CONFIABILIDAD EN TRASMISIONES MECANICAS POR FAJAS EN V

CONFIABILIDAD EN TRASMISIONES

MECANICAS POR FAJAS EN V

Ing. Víctor D. Manríquez R.

XIV CONIMERA

Lima, 12 de octubre de 2001

Características

Mina polimetálica.

Ubicación: Shorey, Quiruvilca, Santiago de Chuco, La Libertad, 3 700 m.s.n.m.

Planta Concentradora

Procesamiento mensual: 45 000 TM

Capacidad máxima diaria: 2 300 TM

35 bombas, 67 celdas de flotación

Transmisiones mecánicas: 162 fajas de secciones A y B.

Víctor D. Manríquez 2

Características transmisiones

Uso de fajas de diferente calidad.

Poleas con número de canales en exceso.

Tamaños de poleas por debajo de los mínimos recomendados.

Desalineamiento.

Desgaste excesivo de los canales.

Uso de poleas de perfil incorrecto.

Tensión inadecuada de las fajas.

Ambiente agresivo.


Montaje, Mantenimiento, Almacenamiento

Uso de 3 números consecutivos de faja por equipo.

Ejecución incorrecta del montaje por los operadores.

Condiciones inadecuadas de almacenamiento.

Carencia de un plan de inspección.

Cambio sucesivo de fajas sin análisis de falla.


Gasto en Fajas A/B Año 2000

Anual 13 353,76$

Promedio

Mensual1 112,81$


Análisis de causas FRETT

F: Force (Fuerza)

R: Reactive (Condiciones

E: Environment Ambientales)

T: Temperature (Temperatura)

T: Time (Tiempo)


Inspección de poleas

Poleas con el número adecuado de

canales

Poleas con diámetros inferiores al

estándar recomendado.

Desgaste del canal de la polea.


Dimensiones perfil estándar


Dimensiones estándar de poleasDiámetro de paso

(Pulg./mm)Dimensiones estándares

(Pulg.)Faja

Mínimorecomendado

Intervalos

Angulocanal (°)

W D X S E

2,6 – 5,466,0-137,2

34 0,494

A3,076,2 > 5,4

137,16

38 0,5040,490 0,125 5/8 3/8

4,6 – 7,0116,8-177,8

34 0,637

B5,4

137,2 >7,0177,8

38 0,6500,580 0,175 ¾ ½

7,0 – 7,99177,8-202,9

34 0,879

8,0 – 12,0203,2-304,8

36 0,887C

9,0228,6

> 12,0304,8

38 0,895

0,780 0,200 1 11/16

12,0 – 12,99304,8-329,9

34 1,259

13,0 – 17,0330,2-431,8

36 1,271D

13,0330,2

> 17,0431,8

38 1,283

1,050 0,300 1 7/16 7/8

18,0 – 24,0457,2-609,6

36 1,527

E21,0

533,.4 >24,0609,6

38 1,5421,300 0,400 1 ¾ 1 1/8


Características poleas

34

1

35

6

39

5

0

10

20

30

40

Diámetro Canales Perfil

Estándar Subestándar


Desgaste canales de poleas

Muy severo

18%

Severo

5%

Medio

20%

Ligero

49%

Ninguno

8%


Medidas implementadas

Calidad de las fajas.

Estandarización de fajas.

Chequeo de transmisiones.

Balanceo de poleas.

Verificación de tensión.

Condiciones de almacenamiento.

Alineamiento.Víctor D. Manríquez 12

Calidad y estandarización

Selección de 3 marcas.

RMA: Tolerancia para funcionamiento de fajas en transmisiones múltiples.

Garantizar

Distribución pareja de cargas.

Marcha suave.

Mejora del rendimiento.

Tamaños de fajas A/B.

Inicial: 46

Final: 38


Tolerancias RMA (pulgadas)

< 63 0,15 0,24%

63 150 0,30 0,20%

151 250 0,45 0,18%

251 375 0,60 0,16%

376 500 0,75 0,15%

501 660 0,90 0,14%

Tolerancia %Longitud

Faja


Chequeo de transmisiones

P = Potencia (HP)

d = Diámetro de paso de la polea más pequeña (pulg.)

r = RPM del eje más rápido dividido por 1000

KSR = Factor de relación de velocidad.

K1, K2, K3, K4 = Parámetros de sección transversal

rKdrKdrKdKKdrP SR log/ 4

2

321


Verificación de tensión

Tst =Tensión estática (lb)

K = Factor de corrección de ángulo

N = Número de fajas

V = Velocidad de la faja ( pie/min)

M = Constante del fabricante

6

23

10

105,215

MV

NV

xDiseñoHP

K

KTst


Desalineamiento paralelo

L

YtanP 1


Desalineamiento angular

D

XXtanA 121


Tolerancias

Excentricidad de ejes < +/-0,08 mm

(0,003”).

Soltura pernos bastidor < 0,05 mm

(0,002”).

Desalineamiento total recomendado

es de 0,5°.


Confiabilidad

Evaluación del Tiempo medio entre

Fallas, MTBF.

Cálculo del ratio de falla ()

Determinación de la función de

distribución.


Evaluación MTBF (Horas)

Equipo Faja MTBF

Denver 3 x 3 Derrames Zn B57 360

Denver 3 x 3 - 2da Limpieza Cu/Pb B49 336

Denver 6 x 6 Derrames Cu/Pb B52 390

Ash 5 x 4 Retorno a la OK-16, B55 380

Denver 6 x 6 - 1er Acondicionador Zn B48 350

Denver 5 x 4 - 2do Acondicionador Zn B56 410

Fima 2½ x 48 - 1ra Limpieza Cu/Pb. B37 100Víctor D. Manríquez 22

Ratio de falla

20 x 10–6 h-1 (mejor)

80 x 10-6 h-1 (peor)

1MTBF

Valor

Máximo 0,0100

Mínimo 0,0024


Funciones de Distribución y Modo de falla

Exponencial Normal Weibull

Modo básico de falla

1. Fuerza/Esfuerzo

1.1. Deformación

1.2. Fractura

1.3. Fluencia

1 Ambiente reactivo

2.1. Corrosión

2.2. Rusting

2.3. Staining

3. Temperatura

3.1. Creep

4. Tiempo

4.1. Fatiga

4.2. Erosión

4.3. Desgaste

Distribución Probabilística


Ecuación de confiabilidad

Por ejemplo, la confiabilidad de la faja para t = 400 horas

es de 0,38.

)exp()( tetR t

)0024,0exp()( tetR t


Nuevo MTBF (Horas)

Equipo MTBF

Denver 3 x 3 Derrames Zn 2904 0,0003

Denver 3 x 3 - 2da Limpieza Cu/Pb 2688 0,0004

Denver 6 x 6 Derrames Cu/Pb 1568 0,0006

Ash 5 x 4 Retorno a la OK-16, 2352 0,0004

Denver 6 x 6 - 1er Acondicionador Zn 896 0,0011

Denver 5 x 4 - 2do Acondicionador Zn 2688 0,0004

Fima 2½ x 48 - 1ra Limpieza Cu/Pb. 672 0,0015Víctor D. Manríquez 26

Nueva ecuación de confiabilidad

Evaluando igualmente para t = 400 horas, encontramos que la confiabilidad es ahora de 0,85.

)0004,0exp()( tetR t


Gasto en Fajas A/B Año 2001

Promedio

Mensual824,05$

Acumulado

a Agosto6 269,23$

$-

$200

$400

$600

$800

$1 000

$1 200

$1 400

En

e

Feb

Mar

Ab

r

May Ju

n

Jul

Ag

o

Sep

Oct

No

v

Dic

Prom. 2000 Mensual 2001 Prom_2001


Comparación otros tipos de fajas

Tipo de Faja Planas V estándar V delgadas Sincrónicas

Indice de confiabilidad 2 1 2 3

Mantenibilidad 10 5 5 10

Monitoreo 5 10 10 1

Potencia por volumen (kW/cm3) 0,8 0,7 1,8 1,9

Eficiencia (%) 98 95 96 98

Rango de temperatura (°C) -40 a 80 -55 a 70 -55 a 70 -50 a 120


Ahorro de energía

Disminución de la masa de las poleas.

Menor resbalamiento entre faja y polea.

Menores esfuerzos sobre los elementos

de la transmisión.


Ahorro de energía

Ahorro energía: 4 000 kWh

Tarifa: US $ 0,05 / kWh

Ahorro: US $ 200,00 mensual

Denver 3 x 3 Derrames Zn 229 142,90 7,14 50,00 15,20 65,20 9,13

Denver 3 x 3 - 2da Limpieza Cu/Pb 587 366,29 18,31 44,00 15,20 59,20 3,23

Denver 6 x 6 Derrames Cu/Pb 503 313,87 15,69 57,00 15,20 72,20 4,60

Ash 5 x 4 Retorno a la OK-16, 421 262,70 13,14 73,00 15,20 88,20 6,71

Denver 6 x 6 - 1er Acondicionador Zn 1 856 1 158,14 57,91 94,00 15,20 109,20 1,89

Denver 5 x 4 - 2do Acondicionador Zn 464 289,54 14,48 101,00 15,20 116,20 8,02

Fima 2½ x 48 - 1ra Limpieza Cu/Pb. 2 256 1 407,74 70,39 0,00 15,20 15,20 0,22

Payback

(meses)

Ahorro

Factura

($/mes)

Costo

Polea

($)

Costo

MO

($)

Costo

Total

($)

Descenso

Potencia

(W)

Ahorro

Energia

(kWh)

EQUIPO


Conclusiones Influencia marcada de causas FRETT en el MTBF de las fajas.

Características geométricas y condiciones de desgaste de las poleas determinan un MTBF bajo.

Poleas con diámetros, canales o perfiles no estándares, son responsables de esfuerzos excesivos sobre las fajas.

Adecuada tensión estática a las fajas prolonga el MTBF, además de disminuir las cargas sobre los rodamientos.

Mejora de las transmisiones por fajas en V, por la disminución de los ratios de falla y la extensión del MTBF incrementan la confiabilidad.

Menores gastos en mantenimiento.


Websites

Gates: http://www.gates.com/.

Optibelt: http://www.optibelt.de/en/index.html.

ContiTech:

http://www.contitech.de/ct/contitech/allgemein/

home/index_e.html.

Maintenance Resources:

http://www.maintenanceresources.com/Reference

Library/V-Belts/Index.htm.


http://www.gates.com/

http://www.optibelt.de/en/index.html

http://www.contitech.de/ct/contitech/allgemein/home/index_e.html

http://www.maintenanceresources.com/ReferenceLibrary/V-Belts/Index.htm

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