#612350

Método

Plan de Proyecto

Tipo de Investigación

PROPUESTA DE MEJORA PARA EL MONITOREO EN TIEMPO REAL Y REGISTRO HISTÓRICO DE SERVOMOTORES DE CNC ROTTLER EM-105 ORIENTADO A UN MANTENIMIENTO PREDICTIVO MEDIANTE UN SISTEMA IOT EN UN TALLER DE MECANIZADO CRC LA JOYA

Planteamiento del problema

Variables

Antecedentes

Objetivos

Justificación

Bases Teoricas

Resultados Esperados

Diseño Propuesto

Matriz de Cosistencia

planteamiento del problema

En el sur del Perú, en Arequipa, se encuentra el Complejo de Operaciones La Joya de Ferreyros S.A., un centro especializado en la reparación de componentes para maquinaria pesada utilizada en la minería, con capacidad para restaurar hasta 3,000 unidades anuales bajo estándares de calidad certificados por Caterpillar. Dentro de este complejo, el taller de Mecanizado emplea la máquina CNC Rottler EM-105 para fabricar piezas críticas, pero carece de un sistema eficiente de monitoreo en tiempo real y registro histórico de variables como temperatura, vibraciones y consumo eléctrico, lo que impide implementar mantenimiento predictivo. Esta deficiencia ha incrementado fallas inesperadas, paradas no programadas, costos operativos y reducido la vida útil de los equipos, afectando la eficiencia y productividad. Además, la falta de trazabilidad sobre malas prácticas operativas, como colisiones o sobrecalentamientos, dificulta el análisis de causas raíz y la toma de decisiones correctivas, comprometiendo la confiabilidad del proceso de mecanizado.

objetivos

• Diseñar una propuesta de mejora para implementar un sistema IoT de monitoreo en tiempo real y registro histórico de los servomotores de la CNC Rottler EM-105 para optimizar el mantenimiento predictivo, reducir fallas inesperadas y mejorar la eficiencia operativa en el taller de Mecanizado del CRC La Joya.

• Diseñar un sistema IoT que integre sensores para la captura en tiempo real de variables críticas como temperatura, vibración y consumo eléctrico de los servomotores de la CNC Rottler EM-105, permitiendo la detección temprana de anomalías. • Desarrollar una base de datos histórica que almacene y analice los registros operativos de los servomotores, facilitando la identificación de patrones de desgaste y el diagnóstico de causas raíz en fallas recurrentes. • Implementar un módulo de trazabilidad automatizado que documente eventos críticos (colisiones, sobrecalentamientos, errores de sujeción) mediante alertas y registros digitales, mejorando la gestión de incidentes y las prácticas operativas.

justificación

Justificación tecnica

Justificación economica

Justificación Teórica

Eficiencia Operativa

Costos Operativos

variables

ANTENCEDENTES

Tesis

Articulos

BASES TEÓRICAS

MANTENIMIENTO PREVENTIVO

INDUSTRIA 4.0

IOT

CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE

SERVIDOR DE NUBE

INDICADORES DE PRODUCCIÓN

método de invetigación

1. Método Analítico-Sintético: o Descomposición del problema en elementos (fallas, costos, procesos) o Síntesis de solución teórica (sistema IoT) 2. Técnicas de Recolección: o Revisión documental (manuales, reportes de mantenimiento) o Benchmarking (casos de éxito en industria similar) o Entrevistas semiestructuradas a personal clave 3. Análisis Propuesto: o Técnico: Especificaciones de sensores, redes y plataformas IoT o Económico: Estimación de costos/beneficios (ROI teórico) o Organizacional: Impacto en flujos de trabajo

tipos de investigación

1. Por Finalidad: o Descriptiva-Propositiva: Analiza la situación actual y propone una solución tecnológica sin implementación práctica. o Documental: Basada en revisión de casos similares y especificaciones técnicas. 2. Por Enfoque: o Cualitativa: Evaluación teórica de factibilidad técnica y organizacional. o Cuantitativa Secundaria: Análisis de datos históricos disponibles.

Nivel de Investigación La presente investigación es considerado en un nivel descriptivo – explicativo con componente propositivo, por que predomina la caracterización del problema actual (fallas, costos, procesos) Diseño de la investigación No experimental – Transversal, recurriremos a los manueles técnicos de la CNC, los reportes históricos de mantenimiento registrados y casos de éxito IOT en industria metalmecánica.

población y muestra

resultados esperados

resultados esperados

resultados esperados

resultados esperados

resultados esperados

resultados esperados

resultados esperados

Evaluación tecnica y Económica

CONTROLADORES

IOT

P&ID

PRESUPUESTO

Construcción

30%

¡GRACIAS!

El objetivo principal de describir las propuestas teórico-técnicas y las consecuentes acciones de mejora en el plan de mantenimiento del área líneas y subestaciones para la red de transmisión en 138 kV, área Ilo de SPCC, esto desde el 2017 hasta el 2021 para realizar una comparación de ambos años a través de resultados reales tales como la optimización de recursos, la reducción de costos de mantenimiento, la eficiencia y la eficacia en la ejecución de actividades, esto con los altos índices de confiabilidad y disponibilidad operativa de las instalaciones. Citado por Alonso. (5)

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Confirman Exequiel y Felipe. (6) Se evidencia que el proceso de monitoreo de condiciones, desde que se inicia una anomalía en el motor diésel (P en el diagrama P-F) hasta que ocurre una falla imprevista o catastrófica (F en el diagrama), solo utiliza la técnica predictiva de análisis de aceite en sus motores para dar un tiempo remanente de vida. Esto quiere decir que se utiliza solo la experticia técnica y un reporte de análisis de aceite, para tomar la decisión de cuándo debe ser cambiado el motor. Por lo que se implementa un soporte tecnológico al actual proceso de monitoreo de condiciones que apoye a los técnicos de monitoreo a priorizar que equipo debe ser revisado primero, entregar un indicador cuantitativo de vida remanente o RUL de un motor diésel que adiciona variables de presión y temperatura a la ecuación para la toma de decisiones.

El conocimiento de la posición de un determinado objeto o usuario hoy en día resuelve infinidad de necesidades y permite el desarrollo nuevas herramientas tecnológicas en el mercado laboral. Desde desarrollar un automóvil que se pueda conducir de manera autónoma, o el monitoreo del posicionamiento de un submarino, hasta incluso en los deportes, es de utilidad el conocimiento y monitoreo de la posición en tiempo real. Esto citado en “Diseño de aplicativo de monitoreo en tiempo real de personal técnico en planta, utilizando sistema GPS e interfaz gráfica de usuario “ (1)

A nivel global y en nuestro país, cada vez más empresas están adoptando enfoques inteligentes en sus procesos de producción, operaciones y distribución. Este enfoque les permite lograr mayor productividad, eficiencia y tomar decisiones más acertadas, así como corregir errores de manera oportuna, entre otros beneficios. A este fenómeno se le conoce como la industria 4.0 o la cuarta revolución industrial. Para llevar a cabo esta transformación digital, es fundamental utilizar nuevas tecnologías como el Internet de las cosas (IoT), la computación en la nube, la inteligencia artificial (especialmente el aprendizaje automático), la ciberseguridad, el big data, la robótica, la realidad aumentada, entre otras. El IoT desempeña un papel clave en la industria 4.0, ya que no solo permite la conexión a Internet de máquinas y personas en una empresa, sino que también potencia su capacidad para compartir información entre sí. (11)

En la tesis “Maximizar la disponibilidad de generadores eléctricos mediante la implementación de la gestión por procesos y el mantenimiento predictivo en una empresa de alquiler de generadores eléctricos en Lima, Perú” (4), Concluye lo siguiente: el mantenimiento predictivo como fuente principal de información de los diferentes componentes críticos de los generadores eléctricos van a servir de input a los procesos internos para optimizarlos y proyectar los inventarios mínimos necesarios. El ingreso remoto a los datos en tiempo real que caracteriza a estos dispositivos inteligentes proporcionara el input que generar valor al modelo propuesto

Los Controladores Lógicos Programables (PLC) son dispositivos electrónicos utilizados en la automatización industrial. Permiten controlar y supervisar procesos y maquinarias mediante un programa de control específico. Los PLC recopilan información de sensores y envían señales a actuadores para tomar decisiones en tiempo real. Su programación incluye instrucciones lógicas y funciones de control. Son flexibles y se adaptan a diferentes aplicaciones. Además, se integran con otros sistemas y equipos en la industria. En resumen, los PLC son dispositivos clave para la automatización y control de procesos industriales. (13)

El Internet de las cosas (IoT) se refiere a la conexión de dispositivos cotidianos a través de Internet para que puedan intercambiar información y actuar de manera automatizada. Estos dispositivos inteligentes están equipados con sensores y tecnología de red para recopilar datos y comunicarse entre sí. El IoT se utiliza en hogares inteligentes, ciudades inteligentes, industria, salud y otros campos para mejorar la eficiencia y la calidad de vida. Se basa en tecnologías como sensores, redes de comunicación y análisis de datos para recopilar información y tomar decisiones en tiempo real. (12)

El diseño del sistema de monitoreo permite como ventaja una plataforma donde el sistema sigue una arquitectura de código abierto con lo cual puede lograr almacenar datos de fuentes, como son los sensores. Organizar los datos recopilar para crear datos históricos y a utilizar estos datos para crear un entorno de visualización. Confirman Hernan. (3)

Los servidores en la nube son infraestructuras de almacenamiento y procesamiento de datos accesibles a través de Internet. Permiten a los usuarios almacenar, procesar y acceder a datos y aplicaciones sin necesidad de mantener servidores físicos en sus instalaciones. Ofrecen flexibilidad, escalabilidad y reducción de costos al eliminar la necesidad de mantener una infraestructura local. Los servicios en la nube se dividen en modelos como IaaS, PaaS y SaaS, que brindan diferentes niveles de administración y control sobre los recursos proporcionados. En resumen, los servidores en la nube son una forma eficiente y conveniente de gestionar datos y aplicaciones mediante infraestructuras remotas accesibles a través de Internet. (14)

Según Bryon (9). La presente investigación contiene información recopilada sobre daños o fallas comunes en elementos rotativos que se presentan en la industria ecuatoriana, además de estrategias de mantenimiento preventivo y predictivo, transmisión de información basada en la condición del equipo en tiempo real. En la cual se realiza un sistema de monitorización y alerta temprana para mantenimiento preventivo en elementos rotativos basada en la industria 4.0. con finalidad de reducir el riesgo de un mantenimiento correctivo.

El mantenimiento preventivo permite mejorar los tiempos medios entre fallas de una máquina, sin embargo, presenta una desventaja porque el planteo del mantenimiento es de manera genérica y no personalizada, por ejemplo, el mantenimiento preventivo a los automóviles es en función del kilometraje de recorrido, pero no se toma en cuenta algunos aspectos como la manera de conducir su vehículo cada persona, ya que cada conductor tiene una manera diferente de realizar los cambios del embrague, el control del estado del refrigerante, el aceite, filtros, bujes, discos de embrague, etc.. Estas incertidumbres que presenta el mantenimiento preventivo y con el desarrollo tecnológico e investigación, se desarrolló un nuevo concepto de mantenimiento basado en la condición o estado de la máquina. Este tipo de intervención se conoce como mantenimiento predictivo, y viene a suponer toda una revolución dada su filosofía de anticipación a la avería por medio del conocimiento del comportamiento de la máquina y de cómo debería comportarse, conociendo de este modo previamente qué elemento puede fallar y cuándo. Así se puede programar una intervención sin afectar al proceso productivo, con las consiguientes optimizaciones en costes de producción, mano de obra y repuestos. Se evitan de este modo grandes y costosas averías agilizando las intervenciones. Las paradas de planta por el deterioro de los rodamientos eran un problema para la Gerencia de la empresa, ya que cuenta con numerosos motores eléctricos de hasta 50HP, como: ventiladores, inyectores de aire, rodillos cilíndricos de media tonelada. Todos los motores operando durante las 24hrs al igual que los rodillos de 10 toneladas por donde pasa la tela, en cuyos extremos se encuentran las chumaceras y rodamientos que actúan como soporte. (2)

La implementación de una arquitectura IIoT permite no solamente el monitoreo remoto de un proceso industrial, también ofrece el acceso a los datos y el análisis de forma más rápida y automática, agilizando la aplicación de cambios y mejoras en los procesos de manera remota. También permite dar un seguimiento a los planes de producción, detectar desviaciones, realizar control de calidad y, en definitiva, generar un entorno en el que las decisiones basadas en información sean prioritarias. (7)

La implementación de técnicas de mantenimiento y automatización industrial en la modalidad y medida que sea requerido, de acuerdo con el cumplimiento de la normatividad de seguridad industrial y sus regulaciones, a las problemáticas de una planta de producción de cableado a partir de soluciones que permitan mejorar la productividad. Esto citado por Bryan. (10)

Los indicadores de producción son métricas utilizadas para evaluar la eficiencia y el rendimiento de los procesos de producción en una empresa. Algunos de los indicadores comunes incluyen la productividad, eficiencia, calidad, tiempo de ciclo, costo de producción y OEE. Estos indicadores proporcionan información cuantitativa sobre la cantidad, calidad y uso eficiente de los recursos en la producción. Seleccionar los indicadores adecuados es importante para medir el desempeño y tomar decisiones informadas para mejorar los procesos de producción. (15)

En las industrias y empresas peruanas se recomienda empezar con la implementación de softwares relacionadas con la Inteligencia Artificial, ya que esto permitirá reducir costos y aumentar la producción usando menos mano de obra. Los constantes desarrollos en Big Data, la comunicación de máquina a máquina y la tecnología en la nube han abierto nuevas posibilidades para investigar la información derivada de los activos industriales. Es viable el monitoreo en tiempo real, gracias a los sensores, actuadores y otros parámetros de control. Esto citado en “Estado del arte de la inteligencia artificial y su aplicación en el mantenimiento “. (2)

Según Patricia. (8) Dicha herramienta está operando todo el día y permite monitorizar y mostrar a sus usuarios en tiempo real el estado de su actividad industrial en cada zona y máquina del taller. Además, a través de su formato y colores fácilmente asociables, los usuarios son capaces de interpretar rápidamente todas las situaciones dadas en el taller.