
475 409 407
345 259 230 222 220 172 158 113 90 65
0
500
1000
1500
2000
PRINCIPALES SUBSISTEMAS EN FALLA MAQUINA EMPACADORA LINEA 6 AÑO 2013 (en minutos)
TOTAL= 7365,56
94
FIG. 43: Tiempos registrados por fallas técnicas en los subsistemas del equipo de empaque. Año 2014
FIG. 44: Comparativo de tiempos registrados por fallas técnicas en los subsistemas del equipo de empaque. Años 2013-2014
3270
2624 2543 2393
1655 1307
1019 782
727 539 538 495 322 253
158 149 132 96 90 83 69
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
PRINCIPALES SUBSISTEMAS EN FALLA MAQUINA EMPACADORA LINEA 6 AÑO 2014 (en minutos)
TOTAL=
2102,92
407,03
783,57 838,72 576,06
3509,62
1307,35
1801
3351,78
322,26
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
SUMINISTRO DE LAMINA
PLASTICA
SUMINISTRO DE BANDEJAS DE
CARTON
SEGMENTO DE SEPARACION
SEGMENTO DE FORMACION
SEGMENTO DE ENVOLTURA
TIEMPOS PERDIDOS SEGUN SUBSISTEMA. MAQUINA EMPACADORA AÑOS 2013-2014 (en minutos)
AÑO 2013 AÑO 2014
95
FUNCION FALLA
FUNCIONAL
MODOS DE FALLA
NIVEL 1 NIVEL 2 NIVEL 3
1 A
Falla en suministro de lámina plástica
Lámina plástica atorada en transportador de subida film
Carga electrostática excesiva en la lámina
Vacío insuficiente en el transportador de subida
Lámina cortada con una longitud incorrecta
Rodillos desgastados
Deslizamiento en el sistema de corte
Entrega de lámina no sincronizada con el segmento de envoltura
Placa de fijación fuera de posición
Error de configuración del programa de trabajo
Deslizamiento en el transportador de subida
Lámina atorada en los rodillos del sistema de corte
Presión de contacto irregular entre los rodillos
Separadores fuera de posición
Falla en suministro de bandejas de
cartón
Bandeja de cartón atorada en transportador de cadena
Colocación fuera de posición por el deshojador
Bandeja doblada/deformada
Falta de bandejas en el transportador de cadena
Deshojador sin succión suficiente
Bandejas pegadas en el alimentador
Entrega de bandejas de cartón no sincronizada con el segmento de
formación
Mecanismo desajustado
Error de posición de ajuste en cambio de formato
Falla en segmento de separación
Separadores electrónicos desincronizados
Pérdida de fase. Bloqueo mecánico
Dedos separadores sueltos/desajustados
Envase atascado en el segmento de separación
Falla en segmento de formación
Barra empujadora suelta
Envase atascado en el segmento de formación
96
Posición relativa de las barras empujadoras ajustada
incorrectamente
Falla en segmento de envoltura
Barra envolvedora suelta
Colisión de una barra de envoltura con el paquete formado
Posición relativa de las barras de envoltura ajustada incorrectamente
4.4.2 Efectos de falla de la función primaria
Con cada modo de falla enunciado en el apartado anterior, se ve afectado el
cumplimiento de la función primaria del equipo. Cuando se determinan los efectos
de falla, se puede obtener información importante para idear formas de anticiparse
a los modos de falla más frecuentes, evitando así sus costosas consecuencias.
4.4.2.1 Suministro de lámina plástica
Para el subsistema de suministro de lámina plástica, se pueden describir los
siguientes efectos de falla:
Los modos de falla en este subsistema pueden ser clasificados de acuerdo a si
guardan relación con el corte de lámina o con la entrega de la lámina al
transportador de envoltura.
Cuando ocurren problemas de corte, la máquina se detiene de forma automática
gracias a un sensor de presencia de lámina ubicado en el segmento de envoltura.
En ocasiones los trozos de lámina plástica pueden quedar atascados en los
rodillos de tracción del sistema de corte, lo que generalmente implica desmontar el
conjunto superior para poder extraer dichos trozos. Si los tornillos que sujetan la
cuchilla se han aflojado, y esta se ha desplazado, es probable que resulte
estropeada, al chocar sus dientes contra la ranura de corte, lo que inevitablemente
97
implica efectuar su cambio, a un costo superior a COP 300 000. El cambio de
cuchilla requiere de por lo menos 20 minutos, mientras se trae desde el almacén
de mantenimiento industrial y se efectúa su montaje. El tiempo de parada en este
caso tiene un costo de COP 1’ 800 000, ya que la máquina llenadora resulta
detenida por al menos 10 minutos, más otros 10 minutos por el cargue de
producto nuevamente (ver apartado 3.5.2).
El modo de falla relacionado con la entrega de lámina al transportador de
envoltura, se evidencia cuando los trozos previamente cortados se atascan en el
transportador de subida, o estos son entregados a destiempo al segmento de
envoltura, falla conocida como desincronización. Si la falla se produce por atasco,
la máquina se detiene en modo automático al no ser detectada la presencia de
lámina en el segmento de envoltura, pero si la falla ocurre por falta de
sincronización, esta situación puede ser detectada de manera visual por el
personal operador del equipo, pero no ocurre una detención inmediata de la
máquina. Los problemas de entrega de lámina representan la principal falla
registrada, contabilizando un total de 35 horas durante el año 2013 y 58,5 horas
en el año 2014.
4.4.2.2 Segmento de formación del paquete
El principal modo de falla reportado corresponde con ‘atascos de envase’. Los
daños mencionados al segmento de envoltura son consecuencia de dichos
atascos. Cuando una lata se encuentra fuera de posición luego de pasar por el
segmento de separación, la barra empujadora desciende, aplastándola contra el
transportador de formación. Esto genera un bloqueo del movimiento de la barra, y
un aumento en el torque de la transmisión. Para evitar una sobrecarga se cuenta
con dispositivos de protección denominados ‘juntas de seguridad’, los cuales
desconectan la transmisión de potencia al segmento de formación cuando se
supera el par previamente ajustado en el mecanismo. Un sensor adjunto detiene el
motor principal de la máquina empacadora.
98
Los tiempos registrados por paro mecánico en este subsistema se derivan de
daños o desajustes del segmento, luego de un atasco de envases. Cuando una
barra resulta torcida o una placa de unión rota o deformada, se requiere de al
menos 10 minutos para restablecer la operación normal, hasta más de una hora
en el caso más crítico cuando la cadena de transmisión se rompe. Los costos
operacionales de estos modos de falla pueden alcanzar los COP 5’ 500 000.
4.4.2.3 Segmento de separación
Los modos de falla para este subsistema también guardan relación con los
atascos de envase. En esta sección, el elemento de protección no es mecánico,
como las juntas de seguridad, sino eléctrico. Al haber un bloqueo de los
separadores electrónicos, el valor de corriente en los servomotores aumenta hasta
alcanzar el límite programado en el controlador del dispositivo. Los daños en este
segmento son más leves gracias a este sistema de protección. La máquina se
detiene automáticamente por este motivo, y envía un mensaje de alarma en el
panel del operador ‘separador atascado’.
El tiempo de parada en este caso corresponde a la extracción de el(los) envase(s)
atascado(s). La recuperación de posición del sistema se realiza de forma
automática. Cuando se presentan fallas de sincronización se inspeccionan las
placas de referencia de cada grupo, siguiendo el procedimiento establecido en el
manual técnico del equipo. Este procedimiento puede tomar unos 15 minutos
aproximadamente.
4.5 ACCIONES PROACTIVAS EN LA MÁQUINA EMPACADORA
Conociendo los principales modos de falla de este equipo, se procede ahora a
responder la pregunta: ¿qué se puede hacer para predecir o prevenir cada uno de
ellos? Para ello se vuelven a observar los modos de falla descritos para cada
subsistema.
99
4.5.1 Acciones proactivas para el subsistema de suministro de lámina
plástica
Gran parte de las fallas expuestas en este grupo se refieren a problemas en el
corte de las láminas plásticas. Para el diagnóstico se siguen las indicaciones del
manual técnico del equipo OCME. En especial se revisan los procedimientos de
ajuste del grupo de corte. No se encuentran anomalías con relación a la ejecución
de estos procedimientos.
De una inspección visual del subsistema surgen algunos puntos de interés acerca
de la condición o el estado de ciertos componentes. En los rodillos de tracción del
grupo de corte se encuentran marcas irregulares de desgaste. La longitud de
ajuste de los tornillos tensores tiene una diferencia de 3 a 5 milímetros de un lado
con respecto al otro. El diámetro de los rodillos no es consistente en toda su
extensión.
El estado de estos rodillos no hace posible garantizar unas condiciones
satisfactorias de funcionamiento, motivo por el cual se solicita su cambio a la
mayor brevedad. En el mes de mayo de 2015, se cambian los 4 rodillos del grupo
de corte, garantizando un ajuste uniforme en ambos tensores. Se obtiene un
efecto contundente en los indicadores de desempeño, registrando tan solo 22
minutos de parada reportados durante el resto de ese año. De esta observación
surgen algunas actividades de inspección y ajuste que se sugiere, sean llevadas a
cabo mensualmente por los tecnólogos encargados del equipo:
Inspección visual de los rodillos de tracción del grupo de corte. Buscar
señales de deterioro como marcas o patrones de desgaste irregular.
Realizar esta acción mensualmente o cuando se presenten problemas de
corte de lámina.
Desmontar los rodillos superiores del grupo de corte. Medir el diámetro por
lo menos 6 puntos distribuidos en toda la extensión de cada rodillo. Si se
100
encuentran diferencias mayores a tres (3) milímetros, el rodillo debe ser
cambiado. Hacer la respectiva solicitud al departamento de mantenimiento
industrial.
Control del nivel de tensión de los tornillos de presión de los rodillos grupo
de corte. Verificar que la longitud de ajuste de cada tornillo sea lo más
cercana posible en ambos lados. Luego de hacer un contacto uniforme con
el rodillo inferior, y de haber verificado la igualdad de longitudes en el
ajuste, apretar ambos tornillos media vuelta como máximo, para evitar un
exceso de presión de contacto con la lámina en el grupo de corte.
Realizar limpieza de los rodillos de tracción al menos una vez por semana,
utilizando para ello alcohol industrial.
La realización de estas actividades ha permitido obtener mejoras en el desempeño
del subsistema de suministro de lámina plástica. Durante el año 2015 se obtienen
cerca de 22 horas de paros no programados, en comparación con las 54,5 horas
reportadas durante el año 2014, representando una mejora del 59%.
4.5.2 Acciones proactivas para el subsistema de formación de paquete
La principal acción proactiva para este subsistema tiene que ver con la prevención
de los atascos de envase, así como la revisión del sistema de protección en caso
de colisión (juntas de seguridad). Los atascos de latas generaron fallas
considerables en algunos componentes de la transmisión, llegando incluso a
roturas de eslabones de la cadena de rodillos (roller-chain). Las barras
empujadoras resultaron también afectadas, siendo deformadas. Estos hechos
indican que lógicamente que la junta de seguridad del sistema no está cumpliendo
con su función de protección.
101
A través de conversaciones con los tecnólogos encargados del equipo se obtiene
un indicio del por qué de esta circunstancia: Ellos intervinieron el ajuste de la junta
porque en varias ocasiones la misma resultaba accionada sin haber ocurrido
ningún atasco. Para evitar estas ‘falsas alarmas’ ellos ajustaron el mecanismo de
la junta para que no se accionara con el valor de par establecido por el fabricante
del equipo. De esta forma se explica el hecho de que este importante elemento de
seguridad no se encontrara cumpliendo con su función.
Lo expuesto anteriormente genera otro tipo de pregunta: ¿Por qué se accionaba la
junta con el par ajustado según especificaciones del fabricante?
La respuesta a este interrogante permitió evidenciar otro problema crónico en el
subsistema: desgaste excesivo de las guías de cadena y de sus respectivos
tensores.
FIG. 45: Evidencias de desgaste en las guías de la cadena de transmisión del segmento de formación de paquetes en la máquina empacadora.
102
FIG. 46: Vista parcial de uno de los tensores de cadena en el segmento de formación de paquetes de la máquina empacadora.
Con la resistencia al movimiento generada por este grado de desgaste, junto con
un ajuste deficiente de la tensión de la cadena, el mecanismo de transmisión
requería de mayor potencia para mantener su funcionamiento, provocando un
aumento en el torque que recibía la junta, causando su activación.
Se solicita entonces también el cambio de estas guías de desgaste, junto con los
tensores de cadena; el ajuste de la junta se pospone hasta obtener el juego de
resortes específico, solicitado al fabricante del equipo. Debido a problemas de
presupuesto en el área de mantenimiento industrial, no fue posible obtenerlo
durante el año 2015. Finalmente, en enero de 2016 se instala el kit y se ajusta la
junta siguiendo el procedimiento descrito en el manual técnico del equipo,
obteniendo resultados satisfactorios. Durante los meses de febrero a julio de 2016
se han registrado 7,2 horas de paros de equipos por este problema, en
comparación con las 22,5 horas registradas durante el año 2015 y las 43,8 horas
registradas en el 2014.
103
4.5.3 Acciones proactivas para el segmento de separación
El modo de falla más común para este subsistema consiste en los atascos de
envase, al igual que para el segmento de formación de paquetes. La acción
preventiva más efectiva consiste en evitar las caídas de latas al interior de la
máquina empacadora.
¿Por qué se caen las latas al interior de la máquina?
Si el sistema de detección de envases caídos, ubicado en el enfilador de la
máquina empacadora, está ajustado correctamente, se debe observar entonces la
posición de las guías de lata. Si una de ellas roza con el envase, pueden quedar
espacios vacíos, los cuales hacen posible que puedan caerse, al no haber latas
que proporcionen el apoyo requerido.
FIG. 47: Guías de lata ubicadas en el segmento de separación
La limpieza de las guías también es una acción que contribuye en la mejora del
desempeño. Se ha encontrado que aplicando una capa de aceite siliconado (grado
alimenticio) con un paño, luego de la limpieza, hace que la máquina trabaje sin
problemas durante al menos una (1) hora. Esta acción se debe efectuar cada vez
104
que se observen envases ‘quedados’ al rozar con las guías, si las condiciones del
proceso permiten hacer una parada en la máquina por dos o tres minutos, sin
generar una detención del equipo de llenado.
Con respecto al modo de falla indicado como ‘desincronización’, se siguen las
recomendaciones del manual técnico del equipo. En él se ilustra el procedimiento
detallado para realizar la calibración de fase de los separadores electrónicos
(dedos). La fase mecánica de dichos separadores electrónicos es controlada por
dos sensores inductivos, los cuales se activan cuando una lámina metálica
montada sobre una placa excéntrica pasa sobre su zona de detección.
Para el procedimiento de ajuste de fase mecánica, la máquina cuenta con una
placa de referencia, señalando el punto ‘cero’ al que deben estar ubicados los
separadores
FIG. 48: Servomotor de la sección A de separadores electrónicos con la placa de ajuste
Durante la inspección de búsqueda de fallas se evidencia un tornillo presor que
sujetan la leva al eje de transmisión sin el apriete requerido. Otro tornillo se ha
caído. Al evaluar el ajuste se observa que la rosca está dañada, probablemente
por un ‘sobre-apriete’. Se efectúa la reparación, garantizando de esta manera un
ajuste adecuado. Para prevenir el desajuste, se aplica una traba química en
dichos tornillos.
Luego de revisar estos ítems, el registro de paros por el segmento de separación
muestra 2,6 horas asignadas durante el resto del año 2015. Esto representa una
mejora del 64,1% con respecto al año 2014, en el cual se registraron 17 horas
perdidas por separadores desajustados.
105
5. RESULTADOS OBTENIDOS
5.1. PANORAMA GENERAL DE LA LÍNEA 6 AÑOS 2015-2016
Como se ha expuesto en el capítulo 1 del presente documento, los registros de
paros de producción en la línea 6 mostraban un total de 1014,47 horas perdidas
de producción durante el año 2013, por los tres principales conceptos o causas:
paros operativos, paros de equipos y paros ajenos. Para el año 2014 la situación
fue más crítica, registrándose 1708,49 horas de producción perdidas.
Los tiempos perdidos se distribuyeron de la siguiente forma:
FIG. 49: Comparativo de tiempos de producción perdidos. Años 2013-2014
El comportamiento de los datos para la línea 6 no es acorde con otras líneas de la
empresa, en donde se observa particularmente que los tiempos registrados por
paros operativos superan en magnitud a los registrados por paro de equipos de
línea.
608,76
388,52
17,18
951,83
716,33
40,33
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
PAROS DE EQUIPOS PAROS OPERATIVOS PAROS AJENOS
TIEMPOS PERDIDOS DE PRODUCCION LINEA 6 AÑOS 2013-2014 (en horas)
2013 TOTAL=1014,47
2014 TOTAL=1708,49
106
Para los años 2015-2016, luego de evaluar mediante la aplicación de la estrategia
RCM2 factores críticos en los equipos de llenado y empaque de la línea 6, se
observa esta tendencia:
FIG. 50: Tiempos de producción perdidos. Año 2015.
Claramente se observa una mejora del 54,05% en los indicadores de paros totales
de línea con respecto al año 2014. Específicamente, el indicador de paros de
equipos, objetivo primordial del presente trabajo de grado, disminuye en 72% en
comparación con el año 2014.
Para lo corrido del año 2016, se obtiene un parcial de 207,61 horas registradas.
De nuevo los paros de equipos superan en magnitud a los paros operativos,
observando esta tendencia:
265,91
500,28
18,74
0
100
200
300
400
500
600
PAROS DE EQUIPOS PAROS OPERATIVOS PAROS AJENOS
TIEMPOS DE PRODUCCIÓN PERDIDOS LINEA 6 AÑO 2015 (en horas)
2015 TOTAL=784,93
107
FIG. 51: Parcial tiempos de producción perdidos. Enero-julio. Año 2016.
Como se ha indicado en el capítulo 1, el objetivo específico del presente trabajo de
grado es el de obtener mejoras en el indicador de paro de equipos para dos de las
máquinas con mayores tiempos perdidos registrados durante los años 2013-2014:
la máquina llenadora de latas y la máquina empacadora de la línea 6.
Al momento de comenzar con el proceso de evaluación se contaba con las
siguientes estadísticas:
FIG. 52: Distribución por máquinas del indicador de paro de equipos en la línea 6. Año 2013
144,46
57,11
6,04
0
20
40
60
80
100
120
140
160
PAROS DE EQUIPOS PAROS OPERATIVOS PAROS AJENOS
TIEMPOS DE PRODUCCIÓN PERDIDOS LINEA 6 ENERO-JULIO AÑO 2016 (en horas)
ENE-JUL 2016
102,65
130,00
8,75
20,90 5,62 1,65
DISTRIBUCIÓN POR MÁQUINAS DEL INDICADOR DE PARO DE EQUIPOS. AÑO 2013. (en horas)
LLENADORA 38%
EMPACADORA 48%
DEPALETIZADORA 3%
PALETIZADORA 8%
ATEMPERADORA 2%
ENVOLVEDORA 1%
108
FIG. 53: Distribución por máquinas del indicador de paro de equipos en la línea 6. Año 2014
Los equipos con un mayor ‘peso’ en el indicador fueron los seleccionados para
llevar a cabo el proceso de análisis. En el año 2013 la máquina llenadora tenía
asignados el 38% de los paros de equipos de la línea y el 17% en el 2014. La
máquina empacadora registraba 48% en el año 2013 y 66% en el 2014.
Para el año 2015, el porcentaje de la máquina llenadora sube al 26% y el de la
máquina empacadora se mantiene en 66%, igual que en el año 2014, pero para
ambos equipos, la magnitud de los paros registrados ha disminuido.
83,88
325,07
16,50
54,61 14,29 1,3
DISTRIBUCIÓN POR MÁQUINAS DEL INDICADOR DE PARO DE EQUIPOS. AÑO 2014. (en horas)
LLENADORA 17%
EMPACADORA 66%
DEPALETIZADORA 3%
PALETIZADORA 11%
ATEMPERADORA 3%
ENVOLVEDORA 0,003%
MAQUINA EMPACADORA
AÑO HORAS REGISTRADAS
2013 130
2014 325,07
2015 111,73
MAQUINA LLENADORA
AÑO HORAS REGISTRADAS
2013 102,65
2014 83,88
2015 61,25
109
FIG. 54: Distribución por máquinas del indicador de paro de equipos en la línea 6. Año 2015 Para las máquinas analizadas en el presente trabajo de grado, se han obtenido las
siguientes mejoras:
Reducción en el indicador de paro de equipos en la máquina llenadora para
el año 2015, de un 40,3% con respecto al año 2013.
Reducción en el indicador de paro de equipos en la máquina empacadora
en el año 2015, de un 65,6% con respecto al año 2014.
Esta reducción en los paros de estos dos equipos ha sido un factor clave en la
obtención de mejoras de la eficiencia de la línea, alcanzando un 78,36% durante el
año 2015, en comparación con el año 2013, de 75,94% y con el año 2014, de
67,72%. El impacto económico de esta mejora se puede estimar, solo como una
referencia, haciendo un cálculo por día de producción:
En dos turnos, cada uno de 8 horas, si la eficiencia fuera de un 100%, se
producirían (18000 envases/hora x 16 horas)= 288 000 latas. Con una eficiencia
de 67,72%, como en el año 2013, para producir la misma cuota de 288 000 latas
se requiere de un 32,28% de tiempo adicional. En este caso, la producción no se
61,25
111,73
38,32
13,12
14,72 0,3
DISTRIBUCIÓN POR MÁQUINAS DEL INDICADOR DE PARO DE EQUIPOS. AÑO 2015. (en horas)
LLENADORA 26%
EMPACADORA 47%
PALETIZADORA 16%
DEPALETIZADORA 5%
ATEMPERADORA 6%
ENVOLVEDORA 0,001%
110
cumpliría en 16 horas, sino en 21,16 horas, generando un sobrecosto, según lo
expuesto en el apartado 3.5.2, de (5,16 horas x 1’800 000 COP/hora) = 9’288 000
COP. Ahora, con una eficiencia de 78,36% como en el año 2015, se obtiene un
sobrecosto de (3,46 horas x 1’800 000 COP/hora) = 6’ 228 000 COP. Por lo tanto,
la mejora obtenida en la eficiencia puede representar un ahorro de 3’ 060 000
COP por día de producción. Es entonces evidente la importancia de los resultados
alcanzados.
5.2 CONCLUSIONES
Luego de adelantar el análisis mediante la metodología RCM2, de la máquina
llenadora de latas y su empacadora para la línea 6 de producción en la Industria
Nacional de Gaseosas S.A., se puede concluir lo siguiente:
Se han alcanzado los objetivos planteados para el proyecto, obteniendo mejoras
considerables en el indicador de paro de equipos para las dos máquinas objeto de
análisis. Durante el año 2015 se evidenciaron las siguientes mejoras:
Reducción en el indicador de paro de equipos en la máquina llenadora para
el año 2015 en un 40,3% con respecto al año 2013.
Reducción en el indicador de paro de equipos en la máquina empacadora
para e año 2015, de un 65,6% con respecto al año 2014.
Mejora en la eficiencia de línea, obteniendo un indicador de 78,36% para el
año 2015. El beneficio económico se estima en 3’ 000 000 COP por cada
16 horas de producción.
La metodología RCM2 aporta lo que su autor denomina un ‘marco estratégico’
para el análisis de fallas, entendidas estas no solo como rotura de componentes,
sino como la imposibilidad para llevar a cabo una función específica.
Otro hecho que revela este análisis, según el parecer de los auotres del presente
trabajo de grado, y de gran importancia para la Industria Nacional de Gaseosas
S.A. es que en un reducido número de ocasiones se ha encontrado que los
tiempos perdidos de la línea 6 se relacionen con fallas en los mismos
componentes de las máquinas. Al contrario se observó que la mayoría de las fallas
111
registradas estaban relacionadas con los ajustes hechos en los equipos, y que
durante algunos años han sido pasadas por alto. Al hacer una revisión de los
procedimientos, se han podido obtener las mejoras que permitieron alcanzar los
objetivos planteados.
112
6. BIBLIOGRAFÍA
Moubray, John. Mantenimiento centrado en confiabilidad. Edición en español.
Aladon LLC. Estados Unidos, 2004. ISBN: 09539603-2-3.
Nowlan, S y Heap H. Reliability Centered Maintenance. Departamento de
Defensa. Estados Unidos, Washington D.C, 1978. Versión en línea:
http://reliabilityweb.com/ee-assets/my-uploads/docs/2010/Reliability_Centered
Maintenance_by_Nowlan_and_Heap.pdf
National Aeronautics and Space Administration (NASA). Reliability-Centered
Maintenance Guide for Facilities and Collateral Equipment. Estados Unidos,
2008. Disponible en línea:
http://www.hq.nasa.gov/office/codej/codejx/Assets/Docs/NASARCMGuide.pdf
.
