plan de mantenimient calderas

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
TESIS
PROPUESTA DE PLAN DE MANTENIMIENTO
PREVENTIVO DEL ÁREA DE CALDERAS DEL
HOSPITAL REGIONAL DE HUANCAVELICA.
PRESENTADA POR EL BACHILLER:
CABALLERO NUÑEZ, YEHUDE HUGO
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO MECÁNICO
HUANCAYO – PERÚ
2016
I
ASESOR
Ing. Mg. MAYCO CHAVEZ, Raúl Jorge
II
III
AGRADECIMIENTO
A mi DIVINO NIÑO DULCE NOMBRE DE JESUS, y a mi SANTO PATRON
SANTO DOMINGO DE GUZMAN por escuchar mis oraciones y ser el pilar de mi
vida, por los dones que me han otorgado, por el amor, luz, ayuda y todas las
bendiciones que día a día me conceden. Porque sin ellos no soy nada y sin ellos
este sueño no hubiese sido posible realizar.
A mi familia por apoyarme y brindarme todo su apoyo incondicional y todo el
esfuerzo que han hecho por mí, por estar siempre presente en cada etapa de mi
carrera y sobre todo por cuidarme tanto.
A los operarios del área de calderas del Hospital Regional Zacarías Correa
Valdivia de Huancavelica, por la colaboración brindada para la realización del
presente trabajo.
IV
DEDICATORIA
A mis padres Hugo y Zulma, por
todo el apoyo y amor incondicional
que me brindaron a lo largo de toda
mi vida.
A mi mamita Melania, por toda la
comprensión
que
siempre
me
brindo, por su infinito amor y por las
ganas que me daba cada día para
seguir adelante.
A mis hermanitos José, Ángela y
Javier, por todo el apoyo brindado.
V
RESUMEN
El Hospital Regional de Huancavelica, lleva por nombre “Zacarías Correa
Valdivia”, siendo este el Hospital más importante con el que cuentan los
pobladores de la Región Huancavelica.
El tipo de investigación que se realizo es básico de nivel descriptivo, puesto que
se aplicó el conocimiento a partir de la observación con el objetivo de encontrar
una adecuada propuesta de plan de mantenimiento preventivo en el área de
calderas del Hospital. Para lo cual fue necesario la revisión documentaria,
observación, reportes, tablas de datos referentes a los equipos de la institución.
Encontrando que el mantenimiento actual, desarrollado en todos los equipos e
instalaciones de la institución, no ha sido el adecuado, debido a que carece de un
cronograma definido del tipo de mantenimiento que se le debe realizar a cada
equipo.
Por esta razón, este estudio está orientado a un análisis de la situación actual
de la institución, para de esta manera realizar un plan de mantenimiento. Por lo
tanto, con la elaboración de este plan de mantenimiento preventivo, se espera que
al ser implementado la institución reduzca el porcentaje de mantenimiento
correctivo, además se enfoca la propuesta de
iniciar un plan de capacitación
para el personal de operación y mantenimiento de calderas de la institución.
Palabras claves: Caldera, Mantenimiento Preventivo y Hospital.
VI
ABSTRACT
Huancavelica Regional Hospital, is called "Zacarías Correa Valdivia", this being
the most important Hospital with that citizens of the Huancavelica Region.
The research that was conducted is basic the level descriptive, since knowledge
is applied from the observation with the aim of finding a suitable proposal for
preventive maintenance plan for the area Hospital boiler. Which it was necessary
for the document review, observation, reports, data tables regarding equipment of
the institution.
Finding that maintenance has been practiced in all equipment and facilities of
the institution, it has not been adequate because it lacks a defined schedule
maintenance procedure that is each team must perform.
For this reason, this study is aimed at an analysis of the current situation of the
institution, to thereby perform a maintenance plan. Therefore, with the
development of this plan preventive maintenance, it is expected to be implemented
the institution to reduce the percentage of corrective maintenance, and the
proposal to initiate a training plan for staff operation and maintenance of boilers
focuses the institution.
Keywords: Boiler, Preventive Maintenance and Hospital.
VII
INDICE GENERAL
ASESOR ________________________________________________________ I
AGRADECIMIENTO _______________________________________________III
DEDICATORIA___________________________________________________ IV
RESUMEN _______________________________________________________ V
ABSTRACT _____________________________________________________ VI
INDICE GENERAL ________________________________________________ VII
INDICE DE FIGURAS _____________________________________________ XII
INDICE DE TABLAS _____________________________________________ XIV
INTRODUCCION __________________________________________________ 1
CAPITULO I
PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA _____________________________ 3
1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA _______________________________ 5
1.2.1 Problema General________________________________________ 5
1.3 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ____________________________ 5
1.3.1 Objetivo General _________________________________________ 5
1.3.2 Objetivos Específicos _____________________________________ 5
VIII
1.4 JUSTIFICACIÓN _____________________________________________ 6
1.5 LIMITACIONES DEL ESTUDIO __________________________________ 6
CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN ________________________ 8
2.2 BASES TEÓRICAS __________________________________________ 11
2.2.1 Generalidades del Mantenimiento __________________________ 11
2.2.1.1 Definición ______________________________________ 11
2.2.1.2 El Mantenimiento a través de la Historia _______________ 12
2.2.1.3 Nuevas Tendencias del Mantenimiento _______________ 16
A. Curva de la Bañera ____________________________ 16
B. Trilogía del Mantenimiento _______________________ 18
2.2.1.4 Mantenimiento Correctivo __________________________ 19
A. Mantenimiento correctivo no planificado ____________ 20
B. Mantenimiento correctivo planificado _______________ 21
2.2.1.5 Mantenimiento Preventivo__________________________ 22
A. Ventajas y Limitaciones _________________________ 22
B. Indicadores del mantenimiento preventivo ___________ 23
C. Nivel de criticidad de los equipos __________________ 28
2.2.1.6 Importancia del mantenimiento preventivo _____________ 33
2.2.2 Calderas ______________________________________________ 35
2.2.2.1 Definición ______________________________________ 35
2.2.2.2 Clasificación de las calderas ________________________ 36
A. Calderas Acuotubulares _________________________ 38
B. Calderas Pirotubulares__________________________ 39
2.2.2.3 Tratamiento del agua en calderas____________________ 44
A. Fuentes de Agua ______________________________ 45
B. Parámetros tratamiento del agua __________________ 46
IX
C. Requerimientos del agua para alimentación a la caldera 48
D. Problemas más frecuentes ______________________ 49
E. Equipos de tratamiento de agua __________________ 52
2.3 BASES CONCEPTUALES _____________________________________ 55
2.3.1 Plan de mantenimiento preventivo __________________________ 55
2.3.1.1 Descripción del plan de mantenimiento preventivo _______ 56
2.4 OPERACIONALIZACION DE VARIABLES ________________________ 58
CAPITULO III
METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
3.1 MÉTODO DE INVESTIGACIÓN ________________________________ 59
3.2 TIPO DE INVESTIGACIÓN ____________________________________ 60
3.3 NIVEL DE INVESTIGACIÓN ___________________________________ 61
3.4 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN _______________________________ 62
3.5 POBLACIÓN, MUESTRA O UNIDAD DE OBSERVACIÓN ____________ 64
3.6 TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS ______ 65
3.6.1 Técnicas de recolección de datos __________________________ 65
3.6.2 Instrumentos de recolección de datos _______________________ 66
3.7 PROCEDIMIENTO DE RECOLECCIÓN DE DATOS ________________ 68
CAPITULO IV
EVALUACIÓN ACTUAL DE LAS CALDERAS Y RUTINAS DE
MANTENIMIENTO
4.1 ORGANIGRAMA DEL HOSPITAL Y ÁREA ________________________ 69
4.1.1 Organigrama del Hospital _________________________________ 69
4.1.2 Organigrama del área de servicios generales y mantenimiento ____ 71
4.2 EVALUACIÓN ACTUAL DEL AREA DE CALDERAS ________________ 71
X
4.2.1 Condición actual de las calderas ___________________________ 71
4.2.1.1 Consumo de combustible por hora ___________________ 73
4.2.1.2 Tratamiento del agua _____________________________ 77
4.2.1.3 Cantidad de vapor generado________________________ 82
4.2.2 Proceso de generación de vapor y agua caliente _______________ 82
4.2.3 Descripción de los equipos auxiliares ________________________ 84
4.2.3.1 Quemadores ____________________________________ 84
4.2.3.2 Bombas de alimentación de agua ____________________ 85
4.2.3.3 Sistema de condensado ___________________________ 86
4.2.3.4 Red de tuberías _________________________________ 87
4.2.4 Determinación de los equipos críticos _______________________ 88
4.2.4.1 Criticidad de la caldera ____________________________ 90
4.3 SITUACIÓN ACTUAL DEL MANTENIMIENTO _____________________ 92
4.3.1 Actividades de mantenimiento realizados actualmente __________ 93
4.3.2 Formatos utilizados en los procesos de mantenimiento __________ 94
CAPITULO V
PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO
5.1 EMPADRONAMIENTO DE EQUIPOS ____________________________ 95
5.2 CODIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS _____________________________ 96
5.3 DISEÑO DEL SISTEMA DOCUMENTAL ________________________ 100
5.3.1 Ficha técnica _________________________________________ 100
5.3.2 Hoja de vida __________________________________________ 102
5.3.3 Rutinas de mantenimiento _______________________________ 102
5.3.4 Relación de requerimientos ______________________________ 105
5.3.4.1 Semanal ______________________________________ 105
5.3.4.2 Mensual ______________________________________ 106
5.3.4.3 Trimestral _____________________________________ 107
5.3.4.4 Semestral _____________________________________ 107
XI
5.3.4.5 Anual _________________________________________ 108
5.3.5 Instructivo u Órdenes de trabajo ___________________________ 109
5.4 DISEÑO DE TABLEROS DE CONTROL _________________________ 111
5.5 PLAN DE CAPACITACIÓN AL PERSONAL DE OPERACIONES ______ 116
5.5.1 Capacitación teórica y de funciones ________________________ 116
5.5.1.1 Concepto y funciones de una caldera ________________ 116
5.5.1.2 Registro de datos en la caldera ____________________ 117
5.5.1.3 Purga ________________________________________ 118
5.5.1.4 Afinación de la caldera ___________________________ 119
5.5.1.5 Limpieza de los tubos de fuego ____________________ 120
5.5.1.6 Sistema de alimentación de agua ___________________ 121
5.5.2 Detalles de la ejecución del plan de mantenimiento preventivo ___ 121
5.5.3 Seguridades en el área de calderas ________________________ 128
5.5.3.1 Orden y limpieza ________________________________ 128
5.5.3.2 Normas de seguridad en el área de calderas __________ 129
5.6 APORTES Y APLICACIONES _________________________________ 131
CONCLUSIONES _______________________________________________ 133
RECOMENDACIONES ___________________________________________ 135
BIBLIOGRAFÍA _________________________________________________ 137
ANEXO 1 ______________________________________________________ 141
PLANO DE UBICACIÓN DEL ÁREA DE CALDERAS __________________ 141
ANEXO 2 ______________________________________________________ 143
ADJUDICACIÓN POR SERVICIO DE M.C. DE CALDERA ______________ 143
ANEXO 3 ______________________________________________________ 158
MANUAL DE CALDERAS ATTSU RL ______________________________ 158
XII
INDICE DE FIGURAS
Figura 1.1: Vista de la puerta principal de ingreso. ________________________ 3
Figura 1.2: Calderas del Hospital Regional de Huancavelica. ________________ 4
Figura 2.1: Curva de la bañera_______________________________________ 17
Figura 2.2: Trilogía del mantenimiento. ________________________________ 18
Figura 2.3: Ejemplo de cálculo de la disponibilidad._______________________ 27
Figura 2.4: Matriz de criticidad. ______________________________________ 32
Figura 2.5: Diagrama de funcionamiento de una caldera. __________________ 36
Figura 2.6: Esquema de una caldera acuotubular.________________________ 38
Figura 2.7: Transporte de una caldera acuotubular. ______________________ 39
Figura 2.8: Esquema de una caldera pirotubular. ________________________ 40
Figura 2.9: Caldera pirotubular. ______________________________________ 41
Figura 2.10: Detalle de caldera de dos pasos de gases. ___________________ 42
Figura 2.11: Detalle de caldera de triple pasó. ___________________________ 43
Figura 2.12: Ciclo del agua. _________________________________________ 46
Figura 2.13: Ejemplos de incrustaciones en una caldera. __________________ 49
Figura 2.14: Corrosión por oxígeno o “pitting”. ___________________________ 51
Figura 2.15: Corrosión cáustica en fogón de una caldera. __________________ 52
Figura 2.16: Equipos tratamiento de agua para calderas. __________________ 53
Figura 2.17: Ablandadores. _________________________________________ 53
Figura 3.1: Ficha de lectura._________________________________________ 65
XIII
Figura 4.1: Organigrama del Hospital. _________________________________ 70
Figura 4.2: Organigrama del área de mantenimiento. _____________________ 71
Figura 4.3: Caldera ATSSU RL800. ___________________________________ 73
Figura 4.4: Caldera BOILER IR.P.3WB50.02. ___________________________ 73
Figura 4.5: Dimensiones de la caldera ATTSU RL800. ____________________ 74
Figura 4.6: Cisternas de almacenamiento de combustible del Hospital. _______ 76
Figura 4.7: Ablandadores para el intercambio iónico. _____________________ 78
Figura 4.8: Diagrama de flujo de tratamiento de agua. ____________________ 79
Figura 4.9: Probador de dureza (método cuentagotas).____________________ 80
Figura 4.10: Cámara de agua de una caldera pirotubular. __________________ 82
Figura 4.11: Diagrama del proceso de generación de vapor y agua caliente. ___ 83
Figura 4.12: Quemador de la caldera ATTSU. ___________________________ 84
Figura 4.13: Quemador de la caldera BOILER. __________________________ 85
Figura 4.14: Bomba de agua para alimentación de la caldera. ______________ 85
Figura 4.15: Bombas de agua a la salida de los condensadores. ____________ 86
Figura 4.16: Condensadores. ________________________________________ 87
Figura 4.17: Tuberías de distribución general de vapor con sus soportes. _____ 88
Figura 4.18: Matriz de criticidad de una caldera. _________________________ 92
Figura 4.19: Cuaderno de incidentes. _________________________________ 94
Figura 5.1: Codificación de equipos. __________________________________ 97
XIV
INDICE DE TABLAS
Tabla 2.1: Ventajas y limitaciones del mantenimiento preventivo. ____________ 23
Tabla 2.2: Procedimientos para una adecuada mantenibilidad. ______________ 25
Tabla 2.3: Diferencia entre mantenibilidad y confiabilidad. _________________ 26
Tabla 2.4: Criterios de criticidad y su cuantificación_______________________ 30
Tabla 2.5: Cuadro comparativo de calderas pirotubulares y acuotubulares. ____ 44
Tabla 2.6: Requerimientos agua alimentación calderas vapor según BS 2486. _ 48
Tabla 2.7: Intercambio iónico. _______________________________________ 54
Tabla 2.8: Operacionalizacion de la variable. ___________________________ 58
Tabla 3.1: Selección del diseño e hipótesis de investigación. _______________ 63
Tabla 3.2: Diseño de la investigación. _________________________________ 64
Tabla 3.3: Formato de registro de equipos. _____________________________ 67
Tabla 4.1: Características técnicas de las calderas del Hospital._____________ 72
Tabla 4.2: Dimensiones de la caldera ATTSU RL800. _____________________ 74
Tabla 4.3: Horario de funcionamiento de las calderas. ____________________ 75
Tabla 4.4: Procedimientos para medir la dureza del agua. _________________ 81
Tabla 4.5: Criterios y cuantificación de frecuencia de fallas. ________________ 89
Tabla 4.6: Criterios y cuantificación del impacto operacional. _______________ 89
Tabla 4.7: Criterios y cuantificación de la flexibilidad operacional.____________ 89
Tabla 4.8: Criterios y cuantificación de costos de mantenimiento. ____________ 90
Tabla 4.9: Criterios y cuantificación del ISAH. ___________________________ 90
Tabla 4.10: Criticidad de una caldera. _________________________________ 92
XV
Tabla 5.1: Inventario de equipos. _____________________________________ 96
Tabla 5.2: Codificación de equipos. ___________________________________ 97
Tabla 5.3: Codificación de equipos. ___________________________________ 98
Tabla 5.4: Codificación de equipos del hospital. _________________________ 99
Tabla 5.5: Formato de ficha técnica. _________________________________ 101
Tabla 5.6: Formato de hoja de vida.__________________________________ 103
Tabla 5.7: Formato de rutinas de mantenimiento preventivo. ______________ 104
Tabla 5.8: Formato de orden de trabajo. ______________________________ 110
Tabla 5.9: Tableros de control del primer semestre. _____________________ 112
Tabla 5.10: Tablero de control del segundo semestre. ___________________ 114
1
INTRODUCCION
El trabajo de investigación desarrolla una “Propuesta de Plan de Mantenimiento
Preventivo del Área de Calderas del Hospital Regional, de Huancavelica”.
Enfocado a brindar una guía confiable de rutinas de mantenimiento para dichos
equipos.
Actualmente, el Hospital Regional de Huancavelica, se encuentra ubicado en
el distrito, provincia y departamento de Huancavelica, cuenta con dos calderas,
las cuales intercalan su operación, semanalmente. Estos equipos se encargan de
brindar servicio de vapor y agua caliente a las diversas áreas del Hospital como
quirófanos, consultorios, esterilización de instrumentos quirúrgicos, comedor,
lavandería y central de equipos, ya que sin el vapor estos se vuelven
inoperantes. Por tal motivo, es de suma importancia presentar un
plan
de
mantenimiento preventivo, ya que actualmente la institución carece de un plan
referente a mantenimiento.
El trabajo de investigación contiene cinco capítulos más las conclusiones y
recomendaciones necesarias.
El tema que se desarrolló en el primer capítulo es el de planteamiento del
estudio, en donde se da a conocer el planteamiento del problema, problema
general, los objetivos del presente trabajo de investigación además de la
justificación y las limitaciones de estudio. Dándose a conocer la necesidad que
2
existe de contar con un plan de mantenimiento que es necesario para el
funcionamiento de las calderas.
En el segundo capítulo se presenta un marco teórico de donde se compila
información relacionado a la variable de esta investigación las cuales sirven de
apoyo para un adecuado sustento del presente estudio. Dándonos a conocer
conceptos, teorías, formulas, características y procedimientos requeridos para la
elaboración del presente trabajo de investigación.
El tercer capítulo, está compuesto de la metodología de la investigación,
en donde los contenidos desarrollados en este capítulo son: el método de
investigación, tipo de investigación, nivel de investigación, diseño de la
investigación, unidad de observación, las técnicas e instrumentos de recolección
de datos utilizados en el presente estudio y el procedimiento de recolección de
datos.
En el cuarto capítulo se realiza el diagnóstico del funcionamiento actual de
las calderas, y las condiciones en que se encuentra; también se da la descripción
del tratamiento del agua antes del ingreso a la caldera y lo que ocasiona el no
aplicar el mantenimiento correcto a la red de distribución del mismo.
En el capítulo cinco se propone una guía para rutinas de mantenimiento
preventivo para las calderas de la institución, con el fin de mejorar el
estado actual de las mismas. Además se describe un plan de capacitación para
el personal de operación y mantenimiento de calderas, ya que es de suma
importancia que el personal esté debidamente capacitado para poder solucionar
cualquier problema que se pueda presentar.
CABALLERO N., YEHUDE H.
3
CAPÍTULO I
PLANTEAMIENTO DEL ESTUDIO
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El Hospital Regional de Huancavelica, lleva por nombre “Zacarías Correa
Valdivia”, está ubicado en el departamento de Huancavelica, provincia de
Huancavelica y distrito de Huancavelica, con dirección en Av. Andrés Avelino
Cáceres S/N. Contando con una edificación de más de 50 años, siendo
construida en el año 1963 y que actualmente ostenta la categoría de Hospital
II-2, siendo este el Hospital más importante con el que cuentan los pobladores
de la Región Huancavelica. En su totalidad la edificación inicial está construida
de un solo nivel. En la figura 1.1 se puede apreciar la puerta principal de
ingreso al Hospital.
Figura 1.1: Vista de la puerta principal de ingreso.
Fuente: Fotografía tomada a las afueras de Hospital.
4
El Hospital cuenta con dos calderas (Figura 1.2), las cuales brindan servicio
de vapor y agua caliente a las diversas áreas de la institución como
quirófanos, consultorios, esterilización de instrumentos quirúrgicos, comedor,
lavandería y otras diversas áreas. A través de estos años estos equipos se
han venido deteriorando, lo cual puede perjudicar el correcto funcionamiento
de dichos equipos y la correcta atención a los ciudadanos de la Región
Huancavelica. Y además de que por falta de presupuesto, se tiene la
necesidad de aplicar a los equipos netamente un mantenimiento correctivo,
cabe decir que solo se reparan estos equipos cuando están inoperativos.
Muchos de estos inconvenientes podrían ser subsanados si se contara con
un adecuado plan de mantenimiento el cual aborde la importancia de las
rutinas de mantenimiento preventivo, que nos permiten tener un historial,
conocer en qué estado se encuentran las calderas y sus demás equipos
auxiliares, así como identificar las principales causas que provocan las fallas.
Todo esto nos permitirá minorar las paradas inoportunas de las calderas
además de alargar su vida útil y es por ello que es de suma importancia hacer
un diagnóstico del estado actual de las calderas con el fin de tener una base
sustancial para darle importancia al plan de mantenimiento preventivo.
Figura 1.2: Calderas del Hospital Regional de Huancavelica.
Fuente: Fotografía tomada en el área de calderas del HRH.
5
Al proponer un plan de mantenimiento preventivo y su posterior aceptación
para su implementación, se espera que la institución reduzca el porcentaje de
mantenimientos correctivos, además de
iniciar el proceso de capacitación
para el personal de operación y mantenimiento de calderas.
1.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
1.2.1 Problema General
¿Cuáles son las características de un plan de mantenimiento
preventivo
del
área
de
calderas
en
el
Hospital
Regional
de
Huancavelica?
1.3 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.3.1 Objetivo General
Proponer un plan de mantenimiento preventivo del área de calderas
del Hospital Regional de Huancavelica.
1.3.2 Objetivos Específicos
•
Verificar el estado actual de las calderas del Hospital Regional de
Huancavelica.
•
Elaborar un formato para definir una guía de rutina de
mantenimiento preventivo que garantice el buen funcionamiento
de las calderas del Hospital.
•
Controlar las actividades de mantenimiento realizadas a las
calderas del Hospital Regional de Huancavelica.
•
Proponer un plan de capacitación para los operadores del área
de caldera del Hospital Regional de Huancavelica.
6
1.4 JUSTIFICACIÓN
El Hospital recibe un presupuesto anual de parte del Gobierno Regional de
Huancavelica, el cual es muy escaso y no abarca para la renovación de los
equipos, es por ello que a las calderas y demás equipos solo se les aplica
netamente el mantenimiento correctivo. Y sabemos que un Hospital es un
lugar donde se tiene un trabajo continuo, el cual no es posible detenerlo por
fallas o averías, ya que alguno de estos errores podría reflejarse en una
deficiente atención a los ciudadanos, por eso es indispensable que los equipos
estén el menor tiempo inoperativos.
Al plantear un plan de mantenimiento preventivo, se estaría evitando
paradas continuas de las calderas, y así no entorpecer las funciones de las
otras áreas como quirófanos, lavandería, consultorios, comedor que dependen
de las calderas para la generación de vapor y agua caliente. Y además se
estaría prolongando su vida útil así mismo representa un ahorro económico en
cuanto a reparación de las calderas, ya que solo se realizaría en ciertos
periodos un mantenimiento correctivo.
1.5 LIMITACIONES DEL ESTUDIO
Los inconvenientes que se presentaron al desarrollar el preste trabajo de
investigación fueron los siguientes:
1. La recopilación de datos y antecedentes del área de servicios generales
y mantenimiento es muy tediosa por las siguientes razones:
•
El cambio permanente del personal encargado de los archivos y
muchas veces no tiene el conocimiento básico de secretariado y
desconocen de la ubicación de los archivos de años anteriores.
•
Cambio permanente de Jefe del área de Mantenimiento.
•
No existe entregas de cargo que realiza el Ingeniero responsable del
área.
7
•
Deficiente rellenado de los partes diarios formulados por el personal
de mantenimiento.
2. Existe limitada orientación científica actualizada por parte del Jefe del
área de Mantenimiento.
3. Escasa información en el área de mantenimiento acerca de la gestión de
mantenimiento y del proceso de generación de vapor.
8
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
2.1 ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN
En la Universidad Central de Venezuela, en la carrera de Ingeniería
Mecánica existe una tesis titulada “Estudio para la optimización del sistema de
generación de vapor de un Hospital”, presentado por (Spinelli B., 2003) para
optar el título de Ingeniero Mecánico. De este trabajo se concluye que si la
dureza del agua se encuentra en valores muy altos dentro de una caldera, se
podría tener la certeza que el agua está produciendo incrustaciones en la
caldera lo cual incide directamente sobre la vida útil de la misma, por lo tanto,
se debe considerar, en las labores de mantenimiento preventivo como un
factor esencial medir la dureza del agua, a fin de poder evitar las
incrustaciones en las calderas.
En la Universidad San Carlos de Guatemala, en la Facultad de Ingeniería,
escuela de Ingeniería Mecánica existe una tesis titulada, “Diseño del plan de
mantenimiento preventivo del área de calderas del Hospital Nacional Santa
Elena de Santa Cruz del Quinche, el Quinche”, presentado por (Larios Ren,
2011) para optar el título de Ingeniero Mecánico en el cual manifiesta que,
tener los datos técnicos, es la manera adecuada de empezar a trabajar con los
equipos de generación de vapor, ya que son equipos de vital importancia en
un Hospital, por ende conocerlos de una forma detallada es una herramienta
9
indispensable para solucionar cualquier problema que pueda darse. Así mismo
también concluye que el mantenimiento preventivo es un factor importante en
la vida económica de una maquina ya que un programa bien definido de
mantenimiento preventivo, producirá una extensión en la vida útil de los
componentes de una unidad y, además, producirá una baja en los costos de
reparaciones y tiempo de paro no planeado, que son los más significativos
entre los costos de operación.
Según (Nicolin Vazquez, 2009), en su tesis titulada “Implementación de un
programa de mantenimiento predictivo, preventivo y correctivo para un
Hospital”, presentada ante la escuela superior de Ingeniería Mecánica y
Eléctrica del Instituto Politécnico Nacional en la ciudad de México, propone
realizar un mantenimiento en función al desgaste del equipo, la cual tiene que
comprender dos etapas, en la primera etapa se propone un mantenimiento
preventivo, con el objetivo de disminuir los costos y aumentar la eficiencia de
los equipos. La segunda etapa será corregir las fallas presentadas por el mal
uso y falta de mantenimiento del equipo. Pretendiendo con este sistema tener
absoluto control y supervisión de cada uno de los componentes de la caldera,
garantizando el óptimo rendimiento y confiabilidad del equipo.
En la Universidad Nacional Autónoma de México, Programa de maestría y
doctorado en Ingeniería, existe una tesis titulada, “Control Predictivo
Generalizado de una Caldera de Tubos de Fuego”, presentado por (Verdezota
Cherres, 2011), para optar el grado de Maestro en Ingeniería, en la cual
concluye que el funcionamiento de las calderas pirotubulares como objeto de
control automático. Además, se mostró que esta clase de calderas presentan
un comportamiento dinámico difícil, con múltiples entradas y salidas, así como
múltiples interrelaciones entre variables. Se concluyó que la presión del vapor
en el cuerpo de la caldera constituye una de las variables más importantes de
esta clase de equipos, debido a que el control de la combustión se realiza
mediante el control de la presión de vapor.
10
En la Escuela Superior Politécnica Del Litoral en la Facultad de Ingeniería
Mecánica y Ciencias de la Producción se encuentra registrada la tesis titulada
“Elaboración de un Plan de Mantenimiento Predictivo y Preventivo en
Función de la Criticidad de los Equipos del Proceso Productivo de una
Empresa
Empacadora
de Camarón”, presentada por (Pesantez Huerta,
2007), quien presento y sustento para optar el grado Ingeniero Industrial
en que el año 2007, del presente trabajo se deduce que es necesario
mantener registros confiables de los diversos mantenimientos que se ejecutan
a los equipos, ya que de esta manera se puede aplicar de manera efectiva un
plan de mantenimiento programado. Al no contar con un plan se dedicara a
actuar resolviendo averías o desperfectos en todos los equipos de la planta, y
realizando tareas de mantenimiento no programadas basadas en la
experiencia de los técnicos o sobre la base de las averías que se presentaban.
En la Universidad Nacional Mayor de San Marcos
en la Facultad de
Ingeniería Industrial, existe una tesis titulada “Sistema De Gestión Del
Mantenimiento
Industrial”,
presentada
por
(Rivera Rubio, 2011), quien
presento y sustento para optar el grado Ingeniero Industrial en el 2011, del
presente
trabajo
se
deduce
que la gestión integral del mantenimiento,
incluye una serie de estrategias alineadas con la misión del negocio, cuyo
objetivo es lograr la competitividad organizacional. Para alcanzarla existen los
factores claves siguientes: Seguridad, Productividad, Respeto por el medio
ambiente y la Confiabilidad esto último es lo que faculta asegurar los cuatro
factores a lo largo del tiempo y por lo tanto garantiza la rentabilidad. La
Confiabilidad del Talento Humano es la estrategia clave para gestionar la
información
y
tomar
Talento Humano,
es
las decisiones
más
acertadas. El desarrollo
del
el elemento indispensable para incrementar la
Confiabilidad de los Activos.
En la Universidad Nacional de Ingeniería en la Facultad de Ingeniería
Mecánica existe una tesis titulada “Programa de Mantenimiento Preventivo
11
para el área de Lavandería del Hospital Arzobispo Loayza”, presentada por
(Flores Gamarra, 2009) quien presento y sustento para optar el grado
Ingeniero Mecánico Eléctrico en el 2009, del presente trabajo se deduce
que el uso técnico y eficiente con el nuevo programa de mantenimiento
preventivo y su correcto funcionamiento con las mejoras
permiten
del
caso,
nos
minorar las paradas de los equipos y reducir los mantenimiento
correctivos no planificados.
En la Universidad Nacional Del Centro Del Perú en la Facultad de
Ingeniería Mecánica existe una tesis titulada “Plan de Mantenimiento en el
Taller de Maquinas Herramientas de la Especialidad de Mecánica Automotriz
del I.S.T. Max Planck – Ambo.”, presentada por
(Mendoza Bacilio, 2002),
quien presento y sustento para optar el grado Ingeniero Mecánico en el
2002, del presente trabajo se deduce que la implantación y estudios de
fallos, causas y medidas correctoras y preventivas, no pueden llevarse a
cado desde un Departamento de Ingeniería de Mantenimiento, ajeno a la
realidad de la propia planta, de su entorno, del contexto y de la manera
en
que
producción
opera
y
explota
los sistemas
mantenidos.
Es
necesaria la introducción de un método de trabajo basado en grupos de
estudio, que involucren a las diferentes áreas de la empresa, de forma
que,
tras
la
debida
formación
previa,
trabajen metodológicamente, y
estructuren con detalle los problemas, el análisis de las funciones
y
secuencias y la deducción de las medidas correctoras y preventivas.
2.2 BASES TEÓRICAS
2.2.1 Generalidades del Mantenimiento
2.2.1.1 Definición
Se define habitualmente mantenimiento como el conjunto de
técnicas destinado a conservar equipos e instalaciones
industriales en servicio durante el mayor tiempo posible
12
(buscando la más alta disponibilidad) y con el máximo
rendimiento. (Santiago Garcia, 2009)
Según (Diaz Navarro, 2004), entiende por mantenimiento a la
función empresarial a la que se encomienda el control del
estado de las instalaciones de todo tipo, tanto las productivas
como las auxiliares y de servicios. En ese sentido se puede
decir que el mantenimiento es el conjunto de acciones
necesarias para conservar o restablecer un sistema en un
estado que permita garantizar su óptimo funcionamiento a un
costo mínimo.
Podemos encontrar infinidad de definiciones diferentes para
el concepto de mantenimiento según los criterios de cada autor.
Intentando homogenizar diferentes criterios, podemos definir el
mantenimiento como:
“El conjunto de actividades que se realizan sobre un
componente,
equipo o sistema para asegurar que continúe
desempeñando las funciones que se esperan de él, dentro de
su contexto operacional”.
2.2.1.2 El Mantenimiento a través de la Historia
Desde el inicio de la vida humana las herramientas
fabricadas por el hombre se han perfeccionado día con día,
debido a que éstas le permiten conseguir sus satisfactorios
físicos y psíquicos. Durante la Primera Revolución Industrial, se
consideró que para fabricar un producto cualquiera, era
necesario emplear 90% de mano de obra y el resto lo
proporcionaban las máquinas. Conforme el tiempo pasó y a
través de los esfuerzos por mejorar su función haciendo las
máquinas más rápidas y precisas, en la actualidad se
13
consigue obtener un producto o servicio con máquinas que se
encargan de elaborar más de 90% de éste, lo cual ha sido
posible por la dedicación que la humanidad le ha puesto al
desarrollo de las labores de cuidado a sus recursos físicos,
materia a la que desde sus inicios se llamó mantenimiento.
(Rivera Rubio, 2011)
Basado en artículo publicado por (Puig Novell, 2013). El
mantenimiento irrumpe con fuerza con la revolución industrial
provocada por la aparición de la máquina de vapor, un periodo
histórico comprendido entre la segunda mitad del siglo XVIII y
principios del XIX, con la introducción de las primeras máquinas
en las industrias textiles y los procesos de extracción del hierro,
es en este contexto cuando se producen los primeros fallos y
los primeros trabajos de reparación.
En este periodo histórico, las tareas de mantenimiento se
limitaban a corregir las averías causadas por el proceso de
producción, y es así como se crea el mantenimiento correctivo.
Los primeros trabajos de reparación eran realizados por los
mismos operarios que utilizaban los equipos. Hasta que llego
un punto en el 1910, que la cantidad de maquinaria industrial se
había incrementado de forma exponencial, cosa que empezó a
provocar que el trabajador invirtiera cada vez más de su tiempo
laboral
hacer
trabajos
de
mantenimiento,
perjudicando
directamente a la producción.
Está claro, que esto no ha cambiado con los años y si algo
preocupa a toda empresa es perder producción, este hecho
gesto los primeros equipos de mantenimiento correctivo con
personal de baja calidad, para liberar de este trabajo al personal
de producción.
14
Todo esto cambia con la llegada de la producción en cadena,
en 1913, implantada por Henry Ford. Se establecen los
primeros programas de producción, y empieza la preocupación
por los fallos o paros forzosos. La necesidad de cumplir con
unos objetivos requiere de un servicio de mantenimiento dentro
de la industria.
Durante los años 20, los afectos de las averías en la
producción empiezan a ser un quebradero de cabeza y
aparecen las primeras estadísticas sobre índices de fallos en
motores y en equipos. Por el contexto de la segunda guerra
Mundial, los países beligerantes tienen la necesidad de
aumentar la rapidez de fabricación. En las industrias militares
de la época se empiezan a realizar inspecciones en los aviones
de combate y un número concreto de piezas son sustituidas al
alcanzar un número determinado de horas de funcionamiento.
Es el origen del mantenimiento preventivo. En él se intenta no
sólo de corregir los fallos, sino de evitarlos.
Pero no se aseguraba la producción con la calidad y cantidad
deseada, aunque se aumentaron fuertemente los costos, en
muchos casos se reemplazaban piezas en base a sus horas de
funcionamiento, aunque no habían agotado su vida útil. En
otros, el tiempo que se tardaba en analizar el fallo era mayor
que el que se tardaba en su reparación.
En los años 50, un grupo de ingenieros japoneses
desarrollara
definitivamente
el
mantenimiento
preventivo,
considerando como válidas las recomendaciones de los
fabricantes de los equipos, acerca de los cuidados que se
debían tener en cuenta o acciones a realizar en las respectivas
operaciones, maquinas o dispositivos. Cosa que provoco la
15
creación de la Ingeniería del Mantenimiento, que era la
responsable de organizar y planificar el mantenimiento
preventivo, así como de analizar las causas y efectos de las
averías.
Los años 60, la mejora en los instrumentos de protección y
medición, como las técnicas de verificación mecánica a través
de análisis de vibraciones y ruidos, y así se desarrolla la
previsión de fallos, se consigue la optimización de los equipos y
lo que es conocido como el mantenimiento predictivo.
Con la aparición de nuevas necesidades y exigencias tanto
de calidad como de producción de los mercados, aparece el
concepto del mantenimiento productivo (PM) gestado en los
Estados Unidos. En ese momento, el departamento de
mantenimiento
deja
atrás
las
tendencias
anteriores
de
dedicarse solo al cuidado de las máquinas, pretendiendo que
intervenga en la producción. Con modificaciones de diseño que
mejoren la fiabilidad de los equipos, englobando así el
mantenimiento correctivo y preventivo.
Fue realmente en el Japón donde se desarrolló y el estudio
del sistema PM, Kaoru Ishikawa autor del Diagrama Esqueleto
de pescado, desarrolló los círculos de calidad QC. Los círculos
consisten en trabajadores que estudian los conceptos y las
técnicas de control de calidad de modo continuo, para encontrar
soluciones a los problemas de su sección.
En los años 80, se empieza a desarrollar el Mantenimiento
Centrado en la Confiabilidad RCM basado en el mantenimiento
planificado y el enfoque hacia la confiabilidad y los costos. La
cual originó, el desarrollo de técnicas predictivas efectivas
16
consensuadas con las condiciones de los equipos, así como por
la propagación de los conocimientos de la confiabilidad en el
mantenimiento.
Se puede observar como los diferentes métodos descritos de
forma conceptual, todos ellos desarrollándose según las
necesidades del mercado, cada vez más intentan lograr
eficiencia a través de un sistema comprensivo y de total
participación de los empleados de producción y mantenimiento.
2.2.1.3 Nuevas Tendencias del Mantenimiento
A. Curva de la Bañera
Es posible graficar el comportamiento futuro de un equipo
o conjunto de equipos, apoyándose en conceptos de
probabilidad y estadística, de tal forma que se obtenga una
descripción bastante confiable del patrón de fallas probables,
la curva se llama "curva de la bañera". (Gonzáles Fernández,
2005)
Analizándola se puede observar que posee 3 etapas
definidas: mortalidad infantil, vida útil y obsolencia.
MORTALIDAD INFANTIL
Comienza después de la instalación del equipo, cuando
después de ser probado es puesto en servicio y entregado al
departamento
correspondiente
para
su
operación
y
mantenimiento. Durante este lapso, la cantidad de fallas
ocasionadas obliga a desarrollar trabajos de mantenimiento,
los cuales permiten que se vaya reemplazando los elementos
que han fallado. En esta etapa la cantidad de mantenimiento
que se le proporciona al equipo es grande.
17
VIDA ÚTIL
Durante un tiempo nos estaremos moviendo dentro de una
tasa de fallas constante, por unidad de tiempo hasta
teóricamente llegar al límite en el que el fabricante del
producto garantiza buen funcionamiento de este.
OBSOLENCIA
Es marcada por un aumento de fallas por unidad de
tiempo cada vez mayor, debido a que los componentes del
equipo, a estas alturas tienen un desgaste considerable y
empieza a fallar un mayor número de ellos con más
frecuencia, a pesar de que se continúe con el mismo
mantenimiento, el costo de labores de operaciones mayor y
la calidad baja considerablemente.
A continuación la gráfica muestra la curva de la bañera.
Figura 2.1: Curva de la bañera
Fuente: Elaboración propia en base al libro (Creus Solé, 1991)
18
B. Trilogía del Mantenimiento
En el mantenimiento es de vital importancia la interrelación
entre la administración o gestión del mantenimiento, los
equipos o equipamiento y los recursos humanos.
Ya
que
la
Administración
del
Mantenimiento
así
concebida, deberá contar con los Recursos Humanos y
Equipamiento, para el cumplimiento de sus fines.
Administracion
del
mantenimiento
Equipamiento
Recursos
Humanos
Figura 2.2: Trilogía del mantenimiento.
Fuente: Elaboración propia.
ADMINISTRACIÓN DEL MANTENIMIENTO
Está centrado en lograr una organización eficiente para
asegurar el funcionamiento eficiente y continuo de los
equipos e instalaciones mediante una buena prevención,
conservación y el mejoramiento de los mismos, a fin de
lograr una mayor vida útil, seguridad de operación y
economía en costos.
La
administración
del
Mantenimiento,
debe
estar
soportada por una buena organización, que con sentido
gerencial, tenga por principio los siguientes pasos:
19
•
Planificación: plan anual de actividades.
•
Programación: tiempo Para cada actividad.
•
Ejecución: de las tareas de Mantenimiento.
•
Supervisión: que las actividades se realicen de
acuerdo a las técnicas apropiadas, y en el tiempo
previsto.
•
Control: evaluación de las actividades realizadas.
EQUIPAMIENTO
Es indudable que para brindar un buen servicio de
mantenimiento es necesario contar herramientas, repuestos
y materiales que por su característica de uso en experiencias
anteriores de mantenimiento, deban ser garantizadas en el
espacio
adecuado
de
talleres
y
de
almacenamiento
respectivamente.
RECURSOS HUMANOS
Para
poder
ejecutar
la
planeación,
ejecución,
programación, cambio de repuestos y otras actividades que
se presenten, es necesario contar con personal profesional,
técnico capacitado con el fin de garantizar una buena gestión
y administración del mantenimiento de la empresa o
institución.
2.2.1.4 Mantenimiento Correctivo
Se aplica en un determinado momento, es decir, se reparan
los recursos físicos solamente cuando fallan o se averían. Su
objetivo es reparar el equipo que ha fallado lo más pronto y al
menor costo posible.
Según (Lebesh Fuks, 1985), menciona que con el uso los
equipos se desgastan, y si esto no es observado ni corregido a
20
tiempo, provocara inevitablemente que los mismos dejen de
funcionar, con el consecuente reflejo en el sistema productivo
que puede, inclusive, ocasionar serios problemas de seguridad
tanto a las personas como instalaciones. Cuando esto ocurre,
estamos ante un mantenimiento correctivo. Y tendremos que
cargar las consecuencias provenientes del mismo.
Según (Santiago Garcia, 2009), menciona que existen dos
formas diferenciadas de mantenimiento correctivo: el no
planificado y el planificado. La diferencia entre ambos radica en
que mientras el no planificado supone la reparación de la falla
inmediatamente después de presentarse, el mantenimiento
correctivo planificado supone la corrección de la falla cuando se
cuenta con el personal, las herramientas, la información y los
materiales necesarios.
A. Mantenimiento correctivo no planificado
El mantenimiento correctivo no planificado es también
conocido como mantenimiento correctivo de emergencia,
obliga actuar con la mayor rapidez posible para superar las
averías producidas, evitar costos y daños materiales y/o
humanos mayores. Se efectúa con la urgencia debida,
dependiendo de la avería imprevista a reparar lo más pronto
posible o por una condición imperativa que hay que
satisfacer (problemas de seguridad, de contaminación, etc.).
Este mantenimiento es aplicable normalmente a equipos o
componentes en los que es imposible predecir las fallas y en
los procesos que admiten ser interrumpidos en cualquier
momento y durante cualquier tiempo, sin afectar la
producción,
seguridad
u
otros
factores
igualmente
21
importantes en la empresa. También para equipos que
cuentan con cierta antigüedad. El inconveniente que tiene
este mantenimiento es que la falla puede darse en cualquier
momento,
muchas
veces,
en
los
momentos
menos
oportunos, es decir en los casos cuando se está en plena
producción. El otro inconveniente es la inmovilización de
capital en repuestos, debido a las ocurrencias de averías
imprevistas y la gestión de compras no garantice contar con
los repuestos de manera oportuna para la continuidad del
proceso productivo.
B. Mantenimiento correctivo planificado
Si bien en el mantenimiento correctivo no es factible
desarrollar un plan a mediano y larga plazo, si es posible
efectuar programas de mantenimiento que se realizan a corto
plazo. Para que esto se pueda desarrollar se requiere
conocer con anticipación qué es lo que debe hacerse, de
modo que cuando se pare el equipo para efectuar la
reparación, se disponga del personal, repuesto y documentos
técnicos necesarios para realizarla correctamente. Este tipo
de mantenimiento permite programar la parada del equipo y
la ejecución de los trabajos sin ninguna urgencia y sin
interferir
en
la
producción,
que
lo
diferencia
del
mantenimiento por emergencia. La oportunidad para su
realización se dará en los espacios de tiempo de paradas,
cambios de turnos, fines de jornada o semana, periodos de
baja producción, o en vacaciones del personal, etc.
Muchas empresas optan por el mantenimiento correctivo,
es decir, la reparación de averías cuando surgen, como base
de su mantenimiento: más del 90% del tiempo y de los
22
recursos empleados en mantenimiento se destinan a la
reparación de fallos.
2.2.1.5 Mantenimiento Preventivo
Es una inspección periódica para detectar condiciones que
pudieran alterar los equipos, causando paros de servicios,
descomposturas, etc. Lo que se pretende es tratar de eliminar o
evitar fallas en sus primeras etapas, para que no causen un
deterioro mayor a las instalaciones o equipos. En resumen es la
oportuna detección y tratamiento de las anormalidades de la
maquinaria antes de que causen algún defecto o mal
funcionamiento. (Najera Prieto, 2004)
A. Ventajas y Limitaciones
Este tipo de mantenimiento es el que resulta de las
inspecciones periódicas que revelan condiciones de falla y su
objetivo es reducir paros de planta y depreciación excesiva,
que muchas veces resultan de la negligencia.
A continuación en la siguiente tabla se pasa a mostrar en
un cuadro comparativo las ventajas y limitación de este tipo
de mantenimiento.
23
Tabla 2.1: Ventajas y limitaciones del mantenimiento preventivo.
VENTAJAS
LIMITACIONES
Bajo costo en relación con el Se
requiere
tanto
de
mantenimiento predictivo
experiencia del personal de
mantenimiento como de las
recomendaciones
del
fabricante para hacer el
programa de mantenimiento a
los equipos.
Reducción importante del riesgo No permite determinar con
por fallas o fugas.
exactitud el desgaste o
depreciación de las piezas de
los equipos.
Reduce la probabilidad de paros
imprevistos.
Permite llevar un mejor control y
planeación sobre el propio
mantenimiento a ser aplicado en
los equipos.
Fuente: Elaboración propia.
B. Indicadores del mantenimiento preventivo
Fiabilidad
(Barry Kleine, 2009) En su artículo escrito para la revista
ABB menciona que la definición habitual de fiabilidad
relaciona a ésta con la disminución de las averías en los
equipos. Por mejorar la fiabilidad se entiende tener la
capacidad de identificar los problemas y reparar los equipos
antes de que el departamento de operaciones advierta que
hay algo que no funciona. El departamento de operaciones
agradece sin duda que se acaben las paradas no
programadas y se pase a cortes programados, pero las
propias acciones de mantenimiento siguen representando
costes destinados a cubrir los componentes y mano de obra
24
necesarios para volver a poner en funcionamiento el equipo
en cuestión. Por tanto, las ventajas a escala de planta son
escasas. De acuerdo con esta definición, el control de estado
adquiere
protagonismo,
disminuyen,
pero,
las
paradas
lamentablemente,
sin
los
programar
costes
de
mantenimiento y las necesidades de mano de obra varían
poco, o nada.
Un análisis más profundo de esta situación indica que el
equipo en cuestión sigue teniendo que sustituirse o que
repararse con la misma frecuencia; de modo que aunque la
fiabilidad de la producción es beneficiosa, no se ha logrado
una fiabilidad de equipos práctica. A la mano de obra y al
material necesario para reparar el equipo no les afecta en
gran medida, y los posibles ahorros en la reducción de daños
indirectos suelen tener como contrapartida la necesidad de
realizar las consiguientes inspecciones extraordinarias. Esto
demuestra que es necesario definir con más precisión la
fiabilidad e incluir en la definición no sólo la fiabilidad de la
producción entre paradas, sino la fiabilidad de los equipos, es
decir, que haya menos “necesidad” de que se produzcan
paradas para reparar los equipos. La maximización del ciclo
de vida de los equipos significa menos fallos, pero también
menos
cortes
programados,
menos
costes
de
mantenimiento, menos necesidades de mano de obra y
menos existencias de repuestos.
En una definición así, el concepto de fiabilidad debe
comprender las acciones que aumentan la duración actual de
la vida de un equipo (como la lubricación, la alineación, el
equilibrado, etc.) y que por tanto prolongan el tiempo medio
25
entre fallos. La definición deja claro que acciones como el
control de estado no están relacionadas con la fiabilidad, sino
con la minimización del tiempo medio de reparación.
Mantenibilidad
Es la rapidez con la cual las fallas o el funcionamiento
defectuoso en los equipos son diagnosticados y corregidos, o
el mantenimiento programado es ejecutado con éxito.
Otra definición más específica es la característica
cualitativa combinada del diseño y de instalaciones de una
máquina, el cual hace posible cumplir los objetivos
operacionales a un mínimo costo incluyendo mano de obra,
documentación
técnica,
piezas
de
repuestos
en
las
condiciones ambientales de funcionamiento en la cual el
mantenimiento planificado y no planificado debe cumplirse.
Diseño de equipo: Durante el diseño debe procurarse que
el equipo cuente en lo posible con lo siguiente:
Tabla 2.2: Procedimientos para una adecuada mantenibilidad.
1. Las partes y componentes deben ser estandarizadas para
permitir su minimización e intercambio de forma sencilla y rápida.
2. Las herramientas necesarias para intervenir la maquinaria
deben ser, en lo posible, comunes y no especializadas, ya que
esto último haría surgir la necesidad de tener una gran cantidad
de herramientas, con los consiguientes problemas de mano de
obra y control complicado.
3. Labores de operación y conservación deben ser ejecutadas sin
poner en peligro a las personas, al equipo y a las instalaciones,
cuyo funcionamiento depende del primero.
4. El equipo debe contar con un sistema adecuado de
identificación.
Fuente: Gestión del mantenimiento (Gonzáles Fernández, 2005)
26
Confiabilidad
Para indicar que tenemos confianza en una persona,
decimos que esta es confiable, al igual que eso en
mantenimiento usamos este término para referirnos a la
confianza que le tenemos a una máquina.
La confiabilidad se define como la probabilidad a que un
equipo no falle, es decir; funcione satisfactoriamente dentro
de
los
límites
de
desempeño
establecidos,
en
una
determinada etapa de su vida útil y para un tiempo de
operación estipulado.
Conforme un equipo está operando, su confiabilidad
disminuye, es decir, aumenta la probabilidad a que falle, las
rutinas de mantenimiento planificado tienen la misión de
diagnosticar y restablecer la confiabilidad perdida.
Para distinguir la diferencia con la mantenibilidad,
presentamos la siguiente tabla:
Tabla 2.3: Diferencia entre mantenibilidad y confiabilidad.
Mantenibilidad
o Se necesita poco tiempo o Pasa
para restaurar.
Confiabilidad
mucho tiempo
para fallar.
o Existe alta probabilidad de o Existe baja probabilidad
completar la restauración.
de falla.
o El tiempo medido para la o El tiempo medido entre
restauración es pequeño.
o Se
tiene
tasa
restauración.
Fuente: (Creus Solé, 1991)
fallas es grande.
de o Se tiene baja de fallas.
27
Disponibilidad
La disponibilidad de un sistema representa el porcentaje
de tiempo en que quedo a disponibilidad del órgano de
producción para desempeñar su actividad. Para el cálculo de
dicho porcentaje se aplica la siguiente formula.
100
T paradas: tiempo en el que personal de mantenimiento
interviene o la máquina esta para mantenimiento preventivo,
accidental o de mejora.
En la figura 2.3 observaremos como se calcula la
disponibilidad, aplicando la fórmula propuesta.
Figura 2.3: Ejemplo de cálculo de la disponibilidad.
Fuente Instituto de Ingeniería aplicada.
28
C. Nivel de criticidad de los equipos
Clasifica a los equipos de acuerdo a su importancia en la
planta o en caso de fallar, según los daños o accidentes que
pudiera
ocasionar
como
detenciones
e
interferencias
generales, daños a otros equipos o instalaciones y retrasos o
paradas en las actividades de los demás centros de actividad
de una institución u organización.
El nivel de criticidad lo determina el personal de
operaciones, del departamento de mantenimiento y la
gerencia, quienes determinan la clasificación de prioridades.
Existes muchas posibilidades de establecer un sistema de
criticidad, desde los más simples, como una lista de equipos
en orden de importancia, hasta los más complicados,
haciendo depender al sistema de muchas variables.
A continuación se mencionarán los principales factores a
considerar para la determinación y selección de los equipos
críticos:
•
De acuerdo a la frecuencia y los tiempos de
operación de los mismos.
•
Costo del equipo, el mismo que justifique su
protección general y programación de manutención
preventiva recurrente.
•
Si la falla o detención de un equipo afecta
directamente el servicio brindado a los clientes o al
proceso
productivo
Equipos críticos
general
de
la
empresa.
que generan paralizaciones en
varios procesos o en aquellos subprocesos más
importantes, y por ende detenciones generales.
29
•
Si se cuenta con equipo de respaldo o adicional
disponible
para
ser
usado
en
caso
de
contingencias.
•
Si las fallas de estos equipos podrían afectar la
seguridad de los clientes, así como la proyección de
la imagen de la empresa y el cumplimiento de
objetivos o metas de producción.
•
Si ha llegado al límite de su vida útil y/o se
desarrolló y/o se modernizó y necesita mayor
control preventivo.
•
Si el costo de las reparaciones está sobre el costo
del cambio del equipo, o si el tiempo de deterioro es
mayor que el tiempo de obsolescencia del equipo.
Los criterios para determinar la criticidad de equipos que
van a ser expuestos a continuación están sujetos a dos
factores muy importantes, la frecuencia del fallo y la
consecuencia de su aparición, los cuales resumen los
siguientes aspectos:
•
Seguridad: Efecto del fallo sobre personas y
entorno.
•
Calidad: Efecto del fallo sobre la calidad del
producto.
•
Operaciones: Efecto del fallo sobre la producción.
•
Mantenimiento: Tiempo y costo de reparación.
Estos criterios y su cuantificación están sujetos a ser
ajustados para cada empresa o institución, pero de manera
general se los determinó de la siguiente manera:
30
Tabla 2.4: Criterios de criticidad y su cuantificación
CRITERIOS PARA DETERMINAR CRITICIDAD
CUANTF.
Frecuencias de Falla
Mayor a 4 fallas/año
2-4 fallas/año
1-2 fallas/año
Mínimo de 1 falla/año
4
3
2
1
Impacto Operacional
Parada inmediata de toda la empresa
Parada de toda la planta (recuperable en otras plantas)
Impacto a niveles de producción o calidad
Repercute a costos operacionales adicionales (indisponibilidad)
No genera ningún efecto significativo sobre las demás operaciones
10
6
4
2
1
Flexibilidad Operacional
No existe opción de producción y no hay forma de recuperarlo
Hay opción de repuesto compartido
Función de repuesto disponible
4
2
1
Costos de Mantenimiento
Mayor o igual a $20.000
Menor o inferior a $20.000
2
1
Impacto en la Seguridad Ambiental y Humana
Afecta la seguridad humana tanto externa como interna
Afecta el ambiente produciendo daños irreversibles
Afecta las instalaciones causando daños severos
Provoca daños menores (accidentes o incidentes)
Provoca un impacto ambiental cuyo efecto no viola las normas
No provoca ningún tipo de daños a personas, instalaciones o ambiente
8
6
4
2
1
0
Fuente: Mantenimiento centrado en la confiabilidad (Mora Gutierrez, 2002)
Para realizar el análisis de criticidad utilizaremos dichos
criterios, propuestos en la tabla 2.4, ya que a base de ellos
(Mora Gutierrez, 2002) nos propone la siguiente formula:
Criticidad Total=Frecuencia*Consecuencia
Primero definiremos la frecuencia de falla de los procesos
a analizar, cuantificando las frecuencias de falla con un valor,
para así de esta manera poder determinar cuáles serán mis
equipos críticos. Los valores de la cuantificación se asignan
de forma lógica con relación a las frecuencias de falla.
31
Ahora analizaremos las consecuencias de las fallas para
así poder determinar el segundo factor de la fórmula anterior,
el cual se calcula con la siguiente fórmula:
Consecuencia = [ (ImpactoOperacional*Flexibilidad)
+CostoMtto.+ImpactoSAH]
El impacto operacional es aquel que me determina el
comportamiento de la producción en presencia de una
eminente falla.
La flexibilidad operacional se refiere a las posibilidades de
poder recuperar la pérdida.
Los costos de mantenimiento se refieren a los costos que
genera reparar esa determinada falla, en este punto el
equipo natural de trabajo deberá tener en cuenta el personal
y los repuestos requeridos.
La seguridad ambiental y humana se refiere a si esa
determinada falla causa inseguridad tanto en el medio
ambiente como en los operarios. Ejemplo: Un derrame de
crudo, fugas con goteo de lubricantes de los equipos en el
proceso productivo, escapes de gases contaminantes, etc.
Matriz de Criticidad de Equipos.
La Matriz de Criticidad es una herramienta que permite
establecer niveles jerárquicos de criticidad en sistemas,
equipos y componentes en función del impacto global que
generan, con el objetivo de facilitar la toma de decisiones y
priorización de los mantenimientos programados, sean
preventivos o predictivos.
32
Los pasos para elaborar la matriz de criticidad son los
siguientes:
Efectuar el cálculo de frecuencias y consecuencias de
fallos en los equipos principales para cada parte del proceso.
Determinar la matriz de criticidad con cada uno los
procesos sujetos al análisis previo. En base al siguiente
modelo.
Figura 2.4: Matriz de criticidad.
Fuente: (Mora Gutierrez, 2002)
Se proponen cuatro niveles de criticidad para los equipos.
Nivel 1: También conocido como no crítico es el nivel que
se le asigna a los equipos que van a ser considerados en el
plan de mantenimiento. Se tiene equipos a los cuales en
caso de que no se encuentre el tiempo para realizar un tarea
de mantenimiento preventivo se puede reprogramar, lo que
no se afectaría sustancialmente la efectividad del programa.
33
Nivel 2: Se asigna a los equipos que no deberían fallar.
Continua siendo un equipo importante, pero una falla de esa
máquina no tendría un fuerte impacto en la planta, por
muchas razones, como que existe otro similar disponible o
que la falla toma de poco tiempo de reparar o su para no
detiene producción. Aquí estará la mayor cantidad de
máquinas existente.
Nivel 3: Es el nivel crítico, ya que si este equipo falla
ocasionaría retardo en la producción y generaría un costo
extra en el mantenimiento.
Nivel 4: Si este equipo fallara, habría que cerrar la planta,
parte de la planta una línea de producción y ello ocasionaría
una
gran
pérdida
económica.
Un
equipo
cuya
falla
ocasionaría daños corporales (accidente) a los empleados, o
cuya falla ocasionaría importantes daños ambientales tales
como derrame de hidrocarburos (combustibles, aceites, etc.),
también debe considerarse como equipos de criticidad 4.
2.2.1.6 Importancia del mantenimiento preventivo
Como es de suponerse, en todo equipo o instalación se
producen fallas y deterioros provocados por el uso y
funcionamiento, lo cual provoca paros en el servicio y
reparaciones en el equipo; sin embargo es factible tomar
medidas que disminuyan al mínimo la probabilidad de fallas y
conservar
el
nivel
determinado
de
mantenimiento
para
prevenirlas. La función del mantenimiento preventivo es la de
conocer sistemáticamente el estado de la maquinaria y
equipo para programar las acciones que eliminarán las
averías que provocan paros, tomando en consideración que
34
los paros necesarios para esta acción provoquen el menor
impacto en la producción.
El objetivo básico del mantenimiento preventivo es el de
maximizar la capacidad productiva de los equipos y al mismo
tiempo mantener al mínimo los costos
producción.
Entendiéndose
como
generales
costos
generales
de
de
producción: mano de obra y materiales de producción,
mano
de
obra
y materiales de mantenimiento, gastos
administrativos, pérdidas ocasionadas por fallas de equipo y
diferentes costos fijos y de capital.
La importancia del mantenimiento preventivo, radica en que
un programa de
mantenimiento
bien
planeado
evita
interrupciones innecesarias o reparaciones costosas.
Entre las ventajas que se pueden citar al implementar un
mantenimiento preventivo están:
•
Con un adecuado mantenimiento del equipo, este se
conserva en condiciones óptimas de trabajo, permitiendo
que la producción continúe su función
normal
sin
interrupciones y los niveles de productividad suban
considerablemente.
•
Las personas que laboran con estos equipos se sentirán
más satisfechas y trabajarán con un alto grado de
motivación.
•
Los equipos no sufrirán un deterioro mayor cuando
han sido sometidos continuamente a un mantenimiento
preventivo.
•
Habrá menos desperdicio de combustible.
35
•
Se podrán establecer índices para los costos de
mantenimiento.
2.2.2 Calderas
2.2.2.1 Definición
El término “caldera” se aplica a un dispositivo que sirve para
generar vapor, en procesos industriales o calefacción, agua
caliente para calefacción o para uso general. Por razones de
sencillez de comprensión, a la caldera se le considera como un
productor de vapor en términos generales. (Larios Ren, 2011)
Las calderas son diseñadas para transmitir el calor
procedente
de
una fuente externa, generalmente, un
combustible, a un fluido contenido dentro de la misma caldera.
Si este fluido no es agua ni vapor de agua o mercurio, a la
unidad
se
calentador
le
de
clasifica
como
vaporizador
o
como
un
líquidos térmicos. De cualquier carácter que
sea, este líquido debe de estar dentro del equipo con las
debidas medidas de seguridad. El vapor o agua caliente, deben
ser
alimentados en las condiciones deseadas, es decir de
acuerdo
con
la presión,
temperatura y calidad, y en la
cantidad que se requiera. En la figura 2.5 se presenta un
diagrama de la caldera en donde se muestra las corrientes de
entrada y salida tanto de materia como de energía.
36
Figura 2.5: Diagrama de funcionamiento de una caldera.
Fuente: (Lindsley, 1991)
Las calderas de vapor se clasifican, atendiendo a la posición
relativa de los gases calientes y del agua, en acuotubulares y
pirotubulares; por la posición de los tubos, en verticales,
horizontales e inclinados; y, por la naturaleza del servicio que
prestan, en fijas, portátiles, locomóviles y marinas.
La elección de una caldera para un servicio determinado
depende del combustible que se disponga, tipo de servicio,
capacidad de
producción
de vapor requerida,
probable de la instalación y de otros
duración
factores de carácter
económico.
2.2.2.2 Clasificación de las calderas
Existen dos tipos generales de calderas: las pirotubulares
(tubos de fuego) y las acuotubulares (tubos de agua).
Adicionalmente, las calderas se clasifican como calderas de alta
y baja presión, calderas de vapor y calderas de agua caliente.
(Verdezota Cherres, 2011)
37
Las calderas de alta presión, por definición, son calderas de
vapor que operan a presiones mayores. La temperatura de
saturación del agua en estas calderas se incrementa cuando la
presión aumenta. El vapor a alta presión tiene un atributo
particular que es contener una cantidad mayor de energía
disponible, que es aquella que puede ser convertida en trabajo.
Una caldera de baja presión es aquella que opera a
presiones por debajo de los 15 bar. Casi todas las calderas de
baja
presión
son
utilizadas
para
acondicionamiento
de
espacios.
Las relaciones entre la temperatura de saturación y la
presión de vapor son propiedades termodinámicas fijas de
vapor de agua. A la temperatura del punto de ebullición se le
conoce como la temperatura de saturación de vapor. Se
denomina calor latente de vaporización al calor que se añade
durante la conversión a temperatura constante. El vapor que se
obtiene de esta forma y que no ha sido calentado a una
temperatura superior a la temperatura de ebullición, se
denomina
vapor
saturado.
Mientras
el
vapor
contenga
partículas de agua líquida, se le denomina vapor "húmedo". El
porcentaje en peso de las gotas de agua en el vapor húmedo se
denomina "porcentaje de humedad". El porcentaje de calidad de
vapor húmedo se obtiene restando el porcentaje de humedad
de 100 %. El calor suministrado una vez que la calidad del
vapor llega al 100 % se denomina calor sensible y al vapor se le
denomina vapor saturado.
Cabe destacar que la presión de vapor saturado posee una
relación directamente proporcional con la cantidad de calor
sensible necesario y una relación inversamente proporcional
38
con la cantidad de calor latente, es decir, cuando la presión de
vapor saturado aumenta, entonces la proporción de calor
sensible aumenta, mientras que la proporción de calor latente
decrece.
A. Calderas Acuotubulares
Son aquellas calderas en las que el fluido de trabajo se
desplaza por el interior de los tubos durante su calentamiento
y los gases de combustión circulan por el exterior de los
mismos. Son de aplicación cuando se requiere una presión
de trabajo por encima de los 22 bares. (Consejeria de
Economia y Hacienda, Madrid)
Figura 2.6: Esquema de una caldera acuotubular.
Fuente: Berkes Ingeniería (Barreto, 2005)
Son de pequeño volumen de agua. Las calderas
acuotubulares son las empleadas casi exclusivamente
cuando interesa obtener elevadas presiones y rendimiento,
debido a que los esfuerzos desarrollados en los tubos por las
altas presiones se traducen en esfuerzos de tracción en toda
su extensión. La circulación del agua, en este tipo de caldera,
alcanza velocidades considerables con lo que se consigue
una transmisión eficiente del calor y por consiguiente, se
eleva la capacidad de producción de vapor.
Las desventajas de este tipo de caldera son:
•
Su coste es superior.
39
•
Deben ser alimentadas con agua de gran pureza, ya
que las incrustaciones en el interior de los tubos son, a
veces, inaccesibles y pueden provocar roturas de los
mismos.
•
Debido al pequeño volumen de agua, le es más difícil
ajustarse a las grandes variaciones del consumo de
vapor, siendo necesario hacerlas funcionar a mayor
presión de la requerida.
Figura 2.7: Transporte de una caldera acuotubular.
Fuente: Manual Bosch (Eberhard Franz, 2012)
B. Calderas Pirotubulares
Las calderas pirotubulares están disponibles para vapor de
alta o baja presión o para aplicaciones de agua caliente. Las
calderas
pirotubulares
se
usan
comúnmente
para
aplicaciones que varían desde 15 a 1500 caballos de
potencia. Una caldera pirotubular es un contenedor cilíndrico,
con tubos horizontales que cruzan y se conectan a las placas
tubulares frontal y trasera. El contenedor almacena el agua y
40
absorbe la energía generada por la flama. Las puertas frontal
y trasera proveen el hermetismo necesario para contener los
gases de combustión calientes. Se diseñaron deflectores
dentro de las puertas para re direccionar los gases de
combustión a través de distintos pasajes pirotubulares. La
flama se origina en el horno. Conforme los gases de
combustión bajan a través del horno y a través de los varios
canales pirotubulares, el calor de la flama y gases de
combustión se transfiere al agua. La energía transferida se
convierte en el vapor o agua caliente que se requieren. El
propósito principal de la caldera es proveer energía a las
operaciones del complejo, para la calefacción, procesos de
manufactura, lavandería, cocina, etc. (CLEAVER-BROOKS,
1989)
Figura 2.8: Esquema de una caldera pirotubular.
Fuente: Berkes Ingeniería (Barreto, 2005).
41
Figura 2.9: Caldera pirotubular.
Fuente: Manual de calderas (ATTSU)
Las calderas pirotubulares se clasifican en función del
número de haces tubulares en:
Caldera de dos pasos
En el diseño de dos pases de gases ver figura 2.10, se
distingue claramente dos vías de paso autónomas de
circulación de los productos de combustión. Se puede
diferenciar una cámara cilíndrica de combustión denominada
hogar, localizada en la parte inferior de la caldera y rodeada
por una pared posterior totalmente refrigerada por agua
(cámara húmeda).
Los gases de combustión producidos por el quemador en
la parte posterior de la cámara de combustión (hogar) fluyen
en el sentido inverso a través del hogar volviendo hacia el
42
núcleo de la llama por la zona exterior de la misma hasta la
zona delantera de la caldera para introducirse en los tubos
del segundo paso de humo.
Seguidamente los gases de combustión de la cámara son
dirigidos hacia la caja de gases trasera y evacuados al
exterior.
Las calderas que se basan en este principio se
caracterizan por su bajo rendimiento, así como por el alto
contenido de sus sustancias contaminantes en sus gases de
combustión. (Consejeria de Economia y Hacienda, Madrid)
Figura 2.10: Detalle de caldera de dos pasos de gases.
Fuente: (Consejeria de Economia y Hacienda, Madrid)
Caldera de tres pasos
En el diseño de tres pasos de humos, ver figura 2.11, se
distinguen claramente tres vías de pasos autónomos de
sentido único de circulación de los productos de combustión,
se puede diferenciar una cámara cilíndrica de combustión
denominada hogar (vista 1 en la figura 2.11), localizada en la
parte inferior de la caldera y rodeada por una pared posterior
totalmente refrigerada por agua (cámara húmeda).
43
Los gases de combustión producidos por el quemador en
la parte posterior de la cámara de combustión (hogar) fluyen
a través de los tubos de humos (2 en la figura 2.11) en el
segundo paso de humos.
Seguidamente, los gases de combustión de la caldera
cambian de dirección en la parte frontal de la caldera,
pasando a través de los tubos de humos (3 en la figura 2.11)
en el tercer paso de humos, hacia el conducto de expulsión
de gases (4 en la figura 2.11), por el que se evacuan al
exterior.
Las calderas que se basan en este principio se
caracterizan por su alto rendimiento, así como por el bajo
contenido de sustancias contaminantes en sus gases de
combustión.
Estas
calderas
pueden
ser
instaladas
cumpliendo las exigencias medioambientales más rigurosas.
(Consejeria de Economia y Hacienda, Madrid)
Figura 2.11: Detalle de caldera de triple pasó.
Fuente: (Consejeria de Economia y Hacienda, Madrid)
A continuación en la siguiente tabla se puede apreciar un
cuadro comparativo de calderas pirotubulares y calderas
acuotubulares.
44
Tabla 2.5: Cuadro comparativo de calderas pirotubulares y
acuotubulares.
Criterios
Calderas Pirotubulares
Calderas Acuotubulares
Calidad de
agua
Menores exigencias,
posible funcionamiento
con salinidad del agua.
Mayores exigencias, es
necesario un bajo nivel de
salinidad para su
funcionamiento.
Mantenimiento
Fácil de limpiar.
Más costoso.
Rendimiento
Mayor, de fácil
mantenimiento.
Menor; es más difícil
realizar su mantenimiento
en funcionamiento.
Características
de la carga
parcial
Puede aprovecharse el
control del quemador;
cuando caiga por debajo
de la carga mínima, el
quemador puede
apagarse sin problemas.
En el caso de
determinados diseños,
debe limitarse la carga
parcial; el quemador no
puede apagarse
manualmente.
Contenido de
agua
Mayor, debido a su
diseño.
Menor.
Capacidad de
acumulación
Debido al alto volumen de
agua, no es susceptible a
las fluctuaciones de
presión y carga.
Susceptible a las
fluctuaciones de presión y
carga resultantes del
proceso.
Necesidad de
espacio
Reducidas.
Elevadas.
Tiempo
necesario para
montaje y
desmontaje
Reducido.
Más prolongado.
Fuente: Fuente: Manual Bosch (Eberhard Franz, 2012)
2.2.2.3 Tratamiento del agua en calderas
El tratamiento del agua de una caldera de vapor o agua
caliente es fundamental para asegurar una larga vida útil libre
de problemas operacionales, reparaciones de importancia y
accidentes.
El objetivo principal del tratamiento de agua es evitar
problemas de corrosión e incrustaciones, asegurando la calidad
del agua de alimentación y del agua contenida en la caldera.
45
El aseguramiento de la calidad del agua de alimentación y
agua
de
la
caldera
se
consigue
cumpliendo
con
los
requerimientos de las normas, que definen los límites
recomendados
para
los
parámetros
involucrados
en
el
tratamiento del agua. (THERMAL ENGINEERING LTDA. )
A. Fuentes de Agua
Las fuentes de agua corresponden a toda aquella agua
(ríos, lagos, océanos, etc.), que no ha recibido ningún tipo de
tratamiento y por lo tanto contienen impurezas, adquiridas
durante el ciclo al que han sido sometidas, que impiden su
utilización directa en una caldera.
El ciclo del agua, mostrado en la figura 2.12, indica que la
humedad atmosférica resulta de la evaporación de las
fuentes de agua, la que luego al condensarse precipita en
forma de lluvia, granizo o nieve, absorbiendo gases y otras
substancias descargadas por el hombre a la atmósfera. Esta
situación es la causa de que la lluvia contenga una gran
cantidad de impurezas al momento de entrar en contacto con
la tierra.
A medida que el agua fluye por sobre la superficie de la
tierra o se filtra a través de las capas de ésta, continua
atrapando o disolviendo impurezas del suelo o minerales por
los que atraviesa. Así es como agua aparentemente
cristalina, proveniente de lagos, ríos y vertientes, puede tener
un elevado contenido de sólidos disueltos.
Las impurezas encontradas con mayor frecuencia en las
fuentes de agua, figuran las siguientes: los sólidos en
suspensión, líquidos no mezclables con agua (ej. aceite),
46
colorantes, bacterias y otros microorganismos, sustancias
semi-coloidales, gases disueltos, sales minerales disueltas
(cationes, aniones y sílice).
Figura 2.12: Ciclo del agua.
Fuente: (THERMAL ENGINEERING LTDA. )
B. Parámetros tratamiento del agua
Los principales parámetros involucrados en el tratamiento
del agua de una caldera, son los siguientes:
•
pH. El pH representa las características ácidas o alcalinas
del agua, por lo que su control es esencial para prevenir
problemas de corrosión (bajo pH) y depósitos (alto pH).
•
Dureza. La dureza del agua cuantifica principalmente la
cantidad de iones de calcio y magnesio presentes en el
agua,los que favorecen la formación de depósitos e
incrustaciones difíciles de remover sobre las superficies
de transferencia de calor de una caldera.
•
Oxígeno. El oxígeno presente en el agua favorece la
corrosión de los componentes metálicos de una caldera.
47
La presión y temperatura aumentan la velocidad con que
se produce la corrosión.
•
Hierro y cobre. El hierro y el cobre forman depósitos que
deterioran la transferencia de calor. Se pueden utilizar
filtros para remover estas sustancias.
•
Dióxido de carbono. El dióxido de carbono, al igual que
el oxígeno, favorece la corrosión. Este tipo de corrosión
se manifiesta en forma de ranuras y no de tubérculos
como los resultantes de la corrosión por oxígeno. La
corrosión en las líneas de retorno de condensado
generalmente es causada por el dióxido de carbono. El
CO2 se disuelve en agua (condensado), produciendo
ácido carbónico. La corrosión causada
por el ácido
carbónico ocurrirá bajo el nivel del agua y puede ser
identificada por las ranuras o canales que se forman en el
metal.
•
Aceite. El aceite favorece la formación de espuma y
como consecuencia el arrastre al vapor.
•
Fosfato. El fosfato se utiliza para controlar el pH y dar
protección contra la dureza.
•
Sólidos disueltos. Los sólidos disueltos la cantidad de
sólidos (impurezas) disueltas en al agua.
•
Sólidos en suspensión. Los sólidos en suspensión
representan la cantidad de sólidos (impurezas) presentes
en suspensión (no disueltas) en el agua.
•
Sílice. La sílice presente en el agua de alimentación
puede formar incrustaciones duras (silicatos) o de muy
baja
conductividad
magnesio).
térmica
(silicatos
de
calcio
y
48
•
Alcalinidad. Representa la cantidad de carbonatos,
bicarbonatos, hidróxidos y silicatos o fosfatos en el agua.
La alcalinidad del agua de alimentación es importante, ya
que, representa una fuente potencial de depósitos.
•
Conductividad. La conductividad del agua permite
controlar la cantidad de sales (iones) disueltas en el agua.
C. Requerimientos del agua para alimentación a la caldera
Sobre la base de las recomendaciones dela Norma
Británica
BS
–
2486,
la
ABMA
(American
Boiler
Manufacturing Association) y el TÜV, se ha preparado la
siguiente tabla que muestran los requerimientos que deberá
satisfacer el agua de alimentación y el agua de una caldera
para prevenir incrustaciones y corrosión en calderas de baja
presión (Hasta los 20 bar). (THERMAL ENGINEERING
LTDA. )
Tabla 2.6: Requerimientos agua alimentación calderas vapor
según BS 2486.
Fuente: (THERMAL ENGINEERING LTDA. )
49
D. Problemas más frecuentes
A continuación se describen los problemas, asociados al
tratamiento de agua, encontrados con mayor frecuencia en
las calderas.
Incrustaciones
Las formaciones cristalizadas de sales minerales son
llamadas incrustaciones. Estas son principalmente de calcio
y magnesio, las cuales se depositan en la superficie interna
de
las
calderas
(ver
figura
2.13),
tuberías,
etc.,
especialmente bajo la acción de altas temperaturas y
presiones. (Spinelli B., 2003)
Figura 2.13: Ejemplos de incrustaciones en una caldera.
Fuente: (Consejeria de Economia y Hacienda, Madrid).
Es necesario distinguir entre incrustaciones y lodo. Las
incrustaciones son aquellos depósitos adherentes en las
calderas, mientras que el lodo se refiere a los depósitos no
adherentes pudiéndolos eliminar a través de la purga, en
cambio la eliminación de incrustaciones requiere métodos
más elaborados.
50
Las incrustaciones más comunes en calderas son las
formadas por el carbonato de calcio, hidróxido de magnesio,
sulfato de calcio y sílice.
Las incrustaciones en las calderas son un grave problema
porque si aumentan producen un sobrecalentamiento de los
tubos como resultado se tiene una falla en la misma.
La existencia de capas de incrustaciones cubriendo las
paredes
de
los
tubos
de
las
calderas
disminuyen
considerablemente la transferencia de calor debido a la capa
aislante que forman, teniendo éstas una conductividad
térmica muy baja la cual es en promedio el 5 % de la
conductividad del acero, llegando a ser éstas pérdidas de
calor de hasta un 30 % según el espesor de la capa. Otro
problema derivado de las incrustaciones se encuentra en la
formación de depósitos en las líneas de agua caliente y
conexiones, disminuyendo el flujo y aumentando los costos
de mantenimiento.
Corrosión
Las principales fuentes de corrosión en calderas son la
corrosión por oxígeno o “pitting” y la corrosión cáustica.
A continuación se describe en que consiste cada uno de
estos tipos de corrosión, cuáles son los factores que la
favorecen, que aspecto tiene y de qué manera pueden ser
prevenidas.
Corrosión por Oxígeno o “Pitting”: La corrosión por
oxígeno consiste en la reacción del oxígeno disuelto en el
agua con los componentes metálicos de la caldera (en
51
contacto con el agua), provocando su disolución o conversión
en óxidos insolubles. (THERMAL ENGINEERING LTDA. )
Los resultados de este tipo de corrosión son tubérculos de
color negro, los que se forman sobre la zona de corrosión, tal
como lo muestra la figura 2.14.
Figura 2.14: Corrosión por oxígeno o “pitting”.
Fuente: (Consejeria de Economia y Hacienda, Madrid)
Dado que la corrosión por oxígeno se produce por la
acción del oxígeno disuelto en el agua, esta puede
producirse también cuando la caldera se encuentra fuera de
servicio e ingresa aire (oxígeno).
La prevención de la corrosión por oxígeno se consigue
mediante una adecuada desgasificación del agua de
alimentación y la mantención de un exceso de secuestrantes
de oxígeno en el agua de la caldera.
Corrosión Cáustica: La corrosión cáustica se produce por
una sobre concentración local en zonas de elevadas cargas
térmicas (fogón, cámara trasera, etc.) de sales alcalinas
como la soda cáustica.
52
Este tipo de corrosión se manifiesta en forma de
cavidades profundas, semejantes al “pitting” por oxígeno,
rellenas de óxidos de color negro, presentes solamente en
las zonas de elevada liberación térmica (fogón, placa trasera
y cámara trasera) de una caldera.
La corrosión cáustica puede ser prevenida manteniendo la
alcalinidad, OH libre y pH del agua de la caldera dentro de
los límites recomendados.
Figura 2.15: Corrosión cáustica en fogón de una caldera.
Fuente: (Consejeria de Economia y Hacienda, Madrid)
E. Equipos de tratamiento de agua
En la figura 2.16 se muestran los equipos que intervienen
en el tratamiento de agua de una planta térmica.
En
la
cual
se
muestran
ablandadores,
bombas
dosificadoras y un desgasificador con su respectiva estanque
de almacenamiento de agua.
53
Figura 2.16: Equipos tratamiento de agua para calderas.
Fuente: (Consejeria de Economia y Hacienda, Madrid)
Ablandadores
La función de los ablandadores es eliminar los iones de Ca
y Mg, que conforman la dureza del agua y favorecen la
formación de incrustaciones en una caldera.
Figura 2.17: Ablandadores.
Fuente: (Consejeria de Economia y Hacienda, Madrid)
El principio de funcionamiento de estos equipos se basa
en un proceso llamado “intercambio iónico”, que consiste en
54
la sustitución de estos iones por sodio (Na) para obtener
agua para ser utilizada en calderas.
Los ablandadores están compuestos por resinas, que
poseen una capacidad de intercambio de iones de calcio y
magnesio por sodio.
Tabla 2.7: Intercambio iónico.
Fuente: (THERMAL ENGINEERING LTDA. )
En el caso de que la capacidad de entrega de agua blanda
de estos equipos se vea disminuida (agua entregada con
dureza mayor a 6 ppm expresada como CaCO3), es
necesario llevar a cabo una regeneración para recuperar la
capacidad de intercambio de las resinas. La regeneración es
realizada con sal sódica (NaCl) de calidad técnica con una
concentración de 150 a 250 gr/l de resina.
Purgas Automáticas
Las purgas automáticas utilizadas generalmente en
calderas son las purgas automáticas de fondo y las purgas
automáticas de superficie.
La purga automática de fondo está compuesta por una
válvula con un actuador y un temporizador en el que se
programan los ciclos de purgas (cantidad y duración) de
fondo requeridas por el tratamiento de agua utilizado en la
55
caldera. La purga de fondo automática permite realizar en
forma automática las tareas de purga, que debe efectuar el
operador en forma manual. (THERMAL ENGINEERING
LTDA. )
La purga automática de superficie está compuesta por un
sensor de conductividad, una válvula con actuador y un
controlador.
El
sensor
de
conductividad
mide
la
conductividad del agua de la caldera (sólidos disueltos) y
envía esta información al controlador. El controlador compara
esta medición con el valor de conductividad máxima
programado, para luego abrir o cerrar la válvula de purga
según los resultados de esta comparación.
La purga automática de superficie permite mantener en
forma automática los ciclos de concentración requeridos por
la caldera. La instalación de este tipo de purgas en una
caldera permite obtener ahorros (referencia ahorro = 1,5 %)
de energía (combustible) por cuanto se elimina por la purga
solo la cantidad de agua necesaria para satisfacer los
requerimientos
del
tratamiento
de
agua.
(THERMAL
ENGINEERING LTDA. )
2.3 BASES CONCEPTUALES
2.3.1 Plan de mantenimiento preventivo
El plan de mantenimiento preventivo se definió como una serie de
tareas planeadas previamente, que se llevan a cabo para contrarrestar
las causas conocidas de fallas potenciales de dichas funciones que
desarrolla una maquina o equipo.
El enfoque de un plan de mantenimiento preventivo está basado en
cuatro razones principales:
56
•
La frecuencia de fallas prematuras puede reducirse mediante
una lubricación adecuada, ajustes, limpieza e inspecciones
promovidas por la medición del desempeño.
•
Si la falla no puede prevenirse, la inspección y la medición
periódica puede ayudar a reducir la severidad de la falla y el
posible efecto domino en otras componentes del sistema del
equipo, mitigando de esta forma las consecuencias negativas
para la seguridad, el ambiente o la capacidad de producción.
•
En donde podamos vigilar la degradación gradual de una función
o parámetro, como la calidad de un producto o la vibración de
una máquina, puede detectarse el aviso de una falla inminente.
•
Finalmente, hay importantes diferencias en costos tanto directos
(por ejemplo, materiales) como indirectos (por ejemplo, pérdidas
de producción) debido a que una interrupción no planeada a
menudo provoca un gran daño a los programas de producción y
a la producción misma, y debido también a que el costo real de
un mantenimiento de emergencia es mayor que uno planeado y
que la calidad de reparación puede verse afectada de manera
negativa bajo la presión de una emergencia.
En otras palabras el plan de mantenimiento preventivo, se refiere al
trabajo de mantenimiento que se realiza con una planeación, previsión,
control y registros por adelantado.
2.3.1.1 Descripción del plan de mantenimiento preventivo
El mantenimiento preventivo se puede desarrollarse de
dos maneras: no permitiendo descomposturas en ninguno de
los equipos u operarlos hasta que fallen.
La
actividad
de
mantenimiento
cuatro aspectos principales:
preventivo
comprende
57
Creación de programas de mantenimiento preventivo
Programación del trabajo de mantenimiento preventivo
Ejecución del trabajo de mantenimiento preventivo
Esfuerzos de ingeniería de mantenimiento, relacionados
con mantenimiento preventivo.
Los tipos de trabajo incluidos en el plan de mantenimiento
preventivo son los siguientes:
Limpieza
Ajustes
Reparaciones
Reposición de partes
Reparaciones completas
Pintura y acabados
Inspecciones
Trabajo
menor
de
mantenimiento
generado
por
inspecciones.
Incluyéndose también los siguientes tipos de trabajo de
mantenimiento preventivo:
Trabajo desarrollado como consecuencia de fallas del
equipo.
Trabajo desarrollado antes de que suceda la falla, debido a
observación del mismo o a que empezó a tener
indicaciones de falla.
Trabajos mayores originados por inspección del equipo por
mantenimiento preventivo u otros; por ejemplo, trabajos
que requieren aprobaciones especiales para su ejecución.
Cambios o modificaciones del equipo, resultantes de
decisiones gerenciales para mejorar los rendimientos,
58
apariencia, facilidad de mantenimiento o para reducir los
riesgos de operación.
2.4 OPERACIONALIZACION DE VARIABLES
Tabla 2.8: Operacionalizacion de la variable.
Variable: Plan de mantenimiento preventivo
Definición conceptual
Es
un
sistemas
que
conjunto
y
te
medios
Dimensión
de Datos
Indicador
y Documentos con reportes del
subsistemas reportes
del estado de los equipos.
proporcionan estado
del
para
que
los equipo
equipos se mantengan en
condiciones
de
Control
de Documentos
que
muestran
fallas
porque causa falla el equipo.
Programación
Documentos para programar
del trabajo
el trabajo.
disponibilidad. Con la idea
de
prever
problemas
menores antes de que
estos ocasiones fallas en Políticas
las calderas.
Fuente: elaboración propia.
normas
y Políticas
Hospital
y
normas
del
59
CAPITULO III
METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
3.1 MÉTODO DE INVESTIGACIÓN
El método es inductivo - deductivo, debido que a partir de investigaciones
anteriores podremos llegar a concluir el plan de mantenimiento y de la misma
forma esta investigación servirá a otros equipos del mismo modelo y marca.
Ya que mediante el cual se relaciona hechos aparentemente aislados y se
formula una teoría que unifica los diversos elementos.
Toda vez que según el concepto de (Rodriguez Moguel, 2005) menciona
que el método inductivo es un proceso en el que, a partir del estudio de casos
particulares, se obtienen conclusiones o leyes universales que explican o
relacionan fenómenos estudiados. El método inductivo utiliza la observación
directa de los fenómenos, la experimentación y el estudio de las relaciones
que existen entre ellos. Inicialmente se separan los actos más elementales
para examinarlos en forma individual, se observan en relación con fenómenos
similares.
El método inductivo aluden aquellos procedimientos que van de lo simple a
lo compuesto, es decir de las partes del todo, se caracterizan porque incluyen
una síntesis. Consisten en la recopilación de varios datos y la observación de
60
suficientes hechos referidos a un problema en particular, analizarlo para
descubrir sus analogías y diferencias, compararlos y tomar nota de sus
características comunes para formular la regla que explica el comportamiento
de esa clase de datos. Con esto último se generalizan sus características a
todos los hechos observados en la población estadística. El número de
observaciones deben ser suficientes para dar confiabilidad a la generalización.
Este método responde de lo particular a lo general, de los hechos individuales
a los generales. (Contreras, 2013)
El mismo (Rodriguez Moguel, 2005), menciona que el método deductivo
consiste en obtener conclusiones particulares a partir de una ley universal. El
método deductivo determina los hechos más importantes en el fenómeno por
analizar y deduce las relaciones constantes de naturaleza uniforme que dan
lugar al fenómeno. Mientras que el método inductivo se parte de los hechos
para hacer inferencias de carácter general, el método deductivo parte siempre
de verdades generales y progresa por el razonamiento.
El método deductivo está basado en la descomposición del todo en sus
partes. Van de lo general a lo particular y se caracterizan porque contienen un
análisis. Parten de generalizaciones ya establecidas, de reglas, leyes o
principios destinados a resolver problemas particulares o a efectuar
demostraciones con algunos ejemplos. El método deductivo sigue un curso
descendente, de lo general a lo particular, o se mantiene en el plano de las
generalizaciones. (Contreras, 2013)
3.2 TIPO DE INVESTIGACIÓN
El tipo de investigación básica, según (Espinoza Montes, 2010) tiene como
propósito ampliar el conocimiento científico a partir de la observación del
funcionamiento de los fenómenos de la realidad. Sus niveles son la
exploración, descripción y explicación.
61
La investigación básica también llamada pura o fundamental tiene como
propósito la aportación de elementos teóricos al conocimiento científico sin la
intención de su corroboración directa en un campo concreto de aplicación. El
investigador que realiza investigación básica no tiene en mente la
preocupación por la aplicación práctica que puedan tener los resultados de su
estudio, le interesa aportar a la teoría. Los resultados de la investigación
básica se integran al cuerpo del conocimiento científico ya existente y están
allí disponibles para que otros investigadores puedan recurrir a ellos cuando lo
consideren oportuno o necesario. Es posible que un conocimiento derivado de
la investigación básica pueda tener posteriormente múltiples aplicaciones,
pero ellas no estuvieron en el propósito del investigador al planear y realizar
su investigación, sino que su propósito fundamental fue el de aportar
elementos teóricos al conocimiento científico. (Moreno Bayordo, 2000)
Investigación básica consiste en la recolección de datos de la realidad
donde ocurren los hechos sin manipular o controlar variables. Estudia los
fenómenos sociales en su ambiente natural. El investigador no manipula
variables debido a que esto hace perder el ambiente de naturalidad en el cual
se manifiesta y desenvuelve el hecho. (Contreras, 2013)
El tipo de investigación desarrollado en el presente trabajo basado en el
concepto de (Sabino, Los caminos de la ciencia, 1996) es básico debido a que
recolectamos los datos de las rutinas de mantenimiento que se desarrolla en
el Hospital en su estado actual sin manipular ni controlar variables ampliando
el conocimiento a partir de la observación.
3.3 NIVEL DE INVESTIGACIÓN
Según (Espinoza Montes, 2010)nos menciona que la
investigación
descriptiva tiene como propósito describir los objetos tal como están
funcionando u ocurriendo. El investigador no debe influir en el funcionamiento
del objeto de investigación.
62
La investigación descriptiva para (Sabino, Como hacer una tesis, 1994) no
se ocupa, de la verificación de hipótesis, sino de la descripción de hechos a
partir de un criterio o modelo teórico definido previamente. Siendo la más
recomendables para una tesis de pregrado. Ellas permiten, sin duda, poner
de manifiesto los conocimientos teóricos y metodológicos de su autor, pues
una buena descripción sólo se puede hacer si se domina un marco teórico que
permita integrar los datos y, a la vez, se tiene el suficiente rigor como para que
estos sean confiables, completos
y oportunos. Ellas permiten, además, ir
sedimentando conocimientos que serán utilizados luego por otros tesistas o
científicos.
Podemos decir por todos los anteriores conceptos mencionados la
naturaleza de la presente investigación reúne por su nivel las características
de un estudio descriptivo, porque no influimos en el funcionamiento del área
de calderas; pero si recabamos información para reconocer, ubicar y definir
problemas existentes.
3.4 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN
Según (Espinoza Montes, 2014), el diseño descriptivo simple, busca
recoger información actualizada sobre el objeto de investigación. Sirve para
estudios
de
diagnóstico
descriptivo,
caracterizaciones,
perfiles,
etc.
Mostrándonos la siguiente tabla para la selección adecuada del diseño de
investigación de acuerdo a nuestro nivel de investigación.
63
Tabla 3.1: Selección del diseño de investigación.
Fuente: (Espinoza Montes, 2010)
Por ende para el presente trabajo de investigación el diseño tomado fue el
descriptivo simple, debido a que se recogerá datos de las calderas en el
estado en el cual se encuentra. Teniendo como muestra “M” (mantenimiento
preventivo de las calderas) y como observación de la muestra a “O” (rutinas de
mantenimiento). Para lo cual tenemos:
Diagrama:
M
O
Dónde:
M: Mantenimiento preventivo de las calderas.
O: Rutinas de mantenimiento.
64
Tabla 3.2: Diseño de la investigación.
¿Cuáles son las características de un plan de
mantenimiento preventivo del área de calderas en
el Hospital Regional de Huancavelica?
Problema
Hipótesis
Tipo de
investigación
Nivel de
investigación
Variable
Por el tipo y nivel de investigación No tiene.
Investigación básica
Descriptivo
Plan de mantenimiento preventivo
Diseño descriptivo simple
M
Diseño de
investigación
O
Dónde:
M : Mantenimiento preventivo de las calderas
O : Rutinas de mantenimiento
Se empleara las siguientes técnicas de
recolección de datos:
Técnicas de
recolección de
datos
•
•
Técnica documental.
Técnica empírica.
Fuente: Elaboración propia.
3.5 POBLACIÓN, MUESTRA O UNIDAD DE OBSERVACIÓN
Dada la naturaleza de la investigación no hay población ni muestra, sino
se tiene unidad de
observación las cuales fueron las diversas rutinas de
mantenimiento aplicadas por el área de mantenimiento del Hospital Regional
de Huancavelica.
65
3.6 TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS
3.6.1 Técnicas de recolección de datos
En el presente informe de investigación fueron usadas dos técnicas de
recolección de datos, documental y empírica; cada una de ellas con
propósitos distintos.
Técnica documental: Se utilizaron los catálogos de fabricación
de calderas. Se recopilo información bibliográfica sobre el
proceso constructivo actual de las calderas, luego se levantó
información de los diversos equipos que aportan en la
generación de agua caliente al Hospital. Para obtener el marco
teórico y los datos se ha utilizado las fichas de lectura tal como
se muestra en la siguiente figura.
Figura 3.1: Ficha de lectura.
Fuente: FIM-IN-PO-005.05
66
Técnica empírica: La técnica empírica, permite la observación
en contacto directo con el objeto de estudio, y el acopio de
testimonios que permitan confrontar la teoría con la práctica en
la búsqueda de la verdad, para cuyo efecto nos entrevistamos
con el jefe del área de mantenimiento del Hospital y el personal
encargado del mantenimiento y operaciones.
3.6.2 Instrumentos de recolección de datos
Los instrumentos para el desarrollo de la presente investigación
utilizados son: Formatos de observación, para poder registrar datos del
estado de los equipos y su funcionamiento, donde se indica el nombre
del equipo, marca, modelo, año de fabricación, descripción de la
operación que realizada, y las observaciones que se puedan realizar,
como se aprecia en la tabla 3.3. Además de cámaras fotográficas, usbs,
hojas de cálculo, hojas de registro, formularios, fichas de lectura.
67
Tabla 3.3: Formato de registro de equipos.
Fuente: Elaboración propia.
68
3.7 PROCEDIMIENTO DE RECOLECCIÓN DE DATOS
El procedimiento de recolección de datos antes del desarrollo del plan
de mantenimiento preventivo de área de calderas del Hospital Regional
Zacarías Correa Valdivia de Huancavelica se realizó de la siguiente manera:
Se presentó una solicitad al Gobierno Regional de Huancavelica, para poder
acceder al registro de las rutinas de mantenimiento que desarrollan en el área
de calderas de dicho Hospital, así también solicitar información sobre
el
registro de equipos, registro de tiempos de los mantenimientos correctivos
del año 2015 a la actualidad y los planos de instalación de las calderas.
La atención que se realizó al requerimiento tardo 15 días en ser derivado al
jefe del área de mantenimiento del Hospital Regional de Huancavelica, una
vez entrevistado con su persona, acepto brindarnos la información requerida
para nuestro estudio de investigación, con la condición de presentar el informe
final a su despacho y pueda ser implementado en área de calderas del
Hospital Regional Huancavelica.
El primer reporte brindado data del 14 de octubre del 2015, nos
proporcionaron el cuaderno de registros e incidencias de la generación de
agua caliente en el último mes, este contaba con los datos de la rutinas que
empleaban
dándonos
la
sorpresa
que
solo
realizaban
netamente
mantenimiento correctico no planificado, se procedió a extraer los datos para
utilizarlos en nuestra investigación.
En el segundo reporte del 28 de enero del 2016, nos proporciona
las
bases del proceso de licitación para la reparación de la caldera boiler, así
como también el plano de ubicación del área de calderas dentro del Hospital.
69
CAPITULO IV
EVALUACIÓN ACTUAL DE LAS CALDERAS Y RUTINAS DE
MANTENIMIENTO
4.1 ORGANIGRAMA DEL HOSPITAL Y ÁREA
4.1.1 Organigrama del Hospital
El Hospital Regional de Huancavelica, para cumplir su misión, visión y
lograr sus objetivos funcionales presenta el siguiente organigrama
estructural ilustrado en la figura 4.1.
La cual se muestra con la finalidad de dar a conocer las relaciones
jerárquicas dentro del Hospital Regional de Huancavelica.
70
Figura 4.1: Organigrama del Hospital.
Fuente: MOF del Hospital.
71
4.1.2 Organigrama del área de servicios generales y mantenimiento
El área encargada y responsable de los diversos servicios y rutinas de
mantenimiento es la oficina de servicios generales y mantenimiento, que
depende jerárquicamente de la oficina ejecutiva de administración (como
se aprecia en la figura 4.1). Pero a su vez la oficina de servicios y
mantenimiento tiene su propia estructura orgánica que a continuación
pasamos a detallar.
Figura 4.2: Organigrama del área de mantenimiento.
Fuente: MOF del Hospital
4.2 EVALUACIÓN ACTUAL DEL AREA DE CALDERAS
En esta sección se analiza el tiempo de vida y el estado de los accesorios y
equipo auxiliar más importantes dentro del área de calderas.
4.2.1 Condición actual de las calderas
Las calderas pirotubulares, que utiliza la institución son dos, la
primera es marca ATSSU modelo RL800 (figura 4.3), y la segunda es
marca BOILER modelo IR.P.3WB50.02 (figura 4.4), con una máxima
presión de 150 psi. Estas alimentan de vapor a las unidades de
72
lavandería, consultorios, quirófanos, esterilización de instrumentos
quirúrgicos y otras áreas que necesiten agua caliente. Las calderas
instaladas en el Hospital tienen aproximadamente dieciséis y veintidós
años de funcionamiento, con lo cual a través del tiempo se han ido
deteriorando; por tal razón el mantenimiento es tan importante, pues
se busca alcanzar el mejor aprovechamiento de las máquinas y su buen
funcionamiento.
Tabla 4.1: Características técnicas de las calderas del Hospital.
Marca
ATTSU
INDUSTRIAL BOILER
Modelo
RL800/13
IR.P.3WB50.02
Potencia Térmica Útil
607 KW
50 BHP
Combustible
Petróleo Diésel B5
Petróleo Diésel B5
Año
1998
1992
Volumen Total
0.9137
------
Temperatura
194.2 °C
190 °C
Presión de Diseño
13
⁄
10.54
⁄
Fuente: Elaboración propia con datos de placa.
Las calderas pirotubulares RL800 y IRP BOILER, se encuentran en un
estado aceptable, es decir aún siguen funcionando, pero ya no tienen la
misma capacidad que tenían cuando empezaron a operar, pues como
todo se deteriora a través del tiempo, estas han dejado de funcionar
eficientemente; pues
la
mayoría
de
los dispositivos auxiliares
(manómetros, válvulas, quemador) se encuentran en mal estado.
La figura 4.3 y figura 4.5 se muestran las dos calderas pirotubulares
instaladas en el Hospital Regional de Huancavelica.
73
Figura 4.3: Caldera ATSSU RL800.
Fuente: Fotografía tomada en la casa de fuerza.
Figura 4.4: Caldera BOILER IR.P.3WB50.02.
Fuente: Fotografía tomada en la casa de fuerza
4.2.1.1 Consumo de combustible por hora
Las calderas pirotubulares instaladas en la institución
presentan las siguientes dimensiones que se aprecian en la
figura 4.5.
74
Figura 4.5: Dimensiones de la caldera ATTSU RL800.
Fuente: Planos de fabricación ATSSU caderas de vapor RL.
Tabla 4.2: Dimensiones de la caldera ATTSU RL800.
A
1.700 m
B
3.100 m
C
1.700 m
D
900 m
E
2.200 m
F
1.550 m
G
250 m
H
1.400 m
Fuente: elaboración propia con datos de planos de
fabricación ATTSU.
Las calderas pirotubulares instaladas en la institución
utilizan el petróleo diésel B5 como combustible de la siguiente
manera: intercalan su operación cada semana, es decir; una
funciona la primera semana de lunes a domingo y luego sede
el turno a la siguiente caldera de lunes a domingo también, la
caldera que esta de turno tiene que operar de acuerdo al
siguiente horario:
75
Tabla 4.3: Horario de funcionamiento de las calderas.
Horario de funcionamiento de las calderas
Madrugada
4:00 a.m. – 7:00 a.m.
Mañanas
10:00 a.m. – 1:00 p.m.
Tardes
3:00 p.m. – 6:00 p.m.
Fuente: Elaboración propia en base a registros de la unidad de
ingeniería de mantenimiento.
El Hospital Regional de Huancavelica cuenta con dos
cisternas para el almacenamiento de combustible las cuales
tienen la capacidad de 1500 gal, estando instaladas en el patio
que queda frente a la casa de fuerza (ver figura 4.6). Además
las cisternas presentan las siguientes dimensiones: el tanque es
cilíndrico con 64 pulgadas de diámetro que sería equivalente a
1.6256 metros y 108 pulgadas de largo lo cual vendría a ser
equivalente a 2,7432 metros, con lo cual el nivel del
combustible dentro del tanque disminuye a razón de 17 cm por
día que sería en metros 0.17 por día.
76
Figura 4.6: Cisternas de almacenamiento de combustible del Hospital.
Fuente: Fotografía tomada en las instalaciones del HRH.
Para encontrar el volumen del combustible consumido (
)
se realiza la siguiente operación matemática:
!"
!# $……………. (1)
Dónde:
→ Volumen de combustible consumido
R
→
Radio
de
la
cisterna
de
almacenamiento
combustible.
!" → Nivel inicial de combustible en la cisterna.
!# → Nivel final de combustible en la cisterna.
de
77
Para encontrar el volumen de combustible consumido por día
remplazamos en la ecuación número (1).
)
1.6256
2
-
(0.17
)
⁄
0.352831
La caldera consume 0.352831
día, y como son 9 horas de
⁄
de petróleo diésel B5 por
operación de
la
caldera, el
combustible consumido por hora queda de la siguiente
manera:
1
→
93
0.352831
0.392034
⁄3
1
93
……………. (2)
Ahora para convertir a galones la ecuación 2:
1
→ 1000 → 264.172
1
. → 3.785412
0.392034
3
10.356439
264.172
1
.⁄3
.
.
La caldera consume 10.356439 galones por hora y en total
93.21 galones por día.
4.2.1.2 Tratamiento del agua
Las cualidades que presenta el agua proveniente de la
tubería de abastecimiento local no son realmente óptimas para
que sea introducida directamente a las calderas sin un previo
tratamiento. En un 100%, el agua cruda contiene 2 partes
de Hidrógeno y 1 de Oxígeno. Estos dos gases forman un
compuesto que se encuentra, por naturaleza, en los estados
78
sólidos, líquidos y gaseosos. Si el agua únicamente fuera
5 6 no se requeriría tratamientos; pero el agua pura no
existe y su impureza varía. La aproximación más cercana es el
agua de lluvia que, sin embargo, contiene elementos sujetos a
objeción.
La existencia de sales de calcio, sales de magnesio y otros
componentes que el agua comúnmente trae consigo originan
grandes problemas. Tal es el caso de las incrustaciones y la
corrosión del metal de las calderas o sus accesorios.
La planta de tratamiento está constituida por un tanque
almacenador de salmuera y tanques ablandadores de resinas
con la finalidad de obtener agua con dureza esencial a través
de un proceso de intercambio iónico.
En Figura 4.8 se representa mediante un diagrama, la
secuencia del agua desde el abastecimiento local hasta su
ingreso a las calderas.
Figura 4.7: Ablandadores para el intercambio iónico.
Fuente: Fotografía tomada en el Hospital Regional de Huancavelica.
79
Figura 4.8: Diagrama de flujo de tratamiento de agua.
Fuente: Elaboración propia.
80
El procedimiento que se aplica para medir la calidad de agua
en el Hospital Regional de Huancavelica, es por cuenta gotas y
pastillas siguiendo el instructivo mostrado en la figura 4.9.
Figura 4.9: Probador de dureza (método cuentagotas).
Fuente: Unidad de Ingeniería del mantenimiento del HRH.
81
A continuación se observa la secuencia que se emplea en el
Hospital Regional de Huancavelica para el cálculo de la dureza
del agua, aplicando el método cuenta gotas.
Tabla 4. 4: Procedimientos para medir la dureza del agua.
PASO 1.
Abrir el punto
de
muestra y dejar correr el
agua
almenos
30
segundos. Luego llenar
la proveta hasta 10 ml.
PASO 2.
Añadir la tableta HA-A,
una gota y agitar hasta
que se disuelva.
PASO 3.
Añadir el reactivo HAD1 gota a gota hasta
que el color cambie de
rojo - ciruela al azul.
Para este ejemplo basto
una gota.
PASO 4.
Anotar el numero de
gotas
HA-D1
(N)
utilizadas y calcular el
resultado de analisis. En
nuestro
caso
N=1;
puesto que utilizamos
solo una gota, entonces
la dureza sera:
7 8
1
Fuente: Elaboracion propia.
La formula para el calculo es la
siguiente:
7 8 (
!
!7
⁄1
63)
9
(5:
! 1
1)
82
4.2.1.3 Cantidad de vapor generado
El vapor generado por hora, es en promedio 10,000
kilogramos por hora, por solo una de las calderas, es decir el
agua que se encuentra en la cámara de agua (parte 1 de la
figura 4.10); lleva un proceso de calentamiento hasta llegar
a evaporarse, y es de esta manera que se genera el vapor con
alta presión, para llevar a cabo su distribución.
Figura 4.10: Cámara de agua de una caldera pirotubular.
Fuente: (CLEAVER-BROOKS, 1989)
4.2.2 Proceso de generación de vapor y agua caliente
El objetivo principal del área de calderas es brindar vapor seco a las
áreas que la requieran. En el proceso de generación de vapor
se
produce condensado, el cual es reciclado para brindar servicio de agua
caliente a los consultorios y otras unidades. Un sistema de distribución
de vapor requiere de tuberías, accesorios (anclaje, soporte, válvulas,
etc.), aislamientos térmicos, trampas para evacuación de condensados y
retorno del condensado. Como se aprecia en el siguiente diagrama.
83
Figura 4.11: Diagrama del proceso de generación de vapor y agua caliente.
Fuente: Elaboración propia.
84
4.2.3 Descripción de los equipos auxiliares
4.2.3.1 Quemadores
El propósito principal de un quemador es mezclar y
dirigir el flujo de combustibles y aire, de tal manera, que
se asegure el incendio rápido y la combustión completa;
ver figura 4.12. Cuando se quema aceite, este puede
atomizarse por medio de la presión del combustible o usando
gas comprimido, por lo
atomizadores
que
general,
utilizan
la
vapor
presión
de
aire.
Los
del combustible,
generalmente, son de tipo mecánico de flujo único o de
flujo de retorno.
El sistema de control de la combustión consta de dispositivos
automáticos destinados a mantener la presión de vapor
deseada y la proporción correcta entre el combustible y el
aire al variar la carga. Los controles automáticos se sirven de
energía neumática, hidráulica o eléctrica para accionar los
motores, los cuales, a su vez, regulan la alimentación de
combustible
y
de
aire
rápido simultáneamente, como
respuesta a las variaciones de demanda de vapor.
Figura 4.12: Quemador de la caldera ATTSU.
Fuente: Fotografía tomada en el Hospital de Huancavelica.
85
Figura 4.13: Quemador de la caldera BOILER.
Fuente: Fotografía tomada en el Hospital de Huancavelica.
4.2.3.2 Bombas de alimentación de agua
Las bombas tienen una gran aplicación en lo que se refiere a
la generación de vapor, ya que son los responsables del
suministro de agua y combustible a la caldera. Se consideran
como equipos auxiliares pero se debe realizar una supervisión
frecuente. En la siguiente figura se muestra la bomba de agua
de alimentación acoplados al motor eléctrico.
Figura 4.14: Bomba de agua para alimentación de la caldera.
Fuente: Fotografía tomada en el Hospital de Huancavelica.
86
Figura 4.15: Bombas de agua a la salida de los condensadores.
Fuente: Fotografía tomada en el Hospital de Huancavelica.
4.2.3.3 Sistema de condensado
La cantidad de agua que alimenta a una caldera es la del
vapor que se produce; por lo tanto, la reserva debe ser
proporcional a la capacidad de la caldera. Se recomienda
que la cantidad de agua por almacenar, sea la mínima para
sostener la evaporación en la caldera por lo menos durante 20
minutos.
El sistema de recepción de condensado empieza por la
recolección
a partir de las trampas de vapor; después la
conducción por la red de tuberías de retorno y termina con el
tanque de condensado.
Una trampa de vapor es una válvula automática cuyas
funciones son: drenar el condensado, eliminar los gases no
condensables y cualquier suciedad en el vapor y/o en el
condensado y no permitir el escape de vapor.
Los retornos del condensado pueden descargar libremente
en el tanque para calentar el agua de alimentación; la
87
temperatura del agua se observa en un termómetro que tiene
instalado el tanque.
En caso de que el retorno de condensado sea en gran
cantidad, el tanque cuenta con un rebosadero que va directo al
drenaje. Por último, el tanque tiene una tubería abierta a la
atmósfera para eliminar los gases no condensables, y evitar las
presiones
internas
del
tanque
por
la
evaporación
instantánea de ciertas cantidades de condensado.
Figura 4.16: Condensadores.
Fuente: Fotografía tomada en el Hospital de Huancavelica.
4.2.3.4 Red de tuberías
Es por donde se va realizar la distribución de vapor. Siendo
el conjunto de elementos que unen el generador de vapor a los
equipos que utilizan vapor para su funcionamiento y consta de
los siguientes elementos:
•
Red de tuberías principales y secundarias
•
Distribución general, soportes, anclajes, abrazaderas,
juntas
•
Aislamientos térmicos
88
•
Válvulas reductoras de presión
•
Válvulas de seguridad
•
Sistema de trampas para evacuación de condensados
•
Red de retorno de condensados
•
Purgadores de aire de las redes
La figura 4.17 muestra la red de tuberías de distribución de
vapor con sus accesorios.
Figura 4.17: Tuberías de distribución general de vapor con sus
soportes.
Fuente: Fotografía tomada en el Hospital de Huancavelica.
4.2.4 Determinación de los equipos críticos
Como ya se mencionó en el punto 2.2.1.5 “C” el cálculo de la criticidad
de un equipo están sujetos a dos factores muy importantes, la frecuencia
del fallo y la consecuencia de su aparición. El cálculo de frecuencias y
fallos de los equipos principales involucrados, se realizó con la
adaptación a la realidad de la institución. Los criterios definitivos que
fueron considerados para el análisis previo, fueron revisados y
analizados por el equipo de operación de calderas y el jefe del área de
mantenimiento del Hospital. Los criterios establecidos se reflejan en las
siguientes tablas:
89
Tabla 4.5: Criterios y cuantificación de frecuencia de fallas.
Frecuencias de Falla:
Cuantificación
Mayor a 4 fallas al mes
4
2 a 4 fallas al mes
3
1 a 2 fallas al mes
2
1 falla al mes
1
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 4.6: Criterios y cuantificación del impacto operacional.
Impacto Operacional:
Cuantificación
Parada inmediata de toda la institución.
10
Parada parcial de la institución (afecta algunas áreas).
8
Impacto en los niveles de producción o calidad de la
generación de vapor.
4
Repercute en costos operacionales.
2
No genera ningún efecto o impacto significativo.
1
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 4.7: Criterios y cuantificación de la flexibilidad operacional.
Flexibilidad Operacional:
Cuantificación
No existe opción de producción y no hay forma de
recuperarlo
4
Hay opción de producción a la capacidad mínima
permisible
3
Hay opción de repuesto compartido
2
Función de repuesto disponible
1
Fuente: Elaboración propia.
90
Tabla 4.8: Criterios y cuantificación de costos de mantenimiento.
Costos de Mantenimiento:
Cuantificación
Mayor o igual a 25,000 soles.
2
Menor a 25,000 soles.
1
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 4.9: Criterios y cuantificación del ISAH.
Impacto en la seguridad ambiental y humana:
Cuantificación
Afecta la seguridad humana tanto externa como
interna
8
Afecta el ambiente produciendo daños irreversibles
6
Afecta las instalaciones causando daños severos
4
Provoca daños menores (accidentes i incidentes)
2
Provoca un impacto ambiental cuyo efecto no viola las
normas.
1
No provoca ningún tipo de daños a personas,
instalaciones o ambiente.
0
Fuente: Elaboración propia.
4.2.4.1 Criticidad de la caldera
La frecuencia de falla de las calderas se cuantificó con un
tres, porque presenta fallas, en promedio de cuatro por mes
aproximadamente.
Al impacto operacional se calificó con un ocho, porque si la
caldera falla causa una parada en las áreas de lavandería,
quirófanos, cocina; ésta es recuperable por el personal de
mantenimiento en un tiempo que responde a las necesidades
del Hospital ya que se cuenta con dos calderas y si una falla se
cambia con la otra.
91
Debido
que
el
Hospital
no
tiene
una
política
de
almacenamiento de los repuestos de los equipos, la flexibilidad
operacional tiene una calificación de dos, porque existe
posibilidad de repuesto compartido y la posibilidad de recuperar
el equipo.
El área de servicios generales y mantenimiento tiene
establecido, que el costo de la falla de una caldera, o para
hacerle el mantenimiento correctivo debe ser mayor a los 25,
000 soles; tal como se puede apreciar en los anexos, en la cual
en la última adjudicación por concepto de mantenimiento
correctivo de la caldera boiler se otorgó la buena pro por un
monto de 33, 900 soles.
En el criterio del impacto de la seguridad ambiental y humana
se calificó con un ocho, debido que una falla o una mala
operación por parte de los operarios podría afectar la seguridad
humana ya que las calderas trabajan a temperaturas elevadas y
ellas podrían ocasionar quemaduras, etc.
Al hacer los cálculos de consecuencia arrojan un resultado
de treinta y cuatro y la frecuencia de falla es de tres, por lo tanto
la criticidad total de una caldera es de ciento dos. Cuando se
ingresan los datos de consecuencia en el eje X y el de
frecuencia de falla en el eje Y de la matriz de criticidad, se
obtiene que la caldera es un equipo muy crítico (figura 4.18). La
tabla de criticidad de la caldera que se muestra a continuación
es la calificación que se le asignó y la figura es la matriz en la
cual se ubica este equipo.
92
Tabla 4.10: Criticidad de una caldera.
Criterio
Frecuencia de falla
Impacto operacional
Flexibilidad operacional
Cosos de mantenimiento
Impacto en la seguridad ambiental y
humana
Consecuencia=
Criticidad=
Cuantificación
3
8
3
2
8
34
102
Fuente: Elaboración en conjunto con el jefe y operadores del área de
mantenimiento y servicios generas del Hospital de Huancavelica.
Figura 4.18: Matriz de criticidad de una caldera.
Fuente: Elaboración en conjunto con el jefe y operadores del área de
mantenimiento y servicios generas del HRH.
4.3 SITUACIÓN ACTUAL DEL MANTENIMIENTO
En el Hospital el área de servicios generales y mantenimiento se encuentra
dividido en cinco unidades como se apareció en la figura 4.2, de la cual la
unidad de ingeniería de mantenimiento está encargada de las labores de
93
operación y mantenimiento en el área de calderas. Aunque también existen
trabajos mayores que se realizan por medio de contratistas.
En la actualidad se cuenta con cinco personas que operan las calderas
(operarios), de los cuales tres son nombrados y dos están por servicios CAS.
Estos laboran de siete de la mañana a siete de la noche y viceversa haciendo
turnos de tres veces por semana cada uno.
4.3.1 Actividades de mantenimiento realizados actualmente
El mantenimiento que se está realizando actualmente es bastante
básico, en otras palabras, en su mayoría son reparaciones y algo de
mantenimiento correctivo.
La información que se maneja en el departamento de mantenimiento
es en su mayoría de manera informal, es decir, cada operario reporta por
medio de cuadernos de reporte las actividades realizadas en el día a día,
tanto en el turno del día como de la noche. Esta información ha sido
considerable para guardar fechas de eventos importantes, como
mantenimientos integrales o instalación de algún equipo nuevo.
Las actividades de mantenimiento que se realizan, en los equipos
involucrados directamente en la generación de vapor y agua caliente, en
su gran mayoría son de carácter correctivo, debido al deficiente control y
seguimiento de los mantenimientos realizados en el pasado.
Con respecto a la organización y provecho que se le puede dar a la
información técnica, se puede decir que, no existe en la actualidad un
detalle de componentes o repuestos de la gran mayoría de los equipos y
sólo se procede a buscar o conseguir los repuestos en el mercado
interno cuando se trata de equipos de tecnología poco compleja, los
repuestos
que
encajan
dentro
de
este tipo
son:
rodamientos,
chumaceras, piñones, bandas, entre otros; pero cuando se aproxima un
mantenimiento de algún equipo que necesite de repuestos originales y
94
necesarios de importación, se hace una revisión en los manuales para
así de esta manera hacer la lista de repuestos que se van a cambiar.
4.3.2 Formatos utilizados en los procesos de mantenimiento
En la actualidad no se cuenta con formatos para el proceso de
mantenimiento, lo que se emplea es cuaderno de actas en donde cada
operario registra los incidentes sucedidos durante su guardia. Tal como
se puede apreciar en la siguiente figura.
Figura 4.19: Cuaderno de incidentes.
Fuente: Unidad de ingeniería de mantenimiento del HRH.
95
CAPITULO V
PLAN DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO
Una vez que se ha terminado la evaluación actual de las calderas se procede a
la propuesta de mantenimiento preventivo, realizado con el fin de prevenir al
máximo las fallas en los equipos y preservarlos en un estado de funcionamiento
óptimo. Las características bajo las cuales se está proponiendo el desarrollo del
plan son:
Empadronamiento de equipos.
Codificación de los equipos.
Diseño
del
sistema
documental
(formatos
para
la
debida
administración del mantenimiento).
Diseño de tableros de control.
Diseño de indicadores de gestión.
Programa de capacitación al personal de operaciones.
5.1 EMPADRONAMIENTO DE EQUIPOS
Como primer paso en el desarrollo del plan de mantenimiento, se realizó un
inventario
de
los equipos del área de caldera del Hospital,
con
la
colaboración del jefe del área de mantenimiento, se incluyeron los equipos
de mayor participación en el proceso de generación de vapor y agua
caliente. En la tabla 5.1 se muestran los equipos seleccionados para el plan.
96
Tabla 5.1: Inventario de equipos.
Equipo
Cantidad
Caldera
2
Quemador de caldera
2
Motor de caldera
2
Bomba de agua de alimentación de caldera
4
Bomba de alimentación de combustible
2
Cisterna de combustible
2
Motor de bomba
6
Condensador
2
Tanque de salmuera o almacenamiento de agua
2
ablandadores
4
Fuente: Elaboración propia.
5.2 CODIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS
Después de identificar y hacer un empadronamiento de equipos existentes
en el área de calderas del Hospital, se procedió a realizar la codificación de los
equipos seleccionados. Este paso es muy importante ya que así podremos
identificar cada uno de los equipos por el código único que poseen.
Para la realización de la codificación de los equipos se consideró la
codificación alfanumérica (compuesto de números y letras).
A continuación se muestra información útil que debe contener el código de
un ítem. Según (Garcia Garrido, 2010)
•
Área a la que pertenece.
•
Función que realiza dentro del área.
97
•
Tipo de equipo.
•
Numero de equipo.
Área
Calderas
(01)
Numero de
equipo
Función
Equipo
Alimentacion
de agua (01)
La codificacion
del equipo con
la abreviatura.
Alimentacion
de
combustible
(02)
Cuando hay
mas de un
equipo.
Cuando no
hay mas de
un equipo se
colocara
(00).
Generacion de
vapor (03)
Generacion
de agua
caliente (04)
Figura 5.1: Codificación de equipos.
Fuente: Elaboración propia.
Tabla 5.2: Codificación de equipos.
ALIMENTACIÓN DE AGUA
Abreviatura
BA
MB
TS
AB
Maquina
Bomba de
agua
Motor de
bomba
Tanque de
salmuera
Ablandador
Fuente: Elaboración propia.
ALIMENTACIÓN DE COMBUSTIBLE
Código
Abreviatura
01
CC
02
BC
03
MB
04
Maquina
Cisterna de
combustible
Bomba de
combustible
Motor de
bomba
Código
01
02
03
98
Tabla 5.3: Codificación de equipos.
GENERACIÓN DE VAPOR
GENERACIÓN DE AGUA CALIENTE
Abreviatura
Maquina
Código
Abreviatura
Maquina
Código
CA
Caldera
01
CO
Condensador
01
MC
QC
Motor de
caldera
Quemador
de caldera
02
03
Fuente: Elaboración propia.
A continuación en la tabla 5.4 se muestra la codificación de los equipos del
área de calderas del Hospital Regional de Huancavelica.
99
Tabla 5.4: Codificación de equipos del Hospital.
CODIFICACIÓN DE EQUIPOS DEL ÁREA DE
CALDERAS
CÓDIGO
ALFANUMÉRICO
010101BA01
010101BA02
010101BA03
010101BA04
010102MB01
010102MB02
010102MB03
010102MB04
010103TS01
010103TS02
010104AB01
010104AB02
010104AB03
010104AB04
010201CC01
010201CC02
010202BC01
010202BC02
010203MB01
010203MB02
010301CA01
010301CA02
010302MC01
010302MC02
010303QC01
010303QC02
010401CO01
010401CO02
EQUIPO
Bomba de agua-01
Bomba de agua-02
Bomba de agua-03
Bomba de agua-04
Motor de bomba-01
Motor de bomba-02
Motor de bomba-03
Motor de bomba-04
Tanque de salmuera-01
Tanque de salmuera-01
Ablandador-01
Ablandador-02
Ablandador-03
Ablandador-04
Cisterna de combustible-01
Cisterna de combustible-02
Bomba de combustible-01
Bomba de combustible-02
Motor de bomba-01
Motor de bomba-02
Caldera-01
Caldera-02
Motor de caldera-01
Motor de caldera-02
Quemador de caldera-01
Quemador de caldera-02
Condensador-01
Condensador-02
Fuente: Elaboración propia.
MARCA
IEM
IEM
HIDROSTAL
HIDROSTAL
SIEMENS
SIEMENS
HIDROSTAL
HIDROSTAL
IEM
IEM
SIEMENS
SIEMENS
ATTSU
BOILER
SIEMENS
SIEMENS
ATTSU
BOILER
100
5.3 DISEÑO DEL SISTEMA DOCUMENTAL
Se hace necesaria la creación de formatos y documentos que faciliten el
acceso a la información de cada equipo.
5.3.1 Ficha técnica
Para esto se diseñó un formato que recopila información de carácter
técnico, operativo y características generales de un equipo en particular,
el cual se denomina ficha técnica.
Las características técnicas que podemos encontrar en este formato
son basadas en el mismo diseño del equipo,
tales como: potencia,
capacidad, relación de transmisión, velocidad de trabajo, etc. Las
características operacionales son todas aquellas condiciones que se
tienen que garantizar para una óptima eficiencia del equipo, como lo
son, temperatura, presión, caudal, entre otros. Las características
generales hacen referencia a las cualidades físicas e
información
adicional del equipo, como fabricantes, proveedores, dimensiones, si
tiene o no catálogo, etc.
Para la institución se propuso un formato que relacione dichas
variables descritas anteriormente, a partir del conocimiento previo
adquirido en la institución.
A continuación veremos el ejemplo del formato propuesto.
101
Tabla 5.5: Formato de ficha técnica.
PLAN DE MANTENIMIENTO
PREVENTIVO
FICHA TECNICA
Código
Datos de Equipo
Equipo:
Marca:
Modelo:
Serie:
Año
de
fabricación:
Fotografía del equipo
Posee
manual:
Fecha de
instalación:
Color:
Características técnicas
Datos del fabricante
Potencia:
Nombre:
Volumen:
Teléfono:
Temperatura:
Ciudad:
Presión
diseño:
Correo
electrónico:
de
Criticidad:
Observaciones:
Fuente: Elaboración propia.
Otros
datos:
102
5.3.2 Hoja de vida
Lo que se pretende lograr con este formato es la recopilación de
información, para poder tener un registro o historial de las reparaciones y
mantenimiento realizados a un equipo, como consecuencia cada equipo
tendrá su propia hoja de vida. Lo que facilitara en un futuro tomar
decisiones referentes al equipo.
En las hojas de vida lo que se va recopilar es el tiempo que se tardó
en realizar una operación, que tipo de repuesto se cambió, que persona
realizo la reparación, el número de orden de trabajo si es que existiera.
En la tabla 5.6 se presenta la propuesta del modelo de hoja de vida
para el área de calderas del Hospital Regional de Huancavelica.
5.3.3 Rutinas de mantenimiento
Con el objeto de llevar un mejor control deberá incluir en un
libro de anotaciones, un informe de rutina en el cual debe mencionar: el
tipo de rutina marcando con una X sobre la letra que corresponda
(Diaria D, Semanal S, Mensual M, Trimestral Tr, Semestral St y Anual
A), material utilizado, una descripción breve de la rutina (cambios y
observaciones); por último el tiempo que utilizó para realizarla en
minutos, el turno (Noche N o Día D) la fecha correspondiente y
nombre y firma del encargado. De acuerdo al siguiente formato.
el
103
Tabla 5.6: Formato de hoja de vida.
HOJA DE VIDA Y CONTROL DE FALLOS DE LOS EQUIPOS DEL ÁREA
DE CALDERAS DEL HOSPITAL.
Equipo:
Código:
Marca:
Año de instalación:
FECHA
N° DE
ORDEN DE
TRABAJO
PARTE
REVISADA
Fuente: Elaboración propia.
HORA
Inicio
Fin
DESCRIPCIÓN
RESPONSABLE
COSTOS
OBSERVACIONES
104
Tabla 5.7: Formato de rutinas de mantenimiento preventivo.
HOSPITAL REGIONAL DE HUANCAVELICA
FORMATO PARA EL MANTENIMIENTO PREVENTIVO DEL
AREA DE CALDERA
MENSUAL N°
DIARIO (D)
SEMANAL (S) (M)
INSTRUCTIVO:
TRIMESTRAL SEMESTRAL
(Tr)
(St)
ANUAL (A)
HORA DE
FECHA DE EJECUCION
INICIO
HORA FINALIZACION
TURNO:
DIA (D)
NOCHE (N)
PERSONAL ENCARGADO DE LA ACTIVIDAD DE MANTENIMIENTO
OPERADOR
NOMBRE
OPERARIO
JEFE DE MANTENIMIENTO
OTRO (Especifique motivo)
EQUIPO Y MATERIAL UTILIZADO
DESCRIPCION DE LA RUTINA DE MANTENIMIENTO
Fuente: Elaboración propia.
105
5.3.4 Relación de requerimientos
Con la finalidad de establecer actividades que nos garanticen un
excelente funcionamiento de los equipos que intervienen en la
generación de vapor y agua caliente del Hospital Regional de
Huancavelica, se presenta la relación de requerimientos a desarrollar:
5.3.4.1 Semanal
Las operaciones de mantenimiento diarias y semanales, (con
pocas excepciones) serán efectuadas por el operario encargado
de la caldera. A
continuación
se
mencionan
todas
las
rutinas que deben programarse semanalmente en el cuarto
de calderas del Hospital; queda a criterio del encargado de
mantenimiento programar varias rutinas en un día. En una
ficha de control se debe indicar con detalle lo realizado en
cada rutina y el tiempo que le tomó realizarla.
Niveles de operación en el control del nivel de agua.
Válvula de purga del nivel de agua.
Revisión de la línea de alimentación de combustible.
Limpieza
flexibles).
de
conductos
Filtros
de
la
de
combustible
línea
de
(mangueras
alimentación
de
combustible.
Limpieza del tanque principal de agua.
Revisión de la secuencia de operación del sistema de
distribución de agua.
Revisión del funcionamiento de bombas y motores
para distribución de agua.
Fugas en el tanque de condensados.
106
5.3.4.2 Mensual
En
las
rutinas
mensuales
al
igual
que
en
las
semanales, deben establecerse día, hora, tiempo estimado
y encargado de realizar la rutina de mantenimiento. Las
abajo citadas son las rutinas de mantenimiento mensuales:
Revisión de boquillas del quemador.
Chequeo del quemador.
Combustión en el quemador.
Fugas de agua, vapor y gases de combustión.
Electrodos de ignición.
Fotocelda.
Aisladores de electrodos de ignición.
Cables de ignición.
Tubo de nivel de agua.
Revisión del prensaestopas.
Accesorios de tubería.
Limpieza del ventilador.
Válvulas en general.
Empaques
y
sellado
hermético
en
el
tanque
de
condensados.
Bridas
y
uniones
en
el
sistema
de
tubería
y
accesorios del tanque de condensados.
Revisión del nivel de combustible en el tanque principal y
tanque de diario.
Revisión de empaques de bomba de alimentación de agua
a la caldera.
Revisión de iluminación en el cuarto de calderas.
107
5.3.4.3 Trimestral
Al igual que todas las rutinas anteriores deben programarse
el día, hora, tiempo estimado y encargado para la rutina. Las
rutinas trimestrales para el área de calderas se mencionan
a continuación:
Limpieza del cuerpo del quemador.
Revisión de terminales en el sistema eléctrico.
Limpieza en el control programador.
Control de presión de vapor.
Revisión de termostatos.
Válvula de seguridad.
Aisladores de electrodos de ignición.
Control en el cebado de bombas.
Anclajes, juntas y cimentación de las bombas de
alimentación
de
agua, distribución de combustible y
alimentación a la caldera.
5.3.4.4 Semestral
De igual forma que todas las rutinas anteriores, las
rutinas
semestrales también
deben
establecerse
y
programar el día, hora, tiempo estimado para realizar el
trabajo y el encargado de realizarlo. La lista siguiente menciona
las diferentes rutinas semestrales establecidas:
Temperatura de cojinetes de las bombas del sistema de
alimentación de agua.
Lubricación de cojinetes de bombas de agua.
Limpieza interior de la caldera del lado de agua.
Limpieza interior de la caldera del lado de fuego.
Conexiones de la línea de alimentación.
108
Revisión del material refractario.
Revisión de empaques en el cuerpo de la caldera.
Revisión de pernos y tuercas de puertas de la caldera.
Fajas de transmisión en el sistema de combustible.
Alineación de motor y bomba del sistema de agua.
Limpieza del tanque de condensados.
Chequeo de válvulas solenoide.
Lubricación del motor ventilador.
Chequeo de temperatura de cojinetes en el sistema de
aire.
Fajas de transmisión en el sistema de aire.
Filtro de válvula de flotador.
Filtro de la descarga del tanque a la bomba de
alimentación.
Iluminación y ventilación.
Pintura y limpieza.
5.3.4.5 Anual
Las rutinas de mantenimiento anuales se mencionan a
continuación:
Limpieza del flotador del control de nivel de agua.
Chequeo del diafragma del flotador.
Revisión del impulsor.
Fugas en tubos de la caldera.
Alineación de motor y bomba en el sistema de
combustible.
Revisión de la bomba de tanque principal a tanque de
diario.
Vibración de motor y ventilador del sistema de aire.
Limpieza de platinos en el sistema eléctrico.
109
Revisión del aislador térmico de tubería.
Termómetros.
Manómetros.
Limpieza de chimenea.
Condiciones de seguridad en el cuarto de calderas.
5.3.5 Instructivo u Órdenes de trabajo
Las órdenes de trabajo se utilizan con el objetivo de dar al operario
unos pasos sistemáticos de las actividades de mantenimiento a
realizar.
En
estas
órdenes encontraremos
la
naturaleza
de
la
actividad, materiales necesarios para su ejecución, quién realiza el
mantenimiento, fecha y hora del mismo, así como también tiempo
estimado de ejecución, entre otros ítems necesarios para una
correcta orientación del operario que se dispone a ejecutar la
actividad encomendada y principalmente el instructivo que se asigna.
La responsabilidad de las órdenes de trabajo radica básicamente
en el jefe de mantenimiento quien es el encargado de los equipos de la
institución. Éste jefe es quien analiza, ordena y hace ejecutar en el
tiempo adecuado el mantenimiento necesario para los equipos. El
operario es el encargado de ejecutar la actividad encomendada y de
brindar la información necesaria contenida en dicho formato, con sus
observaciones pertinentes si es el caso; esto se realiza con el fin de
tener una retroalimentación de la información del plan de mantenimiento
preventivo, y así, poder tomar decisiones a futuro para obtener un plan
de
mantenimiento con tiempos y procedimientos más cercanos a la
realidad.
A continuación se ilustran en la siguiente tabla 5.8 el modelo de orden
de trabajo propuesto.
111
5.4 DISEÑO DE TABLEROS DE CONTROL
El cronograma de actividades se realiza con el fin de tener una guía
semanal, mensual, trimestral, semestral y anual de todas las actividades
de mantenimiento necesarias, para tener en correcto estado operativo los
equipos que sirvió de estudio en este trabajo.
Para el balanceo de estas actividades mencionadas en la parte 5.3.4 se
hace necesario el manejo de tableros de control que se presentan en las
siguientes tablas.
112
Tabla 5.9: Tableros de control del primer semestre.
NOMBRE DE LA OPERACIÓN
1 CHEQUEAR EL QUEMADOR
2 REVISAR LAS BOQUILLAS
3 LIMPIAR EL QUEMADOR
4 LIMPIAR ELECTRODOS
5 REVISAR AISLADORES DE IGNICIÓN
6 REVISAR CABLES DE IGNICIÓN
7 PILOTO DE GAS
8 FOTOCELDA
9 COMBUSTIÓN
10 LIMPIEZA DEL LADO DEL AGUA
11 LIMPIEZA DEL LADO DE FUEGO
12 FUGA EN LOS TUBOS DE FUEGO
13 CONEXIONES Y LÍNEA DE ALIMENTACIÓN
14 REVISIÓN DE MATERIAL REFRACTARIO
15 CAMBIO DE EMPAQUE
16 REVISIÓN DE TUERCAS Y PERNOS
17 FUGAS DE AGUA, VAPOR
18 REVISIÓN DE LÍNEA DE ALIMENTACIÓN
19 LIMPIAR FILTROS DE ALIMENTACIÓN
20 FAJAS DE TRANSMISIÓN
21 ALINEACIÓN DE BOMBA DEL MOTOR
22 REVISIÓN DE BOMBA
ENERO
SEMANAS
1 2 3 4
FEBRERO
SEMANAS
1 2 3 4
MARZO
SEMANAS
1 2 3 4
ABRIL
SEMANAS
1 2 3 4
MAYO
SEMANAS
1 2 3 4
JUNIO
SEMANAS
1 2 3 4
113
23 REVISIÓN DE VÁLVULAS SOLENOIDES
24 LIMPIEZA DE MALLA DEL VENTILADOR
25 LUBRICACIÓN DEL MOTOR VENTILADOR
26 TEMPERATURA DE COJINETES
27 FAJAS DE TRANSMISIÓN
28. VIBRACIONES DEL MOTOR VENTILADOR
29 TUBO DE NIVEL
30 NIVELES DE OPERACIÓN
31 LIMPIEZA DEL FLOTADOR
32 DIAFRAGMA DEL FLOTADOR
33 COLUMNA MC DONELL
34 VÁLVULA DE PURGA DE NIVEL
35 REVISAR TERMINALES
36 LIMPIEZA DE PLATINOS
37 REVISAR FUSIBLES
38 LIMPIAR EL PROGRAMADOR
39 LIMPIAR EL PRESURESTOL
40 REVISAR CÁPSULAS DE MERCURIO
41 REVISAR TERMOSTATOS Y CONTACTORES
42 VÁLVULAS DE SEGURIDAD
43 TERMÓMETROS
44 VÁLVULAS EN GENERAL
45 TRAMPA DE VAPOR DEL PRECALENTADOR
46 LIMPIEZA DE LA CHIMENEA
47 PINTURA GENERAL
48 MANÓMETROS
Fuente: Elaboración propia
114
Tabla 5.10: Tablero de control del segundo semestre.
NOMBRE DE LA OPERACIÓN
1 CHEQUEAR EL QUEMADOR
2 REVISAR LAS BOQUILLAS
3 LIMPIAR EL QUEMADOR
4 LIMPIAR ELECTRODOS
5 REVISAR AISLADORES DE IGNICIÓN
6 REVISAR CABLES DE IGNICIÓN
7 PILOTO DE GAS
8 FOTOCELDA
9 COMBUSTIÓN
10 LIMPIEZA DEL LADO DEL AGUA
11 LIMPIEZA DEL LADO DE FUEGO
12 FUGA EN LOS TUBOS DE FUEGO
13 CONEXIONES Y LÍNEA DE ALIMENTACIÓN
14 REVISIÓN DE MATERIAL REFRACTARIO
15 CAMBIO DE EMPAQUE
16 REVISIÓN DE TUERCAS Y PERNOS
17 FUGAS DE AGUA, VAPOR
18 REVISIÓN DE LÍNEA DE ALIMENTACIÓN
19 LIMPIAR FILTROS DE ALIMENTACIÓN
20 FAJAS DE TRANSMISIÓN
21 ALINEACIÓN DE BOMBA DEL MOTOR
22 REVISIÓN DE BOMBA
JULIO
SEMANAS
1 2 3 4
AGOSTO
SEMANAS
1 2 3 4
SETIEMBRE
SEMANAS
1 2 3 4
OCTUBRE
SEMANAS
1 2 3 4
NOVIEMBRE
SEMANAS
1 2 3 4
DICIEMBRE
SEMANAS
1 2 3 4
115
23 REVISIÓN DE VÁLVULAS SOLENOIDES
24 LIMPIEZA DE MALLA DEL VENTILADOR
25 LUBRICACIÓN DEL MOTOR VENTILADOR
26 TEMPERATURA DE COJINETES
27 FAJAS DE TRANSMISIÓN
28. VIBRACIONES DEL MOTOR VENTILADOR
29 TUBO DE NIVEL
30 NIVELES DE OPERACIÓN
31 LIMPIEZA DEL FLOTADOR
32 DIAFRAGMA DEL FLOTADOR
33 COLUMNA MC DONELL
34 VÁLVULA DE PURGA DE NIVEL
35 REVISAR TERMINALES
36 LIMPIEZA DE PLATINOS
37 REVISAR FUSIBLES
38 LIMPIAR EL PROGRAMADOR
39 LIMPIAR EL PRESURESTOL
40 REVISAR CÁPSULAS DE MERCURIO
41 REVISAR TERMOSTATOS Y CONTACTORES
42 VÁLVULAS DE SEGURIDAD
43 TERMÓMETROS
44 VÁLVULAS EN GENERAL
45 TRAMPA DE VAPOR DEL PRECALENTADOR
46 LIMPIEZA DE LA CHIMENEA
47 PINTURA GENERAL
48 MANÓMETROS
Fuente: Elaboración propia
116
5.5 PLAN DE CAPACITACIÓN AL PERSONAL DE OPERACIONES
El plan de capacitación está desarrollado con el objetivo de preparar al
personal para la ejecución eficiente del plan de mantenimiento preventivo. El
cual abarca como primer punto los conocimientos básicos que debe poseer el
personal para operar las calderas, como segundo punto se detalla como
ejecutar el plan de mantenimiento preventivo y por el último se menciona la
seguridad en el área de calderas.
5.5.1 Capacitación teórica y de funciones
Este punto tiene como finalidad dar la información para la operación
del área de calderas, donde el operario debe comprender la importancia
de una caldera dentro de un Hospital, así como el registro de datos, la
importancia de la purga, afinación de las calderas, limpieza de los tubos
de humo y el sistema de alimentación de agua.
5.5.1.1 Concepto y funciones de una caldera
Una caldera es un equipo generador de vapor que
consiste en un recipiente lleno de agua y que está sometido a
altas presiones y temperaturas en el cual se encuentran una
serie de elementos que permiten mantener controlada tanto
la generación como la distribución de vapor.
La función de la caldera en un Hospital es la de
abastecer de vapor a todos los equipos que lo requieren
para funcionar; en la unidad hospitalaria, entre los equipos
que necesitan vapor para funcionar se pueden mencionar los
siguientes: equipos
para
esterilización de instrumentos
quirúrgicos, lavadoras, secadoras, calentadores de agua para
lavandería y cocina, calefacción, marmitas (ollas de gran
tamaño utilizadas para el cocimiento de los alimentos en
grandes cantidades).
117
5.5.1.2 Registro de datos en la caldera
El registro de datos de la operación de una caldera es
un
instrumento valioso
para
identificar
las
pérdidas
de
eficiencia y sus causas. El registro continuo de los datos
reales
de
operación
resalta
las
desviaciones
de
un
funcionamiento normal y sirve para señalar las áreas que
necesitan atención.
Para que la información sea útil, la caldera debe estar
operando bajo condiciones estables de carga, de lo contrario,
los datos no serían comparables y podrían, al ser evaluados,
conducir a conclusiones erróneas. Si la operación normal de
una caldera específica requiere de una carga bastante
fluctuante, habría que tomar medidas especiales para conseguir
condiciones estables de carga. La supresión de las demandas
intermitentes de vapor o la transferencia de cargas variables a
calderas auxiliares podrían ayudar a nivelar las condiciones
de carga.
Las grandes plantas de calderas usualmente registran
los datos cada hora; las instalaciones pequeñas pueden
hacerlo una vez por turno para algunos datos y diaria o
semanalmente para otros. El propósito es establecer un
programa de recopilación de datos que sea útil para
mantener la eficiencia operativa de la instalación dada.
En general, un registro completo de la operación de
una caldera comprenderá la siguiente información:
•
Datos generales para establecer la producción de
vapor:
flujo
de
vapor (lb/hr),
presión
de
vapor,
118
temperatura del agua de alimentación y temperatura
del vapor sobrecalentado.
•
Datos del sistema de fuego: tipo de combustible,
régimen
de
flujo
de combustible,
presión
en
los
quemadores, temperatura del combustible, ajustes del
regulador de entrada de aire del quemador (damper),
presión diferencial del aire entre la caja de ventilación y el
hogar.
•
Temperatura de los gases de chimenea y del aire,
gas de salida del economizador o del calentador de
aire, temperatura del aire al calentador de aire.
•
Condiciones anormales: fugas de vapor, vibraciones o
ruidos anormales, mal funcionamiento del equipo, exceso
de agua de restitución.
•
Operación de purga.
•
Operación de soplado de hollín.
5.5.1.3 Purga
La purga es el proceso por el cual se controla la
concentración de sólidos suspendidos y disueltos en el agua
de la caldera, por remoción de parte del agua con alto
contenido de sólidos y su reemplazo con agua de alimentación
con bajo contenido de sólidos. La purga intermitente del fondo
remueve lodos acumulados
en
las
partes
inferiores
del
sistema de la caldera. La purga continua, es realizada en
el punto de mayor concentración de sólidos, usualmente
desde la parte superior del cuerpo de la misma.
Puede ser suficiente llevar a cabo solamente purgas
intermitentes
del fondo, si el agua de alimentación es
excepcionalmente pura. Esto podría ocurrir en sistemas que
119
retornan un alto porcentaje de condensado al tanque de agua
de alimentación. Se lleva a cabo manualmente y, por
consiguiente, da al operador la opción de realizar purgas
frecuentes de corta duración o menos frecuentes de mayor
duración.
El
procedimiento
de
purgas
breves
se
considera
preferible, ya que se desperdicia menos agua que ya ha sido
tratada y calentada. La purga continua por otra parte, puede
reducir la purga intermitente del fondo que sea necesaria,
además causar menos trastornos en los patrones de circulación
de agua, especialmente, en el caso de purgas de larga
duración.
5.5.1.4 Afinación de la caldera
Constituye
mantenimiento.
una
de
las
El objetivo
más
efectivas
principal
es
acciones
de
lograr
una
combustión eficiente mediante una cantidad controlada de
exceso de aire. Al mantener este en el nivel práctico más bajo
se reduce al mínimo la cantidad de aire que tiene que
calentarse a la temperatura de la chimenea, lo cual disminuye a
su vez el consumo de combustible. El sistema de control de
combustión en la caldera es el medio por el cual la mezcla
apropiada de combustible y aire es alimentado al quemador. No
es deseable intentar mantener la alimentación de aire a un nivel
que proporcione las cantidades estequiometricas exactas de
oxígeno, ya que aunque este sería el punto de óptima
eficiencia, casi siempre es necesario mantener un margen de
exceso de aire en previsión de: posibles variaciones de las
propiedades de los combustibles y las condiciones del
ambiente, deterioro normal de las piezas de control, la no
120
repetitividad de los ajustes de control y los rápidos cambios en
el régimen de encendido.
Además el equipo de combustión debe ser ajustado y
mantenido apropiadamente a fin de asegurar una combustión
eficiente. Los requisitos de exceso de aire pueden ser afectados
por numerosos factores relacionados con los quemadores, tales
como: la ubicación del dispersor, la posición de la rejilla del aire,
la temperatura y las presiones de aspersión del aceite
combustible, la temperatura del aire primario.
Una afinación menor debe incluir una revisión de la
operación del control automático de aire y combustible, dentro
de sus límites completos de operación.
Una afinación más completa involucraría un paro de la
caldera y una inspección completa de refractarios, tubos
del horno, compuertas, partes del quemador, instrumentos de
control, válvulas y reguladores de combustible.
5.5.1.5 Limpieza de los tubos de fuego
Con el objeto de asegurar una buena transferencia de calor
en la caldera, es necesario mantener los tubos libres de
depósitos e incrustaciones.
Una mala condición del encendido en el quemador es
generalmente la causa principal de los depósitos dentro de los
tubos en una caldera pirotubular.
Los
sedimentos
del
lado
del
agua
se
principalmente a un tratamiento inadecuado del agua.
deben
121
5.5.1.6 Sistema de alimentación de agua
Uno de los factores principales para la operación óptima de
la caldera, es el suministro adecuado del agua. Por la
necesidad
de
mantener
un
nivel constante dentro de la
caldera, y para que no ocurra una falla de alguna de sus partes,
todo sistema efectivo de alimentación debe contar con
recepción de condensados y equipo de bombeo.
Sistema de recepción de condensado: Un condensador es
un intercambiador térmico, en cual se pretende que el
fluido que lo recorre cambie a fase líquida desde su fase
gaseosa mediante el intercambio de calor (cesión de calor
al
exterior,
que
se
pierde
sin
posibilidad
de
aprovechamiento).
Sistema
de
bombeo:
Para
alimentar
las
calderas
pirotubulares, se emplean bombas de tipo turbina, porque
operan intermitentemente y descargan en la caldera
sin más restricción que la presión interna de la caldera.
5.5.2 Detalles de la ejecución del plan de mantenimiento preventivo
Es necesario describir los procedimientos mencionados en la parte
5.3.4, para conocer de esta manera cómo debe desarrollarse el
mantenimiento preventivo, y de esta manera facilitarle al operario su
trabajo. La descripción se da a continuación:
Debe verificarse el funcionamiento del quemador; para chequear
el quemador, debe verse a través del ojo de vidrio, situado en la
parte trasera de la caldera, se comprueba si este está encendido,
se revisan cuidadosamente las líneas de combustible, a efecto
de corregir cualquier fuga que pudiese existir.
122
Revisión
de
boquillas: desmontar
la
boquilla y
desarmarla
cuidadosamente para poder limpiar el filtro; la limpieza se debe de
realizar con diésel.
Limpieza del quemador: esta puede hacerse con diésel, en todas
sus partes tanto internas como externas.
Limpieza de electrodos: desmontarlos con cuidado para evitar
quebraduras en el aislante si esta tuviera grietas o rajaduras,
cambiarlas de inmediato.
Revisión de aisladores de ignición: revisar el estado de las
porcelanas y cambiarlas si estas se encontraran con quebraduras o
rajaduras.
Revisión de cables de ignición: comprobar el estado del o los
cables
de ignición con un multímetro colocado para medir
continuidad.
Fotocelda: limpiarla con un trapo seco . Se debe realizar pruebas
para determinar el buen funcionamiento de la misma. Para esto
poner la caldera en funcionamiento y cuando esté
trabajando
normal, es decir, cuando la llama se encuentre estabilizada,
desmontar la fotocelda y taparla con la mano, en ese momento la
caldera desconectará todo el sistema eléctrico por falla de
llama.
Si
no
lo hiciera, revisar las conexiones y cables de la
fotocelda al quemador.
Combustión: para saber si existe buena combustión, se puede
analizar observando la temperatura de la chimenea; esta debe
de marcar una temperatura entre los intervalos 250 y 300 grados
centígrados.
Limpieza del lado del agua: dejar que la caldera se enfríe y retirar
toda el agua; quitar las tortugas o tapas, realizar la inspección
respectiva y lavar con agua a presión, conectando una manguera
a la bomba de alimentación o por algún otro medio con suficiente
123
presión para poder limpiar, tratando de evacuar todos los sólidos,
lodos,
incrustaciones,
sedimentos
y
partículas
sólidas
que
contenga.
Los sedimentos que descienden al domo de lodos o a un
anillo
colector; pueden ser eliminadas por medio de la purga
periódica. Si se vuelven pastosos, son expulsados por lavado con
la ayuda de manguera y agua a alta presión durante períodos
de parada, de otra manera tendrán que ser sacados por
pedazos.
Las
incrustaciones
que
se
forman
en
las
superficies
en
contacto con el fuego, son mucho más difíciles de quitar. Si la
incrustación se encuentra en la superficie exterior de los tubos, la
limpieza
puede
hacerse
calentándola cuidadosamente estando
vacía, rociando después los tubos con agua fría. La incrustación que
se encuentra dentro de los tubos, tendrá que desprenderse por
rimado con equipo especial.
Limpiar los registros y las tortugas o tapas, colocándoles
empaques nuevos
y
asegurándose
que
todas
las
tortugas
queden centradas en los registros, ajustándolas adecuadamente
para evitar cualquier fuga. Proceder a llenar la caldera verificando
los niveles alto y bajo de operación. Se contrata a personal
especializado cuando dentro de la caldera se observa alguna falla
en la cual el encargado no posee los conocimientos completos para
corregirla.
Fugas en los tubos de fuego: para cuando suceda esto es
necesario cambiarlos.
Limpieza del lado de fuego: desmontar el quemador, quitar los
tornillos y las tapaderas, y con una varilla que contenga cerdas de
acero en uno de sus extremos, limpiar todo el hollín.
124
Conexiones y línea de alimentación de agua: revisar válvulas y
tuberías en mal estado y cambiarlas cuando presenten un estado de
deterioro, oxidación y picaduras.
Revisión de material refractario: revisar que el refractario de las
puertas y las tapaderas
estén en
buen
estado; si
presentan
grietas biselarlas profundamente a todo lo largo y rellenarlas con el
material respectivo.
Cambio de empaque: cambiarlos por nuevos siempre que se
destapen las puertas y tapaderas.
Pernos y tuercas: antes de cerrar la caldera aplicarles grafito para
evitar que se peguen por la temperatura.
Fugas de agua, vapor o gases de combustión: después de la
operación de la caldera asegurarse de que no existan fugas de agua
y gases de combustión por las tortugas y puertas; si existen,
corregirlas inmediatamente.
Revisar
la
línea
de alimentación: corregir inmediatamente
cualquier fuga que se observe a lo largo de toda la línea desde
el tanque principal hasta el quemador, ajustando conexiones,
cambiando empaques, tubos o accesorios, según sea el caso.
Limpieza de filtro de alimentación: desmontar los filtros en la
línea de alimentación y remover la suciedad que tenga la malla.
Fajas de transmisión: revisar que tengan la tensión adecuada la
que no debe de exceder de holgura de ¼”; si esta llegara a exceder
de esta medida, ajustar los tornillos para que mejore la tensión.
Alineación de bomba de motor: revisar la alineación; si por el
contrario estuviese desalineada, entonces se deben desenroscar los
tornillos de sujeción a la base y alinearla, luego apretar los tornillos.
Revisión de bomba de tanque de principal a tanque diario: revisar
las fajas de transmisión y realizar ajustes.
125
Revisión de válvulas solenoides: desmontar la bobina, destapar el
vástago, y luego remover la suciedad, para después armarla
correctamente.
Limpieza de malla del ventilador: revisar que no exista mota y
suciedad que impida la succión del aire de la atmósfera, limpiar la
malla con una brocha y con algún solvente.
Lubricación
de
motor
de
ventilación: si
el
motor
tuviese
entradas para inyectarle grasa, entonces engrasarlo según el
cronograma de actividades, y realizar el cambio de grasa y aceite,
respectivamente.
Temperatura
de
cojinete: comprobar la
temperatura,
de
la
siguiente manera: colocar la mano en donde estos van instalados, si
no soporta dejar la mano más de 10 segundos por la alta
temperatura, investigue la causa; puede que tengan exceso de
grasa, estén faltos de ella o requieran reemplazo.
Vibraciones del
encuentre
motor
ventilador: revisar
bien asegurado a
la
base
y
que
el
el
motor
se
castigador
del
ventilador esté atornillado correctamente; de no ser así, ajustarlos
correctamente.
Control de nivel de agua: es importante revisar el nivel de agua para
evitar que el panel de control emita una señal equivoca y se pare la
caldera en este caso.
Tubo de nivel: revisar que no existan fugas en las tuercas del tubo;
de ser así ajustar las tuercas, y si aún persisten dichas fugas, es
necesario cambiar empaques.
Limpieza del flotador: limpiar el flotador y verificar si no existen
picaduras, y si existiesen, reemplazarlo inmediatamente.
Diagrama del flotador: revisar si no existen picaduras y si
existiesen, reemplazarlo por uno nuevo.
126
Válvula de purga de nivel: al iniciar la jornada, cuando la caldera
alcance la primera carga de vapor, abrir y cerrar la válvula de
purga del tubo de nivel; en el momento que la bomba de agua
empiece a funcionar, cerrarla; esperar que se establezca el nivel de
agua y proceder de la misma forma con las válvulas de purga de
superficie y de fondo; luego abrir la válvula principal de vapor para
proporcionarlo a los servicios que lo requieran. Durante la jornada
repetir la operación dos veces más, procurando que la última sea al
final de la misma y que no trabaje más la caldera.
Revisar termostato y conectadores: destapar y limpiar el interior.
Revisar
terminales: revisar
que
las
conexiones
estén
bien
apretadas, ajustando bien los tornillos de cada terminal que se
encuentra en el panel de control de la caldera.
Limpieza de platinos: se limpian con un pedazo de tela lo más fina
posible y se les aplica líquido limpiador de contactos.
Revisar fusibles: revisar que estén bien apretados y limpiarlos si
estos están sucios; si ya no funcionan, reemplazarlos por nuevos.
Limpiar
el programador: desmontarlo
y
ver
que
todas
las
terminales estén bien atornilladas y limpias. Para la limpieza de
los
platinos
del temporizador del programador, frotarlos
suavemente con un pedazo de trapo y aplicarles líquido limpiador
de platinos; al colocar el control programador, asegurarse de
que quede bien sujeto para evitar falsos contactos y un mal
funcionamiento de la caldera.
Limpiar el presurestol: desmontar y limpiar el interior con una brocha
y ver que las cápsulas de mercurio no estén rajadas; si lo están,
reemplazarlas por nuevas.
Revisar cápsulas de mercurio: limpiar el interior del cabezal con
una brocha y ver que las cápsulas de mercurio no estén
127
rajadas; si
lo
están reemplazarlas por nuevas, cuidando de
conectarlas de nuevo.
Válvulas de seguridad: accionar periódicamente las válvulas de
seguridad, para evitar que los asientos se peguen y se corra el
riesgo que por una sobrepresión no se disparen. Hacerlo tres veces
por semana.
Termómetros: desmontar todos los termómetros que se encuentren
en el sistema, remover la suciedad del bulbo sensor y colocarlos
de nuevo, aplicándoles teflón para evitar fugas.
Válvulas en general: ver que no existan fugas en los vástagos
de las válvulas de compuerta, de globo, de retención, etc. Si
existe,
ajustar adecuadamente
el prensaestopas;
cambiar
la
estopa si esta ya no sirve y en caso necesario, reemplazar la
válvula por una nueva. Cuando
se
reemplace
una
válvula
verificar que esta sea del diámetro, presión, uso y aplicación
requeridos.
Trampa de vapor de precalentado de combustible: destaparla y
remover la suciedad que tenga. Al colocarle la tapa poner
nuevo empaque y aplicarle una capa de sellador de silicona para
asegurar un buen sellado.
Limpieza de la chimenea: hasta donde se pueda, limpiar la
chimenea en la parte interior para evitar posibles acumulaciones
de hollín que podrán dañarla, revisar que no existan filtraciones
de agua; si existen, corregirlas inmediatamente. En la figura 5.5 se
ve la parte exterior de la chimenea de una de las calderas de la
institución.
Pintura en general: verificar que la pintura de la caldera se
mantenga siempre igual; si existen daños corregirlos lo más pronto
posible.
128
Manómetros: para revisión de los manómetros solo se puede
realizar con un manómetro patrón, y ver si todavía coincide; de
lo contrario es necesario cambiarlo.
5.5.3 Seguridades en el área de calderas
La seguridad se encarga de evitar que los trabajadores de una
empresa sufran accidentes de trabajo.
Reglas generales sobre la manera como se debe obrar o hacer una
cosa, para prevenir o eliminar los peligros o reducirlos a niveles
aceptables en función de la salud y la seguridad de los empleados, y
partes involucradas.
5.5.3.1 Orden y limpieza
El orden y limpieza es parte de la prevención de los riesgos;
son de gran importancia, ya que la falta de los mismos en
los centros laborales son las causas de un gran número de
accidentes. Con orden, limpieza y la prevención de riesgos de
trabajo se obtiene un ambiente más agradable para el
desarrollo de las actividades laborales.
Pasos a seguir en el área de calderas:
Después de realizar un mantenimiento preventivo el
área de calderas debe quedar libre de material sobrante
y herramienta utilizada.
No dejar que se acumulen sedimentos en el nivel o
conexiones de la columna de agua.
El operador es encargado de realizar el respectivo
mantenimiento de limpieza en el área de calderas.
Equipo de protección personal
Utilizar guantes de piel, para protección contra riesgo
mecánico, eléctrico y térmico.
129
Utilizar cascos de seguridad, para proteger la cabeza
contra impactos, fuego y productos químicos.
Utilizar protección auditiva, en presencia de altos niveles
de ruido.
Utilizar protección de vías respiratorias; mascarilla 3M
8247 cuando realice un mantenimiento en una de las
calderas.
Al momento de realizar un mantenimiento preventivo
también debe utilizar anteojos de seguridad o careta
protectora.
5.5.3.2 Normas de seguridad en el área de calderas
Los operadores de calderas deben inspeccionar las calderas
con frecuencia en búsqueda de fugas, combustión correcta,
funcionamiento
de
los
dispositivos
de seguridad
e
indicadores, así como otras funciones tales como mantener el
área libre de obstáculos para garantizar una pronta reacción en
caso de un accidente y utilizar un adecuado equipo de
protección personal al estar en el área de calderas; para esto se
debe seguir un normativo aplicable en el área al momento
de operar la caldera y realizar mantenimiento a la misma.
Este normativo se describe a continuación:
Antes de manejar conexiones eléctricas, reparaciones
y ajustes, desconectar el interruptor eléctrico y colocar la
etiqueta de aviso.
Los
alambres
o
conductores
que
se
encuentren
sueltos deben considerarse con corriente o vivos.
Los
cables
de
alimentación
eléctrica
deben
estar
protegidos con un aislante y si es necesario entubados.
130
Los tableros eléctricos deben permanecer cerrados y
libres de exposición con agua u otro agente que puedan
dañarlos.
Evitar el contacto con aristas, ángulos vivos y superficies
calientes.
Asegurarse que termómetros, manómetros y válvulas
estén en buenas condiciones y en funcionamiento.
Al realizar un mantenimiento, se debe circular el área para
evitar el ingreso de personas ajenas, y colocar los
respectivos avisos.
Antes de iniciar un mantenimiento en la tubería de
vapor,
primero asegurarse
de
cerrar
las
válvulas
respectivas y despresurizar la tubería.
Evitar fugas en los diferentes accesorios del equipo y
formaciones de películas de agua y/o combustibles en el
piso.
Mantener manos, brazos, y demás partes del cuerpo
así como las prendas de vestir, lejos de piezas calientes
o en movimiento.
Evitar todos los contactos del cuerpo con aceites y
combustibles.
Las piezas en movimiento deberán permanecer con
su respectiva rejilla protectora.
No operar una de las calderas cuando presente fugas
de vapor, combustibles, agua o gases de combustión,
así
como
la
mala operación de algún dispositivo de
seguridad.
Al momento de realizar un mantenimiento en el interior de
la caldera, una persona debe quedarse afuera para
emergencias.
131
Revisar siempre el nivel del agua como mínimo una
vez al día y antes de encender una caldera.
Nunca encender una caldera sin haber revisado todas las
válvulas y que las válvulas de seguridad estén cerradas.
No abrir una válvula bajo presión rápidamente, para evitar
daños de golpe de ariete en las tuberías.
No subir la presión de una caldera sin haber revisado las
válvulas de seguridad.
Nunca reemplazar las válvulas de seguridad con una
de mayor capacidad.
No ajustar una tuerca o rosca que esté bajo presión de
vapor o de aire.
No permitir que, personas no autorizadas utilicen el
equipo de la planta de vapor, si no sufren daños a sí
mismos, se lo pueden causar a otras personas.
El equipo deberá mantenerse en óptimas condiciones de
operación y de presentación.
El área de calderas deberá estar dotada de un sistema de
extinción de fuego que contenga extinguidores tipo BC,
así
como
uno de señalización, indicando
que
es
prohibido fumar en el área y que existen productos
inflamables.
5.6 APORTES Y APLICACIONES
Mediante el presente trabajo de investigación se dio a conocer una
descripción del estado actual del área de calderas del Hospital Regional de
Huancavelica así como una propuesta de mantenimiento preventivo.
Como aporte principal tenemos una propuesta de plan de mantenimiento
preventivo en el área de calderas ya que la institución en la actualidad carece
de políticas administrativas de gestión del mantenimiento que permitirá tener
132
los equipos de generación de vapor y agua caliente en condiciones de
disponibilidad, para ello se tomó datos reales con los que actualmente se
trabajan en el área. Además de datos que si se implementan ayudaran
sustancialmente en la institución.
Al aplicar el presente plan de mantenimiento permite resultados positivos
como
mejoras organizativas
como
creación
de
una
cultura
de
responsabilidad, disciplina y respeto por las normas así como iniciativa y
aprendizaje permanente. A su vez el presente plan de mantenimiento puede
servir como guías en otras instituciones de salud o empresarial, que tengan
como objetivo tener sus equipos en condiciones de uso adecuado.
133
CONCLUSIONES
1. El Hospital Regional de Huancavelica, no cuenta con un plan
de
mantenimiento preventivo adecuado, es por ello que se estableció un
modelo de trabajo en el cual cualquiera de los operarios del área de
calderas, sin importar el tiempo que lleve en la institución, puede seguir
paso a paso el procedimiento para la vigilancia e inspección de cada
uno de los principales equipos que componen el área de calderas.
2. Se verifico el estado actual del área de calderas, las cuales a través del
tiempo se han ido deteriorando. Considerando además su nivel de
criticidad dentro del Hospital, se encontró que es un equipo muy crítico
dentro de la institución, puesto que si llega a fallar ocasionaría la parada
de varias áreas, y como consecuencia una mala atención de pacientes.
3. Con el uso de las fichas de control del mantenimiento, rutinas de
mantenimiento y órdenes de servicio, se lograra evitar problemas
comunes, paradas y reparaciones innecesarias de los equipos. Este uso
permitirá extender la vida útil de las calderas existentes y que se puedan
renovar posteriormente.
4. Se propuso un formato de hoja de vida el cual servirá para llevar acabo
un adecuado control de las actividades de mantenimiento realizadas a
134
los equipos, donde se tendrá una descripción de las fallas más
frecuentes que presentan los equipos así como el tiempo que se empleó
en su reparación.
5. Los operarios del área de calderas desconocen la importancia de
ejecutar un buen plan de mantenimiento preventivo, y las ventajas
que este conlleva al ejecutarlo, así como los logros que se pueden
obtener al implementarlo.
135
RECOMENDACIONES
1. Se recomienda al Hospital Regional de Huancavelica, que ponga en
práctica el plan de mantenimiento preventivo, realizando las rutinas del
plan de mantenimiento preventivo, siguiendo todos los pasos que se
indican, sin dejar pasar por alto ninguno por minucioso que se
considere; si surge alguna duda, consultarla con el encargado de
mantenimiento.
2. Se recomienda gestionar la compra de futuros calderos pirotubulares,
toda vez que los actuales llevan 16 y 20 años instalados en la
institución, ya que la vida útil de las calderas de acuerdo al fabricante es
de 25 años.
3. Que el encargado de la unidad de Ingeniería de Mantenimiento controle
cualquier trabajo realizado en cada máquina o equipo; haciendo uso de
los formatos de orden de servicios como de las rutinas de
mantenimiento, propuestos en el presente trabajo de investigación.
4. Se recomienda implementar políticas que faciliten la cultura del
mantenimiento preventivo dentro del ámbito laboral de la institución. A sí
mismo la actualización por lo menos cada año de todos los formatos con
los que se administra el mantenimiento.
5. Que el área de servicios generales y de mantenimiento conjuntamente
con la administración del Hospital Regional de Huancavelica, efectúen
136
reuniones periódicas con el propósito de capacitar a los operarios del
área de calderas, en paralelo a la implementación del plan de
mantenimiento
preventivo,
de
manera
adaptándose a su nueva rutina de trabajo.
que
el
empleado
vaya
137
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