Análisis de confiabilidad de un sistema de transporte de zinc líquido que permita incrementar el tiempo de vida de bombas centrífugas de grafito

Abstract

El presente trabajo de suficiencia profesional tiene como objetivo analizar la confiabilidad del sistema de transporte de zinc líquido, para incrementar el tiempo de vida de las bombas centrifugas de grafito. Además, balancear costo, riesgo y beneficio, estableciendo recomendaciones, buenas prácticas de mantenimiento, cuidados básicos de los equipos de los sistemas de transporte y optimización de las estrategias de mantenimiento, empleando herramientas de confiabilidad como análisis de Pareto, análisis de función de distribución de Weibull, análisis de Modos y efectos de Fallas, Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (RCM) y análisis causa raíz de fallas. La problemática de · la investigación se centra en el desgaste prematuro de los componentes de las bombas centrifugas de grafito, equipo fundamental para el sistema de bombeo de zinc líquido a 520ºC empleado en las refinerías de zinc. La mayoría de los componentes de la bomba son de grafito y tiene la ventaja de trabajar a elevadas temperaturas. Sin embargo, su principal desventaja es la fragilidad y la baja dureza, que los hace vulnerables durante todo el proceso de mantenimiento, instalación y operación. En el desarrollo de este trabajo, se ha recopilado información técnica de manuales de fabricante, manuales de especialistas de sistemas de bombeos, estudios de análisis de confiabilidad, optimización de sistemas de equipos rotativos y normas técnicas internacionales listados en la parte de la bibliografía. Para el análisis de confiabilidad se recopilaron los datos de tiempos de falla de los componentes del sistema de bombeo, el consumo de repuestos, tasas de fallas, costos de mantenimiento, parámetros de operación de las bombas centrifugas de grafito y características de su contexto operacional. Los datos de fallas fueron recopilados y tipificados de acuerdo con la Norma ISO 14224 y se determinaron los principales modos, mecanismos y causas de falla. Se realizó el análisis de través de hojas de cálculo Excel, el software estadístico Minitab y el diagrama lógico de decisión de RCM. Como resultados del análisis, se obtuvieron recomendaciones para incrementar el tiempo de vida útil y el nivel de confiabilidad de las bombas centrifugas de grafito a través de actividades de reemplazo de componentes antes de la falla con un nivel de confiabilidad balanceado con el riesgo y costo de mantenimiento. También se planteó realizar modificaciones en el diseño de las instalaciones de las bombas para volverlas más robustas. Además de recomendaciones para implementar el monitoreo de condición como análisis de vibraciones y termografía a los motores neumáticos. Por último, se estableció recomendaciones para mejorar la confiabilidad operacional a través de rutinas de inspección, cuidados básicos a cargo del operador y planes de limpieza operacional.

The objective of this sufficiency work is to analyze the reliability of the molten zinc metal transport system, to increase the life of graphite pumps. In addition, balance cost, risk and benefit, establishing recommendations, good maintenance practices, basic care of transportation system equipment and optimization of maintenance strategies, using reliability tools such as Pareto analysis, distribution function analysis of Weibull, Failure Modes and Effects analysis, Reliability Centered Maintenance (RCM) and root cause analysis of failures. The problem of the research focuses on the premature wear of the components of the graphite pumps, fundamental equipment for the pumping system of liquid zinc at 520ºC used in the zinc refineries. Most of the pump components are made of graphite and it has the advantage of working at high temperatures. However, their main disadvantage is brittleness and low hardness, which makes them unprotected during the entire maintenance, installation and operation process. In the development of this work, technical information has been compiled from manufacturer's manuals, pumping system specialist manuals, reliability analysis studies and optimization of pumping systems and rotating equipment and international technical standards listed in the bibliography part. For the reliability analysis, the data on failure times of the components of the pumping system, the consumption of spare parts, failure rates, maintenance costs, operating parameters of the graphite pumps and characteristics of their operational context were collected. Failure data was collected and classified according to ISO 14224 and the main failure modes, mechanisms and causes were determined. The analysis was performed through Excel spreadsheets, the statistical software Minitab and the RCM decision logic diagram. As results of the analysis, recommendations were obtained to increase the useful life time and the level of reliability of graphite pumps through component replacement activities before failure with a level of reliability balanced with the risk and cost of maintenance. also modifications in the design of the pump installations to make them more robust. In addition to recommendations to implement condition monitoring such as vibration analysis and thermography to pneumatic motors. Finally, recommendations were established to improve operational reliability through inspection routines, basic care by the operator, and operational cleaning plans.