1.6 Forecast evaluation
1.6.4 Forecast reliability
Con el propósito de evaluar la información contenida en el plan de mantenimiento con respecto a la vida útil de los repuestos (dado en kilómetros), se realiza un análisis por medio de la distribución Weibull, donde primero se seleccionan los repuestos más significativos para aplicar el método basados en el costo y la funcionalidad, buscando observar los comportamientos de ciclos de vida máximos y mínimos con lo cual se pueden tomar decisiones de cambios de frecuencia y rutina según la criticidad de cada componente. Bajo las siguientes variables se seleccionaron los repuestos para proceder con el análisis:
• Dentro del plan de mantenimiento se encuentran actividades con cambios de componentes de carácter obligatorio y otras actividades con cambio de componente según la condición del mismo (esta clasificación se encuentra en la columna “Observación categoría” del plan de mantenimiento según se mencionó anteriormente), por lo cual se hace necesario realizar el primer filtro, tomando en cuenta únicamente aquellos repuestos asociados en el plan de mantenimiento bajo la observación de cambio obligatorio, debido que estos presentan un comportamiento con mayor uniformidad y se enmarcan en aquellas actividades críticas o que pueden ser potencialmente un fallo si no son intervenidas en las rutinas establecidas.
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• En el plan de mantenimiento se encuentran actividades proyectadas a kilometrajes superiores al que actualmente tiene la flota, por lo cual se toman aquellos ítems que se presenten en la rutina sistemática de patrón 10 (MSP10) o de un nivel inferior, con lo cual se garantiza tener resultados para todas las actividades con cambio de componente.
• Bajo el principio del diagrama de Pareto se revisa el costo unitario de cada repuesto, esta herramienta se utiliza para hacer la selección de los repuestos únicamente en aquellos repuestos más significativos. En el Anexo C se encuentra el listado con la totalidad de los repuestos contenida en el plan de mantenimiento, donde se evalúa bajo el Pareto 80-20, y también se identifican de acuerdo a criticidad y funcionalidad técnica.
• Se Seleccionan aquellos repuestos según Pareto de costo, análisis técnico y criticidad; en este también se toma en cuenta la correlación con cambio de componentes mayores o de un mismo conjunto.
En la tabla 4 se muestran aquellos repuestos seleccionados bajo los pasos enmarcados anteriormente, a los cuales se les aplicará un análisis por medio de una distribución tipo Weibull con ayuda del software Minitab 17. Con este programa se obtendrán las gráficas de probabilidades de falla, probabilidades de supervivencia, la distribución a la que ajustan los datos y el tiempo medio entre fallas (MTTF), así como las variables α y β (recordar que α>0 es el factor de escala y
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Tabla 4. Repuestos seleccionados para realizar análisis de ciclo de vida por el modelo Weibull.
Código
repuesto Descripción Repuesto Sistema
Costo Unitario % Partici- pación % Participación acumulado
Rep13448 Bomba de agua completa Refrigeración $ 998.596 8,7% 8,7%
Rep15415 Compresor aire Neumático $ 810.162 7,1% 24,4%
Rep14659 Disco de freno trasero Frenos $ 657.814 5,8% 30,2%
Rep13506 Patín tensor Eléctrico $ 434.840 3,8% 44,0%
Rep14658 Disco de freno delantero Frenos $ 402.553 3,5% 47,6%
Rep18995 Válvula relay Neumático $ 368.900 3,2% 50,8%
Rep13462
Válvula apu completa, (base
secador y 6 vías) Neumático $ 350.945 3,1% 53,8%
Rep13485
Juego de reparación
mordaza del-tra Frenos $ 322.459 2,8% 56,7%
Rep16083 Válvula neumática parqueo Frenos $ 259.900 2,3% 58,9%
Rep16669 Pedal embrague Embrague $ 180.320 1,6% 69,8%
Fuente: Autores (2019)
A continuación, se muestra el análisis por cada uno de los repuestos anteriormente seleccionados. Cada evaluación de repuesto cuenta con una imagen la cual se compone de cuatro gráficas, en estas, se puede observar el ajuste de los datos históricos al factor de forma β que se representa como una recta la cual se aproxima a los puntos de los repuestos y una curva superior e inferior las cuales representa el intervalo de confianza del estudio, también se encuentra una gráfica que muestra el tipo de distribución que sigue cada repuesto estudiado, además de las gráficas inferiores que representan la probabilidad acumulada de fallo y de supervivencia correspondientemente.
• Bomba de agua - REP13448
La bomba de agua hace parte del sistema de refrigeración y se encarga de garantizar el transporte del líquido refrigerante para mantener un equilibrio térmico en el motor evitando desgastes y reducción de la vida útil del aceite del motor, el cual puede presentar oxidación y cambios en su viscosidad debido a recalentamientos en el móvil.
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Los datos estadísticos para el REP13448, bomba de agua son: o Numero fallos 76
o β 17,25
o α 293.280
o MTTF 284.393
Ilustración 26. Análisis Weibull para bomba de agua Atego REP13448 con ayuda del software Minitab
Fuente: Autores (2019)
En la ilustración 26 se muestran las gráficas obtenidas según los datos históricos de cambio de la bomba de agua para Atego 1016 con una confiabilidad del 95%, en la que se puede observar un cambio de 76 componentes y la forma en que estas mismas cantidades se ajustan a una distribución Weibull con parámetro de forma 17,25; escala 293.280 y distancia media de falla (MTTF) de 284.393 kilómetros. Adicionalmente se observa cómo la informacion sigue una distribución con una inclinación hacia la derecha, en las dos graficas inferiores se ve la probabilidad
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acumulada de fallo y de supervivencia respectivamente, este componente se encuentra en el plan con una frecuencia de 270.000 kilómetros en la rutina de mantenimiento patrón nivel 10 (MSP10), y aunque según el análisis muestra que se tiene una probabilidad de fallo de 25% se decide no realizar modificación a la frecuencia de cambio de la bomba de agua debido a que la distancia media de fallos se encuentra en un rango cercano, sin embargo el motivo principal para dejar el cambio de este repuesto en el mismo kilometraje es el fallo de otros componentes del sistema de refrigeración como lo son mangueras y radiador, por lo cual se decide realizar el cambio de todos los componentes del sistema para evitar un futuro ingreso del móvil a mantenimiento por el cambio de un solo elemento.
• Compresor de aire – REP15415
El compresor es la pieza principal del sistema neumático, este es el encargado de tomar aire del ambiente y comprimirlo, este aire comprimido activa el sistema de freno a través de las cámaras neumáticas de freno, otras aplicaciones son el sistema de puertas de servicio para su apertura y cierre, y el sistema de calefacción. Los datos estadísticos para el REP15415, compresor de aire son:
o Numero fallos 109
o β 8,01
o α 270.005
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Ilustración 27. Análisis Weibull para compresor de aire Atego REP15415 con ayuda del software Minitab
Fuente: Autores (2019)
El cambio de este repuesto se encuentra en la rutina de mantenimiento nivel 9 (MSP9) que corresponde a 240.000 kilómetros. En la ilustración 27 se muestran las gráficas obtenidas según los datos históricos de cambio del compresor de aire Atego 1016 con una confiabilidad del 95%, en la que se puede observar un cambio de 109 componentes y como estas mismas cantidades se ajustan a una distribución Weibull con parámetro de forma 8,01, escala 270.005 y distancia media de falla (MTTF) de 254.290 kilómetros. Se observa cómo se ajusta la información a una distribución con una inclinación a la derecha, en las dos graficas inferiores se ve la probabilidad acumulada de fallo y de supervivencia respectivamente, la gráfica de probabilidad acumulada de falla muestra un 40% de posibilidad de ocurrencia en la rutina de cambio. Se identificaron algunos casos de compresores que han logrado rendimientos en su vida útil más alto, sin embargo, esto no quiere indicar que el componente este funcionando en condiciones aceptables, dado que se ha
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identificado que el sobre pasar el parámetro de cambio de este elemento puede afectar el accionamiento de las cámaras de freno por contaminación en el fluido comprimido, lo cual puede desencadenar un fallo que ocasione un accidente. Así pues, el remplazo del compresor y sus complementos en el sistema neumático se hace crítico, debido a su relación con la seguridad del móvil y los usuarios, motivo por el cual no se aumenta el parámetro de cambio de los componentes neumáticos entre ellos el compresor.
• Disco de freno trasero – REP14659
Al accionarse el sistema, el disco de freno entra en contacto con las pastillas y detienen las ruedas debido a la fricción generada entre los dos elementos, es un componente que sin duda hace parte de los componentes críticos y de seguridad de un vehículo, el desgaste de este ítem no puede definirse con tanta linealidad debido que interfieren factores externos de las propiedades de fabricación del mismo, como lo son el tipo de conducción y frenado de la persona que opere el bus, la ruta que se realice cotidianamente y la selección de las pastillas de freno que son las que deben desgastarse con mayor rapidez.
Los datos estadísticos para el REP14659, disco de freno trasero son: o Numero fallos 200
o β 4,45
o α 220.664
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Ilustración 28. Análisis Weibull para disco de freno trasero Atego REP14659 con ayuda del software Minitab
Fuente: Autores (2019)
En la ilustración 28 se muestran las gráficas obtenidas según los datos históricos de cambio de discos de freno trasero para Atego 1016 con una confiabilidad del 95%, en la que se puede observar un cambio de 200 componentes y como estas mismas cantidades se ajustan a una distribución Weibull con parámetro de forma 4,45, escala 220.664 y distancia media de falla (MTTF) de 201.228 kilómetros, también se observa cómo se ajusta la información a una distribución con una inclinación muy leve hacia la derecha aproximándose a una distribución normal, en las dos graficas inferiores se ve la probabilidad acumulada de fallo y de supervivencia respectivamente. Este repuesto en la versión inicial del plan de mantenimiento se tiene contemplado con cambio cada 210.000 kilómetros, frecuencia que no difiere mucho de la distancia media de fallo que se ubica 9.000 kilómetros por debajo del parámetro definido, adicional a esto el porcentaje acumulativo de fallo en la rutina de cambio es aproximadamente del 60%.
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Para el disco de freno se define dejarlo en la misma frecuencia de mantenimiento, si bien la frecuencia se podría aumentar no es recomendable al ser un componente de alta seguridad y no tener otro análisis de trazabilidad, por otra parte como se observa en las gráficas se han presentado algunos casos de cambio antes de la distancia recorrida esperada, por lo cual se sugiere tomar el valor de espesor de los discos cuando estos pasen a mantenimientos preventivos de revisión los cuales se realizan cada 10.000 kilómetros en la flota Atego 1016, con la toma de esta medida de espesor se busca prevenir un fallo en la operación natural del componente y a largo plazo tener otro elemento que permita definir la viabilidad de aumentar el parámetro de cambio.
• Disco de freno delantero – REP14658
En la ilustración 29 se muestran las gráficas obtenidas según los datos históricos de cambio de discos de freno delantero para Atego con una confiabilidad del 95%, en la que se puede observar un cambio de 204 componentes y como estas mismas cantidades se ajustan a una distribución Weibull con parámetro de forma 5,44, escala 209.124 y distancia media de falla (MTTF) de 192.951 kilómetros, también se observa cómo se ajusta la información a una distribución con una inclinación hacia la derecha, en las dos graficas inferiores se ve la probabilidad acumulada de fallo y de supervivencia respectivamente
Los datos estadísticos para el REP14658, disco de freno delantero son: o Numero fallos 204
o β 5,44
o α 209.124
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Ilustración 29. Análisis Weibull para disco de freno delantero Atego REP14658 con ayuda del software Minitab
Fuente: Autores (2019)
El disco de freno delantero presenta el mismo funcionamiento que el trasero, sin embargo, sus propiedades son diferentes. La diferencia más significativa es la frecuencia de cambio, se cambia con un menor kilometraje en una frecuencia de 180.000 kilómetros, esto debido a que presenta un mayor desgaste por el desbalanceo del chasis que corresponde al diseño de fábrica del bus. Como se mencionó anteriormente los discos de freno son componentes de seguridad por lo cual se busca garantizar el cambio de los mismos antes de que se presente el fallo, por tal motivo estos componentes siempre deben estar en una constante inspección, y la incertidumbre en el cambio de los mismos debe ser mínima, la probabilidad acumulada de fallo para los discos de freno delanteros es de 41%, sin embargo si quisiéramos poner en la misma rutina de mantenimiento ambos juegos de discos (delanteros y trasero) tendríamos una posibilidad de falla para los delanteros cercana al 60%. Si bien es un valor con el cual se podría trabajar, la gran mayoría
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de discos no llegarían a este kilometraje en buenas condiciones, esto se puede comparar con el kilometraje medio de fallas que corresponde a 192.000 kilómetros, por lo cual no se aumenta la frecuencia y se mantiene en la misma de la versión inicial del plan de mantenimiento.
Para los discos de freno delantero también se iniciará el control de espesor en los mantenimientos de tipo revisión, con el fin de tener una tendencia de desgaste y definir en un futuro con mayor certeza si la rutina de cambio se puede aumentar.
• Patín tensor – REP13506
Este componente es de vital importancia en la tensión de la correa para la distribución de energía a los accesorios. Por ejemplo, si la correa presenta una baja tensión esta no tendrá un buen agarre con los componentes a los cuales transfiere movimiento, lo cual representará una deficiencia energética que se evidenciará a través de aumento en la temperatura de la correa y las poleas. Por el contrario, si la tensión es demasiado alta se puede generar una sobre carga en los componentes que son accionados por la correa, por ello es muy importante el adecuado funcionamiento del patín tensor que garantice un trabajo óptimo de la transmisión por medio de la correa hacia los demás dispositivos.
Los datos estadísticos para el REP13596, patín tensor son: o Numero fallos 162
o β 14,90
o α 194.981
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Ilustración 30. Análisis Weibull para el patín tensor de Atego REP13506 con ayuda del software Minitab
Fuente: Autores (2019)
En la ilustración 30 se muestran las gráficas obtenidas según los datos históricos de cambio del patín tensor para Atego con una confiabilidad del 95%, en la que se puede observar un cambio de 162 componentes y como estas mismas cantidades se ajustan a una distribución Weibull con parámetro de forma 14,90; escala 194981 y distancia media de falla (MTTF) de 1881.60 kilómetros, también se observa cómo se ajusta la información a una distribución sesgo pronunciado hacia la derecha, en las dos graficas inferiores se ve la probabilidad acumulada de fallo y de supervivencia respectivamente.
Para este repuesto se tiene una frecuencia de mantenimiento de 180.000 kilómetros, para la cual el análisis de Weibull a través de la gráfica acumulativa de falla nos deja ver una posibilidad de ocurrencia de 30%. Si bien este componente cumple un papel de alta importancia para el funcionamiento adecuado de otros
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dispositivos del carro, no es un elemento de seguridad y la identificación de fallo del mismo suele realizarse fácilmente, motivo por el cual se aumenta la frecuencia de cambio de este patín a 200.000 kilómetros, en este nuevo parámetro la probabilidad acumulativa de fallo es de 80% lo cual proporciona un mejor aprovechamiento de la vida útil de un componente que no es crítico y no compromete la seguridad del bus.
• Válvula limitadora de presión (relay) - REP18995
La válvula relay tiene una función importante en el accionamiento del sistema de freno, esta se encarga de regular la presión de aire comprimido proveniente del compresor y que se dirige a las cámaras de freno, al garantizar una presión adecuada se obtiene una mayor eficiencia en el tiempo de frenado, adicionalmente esta válvula también funciona como descarga de presión cuando los frenos dejan de ser usados.
Los datos estadísticos para el REP18995, válvula limitadora relay son: o Numero fallos 26
o β 4,98
o α 284.737
o MTTF 261.384
En la ilustración 31 se muestran las gráficas obtenidas según los datos históricos de cambio de la válvula relay para Atego 1016 con una confiabilidad del 95%, en la que se puede observar un cambio de 26 componentes y como estas mismas cantidades se ajustan a una distribución Weibull con parámetro de forma 4,98; escala 284737 y distancia media de falla (MTTF) de 261.384 kilómetros, también se observa cómo la información sigue una distribución con sesgo poco pronunciado hacia la derecha, en las dos graficas inferiores se ve la probabilidad acumulada de fallo y de supervivencia respectivamente.
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Ilustración 31. Análisis Weibull para la válvula relay de Atego REP18995 con ayuda del software Minitab
Fuente: Autores (2019)
Inicialmente el cambio de esta válvula se encontraba en una rutina de 300.000 kilómetros, sin embargo esta no presentaba contaminación y su funcionamiento se encontraba en condiciones normales y aceptables de seguridad, motivo por el cual esta no está siendo cambiada, tan solo se presentan 26 cambios de las mismas, sin embargo el análisis por el método Weibull muestra una probabilidad de falla del 85% en el parámetro inicial de cambio, este es un caso en el que se puede observar que el modelo matemático se ajusta a los datos suministrados, pero también se debe realizar un análisis técnico de los componentes y su comportamiento.
Para el parámetro de la válvula relay se define retirar del plan de mantenimiento debido que se está encontrando en buen estado, con lo cual se logra reducir un costo en el mantenimiento preventivo y aprovechar durante un mayor tiempo la vida útil del componente sin poner en riesgo el funcionamiento del mismo debido que se
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realizara una revisión de su funcionamiento y estado en las revisiones preventivas con frecuencia cada 10.000 kilómetros.
• Válvula APU - REP13462
Esta válvula integra dos sistemas en una sola, por un lado tenemos la función del secado de aire lo cual garantiza que no habrá presencia de agua o aceite en la línea del sistema de frenado, este proceso se hace necesario debido a la humedad que el compresor toma del ambiente al realizar su proceso de aumento de presión en el aire el cual también experimenta un aumento de temperatura, posteriormente el fluido empieza a perder calor gradualmente lo cual genera condensación de la humedad tomada del ambiente, esta humedad condensada puede generar fallos internos por corrosión del circuito neumático y de frenos. La otra parte que integra esta válvula es la distribución hacia todos los dispositivos que son accionados mediante el aire comprimido, garantizando el suministro a aquellos sistemas críticos.
Los datos estadísticos para el REP13462, válvula APU son: o Numero fallos 755
o β 2,88
o α 66.099
o MTTF 58.920
En la ilustración 32 se muestran las gráficas obtenidas según los datos históricos de cambio de la válvula APU (base secadora y 6 vías) para Atego con una confiabilidad del 95%, en la que se puede observar un cambio de 755 componentes y como estas mismas cantidades se ajustan a una distribución Weibull con parámetro de forma 2,88; escala 66.099 y distancia media de falla (MTTF) de 58.920 kilómetros, también se observa cómo se ajusta la información a una distribución muy cercana a la normal, en las dos graficas inferiores se ve la probabilidad acumulada de fallo y de supervivencia respectivamente.
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Ilustración 32. Análisis Weibull para la válvula APU (base secadora y 6 vías) Atego