Analisis de Fallas en Maquinaria Minera LHD y Faja Transportadora

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Análisis FMECA de componentes eléctricos de equipos mineros, LHD y Bandas transportadoras, ingenieria y gestión de mantenimiento.

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  • UNIVERSIDAD DE CHILE

    FACULTAD DE CIENCIAS FSICAS Y MATEMTICAS

    DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELCTRICA

    ANLISIS DE FALLAS EN MAQUINARIA MINERA

    MEMORIA PARA OPTAR AL TTULO DE INGENIERO CIVIL ELECTRICISTA

    MXIMO RODRIGO GMEZ HIDALGO

    PROFESOR GUA:

    MARCOS ORCHARD CONCHA

    MIEMBROS DE LA COMISION

    HECTOR AGUSTO ALEGRA

    FRANCISCO JARAMILLO MONTOYA

    SANTIAGO DE CHILE

    JUNIO 2013

  • i

    RESUMEN DE LA MEMORIA

    PARA OPTAR AL TTULO DE:

    INGENIERO CIVIL ELECTRICISTA

    POR: MXIMO RODRIGO GMEZ HIDALGO

    FECHA: JUNIO 2013

    PROF. GUA: MARCOS ORCHARD CONCHA

    ANLISIS DE FALLAS EN MAQUINARIA MINERA

    La minera del cobre en Chile ha crecido sostenidamente desde los aos 90 y, actualmente, a nivel

    nacional, es la actividad econmica ms importante, y a nivel internacional, lidera la produccin de

    este metal. En este contexto, para la industria nacional del cobre es fundamental aumentar la

    productividad; disminuir costos; y reducir los perjuicios a las personas, al entorno, y a las unidades

    productivas. En consecuencia, aumentar la continuidad operacional y disminuir los costos de falla

    de las correas transportadoras en los procesos de conminucin contribuye a conseguir las metas

    establecidas. Por ltimo, a fin de alcanzar las metas relacionadas a las correas transportadoras en

    estos procesos es necesario estudiar sus modos de falla, con el propsito de generar medidas

    compensatorias como esquemas de deteccin y aislacin temprana apropiados.

    El presente trabajo tiene como propsito realizar un anlisis de fallas en los equipos y componentes

    mecnicos ms importantes de las correas transportadoras CV-005, CV-006, y CV-007 de Minera

    Los Pelambres (transporte de mineral grueso del chancado primario a la molienda), con la finalidad

    de proponer esquemas de deteccin y aislacin temprana destinados a dichos equipos y

    componentes (el desarrollo de medidas compensatorias se excluye de este trabajo). Particularmente

    en este anlisis, se presentan las principales caractersticas de las correas transportadoras. En

    seguida, se identifican y describen los sub-sistemas de las correas transportadoras, se identifica su

    instrumentacin, y se describen sus modos de operacin normal, tanto de forma general como

    particular. Luego, a partir de la informacin entregada por CONTAC Ingenieros Ltda., se

    seleccionan los equipos y componentes mecnicos ms importantes de las correas transportadoras

    escogidas, considerando la frecuencia y duracin promedio de las paradas no planificadas (evento

    relacionado a fallas) de los sub-sistemas identificados. Posteriormente, en base a la informacin

    facilitada por Minera Los Pelambres se identifican y describen tanto los modos de falla en los

    equipos y componentes determinados como sus causas, efectos, y procedimientos de deteccin.

    Finalmente, a partir de este anlisis y de la investigacin centrada en ingeniera, se proponen

    esquemas de deteccin y aislacin temprana para los modos de falla establecidos.

    Los esquemas de deteccin y aislacin temprana propuestos para los equipos y componentes

    determinados presentan diferentes niveles de desarrollo. En el caso de los polines, generalmente se

    basan en la captura de termografas; pero en las correas transportadoras escogidas, este esquema de

    inspeccin es impracticable, a causa de la distribucin espacial de los polines (en otros sistemas

    distribuidos se han usado vehculos areos no tripulados para este fin). En el caso de la banda,

    generalmente se sustentan en la captura de imgenes superficiales y de rayos X. En el caso de los

    motores elctricos, se basan en la medicin de vibraciones y de la corriente en el estator. En el caso

    de los frenos de disco, no se encontraron esquemas especficos para la liberacin fallida de las

    pastillas de freno; pero se podran desarrollar a partir del procesamiento digital de imgenes y, por

    otra parte, la prdida de eficiencia del resorte del sistema hidrulico cuenta con medidas

    compensatorias a implementar por parte de la empresa. Por ltimo, en el caso de los reductores, se

    sustentan en la medicin de vibraciones y en el anlisis de aceites.

    Como trabajo futuro se sugiere principalmente estudiar la (pre)factibilidad tcnica y econmica de

    los esquemas de deteccin y aislacin temprana propuestos.

  • ii

    Tabla de contenido

    Introduccin .................................................................................................................... 1 1.

    Motivacin ............................................................................................................... 1 1.1

    Objetivo general ....................................................................................................... 2 1.2

    Objetivos especficos ............................................................................................... 2 1.3

    Alcances ................................................................................................................... 2 1.4

    Estructura ................................................................................................................. 3 1.5

    Revisin bibliogrfica ..................................................................................................... 4 2.

    Conceptos bsicos .................................................................................................... 4 2.1

    2.1.1 Estados de los procesos industriales ................................................................. 4

    2.1.2 Propiedades de los procesos industriales .......................................................... 5

    2.1.3 Modos de operacin.......................................................................................... 6

    2.1.4 Estrategias de mantenimiento ........................................................................... 7

    Esquema base del diagnstico y pronstico de fallas .............................................. 9 2.2

    Recoleccin de datos.............................................................................................. 10 2.3

    2.3.1 Sensores de temperatura ................................................................................. 10

    2.3.2 Sensores de vibracin ..................................................................................... 11

    2.3.3 Sensores de anlisis de aceites y lubricantes .................................................. 11

    Extraccin de caractersticas .................................................................................. 12 2.4

    2.4.1 Mtodos basados en modelos empricos ........................................................ 12

    Mtodos basados en modelos de seal .................................................... 13 2.4.1.1

    Mtodos basados en el anlisis de datos multi-variantes ........................ 14 2.4.1.2

    2.4.2 Mtodos basados en modelos fenomenolgicos ............................................. 15

    Deteccin de fallas ................................................................................................. 16 2.5

    2.5.1 Mtodos basados en umbrales de decisin ..................................................... 17

    2.5.2 Mtodos basados en la lgica difusa .............................................................. 17

    2.5.3 Mtodos basados en redes neuronales ............................................................ 18

    Aislacin de fallas .................................................................................................. 19 2.6

    2.6.1 Mtodos de clasificacin ................................................................................ 19

    2.6.2 Mtodos de inferencia .................................................................................... 20

    Fusin sensorial ..................................................................................................... 20 2.7

    2.7.1 Arquitectura centralizada ................................................................................ 21

    2.7.2 Arquitectura autnoma ................................................................................... 21

    2.7.3 Arquitectura hbrida ........................................................................................ 21

    Metodologa de anlisis de fallas en maquinaria minera .............................................. 23 3.

    Paso 1: Introduccin .............................................................................................. 25 3.1

    Paso 2: Definicin general del sistema .................................................................. 25 3.2

    Paso 3: Definicin particular del sistema............................................................... 26 3.3

  • iii

    Paso 4: Seleccin de equipos y componentes ........................................................ 26 3.4

    Paso 5: Informacin de fallas ................................................................................. 27 3.5

    Paso 6: Propuestas de esquemas de deteccin y aislacin temprana ..................... 27 3.6

    Correas transportadoras ................................................................................................. 28 4.

    Paso 1: Introduccin .............................................................................................. 28 4.1

    Paso 2: Definicin general del sistema .................................................................. 29 4.2

    4.2.1 Sub-sistemas de las correas transportadoras ..................................