Tesis.ANÁLISIS DE FALLAS DE LOS SELLOS MECÁNICOS
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UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NCLEO DE ANZOTEGUI
ESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE MECNICA
ANLISIS DE FALLAS DE LOS SELLOS MECNICOS EN LAS
BOMBAS DE PROCESO DE UNA PLANTA CERVECERA
Presentado Por:
Marigr Crdova Aliendres
Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al ttulo de:
INGENIERO MECNICO
Barcelona, Abril 2009
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UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NCLEO DE ANZOTEGUI
ESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE MECNICA
ANLISIS DE FALLAS DE LOS SELLOS MECNICOS EN LAS
BOMBAS DE PROCESO DE UNA PLANTA CERVECERA
ASESORES
Prof. Luis Martnez
Asesor Acadmico
Ing. Hernn Mndez
Asesor Industrial
Barcelona, Abril 2009
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UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NCLEO DE ANZOTEGUI
ESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS
DEPARTAMENTO DE MECNICA
ANLISIS DE FALLAS DE LOS SELLOS MECNICOS EN LAS
BOMBAS DE PROCESO DE UNA PLANTA CERVECERA
JURADO
El Jurado hace constar que asign a esta Tesis la calificacin de:
EXCELENTE
_____________________
Prof. Luis Martnez
Asesor Acadmico
______________________ ____________________
Prof. Darwin Bravo Prof. Lus Griffith
Jurado Principal Jurado Principal
Barcelona, Abril 2009
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RESOLUCON
De acuerdo con el artculo 44 del Reglamento de Trabajo de Grado Los
trabajos de grado son de exclusiva propiedad de la Universidad y slo podrn ser
utilizados a otros fines con el consentimiento del Consejo de Ncleo respectivo,
quien lo participar al Consejo Universitario
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DEDICATORIA
A mi Dios, por estar siempre a mi lado, por ser el principal acompaante
durante mi carrera, por ensearme en muchas oportunidades cosas realmente
importante en la vida y brindarme a diario fuerza y apoyo en los momentos cuando
ms lo necesite.
A mis padres por ser pilares fundamentales en mi vida; A ti mam por
brindarme tus ms sabios consejos, por darme fuerzas y animar mi espritu cada vez
que decaigo, por ensearme a amar y por estar a mi lado en cada uno de mis triunfos
y fracasos. A ti pap por tus sabias y oportunas orientaciones, por tu esfuerzo y
empeo en el logro de mis metas, por estar siempre al cuidado de m a pesar de la
distancia. Gracias por elegirme como su hija, ustedes son lo mximo y no los cambio
por nada en el mundo. Los amo.
A ti to Enmanuel, porque en todo momento estuviste pendiente de mi, tanto de
mi carrera como de mi vida personal, porque con tu ayuda guiada por la mano de
Dios, me impulsaste a seguir adelante y a levantarme en momento difciles. Gracias
por tu amor, espero no defraudarte. Te quiero.
A la memoria de mi abuela Luisa y to Lus que desde all arriba bendicen este
logro.
A mi hermano Pedro Luis por su apoyo incondicional y por escucharme
siempre.
A mis amigos: Jos Enrique, Luis Gabriel, Giovanny, Angel, Ronny, Daniela,
Beylu, Mara Eugenia, Joana, Jesus, Dublan, Rubn y Luis. Gracias a todos.
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AGRADECIMIENTOS
Para m y mi familia ha sido una gran bendicin el haber llegado a culminar una
parte muy importante de mi vida, persiguiendo un sueo y anhelando un gran
conocimiento para mi fortalecimiento acadmico, no lo hubiera podido lograr, claro
est sin la ayuda de aquellos que estuvieron a mi lado en constante esfuerzos para que
todo me saliera lo mejor posible. Gracias.
Agradezco a mi Dios por darme la bendicin y la fuerza para siempre ir hacia
delante.
A mi asesor, profesor Lus Martnez, por su amistad, su orientacin, su esfuerzo
y su empeo por guiarme siempre en el camino de la excelencia.
A Elizabeth, por su orientacin y apoyo incondicional. S que celebras
sinceramente este logro.
A Rodolfo Silvagni y a su familia, por haber estado y haber hecho ms fcil
buena parte del transitar hacia esta meta.
A la Universidad de Oriente, por brindarme la oportunidad del conocimiento en
las ctedras que resultan necesarias para la formacin de una carrera profesional.
A Empresas Polar C.A, por haberme permitido realizar esta experiencia de
aprendizaje. Al ingeniero Hernn Mndez y a los seores: Guillermo Cardivillo,
Carlos Moya, Erasmo Garca, Juan Guaina, Robert Marn, Bernardo Marcano, Carlos
Marcano y a todo el personal de mantenimiento por su colaboracin.
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RESUMEN
Esta investigacin se realiz con la finalidad de obtener las causas de fallas de
los sellos mecnicos en las bombas centrfugas de proceso de la planta Cervecera
Polar C.A, ubicada en el sector Ojo de Agua en Barcelona, estado Anzotegui.
Mediante el sistema de mantenimiento SAP R/3 se obtuvo el historial de fallas por
sellos mecnicos ocurridas en las bombas centrfugas, registrados en la empresa
durante los ltimos tres (3) aos. Para desarrollar este anlisis se aplic la
metodologa del Principio de Pareto con el objetivo de determinar las bombas que
presentaban la ms alta frecuencia de falla por sellos mecnicos, que impactaban
considerablemente en los costos de produccin y se aplic la metodologa de anlisis
Causa-Efecto, con el objeto de determinar las causas de las fallas de los sellos
mecnicos. Las causas principales fueron: mala instalacin, manejo inapropiado de
los componentes del sello mecnico, ajuste incorrecto de los muelles e
incompatibilidad de los materiales constitutivos del sello mecnico con el flujo
bombeado. Para verificar las causas de las fallas de los sellos mecnicos se recopil la
informacin de las condiciones operativas del equipo; la aplicacin de ensayos
mecnicos, como test elastomrico, medicin de las deformaciones de los muelles;
verificacin de los procedimientos de parada y arranque, y basndose en los
resultados obtenidos, se propusieron medidas que permitieran la disminucin de tales
fallas y se elabor un manual de instalacin e inspeccin de los sellos mecnicos.
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NDICE GENERAL Pg.
RESOLUCON........................................................................................................... iv
DEDICATORIA.......................................................................................................... v
AGRADECIMIENTOS .............................................................................................vi
RESUMEN.................................................................................................................vii
NDICE GENERAL ................................................................................................viii
LISTA DE TABLAS ................................................................................................xiii
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................... xv
GLOSARIO DE TRMINOS................................................................................xvii
CAPTULO I ............................................................................................................. 20
INTRODUCCIN .................................................................................................... 20
1.1 Resea Histrica de la Empresa ........................................................................ 20
1.1.1 Cervecera Polar C.A. - Planta Oriente ....................................................... 22
1.1.2 Estructura Organizativa............................................................................... 23
1.2 Planteamiento del Problema.............................................................................. 24
1.3 Objetivos ........................................................................................................... 26
1.3.1 General ........................................................................................................ 26
1.3.2 Especficos .................................................................................................. 26
CAPTULO II ........................................................................................................... 28
MARCO TERICO ................................................................................................. 28
2.1 Antecedentes ..................................................................................................... 28
2.2 Proceso de Elaboracin de la Cerveza y Maltn................................................ 29
2.2.1 Materias Primas........................................................................................... 29
2.2.2 Etapas del Proceso Cervecero ..................................................................... 30
2.2.2.1 Recepcin y Almacenamiento .............................................................. 30
2.2.2.2 Cocimiento ............................................................................................ 32
2.2.2.2.1 Molino............................................................................................. 32
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2.2.2.2.2 Mezcla y Maceracin ...................................................................... 32
2.2.2.2.3 Filtracin del Mosto ........................................................................ 32
2.2.2.2.4 Hervida............................................................................................ 32
2.2.2.2.5 Clarificacin y Enfriamiento........................................................... 33
2.2.2.3 Fermentacin y Maduracin ................................................................. 33
2.2.2.4 Filtracin ............................................................................................... 34
2.2.2.5 Llenado de tanques de gobierno............................................................ 34
2.3 Definicin y Clasificacin de las Bombas ........................................................ 34
2.3.1 Clasificacin General de las Bombas.......................................................... 35
2.3.2 Clasificacin de las Bombas Centrfugas (Rotodinmicas) ........................ 35
2.3.3 Elementos Constitutivos de las Bombas Centrfugas ................................. 36
2.4 Sello Mecnico .................................................................................................. 38
2.4.1 Elementos que Constituyen un Sello Mecnico.......................................... 38
2.4.2 Clasificacin de los Sellos Mecnicos ........................................................ 39
2.4.3 Materiales de Construccin de los Sellos Mecnicos ................................. 40
2.4.4 Caractersticas de los Elastmeros Ms Utilizados..................................... 40
2.4.4.1 Perbunan o Caucho de Butadieno de Nitrilo (NBR)............................. 41
2.4.4.2 Etileno Propileno o Caucho del Propileno del Etileno (EPM, EPDM) 42
2.4.4.3 Buna o Caucho Butlica (IIR) ............................................................... 43
2.4.4.4 Vitn o Caucho del Fluorocarbon......................................................... 44
2.4.5 Causas Comunes de Falla en los Sellos Mecnicos ................................... 46
2.4.5.1 Manipulacin Impropia de los Componentes del Sello ........................ 46
2.4.5.2 Montaje Incorrecto del Sello................................................................. 46
2.4.5.3 Seleccin Impropia del Diseo ............................................................. 47
2.4.5.4 Procedimientos Impropios de Arranque y de Operacin ...................... 47
2.4.5.5 Contaminantes dentro del fluido ........................................................... 48
2.4.5.6 Malas condiciones del equipo: .............................................................. 48
2.5 Falla ................................................................................................................... 48
2.5.1 Anlisis de Fallas ........................................................................................ 49
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2.5.2 Tcnicas para Determinar las Fallas y Sus Causas ..................................... 49
2.5.2.1 Principio de Pareto ................................................................................ 49
2.5.2.2 Anlisis Causa-Efecto (Espina de pescado / Diagrama de ishikawa) ... 51
CAPTULO III .......................................................................................................... 53
DESARROLLO DEL TRABAJO ........................................................................... 53
3.1 Desarrollo del Trabajo....................................................................................... 55
3.1.1 Revisin Bibliogrfica ................................................................................ 55
3.1.2 Inventario de Bombas y Sellos Mecnicos ................................................. 55
3.1.3 Determinacin de las Bombas Crticas en Funcin de la Frecuencia de
Falla del Sello Mecnico............................................................................. 57
3.1.4 Clasificacin de las Bombas Crticas Determinadas, por el Principio de
Pareto .......................................................................................................... 58
3.1.5 Determinacin de las Causas de Fallas de los Sellos Mecnicos
Aplicando el Diagrama de Causa-Efecto .................................................... 58
3.1.6 Propuesta de Acciones y Lineamientos para la Disminucin de la
Frecuencia de la Falla ................................................................................. 65
3.1.7 Elaboracin del Manual de Instrucciones e Inspeccin para el
Mantenimiento de los Sellos Mecnicos..................................................... 65
3.2 Equipos, Materiales, Sustancias y Herramientas Utilizadas ............................. 66
3.2.1 Equipos........................................................................................................ 66
3.2.2 Herramientas (Software) ............................................................................. 66
3.2.3 Materiales.................................................................................................... 67
3.2.4 Sustancias.................................................................................................... 67
CAPTULO IV .......................................................................................................... 68
RESULTADOS Y ANLISIS.................................................................................. 68
4.1 Resultado del Inventario de las Bombas de Procesos con sus Caractersticas
Tcnicas y de Operacin, a Travs del Sistema SAP R/3 de la Empresa ........ 68
4.2 Resultados de la Determinacin de las Bombas Crticas, en Funcin de la
Frecuencia de Falla del Sello, Aplicando el Principio de Pareto ..................... 70
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4.3 Resultado de la Clasificacin de las Bombas Crticas en Cada rea, en
Funcin del Producto que se Maneja en la Elaboracin de Cerveza y Maltn. 74
4.4 Resultados de la Verificacin de las Hiptesis como Causas de las Fallas ...... 77
4.4.1 Falla de Fractura en las Caras del Sello Mecnico ..................................... 77
4.4.1.1 Material ................................................................................................. 79
4.4.1.2 Dimensiones.......................................................................................... 81
4.4.1.3 Mano de Obra........................................................................................ 82
4.4.1.4 Mtodos................................................................................................. 84
4.4.1.5 Equipo ................................................................................................... 85
4.4.1.6 Medio de Operacin.............................................................................. 86
4.4.2 Falla de Desgaste del Fuelle Elastomrico en el Sello Mecnico............... 89
4.4.2.1 Material ................................................................................................. 91
4.4.2.2 Dimensiones.......................................................................................... 91
4.4.2.3 Mano de Obra........................................................................................ 91
4.4.2.4 Mtodos................................................................................................. 92
4.4.2.5 Equipo ................................................................................................... 92
4.4.2.6 Medio de Operacin.............................................................................. 92
4.4.3 Falla de Adherencia de Partculas en el Sello Mecnico ............................ 95
4.4.3.1 Material ................................................................................................. 96
4.4.3.2 Dimensiones.......................................................................................... 97
4.4.3.3 Mano de Obra........................................................................................ 97
4.4.3.4 Mtodos................................................................................................. 98
4.4.3.5 Equipo ................................................................................................... 98
4.4.3.6 Medio de Operacin.............................................................................. 98
4.4.4 Falla de Desgaste o Rayado en las Caras del Sello Mecnico .................. 101
4.4.4.1 Material ............................................................................................... 102
4.4.4.2 Dimensiones........................................................................................ 103
4.4.4.3 Mano de Obra...................................................................................... 103
4.4.4.4 Mtodos............................................................................................... 103
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4.4.4.5 Equipo ................................................................................................. 104
4.4.4.6 Medio de Operacin............................................................................ 104
4.5 Resultado de las Propuestas de Acciones y/o Lineamientos para la
Disminucin de la Frecuencia de Fallas en los Sellos Mecnicos, en
Funcin de las Causas Determinadas en el Anlisis Anterior........................ 106
4.5.1. Fractura en las caras de los sellos mecnicos........................................... 106
4.5.2. Desgaste del Fuelle Elastomrico del Sello Mecnico ............................ 107
4.5.3. Adherencia de Partculas en el Sello Mecnico ....................................... 110
4.5.4. Rayado en las Caras del Sello Mecnico ................................................. 110
4.6 Resultado del Manual de Instrucciones para el Manejo, Instalacin e
Inspeccin Necesaria Durante el Mantenimiento de los Sellos Mecnicos de
las Bombas de Procesos de la Planta.............................................................. 111
CAPTULO V.......................................................................................................... 112
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.................................................... 112
5.1 Conclusiones ................................................................................................... 112
5.2 Recomendaciones............................................................................................ 114
BIBLIOGRAFA......................................................................................................... 1
METADATOS PARA TRABAJOS DE GRADO, TESIS Y ASCENSO:......... 180
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LISTA DE TABLAS Tabla Ttulo
N 2.1 Materias primas para la elaboracin de la cerveza.
N 4.1
Distribucin por reas de las bombas presentes en la elaboracin de la
cerveza (cocimiento, filtracin y fermentacin).
N 4.2 Bombas clasificadas por orden descendente de acuerdo a la
ocurrencia de fallas debidas al sello mecnico.
N 4.3 Frecuencia de falla y porcentaje acumulado de las bombas, debido al
sello mecnico.
N 4.4 Clasificacin de las bombas crticas por cada rea de elaboracin de
cerveza y malta.
N 4.5 Caractersticas de los sellos utilizados por las bombas crticas
determinadas por el diagrama de Pareto.
N 4.6 Comparacin de las caractersticas de operacin de los sellos
mecnicos MG1, M37G y CARTEX, utilizados para la propuesta de
cambio del tipo de sello mecnico.
N A.1 Inventario de las 51 bombas con sus especificaciones tcnicas
utilizadas en el proceso de cocimiento en la elaboracin de la cerveza
y malta.
N A.2 Inventario de las 26 bombas con sus especificaciones tcnicas
utilizadas en el proceso de fermentacin en la elaboracin de la
cerveza y malta.
N A.3 Inventario de las 42 bombas con sus especificaciones tcnicas
utilizadas en el proceso de filtracin en la elaboracin de la cerveza y
malta.
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N A.4 Inventario de los tipos de sellos mecnicos usados por las
bombas en la elaboracin de la cerveza y malta.
N A.5
Resumen de las bombas con las respectivas cantidades de fallas
causadas por los sellos mecnicos en el rea de Cocimiento,
Fermentacin y Filtracin.
N A.6 Grupo de 13 bombas con 3 fallas en el sello mecnico durante 3
aos.
N A.7 Grupo de 21 bombas con 2 fallas en el sello durante 3 aos.
N A.8 Grupo de 28 bombas con 1 falla en el sello mecnico durante 3
aos.
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LISTA DE FIGURAS Figura
Ttulo
N 1.1 Ubicacin geogrfica de Cervecera Polar C.A, Planta Oriente.
N 1.2 Organigrama de Cervecera Polar C.A. - Planta Oriente.
N 2.1 Dibujo esquemtico de los procesos utilizados en la elaboracin de la
cerveza.
N 2.2 Clasificacin de las bombas centrfugas.
N 2.3
Elementos constitutivos de una bomba centrfuga.
N 2.4 Elementos que constituyen un sello mecnico.
N 2.5 Clasificacin de los sellos mecnicos convencionales.
N 2.6 O-ring (anillo elastomrico) de seccin transversal circular.
N 2.7 Representacin del esquema del Diagrama de Pareto.
N 2.8
Representacin del esquema de un Diagrama Causa-Efecto (Ishikawa).
N 3.1 Diagrama de bloques de la metodologa empleada en el trabajo de
grado.
N 3.2 Diagrama de Causa-Efecto utilizado para verificar las fallas en los
sellos mecnicos.
N 3.3 Modelo del instrumento (tester elastomrico) para determinar el
material de los o-rings de los sellos mecnicos.
N4.1 Diagrama de Pareto para determinar las bombas crticas en funcin de
la frecuencia de fallas del sello mecnico.
N4.2 Muestras de la fractura en las caras del sello mecnico.
N 4.3 Diagrama de causa-efecto (Ishikawa) con las hiptesis que se
evaluaran de la falla: fractura en las caras.
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N4.4 Muestra del distanciador colocado a la bocina del eje de la bomba
para obtener la longitud operacional correcta y evitar la fractura de las
caras del sello mecnico.
N4.5 Diagrama causa-efecto con las hiptesis descartadas y consideradas
de la falla: fractura en las caras en el sello mecnico.
N4.6 Muestra del desgaste del fuelle elastomrico.
N4.7 Diagrama causa-efecto (Ishikawa) con las hiptesis que se evaluaran
de la falla: desgaste del fuelle elastomrico en el sello mecnico.
N4.8 Diagrama causa-efecto con las hiptesis descartadas y consideradas
de la falla: desgaste del fuelle elastomrico en el sello mecnico.
N4.9 Muestras del material adherido a los componentes del sello mecnico.
N4.10 Diagrama causa-efecto (Ishikawa) con las hiptesis que se evaluaran
de la falla: adherencia de partculas en el sello mecnico.
N4.11 Diagrama causa-efecto con las hiptesis descartadas y consideradas
de la falla: adherencia de partculas en el sello mecnico.
N4.12 Muestra de la falla de desgaste y rayado de las caras en el sello
mecnico.
N4.13 Diagrama causa-efecto (Ishikawa) con las hiptesis que se evaluaran
de la falla: rayado en las caras del sello mecnico.
N4.14 Diagrama causa-efecto con las hiptesis descartadas y consideradas
de la falla: rayado en las caras del sello mecnico.
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GLOSARIO DE TRMINOS
Cebada Malteada: es la materia prima por excelencia utilizada para la
elaboracin de la cerveza. La cebada tal y como se cosecha, no es apta para la
produccin cervecera, debe someterse a un proceso de germinacin controlada para
ser transformada en cebada malteada.
CIP (Cleaning in Place): sistema de limpieza en sitio de equipos y tuberas,
que consiste en lavar con agua caliente y cierta cantidad de detergente los equipos y
tuberas empleados en los distintos procesos o etapas de la elaboracin de la cerveza.
Cuba de Filtrar: equipo en el cual se extrae el lquido denominado mosto de la
fraccin insoluble conocida como afrecho o nepe.
Decanter de Trub: equipo en el cual se decanta el Trub para extraerle el mosto
aun contenido en l.
Falla: la terminacin de la capacidad del equipo para realizar la funcin
requerida.
Historia de Mantenimiento: un registro histrico que muestra la reparacin,
refacciones, etc., que se emplea para documentar la planeacin del mantenimiento.
Inspeccin: el proceso de medir, examinar, probar, calibrar o detectar de
alguna otra forma cualquier desviacin con respecto a las especificaciones
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Levadura: es un microorganismo, que mediante el proceso de fermentacin,
convierte los azcares producidos durante la maceracin, en alcohol etlico, gas
carbnico y compuestos aromticos.
Lpulo: es una planta trepadora de la cual slo se emplea la flor de la planta
femenina para la elaboracin de la cerveza; le da el sabor amargo y fresco a la
cerveza. Se cultiva principalmente en Alemania, Estados Unidos, Repblica Checa e
Inglaterra.
Mantenimiento: la combinacin de todas las acciones tcnicas y acciones
asociadas mediante las cuales un equipo o un sistema se conservan o repara para que
pueda realizar sus funciones especficas.
Mantenimiento Correctivo: el mantenimiento que se realiza despus que
ocurre una falla y que pretende restablecer el equipo a un estado en el que pueda
realizar la funcin requerida.
Mantenimiento Preventivo: el mantenimiento realizado a intervalos
predeterminados o con la intencin de minimizar la probabilidad de falla o la
degradacin del funcionamiento del equipo.
Mantenimiento Programado: es el mantenimiento preventivo realizado a un
intervalo de tiempo predeterminado o despus de cierto nmero de operaciones,
kilometraje.
Mosto: lquido transparente, con un aroma maltoso caracterstico y un sabor
dulce que contiene un conjunto complejo de sustancias insolubles y en suspensin de
los ingredientes (cebada malteada y adjuntos).
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Nepe: fraccin insoluble, rica en protenas y fibras, obtenidas durante la
separacin del mosto de la cebada malteada y adjuntos en la cuba de filtrar.
Orden de Trabajo: es una instruccin por escrito que especifica el trabajo que
debe realizarse, incluyendo detalles sobre refacciones, requerimientos de personal.
O-rings: es un anillo con una seccin transversal circular hecho de un
elastmero apropiado, con las tolerancias apropiadas y con una alta calidad de la
superficie.
Paila de Hervir: equipo en el cual, mediante vapor, se hace hervir el mosto con
una cierta cantidad de lpulo.
Paila de Mezcla: equipo donde se lleva a cabo la maceracin, es decir, donde
se convierten los carbohidratos del arroz o maz en azcares fermentables.
Paila de Pre-Mezcla: equipo donde se realiza la mezcla en proporciones
apropiadas de la cebada malteada y adjuntos (arroz y maz).
Rotapool: tanque utilizado para clarificar el mosto una vez hervido y separarlo
del lquido denominado Trub.
Sello mecnico: es un dispositivo de sellado que previene el escape del fluido
de un equipo, el cual atraviesa un eje rotativo realizando el sellado por contacto axial
de sus caras que se encuentran perpendiculares al eje y en movimiento relativo una
respecto a la otra.
Trub: lquido de aspecto turbio, producto de la coagulacin de las protenas del
mosto durante su coccin en las pailas de hervir.
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CAPTULO I
INTRODUCCIN
Generalidades
El presente captulo advertir las generalidades y conceptos relacionados con la
investigacin de las fallas de los sellos mecnicos en bombas centrfugas horizontales
utilizadas en el proceso de elaboracin de cerveza y malta en la empresa Cervecera
Polar C.A. Se har una breve resea histrica de la empresa; se abordar el
planteamiento del problema y finalidad del estudio; y los objetivos trazados para
alcanzar la solucin del mismo.
1.1 Resea Histrica de la Empresa
Lorenzo Alejandro Mendoza Fleury, socio mayoritario de la firma familiar
Mendoza & Compaa dedicada desde 1855 a fabricar jabones, decide en 1938
ampliar los lmites del negocio, dando luz verde al proyecto para establecer una
industria cervecera. Fue en la pequea parroquia de Antmano de Caracas donde se
forjaron los cimientos de una empresa, que ya desde el mismo momento en que se
plasm como proyecto, estaba pensada y destinada a convertirse en una de las
principales empresas del pas. As nace Polar, con la visin futurista y el nimo
emprendedor de sus fundadores. El acta constitutiva de Cervecera Polar C.A, se
firma el 13 de Marzo de 1941, y se registra el 14 de marzo del mismo ao.
Un ao despus, llega a Venezuela el maestro Carlos Roubicek, quien
desarroll una frmula "tropicalizada", adaptando la Cerveza Polar con fuerte
caracterstica europea a un producto nico, apropiado al gusto del consumidor
venezolano y a las condiciones climticas locales. En 1945 Cervecera Polar se
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21
convierte en la cervecera ms moderna y mecanizada de Amrica Latina, tras realizar
mejoras y ampliaciones en sus instalaciones. Luego en 1948 se crea la Distribuidora
Polar S.A., para dar ms agilidad a la venta en el rea capital.
En un tiempo relativamente corto, y estimulada por el aumento de la demanda,
Polar responde a las exigencias del mercado, proyectando la creacin de otras plantas
cerveceras. En 1950 se inaugura Cervecera de Oriente C.A, en Barcelona, estado
Anzotegui, para cubrir la demanda de los mercados de Nueva Esparta, Sucre,
Monagas y Anzotegui. En 1951 emerge la moderna Planta Los Cortijos, en
sustitucin de la de Antmano, que realiza su primer cocimiento el 8 de abril. En 1960
inicia la produccin Cervecera Modelo C.A., en Maracaibo, para abastecer la
demanda generada en los estados andinos y Zulia. Y en 1975, empieza a funcionar
Cervecera Polar del Centro C.A, en San Joaqun, estado Carabobo, para satisfacer la
demanda en aumento de nuestros productos en la zona central. sta es la primera
cervecera del mundo equipada para realizar los procesos de fermentacin y
maduracin en los mismos tanques cilindro-cnicos.
Hoy en da, estas cuatro plantas ubicadas estratgicamente en Barcelona
(Cervecera Polar C.A. - Planta Oriente), Caracas (Cervecera Polar C.A - Planta Los
Cortijos), San Joaqun (Cervecera Polar C.A. - Planta del Centro) y Maracaibo
(Cervecera Polar C.A. - Planta Modelo), hacen de Cervecera Polar C.A., la ms
grande compaa productora de cerveza y malta del pas. Con una produccin
mensual global que supera los 135 millones de litros de producto de gran variedad y
excelente calidad, es capaz de cumplir con el amplio y exigente mercado nacional e
internacional.
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1.1.1 Cervecera Polar C.A. - Planta Oriente
Cervecera Polar de Oriente, C.A., forma parte de la Unidad Estratgica de
Negocio de Cerveza y Malta de Empresas Polar (UENC&M). Se encuentra ubicada
en la Carretera Negra Km. 15 Sector Ojo de Agua, Barcelona-estado Anzotegui,
Venezuela y ocupa un rea aproximada de 30 hectreas. En la Figura 1.1 se muestra
la ubicacin geogrfica de la Planta Oriente.
CERVECERIA POLAR CA.
Planta Oriente
Figura N 1.1. Ubicacin geogrfica de Cervece
En 1950, Cervecera Polar de Oriente
cubriendo los mercados de Nueva Esparta, Suc
capacidad inicial instalada de 500 mil litros al me
una sola lnea de envasado y los primeros envases
Debido al crecimiento de la demanda del produ
exiga cada vez, modernizar los equipos de prod
ra Polar C.A, Planta Oriente [3]
C.A. comienza sus operaciones,
re, Monagas y Anzotegui, con
s y 57 trabajadores y contaba con
fueron el botelln y la media jarra.
cto y al avance tecnolgico, que
uccin, hoy la planta cuenta con
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nueve lneas de envasado y tiene una produccin mensual promedio de 28 millones
de litros, en sus nuevos envases de botellas retornables, no retornables y latas.
1.1.2 Estructura Organizativa
A continuacin, se muestra el organigrama en la Figura 1.2 donde se presentan
las principales gerencias que conforman Cervecera Polar C.A. - Planta Oriente,
desde la Gerencia General hasta llegar a la Gerencia de Elaboracin.
Figura N 1.2 Organigrama de Cervecera Polar C.A. - Planta Oriente [Fuente propia]
Gerencia Elaboracin
Superintendencia Operaciones Elaboracin
Superintendencia Mantenimiento
Elaboracin
Superintendencia Aguas y
Ambiente
Filtracin
Cocimiento
Fermentacin / Maduracin
Gerencia Servicios
Gerencia Centro Produccin
Direccin Manufactura UEN
Almacn General
Materiales
Gerencia Envasado
Mtto. Mecnico
Mtto. Elctrico
-
24
La Gerencia de Elaboracin es la responsable de coordinar todo el proceso de
elaboracin de los productos de cerveza y malta, desde la recepcin de materia prima
y a travs de las sucesivas etapas de cocimiento, fermentacin, maduracin, control
de calidad y tratamiento de aguas.
Para cumplir con sus objetivos, la Gerencia de Elaboracin tiene una estructura
compuesta por: las Superintendencias de Elaboracin: Operaciones, Mantenimiento y
Aguas y Ambiente. Su objetivo es planificar, coordinar y dirigir el proceso de
elaboracin del mosto, de acuerdo a los lineamientos establecidos por la Gerencia de
Elaboracin; a fin de asegurar la disponibilidad del mosto en los tanques cilindros-
cnicos en las condiciones de cantidad, calidad y oportunidad requerida. Asegurar
que el proceso de cocimiento se efectu dentro de los ndices de calidad y
productividad establecidos, garantizando el ptimo uso y aprovechamiento de la
materia prima.
1.2 Planteamiento del Problema
En la produccin de cerveza y malta se requiere del uso de una gran cantidad
de equipos y maquinarias, siendo las bombas centrfugas uno de los equipos ms
importantes en la elaboracin de las mismas. Estas bombas son las encargadas de
desplazar el volumen de lquido hacia los diferentes procesos. Estos equipos han
presentado fugas, generando prdidas y condiciones de riesgo segn el fluido que se
est manejando.
El sello mecnico es un dispositivo de sellado que previene el escape del fluido
de un equipo; colocado en un eje rotativo, realiza el sellado por contacto axial de sus
caras que se encuentran perpendiculares al eje y en movimiento relativo una respecto
a la otra. Este dispositivo proporciona un gran rendimiento en el sellado durante
largos perodos de tiempo, por lo que durante su perodo de trabajo sufre desgastes en
-
25
sus componentes y requiere de un mantenimiento o cambio total, dependiendo del
dao presentado.
En la actualidad ha aumentado la ocurrencia de fallas de los sellos mecnicos,
originando paradas en los equipos, prdidas de los fluidos del proceso, penalizaciones
de produccin y prdida de tiempo, lo cual se traduce en altos costos de
mantenimiento por reparaciones, por consumo de materiales y repuestos y una mayor
inversin en cantidad de horas-hombre. La Superintendencia de Mantenimiento de la
Cervecera Polar C.A., Planta Oriente se encarga de establecer y cumplir con la
aplicacin de planes de mantenimiento preventivos y correctivos que permitan
restituir y preservar las condiciones de operatividad de los equipos de la Planta.
Cervecera Polar C.A., Planta Oriente, consider como punto primordial
realizar el estudio de las fallas a los sellos mecnicos de las bombas de toda el rea de
elaboracin de la cerveza y malta, para determinar la causa del deterioro prematuro
de stos, y aportar las posibles soluciones que permitan optimizar su desempeo.
La investigacin se fundamenta en la evaluacin de las fallas de los sellos
mecnicos en bombas centrfugas horizontales de una etapa, que tienen como fluido
de trabajo las diferentes sustancias utilizadas para la elaboracin de cerveza y malta.
Los sellos mecnicos presentan una vida til de aproximadamente 1 ao y 6 meses,
segn lo establecido por el fabricante, operando la bomba en condiciones ptimas.
Para desarrollar este anlisis se aplica la metodologa del Principio de Pareto con el
fin de analizar los datos del historial de las frecuencias de fallas de las bombas por
sellos mecnicos del rea de elaboracin de cerveza y malta registrados durante tres
(3) aos a travs del sistema de mantenimiento SAP R/3, de la empresa, y la
metodologa Anlisis de Causa-Efecto (ACE) con el objeto de determinar las causas
que afecten las fallas en los sellos mecnicos. Este anlisis conlleva a la aplicacin de
ensayos mecnicos como test elastomrico, medicin de las deformaciones de los
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26
muelles; verificacin de los procedimientos de arranque y de operacin. Tambin se
contempla elaborar un manual que contenga la caracterizacin de las fallas
detectadas, sus causas y formas de minimizar; las instrucciones para el manejo y la
inspeccin necesaria durante el mantenimiento de los sellos.
La reduccin de las ocurrencias de las fallas de los sellos mecnicos incide
positivamente en la seguridad, costos, tiempo y consumo de la Planta, lo que refleja
beneficios econmicos para la empresa.
1.3 Objetivos
1.3.1 General
Analizar las fallas de los sellos mecnicos en las bombas de proceso de la
Cervecera Polar C.A., Planta Oriente, mediante la aplicacin de la metodologa
Causa-Efecto (ACE).
1.3.2 Especficos
1. Realizar el inventario de las bombas de procesos, con sus caractersticas
tcnicas y de operacin, a travs del sistema SAP R/3 de la empresa y la
respectiva verificacin en campo.
2. Determinar las bombas crticas, en funcin de la frecuencia de falla del sello,
aplicando el Principio de Pareto.
3. Clasificar las bombas crticas en cada rea, en funcin del producto que se
maneja en la elaboracin de Cerveza y Maltn.
-
27
4. Analizar las causas de las fallas crticas de los sellos, mediante la aplicacin de
la metodologa Causa-Efecto (Ishikawa).
5. Proponer acciones y/o lineamientos para la disminucin de la frecuencia de
fallas en los sellos mecnicos, en funcin de las causas determinadas en el
anlisis anterior.
6. Elaborar un manual que contenga: la caracterizacin de las fallas detectadas,
sus causas y formas de minimizar, las instrucciones para el manejo, instalacin
e inspeccin necesaria durante el mantenimiento de los sellos mecnicos de las
bombas de procesos de la planta.
-
CAPTULO II
MARCO TERICO
2.1 Antecedentes
A continuacin se presenta un breve resumen de las investigaciones realizadas
ante la Universidad de Oriente, que sirvieron de base, bien sea por su contenido o su
metodologa, para el desarrollo del trabajo de grado:
En Julio de 2005, MALAVE J., [1] realiz un trabajo titulado Anlisis de las causas que ocasionan las fallas en un motocompresor reciprocante como
Trabajo de Grado en la Universidad de Oriente. Mediante la aplicacin de un
Diagrama de Causa-Efecto concluye que la causa primordial para que fallen los
cilindros compresores, radica en la diferencia de temperatura considerable que
existe entre la camisa y el cilindro compresor. La alta temperatura a la que se
encuentran sometidos los cilindros compresores, adems del desgaste de los
asientos es la principal causa del desgaste severo y contino en las vlvulas de
succin y descarga; provocando filtraciones en stas, que conllevan inclusive a
la rotura de las mismas. El anlisis precedente fue realizado mediante un
diagrama Causa-Efecto. Tenemos pues, que la similitud del presente trabajo de
grado se expresa en cuanto a la metodologa empleada y la confiabilidad que
este proporciona en la bsqueda de las fallas. Existe sin embargo, la diferencia
en cuanto al sistema mecnico analizado entre los dos trabajos: sellos
mecnicos y motorcompresor reciprocante.
En Septiembre de 1999, JAIME N., [2] realiz un trabajo titulado Diseo y construccin de anillos de desgaste para bomba centrfugas como
Trabajo de Grado en la Universidad de Oriente. En este trabajo de pasanta, se
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29
lleg a la conclusin, que con la innovacin de un anillo de desgaste
dependiente de holguras axiales se evitan las fugas intersticiales en la parte de
la succin de la bomba, registrando un aumento de caudal bombeado y una baja
probabilidad de producir el fenmeno de cavitacin en el intersticio carcasa-
impulsor. Al haber aumentado la eficiencia del equipo, ste se refleja en el
aumento de produccin, lo que repercute favorablemente en los costos por
produccin. Los criterios que utiliz el autor para disear el anillo de desgaste
en el trabajo anteriormente referido sirven de aporte para evaluar y aplicar el
diseo apropiado de un anillo de desgaste, pieza fundamental en los sellos
mecnicos; as como tambin aportar soluciones en la reduccin de costos,
asociados a fallas.
2.2 Proceso de Elaboracin de la Cerveza y Maltn
2.2.1 Materias Primas
Las materias primas esenciales para el proceso son: la cebada malteada,
hojuelas de maz, agua, lpulo y levadura. Se utilizan cebada de malteo de tipo
hexstica de seis hileras (6H) y dstica de dos hileras (2H), siendo sta ltima ms
gruesa y con una cscara ms ajustada y delgada, que produce mayor cantidad de
extracto, un color ms claro y menos cantidad de enzimas que la hexstica. El agua
cervecera debe cumplir con unos requerimientos que van ms all de los que
normalmente se exigen para el agua potable, es decir, se debe asegurar el debido PH,
buena coagulacin en la paila de coccin, sana fermentacin y desarrollo del color y
sabor de la cerveza terminada [3].
En la Tabla N 2.1 se muestran las materias primas utilizadas en la preparacin
de la cerveza.
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30
Tabla N 2.1 Materias Primas para la elaboracin de la Cerveza [Fuente propia].
Nombre Aporte para la elaboracin de la cerveza
Agua Es el componente mayormente utilizado, por cada litro de
cerveza se necesitan de 5 a 5,5 litros de este recurso.
Cebada
Malteada
Aporta sus bondadosas cualidades, contribuyendo en gran
parte al aroma, sabor, cuerpo y color del producto.
Lpulo Aporta el amargo caracterstico de la cerveza y tambin
contribuye a su conservacin y permanencia de espuma.
Hojuelas de
maz
Sirve de complemento y suple en forma beneficiosa a la
cebada malteada.
Levadura
Convierte los azcares fermentables producidos durante la
maceracin, provenientes de la cebada malteada, en alcohol
etlico, gas carbnico y compuestos aromticos.
2.2.2 Etapas del Proceso Cervecero
2.2.2.1 Recepcin y Almacenamiento
La elaboracin de la cerveza comienza con la recepcin de la cebada malteada
y de las hojuelas de maz. La cebada malteada, proviene de los Estados Unidos,
Alemania, Inglaterra y Francia. Es transportada hasta Venezuela en barcos que
arriban al Puerto de Guanta, al Puerto de Maracaibo y a Puerto Cabello para abastecer
a las diferentes plantas cerveceras. Las hojuelas de maz son materias primas
nacionales suministradas por las plantas de la Unidad Estratgica de Negocios de
Alimentos. Cumplido el proceso de verificacin de calidad y una vez aprobada la
recepcin de materia prima, se preparan los equipos de almacenaje, se verifica que los
silos estn listos para recibir el producto.
-
31
En la figura N 2.1 se observa un dibujo esquemtico de los procesos utilizados
en la elaboracin de la cerveza comenzando con la recepcin y el almacenamiento de
la cebada, pasando por todos los procesos hasta finalizar su elaboracin para
posteriormente transferir la cerveza a las mquinas de envasado.
Figura N 2.1 Dibujo esquemtico de los procesos utilizados en la elaboracin de la
cerveza [4].
-
32
2.2.2.2 Cocimiento
2.2.2.2.1 Molino
La cebada malteada pasa por un molino, donde los granos son triturados para
facilitar la extraccin de sus componentes solubles. El molino est compuesto por una
serie de rodillos que trituran los granos de cebada malteada transformndola en harina
y smola. [4]
2.2.2.2.2 Mezcla y Maceracin
Una vez triturada la cebada malteada se enva a la paila de premezcla donde se
va a unir con las hojuelas de maz y el agua previamente tratada. En esta etapa los
ingredientes permanecen el tiempo necesario para formar una mezcla totalmente
homognea antes de pasar a la maceracin. Luego esta mezcla se enva a la paila de
maceracin donde permanece aproximadamente una hora y media en constante
agitacin a temperaturas que oscilan entre 55 y 78C.
2.2.2.2.3 Filtracin del Mosto
Luego se bombea la mezcla hacia la cuba de filtracin, a fin de separar el
lquido llamado mosto, de la parte slida e insoluble, conocida como afrecho o nepe.
Este proceso tiene una duracin aproximada de 3 horas. El nepe que se extrae es un
subproducto rico en protenas y fibras, que tiene aplicacin industrial, como valioso
agregado en la fabricacin de alimentos para animales.
2.2.2.2.4 Hervida
El mosto cervecero obtenido de la filtracin, rico en azcares, aminocidos,
vitaminas y minerales, es transferido a la paila de coccin, donde se lleva a punto de
-
33
ebullicin para luego adicionarle el extracto de lpulo, que impartir el sabor amargo
y aroma caracterstico de la cerveza. Este proceso dura 1 hora y media.
2.2.2.2.5 Clarificacin y Enfriamiento
Terminado sto, el mosto pasa al Rotapool que es un tanque sedimentador para
ser sometido al proceso de clarificacin, el cual se logra a travs de un movimiento de
fuerzas centrfugas que separan la parte lquida de los sedimentos y partculas
insolubles, tales como resina de lpulo y complejos protenicos no deseados en el
producto terminado. Los sedimentos y las partculas insolubles provenientes del
Rotapool son clarificados en el Decanter que es un tanque separador centrfugo, para
recuperar el mosto que todava queda mezclado, finalmente, el mosto obtenido en el
Rotapool y el Decantador, es bombeado al rea de enfriamiento donde mediante un
intercambiador de calor se enfra hasta alcanzar una temperatura de 11C.
2.2.2.3 Fermentacin y Maduracin
Este proceso se realiza en grandes tanques conocidos como Tanques Cilndricos
Cnicos (TCC), de acero inoxidable. A ellos se enva el mosto fro, aireado y con la
levadura necesaria para comenzar con el proceso de la fermentacin, sto tarda un
promedio de siete (7) das, durante los cuales la levadura acta sobre los azcares
fermentables obtenidos de la maceracin, para transformarlos en gas carbnico,
alcohol etlico y gran nmero de compuestos aromticos adicionales. El gas
carbnico producido durante este proceso es recuperado, purificado y almacenado
para posteriormente ser reinyectado a la cerveza o al maltn ya filtrados. Concluida la
fermentacin, la levadura se cosecha, pudiendo ser utilizada nuevamente hasta cinco
(5) veces. Con la cosecha de la levadura, comienza la maduracin de la cerveza, en
los mismos tanques, durante dos (2) semanas. Periodo en el cual la cerveza se
mantiene en reposo a una temperatura aproximada de 1C.
-
34
2.2.2.4 Filtracin
Este proceso se realiza en tanques que poseen pequeos cilindros o velas, donde
se coloca tierra infusoria o tierra de diatomeas, constituida por microorganismos
fsiles, cuyas caractersticas permiten realizar la filtracin final de la cerveza; durante
la filtracin se agrega el volumen necesario de gas carbnico (CO2), producido y
recuperado durante la fermentacin [4].
2.2.2.5 Llenado de tanques de gobierno
Los tanques de gobierno reciben la cerveza filtrada, carbonatada y corregida, y
las mantiene a bajas temperaturas (aproximadamente 1,5 C), para posteriormente
transferir la cerveza a las mquinas de envasado, ya sea para llenado de latas o
botellas. Son llamados tanques de gobierno debido a que en el trayecto entre los
filtros y ellos, se encuentran medidores que registran la cantidad de cerveza producida
diariamente. Basados en estos registros, el Ministerio de Hacienda determina los
impuestos que Cervecera Polar C.A., debe cancelar al Fisco Nacional por concepto
de produccin de bebidas con contenido alcohlico. [3]
2.3 Definicin y Clasificacin de las Bombas
Una bomba es una mquina que absorbe energa mecnica y restituye el lquido
que la atraviesa en energa hidrulica. En general, una bomba es una mquina o
dispositivo que se usa para mover un lquido incomprensible, por medio de la adicin
de energa al mismo.
Las bombas se emplean para impulsar toda clase de lquido: agua, aceites de
lubricacin, combustibles, cidos; lquidos alimenticios: cerveza, leche, entre otras.
Los lquidos alimenticios constituyen el grupo importante de las bombas sanitarias.
-
35
Tambin se emplean las bombas para bombear lquidos espesos con slidos en
suspensin, como pastas de papel, melazas, fangos, desperdicios, etc.
2.3.1 Clasificacin General de las Bombas
Las bombas se clasifican en:
a. Bombas Rotodinmicas: se llaman rotodinmicas porque su movimiento es
rotativo y la dinmica de la corriente juega un papel esencial en la transmisin de la
energa, su funcionamiento se basa en la ecuacin de Euler; y su rgano transmisor de
energa se llama rodete. A este grupo pertenecen las bombas centrfugas.
b. Bombas de Desplazamiento Positivo: a este grupo pertenecen, no slo las
bombas alternativas, sino las rotativas llamadas rotoestticas porque son rotativas,
pero en ellas la dinmica de la corriente no juega un papel esencial en la transmisin
de la energa. Su funcionamiento se basa en el principio de desplazamiento positivo,
ste consiste en el movimiento de un fluido causado por la disminucin del volumen
de una cmara.
2.3.2 Clasificacin de las Bombas Centrfugas (Rotodinmicas)
En la figura 2.2 se representa la clasificacin de las bombas centrfugas segn la
direccin del flujo, segn la posicin del eje y segn el tipo de impulsor y cantidades
empleados. [5]
-
36
Clasificacin de las bombas
centrfugas
Segn el tipo de succin
Simple succin Doble succin
Segn el nmero de impulsores empleados Bombas de mltiples fases
Bombas de una fase
Segn el tipo de impulsor
Impulsor semi-abierto Impulsor cerrado Impulsor abierto
Segn la trayectoria del lquido en el impulsor
Flujo radial Flujo mixto
Flujo axial
Figura N 2.2 Clasificacin de las bombas centrfugas. [Fuente propia]
2.3.3 Elementos Constitutivos de las Bombas Centrfugas
En la figura N 2.3 se representa una bomba radial de eje horizontal, en el cual
se muestran algunas partes bsicas de una bomba centrfuga:
Carcasa: se encarga de guiar el lquido hacia el impulsor, recoge el lquido del impulsor y reduce su velocidad transformando parte de ella en
presin. Las carcasas son de dos tipos: de voluta y circular.
Impulsor: es el corazn de la bomba centrfuga debido a que recibe el lquido y le imparte energa por la accin de sus aspas; es el
nico componente de la bomba que suministra energa al lquido.
Difusor: porcin de tubera que recoge al lquido que sale del impulsor, el mismo que an conserva alta velocidad y puede dar alta friccin, pero
-
debido al aumento en el dimetro de e
reduce la velocidad del lquido (y la fri
Sellos: la funcin de estos elementbombeado a travs del orificio por don
flujo de aire hacia el interior de la bom
Eje o flecha: es el que permite qubomba centrfuga, mueve y sostiene al
movimiento que imparte la flecha del m
Cojinetes: pieza en la que se apoya ylas cargas radiales y axiales existentes
Figura N 2.3 Elementos constitutivos
37
sta porcin de tubera (difusor) se
ccin).
os es evitar las fugas del flujo
de pasa la flecha de la bomba y el
ba.
e todos los elementos giren en la
impulsor, transmitiendo adems el
otor.
gira el eje y el impulsor. Soportan
en la bomba. [5].
de una bomba centrfuga [5].
-
38
2.4 Sello Mecnico
Es un dispositivo de sellado que previene el escape del fluido de un equipo, el
cual atraviesa un eje rotativo realizando el sellado por contacto axial de sus caras que
se encuentran perpendiculares al eje y en movimiento relativo una respecto a la otra.
2.4.1 Elementos que Constituyen un Sello Mecnico
El sello mecnico es un dispositivo tcnicamente avanzado que proporciona un
gran rendimiento en el sellado durante largos periodos de tiempo, esto es posible
gracias a la concepcin e interrelacin de sus componentes que determinan una
amplia variedad de diseo, como se muestra en la figura N 2.4.
EJE
ASIENTO S
SELLO SECUNDARIO
CARA ROTATIVA
ARO RETEN SISTEMA DE ARRATRE
SELLO SECUNDARIO
ANILLO
ANTI-EXTRUSIN
RESORTE
DISCO
ELEMENTO
ROTATIVO
ELEMENTO ESTACIONARIO
Figura N 2.4 Elementos que constituyen un sello mecnico [6].
-
39
2.4.2 Clasificacin de los Sellos Mecnicos
Sin tener en cuenta las diferencias particulares de los diferentes tipos de sellos
mecnicos, stos se pueden englobar en determinadas categoras por lo que se pueden
clasificar por caractersticas de diseo o por su arreglo posicional como muestra el
esquema de la figura N 2.5. [6]
Clasificacin de los sellos mecnicos
convencionales
Por su arreglo posicional
Empuje No Empuje
nicos Mltiples Fuelle Onda
Balanceado No Balanceado
Presurizado No presurizado
Cara contra cara Espalda contra espalda Cara contra espalda (Tndem)
Montado Internamente Montado Externamente
Por su caractersticas de diseo
Doble
Mltiple
Simple
Relacin de balanceo
Caras de contacto
Resortes
Mecanismos de arranque
Elementos de sellado secundario
Figura N 2.5 Clasificacin de los sellos mecnicos convencionales [Fuente propia].
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40
2.4.3 Materiales de Construccin de los Sellos Mecnicos
En un sello mecnico los materiales se escogen de acuerdo con la resistencia
al lquido bombeado, a la temperatura y a la presin. El anillo de sellado primario se
fabrica normalmente en carbn, aunque para servicios abrasivos se utiliza el carburo
de tungsteno y el carburo de silicio.
Los asientos se fabrican en una amplia gama de materiales: ni-resist, cast-iron,
cermica, carburo de tungsteno, carburo de silicio, recubrimientos de dixido de
titanio y carburo de tungsteno sobre diversos metales como acero inoxidable,
hastelloy, monel, etc. Los restantes componentes metlicos se fabrican en bronce,
aceros inoxidables, monel, hastelloy, etc.
Las piezas elastomricas se fabrican en acrilo nitrilo (buna), cloropropenos
(neopreno), etileno propileno (epdm), fluoro carbones (viton), bromo butil, etc., ya
sea para o-rings o para fuelles. En aplicaciones crticas pueden suministrarse sellos
con O-ring fabricados con elastmeros muy especiales como el Kalrez [6].
2.4.4 Caractersticas de los Elastmeros Ms Utilizados
Los anillos O (O-rings) y formas moldeadas de elastmeros juegan una parte
importante en la tecnologa del sellado, ambos para moverse lentamente y para
puntos de contacto esttico. Aunque su precio es irrelevante, un fracaso de este
componente tanto en unidades complejas, como en grupos hidrulicos como el sello
mecnico, etc.; ocasionan averas e incluso una prdida completa de su funcin.
Generalmente, un O-rings es un anillo con un seccin transversal circular hecho de un
elastmero apropiado, con las tolerancias apropiadas y con una alta calidad de la
superficie. La figura N 2.6 muestra un ejemplo de este tipo de anillo. Tambin se
ofrecen varios tipos anillos con una geometra diferente, como anillos de seccin
rectangular o anillos de seccin en la forma de una manga.
-
41
Figura N 2.6 Anillo elastomrico (O-ring) de seccin transversal circular [7].
A continuacin se describen los tipos de anillos elastomericos (O-rings) ms
utilizados como componentes de los sellos mecnicos:
2.4.4.1 Perbunan o Caucho de Butadieno de Nitrilo (NBR)
El caucho de nitrilo (NBR) es la designacin general para el copolmero
prefijado. El porcentaje de acrilonitrilo vara con los productos tcnicos entre 18 y 50
por ciento y tiene una influencia considerable en las propiedades del elastmero. Con
un volumen alto de acrilonitrilo, la estabilidad para grasas y combustible se mejora,
mientras la flexibilidad a baja temperatura, elasticidad y el juego de compresin son
reducidos o deteriorados. NBR tiene buenas propiedades mecnicas y una alta
resistencia a la abrasin. El listado siguiente muestra los diferentes nombres
comerciales dados a estos anillos elastomricos con sus respectivos fabricantes:
-
42
Nombres comerciales: Fabricante:
Perbunan BAYER AG
Hycar B.F. GOODRICH CHEM
Chemigum GOODYEAR
Krynac POLYMER CORP
Elapim MONTECATINI
a. Estabilidad qumica a:
Los hidrocarburos alifticos (propano, butano, gasolina, aceites minerales y grasas, el combustible del diesel, parafina (los aceites de combustible)).
Las grasas vegetales y animales. Muchos diluidos cidos, bases y soluciones salinas, a baja temperatura. El agua.
b. Ninguna estabilidad qumica a:
Los hidrocarburos aromticos (benceno). Los hidrocarburos tratados con cloro (tetracloruro del tricloroetileno). Solvente polares (acetona, cetonas, acetato del etileno). Los cidos fuertes. Lquidos de frenos a base del glicol. Las influencias de ozono, tiempo e intemperie.
2.4.4.2 Etileno Propileno o Caucho del Propileno del Etileno (EPM, EPDM)
EPDM es un caucho producido por la copolimerizacin del etileno y del
propileno. Es obtenido usando un tercer monmero, el caucho del dieno del propileno
etileno, que particularmente tiene buenas caractersticas para los sellos en lquidos
hidrulicos esteres en base de fosfato y aplicado extensamente en los sistemas de
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43
frenos a base de glicol. El listado siguiente muestra los diferentes nombres
comerciales dados a estos anillos elastomricos con sus respectivos fabricantes:
Nombres comerciales: Fabricante:
Buna AP CHEM.HULS DE WERKE
Keltan DSM
Epcar B.F GOODRICH CHEM. CO.
Nordel DU PONT
Dutral MONTECATINI
a. Estabilidad qumica a:
El agua caliente y vapor caliente hasta +150C, especiales a +200C. Lquidos de frenos a base de glicol hasta +150C. Muchos cidos orgnicos e inorgnicos. Agentes de lavado, lejas de soda y soluciones custicas de la potasa. Lquidos hidrulicos basados en el ster fosfrico (Hfd-r). Aceites y grasas de silicn. Muchos solventes polares (alcoholes, cetonas, ster). Estabilidad al ozono, a envejecer y al tiempo.
b. Ninguna estabilidad qumica a:
Productos de aceite mineral (aceites, grasas, combustible).
2.4.4.3 Buna o Caucho Butlica (IIR)
La goma butlica (isobutileno, caucho del isopropeno) es producida por varias
firmas en varios tipos que se diferencian por su contenido de isopreno. El butilo tiene
una baja permeabilidad de gas y una buena caracterstica elctrica aisladora. El
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44
listado siguiente muestra los diferentes nombres comerciales dados a estos anillos
elastomricos con sus respectivos fabricantes:
Nombres comerciales: Fabricante:
Polysar BUTYL POLYMER CORP
Petro-Tex PETRO-TEX BUTLICO CHEM. CO
Exxon EXXO BUTLICO CHEM. CO.
a._ Estabilidad qumica a:
El agua caliente y vapor hasta 130C. Lquidos de frenos a base de glicol. Muchos cidos y bases. Soluciones salinas. Soluciones polares, tales como alcohol, cetonas y steres. Aceites y grasas de silicn. Skydrol 500 y 7000. Estabilidad al ozono, a envejecer y a tiempo.
b._ Ninguna estabilidad qumica a:
Aceites minerales y grasas. Combustibles. Hidrocarburos tratados con cloro.
2.4.4.4 Vitn o Caucho del Fluorocarbon
El caucho del fluorocarbon tiene una excelente estabilidad a altas temperaturas,
al ozono, al oxgeno, a los aceites mineral, a los lquidos hidrulicos sintticos, a los
combustibles, a los aromticos, a muchos solventes orgnicos y a productos
-
45
qumicos. El rango a baja temperatura es desfavorable y se extiende en
aproximadamente -15 grado centgrado a -20 grados centgrados de la tensin
dinmica. La permeabilidad de gas es baja y similar a la de la goma butlica. Los
compuestos especiales de FPM tienen altas estabilidades a los cidos, a los
combustibles, al agua y al vapor. El listado siguiente muestra los diferentes nombres
comerciales dados a estos anillos elastomricos con sus respectivos fabricantes:
Nombres comerciales: Fabricante:
Viton DU PONT
Dai-EL DAIKON KAGYO CO
Tecnoflon MONTECATINI
a._ Estabilidad qumica a:
Grasas y a los aceites minerales, baja hinchazn con el lquido No. 1 a 3 de ASTM.
Lquidos hidrulicos apenas inflamables del grupo de HFD. Aceites y grasas de silicn. Hidrocarburos alifticos (gasolina, butano, propano, gas natural). Hidrocarburos aromticos (benceno, tolueno). Hidrocarburos tratados con cloro (tetracloruro del tricloroetileno y del
carbn).
Combustibles, combustibles que contienen el metanol. Alto vaco. Estabilidad muy buena al ozono, al tiempo y a envejecer.
b._ Ninguna estabilidad qumica a:
Solventes polares (acetona, cetonas). Skydrol 500 y 7000.
-
46
Lquidos de frenos a base de glicol. Gas del amonaco, aminas, lcalis. Vapor sobrecalentado. cidos orgnicos de poco peso molecular (cido frmico y actico) [7].
2.4.5 Causas Comunes de Falla en los Sellos Mecnicos
Las causas ms comunes de fallas en los sellos mecnicos son:
2.4.5.1 Manipulacin Impropia de los Componentes del Sello
Esta es una de las causas principales de fallas prematuras. Las caras del sellado
primario tienen un acabado de precisin y estn manufacturadas con materiales de
cermica, carburo de tungsteno y carburo de silicio que son frgiles y fcilmente se
astillan, se agrietan, se quiebran o se rayan y se convierten en causa inmediata de
falla.
La limpieza tambin es algo importante, la suciedad o partculas extraas en las
caras, en los elementos del sellado secundario o en los alojamientos y ejes causan una
falla prematura o causan un dao suficiente que acorta la vida del sello. [8]
2.4.5.2 Montaje Incorrecto del Sello
La posicin a la altura de trabajo del sello es bsico, particularmente cuando la
altura-carga-velocidad, como en los resortes ondulados y fuelles, son empleados para
cargar mecnicamente las caras. La altura de trabajo mal dada, causa una fuerza de
cierre muy baja provocando una falla de contacto entre ellas, o cuando la altura es
menor a la especificada provocar una carga mayor que ocasiona una fractura de los
-
47
componentes del sello o un desgaste prematuro derivado del aumento de la fuerza de
cierre en las caras.
Otras causas comunes son la omisin de la colocacin de los elementos del
sellado secundario, un alineamiento inapropiado de las caras del sello con el eje y la
caja, o un apriete inapropiado de la brida. La falla del sello es provocado por una
distorsin en las caras de contacto o una falla de paralelismo entre ellas.
2.4.5.3 Seleccin Impropia del Diseo
Seleccin de materiales o diseos no apropiados, para las presiones,
temperaturas, velocidad angular y productos qumicos en una aplicacin dada. El
ataque qumico al sellado primario o secundario y el excesivo desgaste de las caras
son las causas de fallas ms frecuentes. Las fallas por extrusin del sellado
secundario ocurren cuando los lmites de presin, temperatura o ambos son
excedidos.
2.4.5.4 Procedimientos Impropios de Arranque y de Operacin
Factores adversos que afectan al sello, es decir, presin, velocidad del fluido y
temperatura ocasionan una falla inmediata o causan el dao suficiente para reducir la
vida normal del sello. El medio en el cual trabajan los sellos mecnicos requiere
considerar dos cuestiones bsicas:
a. Lubricacin de las caras de contacto
b. Disipacin del calor generado por ellas
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El arranque de la bomba con la succin de la bomba cerrada reduce
enormemente el enfriamiento del sello y provocar que el sello gire en seco,
requiriendo estos casos de un equipo adicional. Los fluidos que tienen un bajo punto
de ebullicin o un alto punto de fusin requieren un enfriamiento auxiliar o
calentamiento, respectivamente antes y durante la operacin del sello. Los fluidos que
contienen slidos disueltos o sin disolver, o que son rpidamente descompuestos u
oxidados, pueden a su vez requerir controles de temperatura.
2.4.5.5 Contaminantes dentro del fluido
Son causas muy comunes de una falla inicial en los sellos, especialmente en
los arranques de nuevas plantas o sistemas donde el fluido est contaminado con
materiales de construccin, tales como arena, escorias de soldaduras o productos
contaminantes corrosivos en general.
2.4.5.6 Malas condiciones del equipo:
Cuando el eje o los rodamientos o chumaceras del eje permiten un
movimiento axial o radial mayor al permitido de acuerdo al diseo del sello, provoca
un funcionamiento anormal que permite la fuga inmediata o acorta la vida del sello
[8].
2.5 Falla
El trmino de falla se plantea cuando un componente o equipo ha perdido la
capacidad de satisfacer un criterio de funcionamiento deseado, ya sea en cantidad o
calidad.
Las fallas son la razn de ser del mantenimiento, debido a que a ste le
corresponde prevenirlas y corregirlas para aumentar la disponibilidad del equipo.
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2.5.1 Anlisis de Fallas
Es un procedimiento mediante el cual, utilizando una serie de tcnicas, ensayos,
medidas y observaciones, se determina el origen y las causas de la falla de una pieza,
parte o componente de un equipo, mquina o estructura. [9]
2.5.2 Tcnicas para Determinar las Fallas y Sus Causas
Debido a la cantidad de fallas que ocurren en los diferentes equipos se hace
necesaria la aplicacin de un criterio selectivo para atacar, en primer lugar las fallas
que impactan negativamente en los resultados de mantenimiento y luego se aplican
otras metodologas para analizar en detalle las causas y sus fallas. [10]
2.5.2.1 Principio de Pareto
Es un mtodo que permite solucionar por orden de importancia y magnitud, la
causa de un problema que se debe investigar, hasta llegar a conclusiones que
permitan eliminarlos de raz. Este mtodo proviene de los trabajos del economista
italiano Wilfredo Pareto, quien comprob que aproximadamente el 20 % de las
causas originan el 80 % de las fallas.
A continuacin se mencionan los pasos que se deben seguir para aplicar este
principio:
1. Identificar el efecto que deseamos analizar y el objeto por alcanzar.
2. Hacer una lista de las fallas, definiendo la cantidad de veces que ocurri la
falla en el perodo de tiempo considerado en estudio.
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3. Ordenar las fallas de manera descendente, es decir a la falla con mayor
ocurrencia le corresponde el primer lugar y de esta forma se ordena de manera
decreciente las dems fallas.
4. Construir un sistema de ejes coordenadas, como se muestra en la Figura 2.7,
en el cual el eje horizontal (abscisas) le corresponde a las fallas ordenadas de
manera decreciente en lo que respecta a la ocurrencia, en el eje vertical
izquierdo (ordenada izquierda) le corresponde la frecuencia de falla y en el eje
vertical derecho (ordenada derecha) le corresponde el porcentaje acumulado
de falla.
5. Se construye la curva de fallas con respecto a la frecuencia de falla.
6. Trazar una lnea horizontal por el punto correspondiente al 80 % del
porcentaje acumulado y bajar una vertical por el punto que toca la curva, el
punto as obtenido indica que las fallas cuyas posiciones estn a la izquierda
causan el 80 % de las fallas. [11]
Figura N 2.7 Representacin del esquema del Diagrama de Pareto [12]
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2.5.2.2 Anlisis Causa-Efecto (Espina de pescado / Diagrama de ishikawa)
Es una tcnica grfica que permite apreciar con claridad las relaciones entre un
problema y las posibles causas que pueden estar contribuyendo para que esto ocurra.
El efecto se considera como la caracterstica de calidad que necesita mejora, las
causas son los factores de influencia.
El diagrama Causa-Efecto puede utilizarse para: visualizar, en equipos, las
causas principales y secundarias de un problema, la ampliacin de la visin de las
posibles causas de un problema, enriqueciendo su anlisis y la identificacin de
soluciones, analizar procesos en bsqueda de mejoras, conducir a modificar
procedimientos, mtodos, costumbres con soluciones, muchas veces, ms sencillas,
mostrar el nivel de conocimientos tcnicos que existen en la empresa sobre un
determinado problema, etc. [13]
Los pasos para construir el diagrama Causa-Efecto son los siguientes:
1. Definir con precisin el fenmeno o falla (efecto).
2. Elaborar un listado de todos los aspectos que tienen o podran tener influencia
sobre la aparicin de los fenmenos (causas).
3. Ordenar las causas del punto anterior, teniendo presente que algunas son
causas principales y otras secundarias; que son las que provocan las causas
principales.
4. Dibujar una flecha amplia de izquierda a derecha y escribir el efecto al final
de la flecha, como se muestra en la figura 2.8.
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52
5. Esquematizar las causas principales que pudieran estar provocando las fallas,
dirigiendo una rama en forma de flecha a la flecha principal (figura 2.8).
6. Esquematizar sobre las ramas de las causas principales, las causas secundarias
que influyan en ellas. [14]
Figura N 2.8 Representacin del esquema de un Diagrama causa- efecto
(Ishikawa) [14]
Materiales Mano de obra
EFECTO
Mtodos
Causa Secundaria
Causa Secundaria
Causa Secundaria
Causa Secundaria
Causa Secundaria
Causa
Medio ambiente
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CAPTULO III
DESARROLLO DEL TRABAJO
Generalidades
Este captulo contiene la metodologa empleada para determinar las causas de
las fallas de los sellos mecnicos de las bombas centrifugas de la Cervecera Polar
C.A., Planta Oriente. Se realiz un inventario de las bombas y de los sellos mecnicos
a travs del sistema de mantenimiento SAP R/3 para determinar la cantidad de
bombas y sellos presentes en el rea de elaboracin de cerveza de la empresa
registradas durante tres (3) aos, al mismo tiempo se realiz un anlisis del estado en
el que se encontraban los sellos mecnicos que fueron desmontados durante las
veinticuatro (24) semanas que dur la pasanta. Por medio de la aplicacin del
Principio de Pareto se determinaron las bombas crticas que fallaron por sello
mecnico, y mediante la metodologa de Ishikawa se analizaron en detalle las
posibles causas de las fallas de los sellos mecnicos. En relacin a esto se plantearon
propuestas para disminuir estas fallas y se elabor un manual de instruccin e
inspeccin para ser utilizado durante el mantenimiento de los sellos mecnicos.
A continuacin en la figura 3.1 se presenta un esquema de la metodologa que
se aplic para la ejecucin de este trabajo, la cual va a ser descrita en detalle.
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Especificaciones
tcnicas
Inventario de bombas y sellos mecnicos
Determinacin de las causas de fallas de los sellos mecnicos
Condiciones operativas de la bomba y del sello
mecnico
Elaboracin del manual de mantenimiento para sellos mecnicos
Anlisis de resultados
Clasificacin de las bombas crticas determinadas por el principio de Pareto
Determinacin de las bombas crticas, en funcin del sello mecnico
Emisin de las conclusiones y recomendaciones
Revisin bibliogrfica
Figura N 3.1 Diagrama de bloques de la metodologa empleada en el trabajo
de grado. [Fuente Propia]
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3.1 Desarrollo del Trabajo
3.1.1 Revisin Bibliogrfica
Esta es la primera etapa en la elaboracin del trabajo de grado, contempla la
bsqueda, revisin y recopilacin de informacin de diferentes bibliografas como
son: antecedentes de trabajos similares, manuales de sellos mecnicos, informacin
de la red de la empresa (intranet), tesis y textos; as como, entrevistas hechas al
personal de inspeccin y mantenimiento que aport informacin necesaria debido a
su experiencia laboral. Las entrevistas se realizaron de forma personal, informal y
estructurada al personal de la planta encargada del mantenimiento: ingenieros
mecnicos, tcnicos en mantenimiento mecnico, supervisores y tcnicos
instrumentistas.
3.1.2 Inventario de Bombas y Sellos Mecnicos
La empresa cuenta con un programa de mantenimiento SAP R/3 que maneja
entre otros procesos, todo lo relacionado con el mantenimiento, y se encarga de
guardar informacin referente a las ocurrencias de las fallas, la fecha, duracin de la
reparacin.
En esta etapa se realiz un inventario de las bombas y de los sellos mecnicos a
travs del sistema de mantenimiento SAP R/3 para determinar la cantidad de bombas
y sellos presentes en el rea de elaboracin de cerveza de la empresa. Para esto se
recopil del sistema de mantenimiento SAP R/3 informacin del funcionamiento de
las bombas y el sello mecnico registrados durante tres (3) aos.
Adicionalmente se realizo un anlisis del estado en el que se encontraban los
sellos mecnicos, que fueron desmontados durante las veinticuatro (24) semanas que
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dur la pasanta, donde se pudo constatar: la presencia de partculas extraas en
las caras, ejes u o-ring; desgastes y/o fracturas en sus componentes y en los ejes; las
dimensiones y la correcta seleccin de sus materiales constitutivos.
Para realizar este inventario se tomaron en consideracin los siguientes
aspectos:
3.1.2.1 Especificaciones Tcnicas
La obtencin de las especificaciones tcnicas de la bomba y los sellos
mecnicos, se realiz con la ayuda de los catlogos de los fabricantes. Se elabor una
tabla donde se tomaron en cuenta los siguientes parmetros:
Para la bomba:
Cdigo SAP Ubicacin en el proceso de elaboracin Marca y modelo Fluido de bombeo Presin y temperatura Tipo de sello utilizado Frecuencia de falla del sello
Para el sello:
Cdigo SAP Modelo Dimensiones (dimetro y longitud operacional) Material de fabricacin de las caras y del anillo elastomrico (o-ring)
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3.1.2.2 Condiciones Operativas de la Bomba y del Sello Mecnico
En esta seccin se estudiaron las condiciones en las que se encontraba operando
la bomba y el sello mecnico, como son: producto bombeado, presin y temperatura
del fluido. Tambin se comprob que las condiciones establecidas por el manual del
fabricante del sello para su uso en un debido proceso concordaran con las condiciones
reales en que se encontraba operando el sello.
3.1.3 Determinacin de las Bombas Crticas en Funcin de la Frecuencia de
Falla del Sello Mecnico
Debido a la cantidad de bombas y sellos mecnicos presentes en el rea de
elaboracin y a la poca informacin registrada en el sistema de mantenimiento SAP
R/3 sobre la descripcin del tipo de falla presente en el sello mecnico, se le aplic el
diagrama de Pareto a las bombas que fallaron por sellos mecnicos para as
determinar las bombas crticas, en funcin de la frecuencia de fallas del sello
mecnico.
Para determinar las bombas crticas se procedi a ordenar de manera
descendente las bombas que fallaron slo por causa del sello mecnico, aquellas
bombas que sus fallas no se encontraban dentro de los lmites de vida til del sello
mecnico no se incluyeron en el diagrama. Finalmente para construir el diagrama de
Pareto se obtuvo la frecuencia de falla y porcentaje acumulado de fallas de las
bombas debidas al sello mecnico.
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Luego de clasificar las bombas crticas en funcin del sello mecnico por rea
de flujo bombeado, se procedi a determinar cuales son las causas que provocan las
fallas en los sellos mecnicos, para ello se aplic la tcnica del diagrama causa-efecto
a cada uno de estos sellos.
3.1.5 Determinacin de las Causas de Fallas de los Sellos Mecnicos Aplicando el
Diagrama de Causa-Efecto
Mediante la aplicacin del diagrama de Pareto se jerarquizaron las bombas
crticas segn la frecuencia de falla del sello mecnico. Al obtener estas bombas se
obtienen los sellos mecnicos que producen las fallas ms recurrentes. Estas bombas
crticas se clasificaron de acuerdo al rea de elaboracin de la cerveza (cocimiento,
filtracin y fermentacin) en funcin del producto bombeado y del sello, debido a que
en las diferentes reas se present una cantidad de sellos similares y ste a su vez
posee caractersticas particulares, con una composicin, dimetro y tipo de o-ring
especficos.
3.1.4 Clasificacin de las Bombas Crticas Determinadas, por el Principio de
Pareto
La Figura 3.2 mostrada a continuacin plantea el diagrama Causa-Efecto con
las hiptesis que se analizaron para determinar las causas de falla en el sello
mecnico. Este diagrama comprende seis estudios: Mtodos, Equipos, Materiales,
Mediciones, Medio de operacin y Mano de Obra.
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Figura N 3.2 Diagrama de Causa-Efecto utilizado para determinar la falla en los sellos mecnicos. [Fuente Propia]
FALLA EN EL SELLO
MECNICO
Mano de Obra Dimensiones
Verificacin de entos
de parada y arranque
procedimi
Instalacin
Agentes corrosivos
Calidad
Materiale
Medio de Equipos
Grado de Entrenamiento
Supervisin
Uso de Aditivos incorrectos
Montaje
Bajo nivel
Mtodos
Vibraciones
Lubricacin
Golpes de Ariete
Motivacin
Inexistencia
Reconocimientos
Seguridad
Test elastomrico
Deformacin de los
Muelles Seleccin
Capacidad por debajo del estndar de operacin
Salario
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Las hiptesis de las causas propuestas en el diagrama Causa-Efecto para los
sellos mecnicos se describen a continuacin:
Materiales: el uso de materiales no aptos puede ocasionar daos en los componentes de los sellos mecnicos debido al contacto que existe entre ellos y el
flujo bombeado, por lo que se verificar como hiptesis de causa de falla los
siguientes parmetros:
a- Seleccin apropiada del material constitutivo del sello mecnico para las
condiciones de operacin: se determinar mediante el catalogo del fabricante si el
tipo de sello instalado para el proceso, cumple con las condiciones establecidas en
cuanto a los materiales de fabricacin de sus caras y dems componentes.
b- Calidad: se verificar si los sellos mecnicos utilizados por los fabricantes
cumplen con los certificados y normas de calidad ISO 9001-2000. Las normas ISO
9000 se refieren a los Sistemas de Calidad y permiten certificar que la empresa que
posee el certificado tiene implementado un Sistema de Calidad en toda su estructura,
es decir, que se orienta de cara a satisfacer las expectativas de sus clientes.
c- Test elastomrico: en esta etapa se realizarn ensayos no destructivos. Se
aplicar la tcnica de medicin directa con instrumentos especiales como tester
elastomricos, para evaluar los sellos mecnicos y obtener los resultados de
verificacin de los anillos de desgaste (o-ring). Para este ensayo se proceder a
colocar la muesca del instrumento el cual presenta tres clasificaciones (Viton, Etileno
propileno y Buna) segn el rebote recibido en la goma del anillo de desgaste. En la
figura 3.3 se muestra un modelo del instrumento utilizado para la realizacin de este
ensayo.
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Figura N 3.3 Modelo del instrumento (tester elastomrico) para determinar el
material de los o-rings de los sellos mecnicos. [Fuente Propia]
Dimensiones: en esta clasificacin se incluye como posibles causas los aspectos relacionados con la verificacin de las dimensiones del dimetro,
deformacin de los muelles durante la instalacin del sello mecnico. A continuacin
se describen las hiptesis dentro de esta categora.
a- Medicin de deformacin de los muelles: en esta etapa se realizar la
medicin de las deformaciones de los muelles con instrumentos de precisin, como el
vernier, para comprobar el ajuste, dependiendo del tipo y modelo de sello utilizado
por la bomba, segn el catalogo del fabricante.
Mano de obra: el personal juega un papel muy importante en el ciclo de trabajo del sello mecnico. El rendimiento y capacidad del personal est relacionado
directamente con sus conocimientos y destrezas, condicin fsica y mental; una
alteracin de cualquiera de estos factores afecta la capacidad de la persona de ejecutar
su trabajo. La confirmacin de la hiptesis de la mano de obra como causa de falla se
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realizar mediante entrevistas de forma personal, informal y estructurada al personal
responsable del mantenimiento de los sellos.
A continuacin se presentan las posibles causas incluidas dentro de este grupo:
a- Grado de entrenamiento: la capacitacin del personal es esencial para un
buen desempeo en las actividades a ejecutar y dicho entrenamiento debe ir acorde
con la responsabilidad y riesgos asociados al cargo que va ocupar el empleado, de no
cumplirse con ello, el trabajador pudiera tomar una decisin que afectara el
funcionamiento del sello mecnico.
b- Supervisin: el supervisor es un elemento clave dentro de cualquier
organizacin. De l depende la calidad del trabajo, el rendimiento, la moral y el
desarrollo de buenas actitudes por parte de los trabajadores. El supervisor dirige y
evala el trabajo y conoce a todos los trabajadores. Si se emplea una buena
supervisin durante la ejecucin del mantenimiento de los sellos es posible evitar una
falla en el mismo, por lo que se plantea la hiptesis como causa de falla la capacidad
del supervisor mientras se realiza el mantenimiento; as como la capacitacin del
mismo.
c- Motivacin: la motivacin es de importancia para cualquier rea; s se aplica
en el mbito laboral, se puede lograr que los empleados motivados se esfuercen por
tener un mejor desempeo en su trabajo. Es importante que el empleado se sienta
motivado cada da a realizar bien su trabajo; esta motivacin depende de una buena
remuneracin, de los reconocimientos en su labor, y en general de un buen ambiente
laboral. Se verificar en esta hiptesis el grado de motivacin presente en los
operadores encargados del mantenimiento de dichos sellos mecnicos.
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Mtodos: las operaciones de mantenimiento del sello mecnico son muy importantes y pueden ser causa de falla cuando el personal encargado incumple con
las tcnicas de manejo y cuidados de los mismos. La verificacin se har mediante las
siguientes hiptesis:
a- Verificacin de los procedimientos de parada y arranque de la bomba: se
verificarn los procesos realizados por el personal al ejec