Reemplazo de bomba de enfriamiento: decisión con costo de paro
En una planta de alimentos, la bomba centrífuga del circuito de agua de enfriamiento (37 kW, 1 450 rpm) ha fallado 6 veces en 18 meses. Cada evento detiene la línea 4 h y el costo de paro es de USD 8 500 por hora. Cada reparación cuesta USD 6 000 e incluye sellos y rodamientos. Los registros muestran que la bomba opera con la válvula de descarga al 85 % cerrada y que el filtro aguas arriba se obstruye con frecuencia. El último análisis de vibraciones mostró un pico en la frecuencia de falla de la pista externa del rodamiento (BPFO), con bandas laterales a 1×, y cavitación leve. Una bomba nueva de mayor eficiencia cuesta USD 48 000, requiere USD 7 000 de instalación y se espera un MTBF de 30 meses. El presupuesto de mantenimiento del año ya está comprometido en 80 % y el gerente pide un análisis antes de aprobar la compra.
1. Cuantifique el costo anual de la situación actual frente al reemplazo y calcule el periodo de recuperación.
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Costo por evento: 4 h × 8 500 + 6 000 = 34 000 + 6 000 = USD 40 000.
Situación actual: 6 fallas/18 meses = 4 fallas/año → 4 × 40 000 = USD 160 000/año.
Reemplazo: fallas/año = 12/30 = 0.4 → 0.4 × 40 000 = 16 000. Amortización lineal a 10 años: 55 000/10 = 5 500. Total ≈ USD 21 500/año.
Ahorro ≈ 138 500 USD/año. Recuperación = 55 000/138 500 ≈ 0.40 años ≈ 4.7 meses.
Sensibilidad: si el MTBF real resultara de solo 12 meses (1 falla/año), el costo sería 40 000 + 5 500 = 45 500 USD/año y la recuperación 5.8 meses; la decisión sigue siendo favorable. Añádase el ahorro energético: con 8 000 h/año y 0.10 USD/kWh, una mejora de 5 % en eficiencia sobre 37 kW rinde ≈ 1 500 USD/año, secundario frente al paro.
Presentación al gerente: no es un gasto de capital de 55 000, es evitar 138 500 anuales; el 80 % de presupuesto comprometido no cambia el mérito del caso, solo la fuente de financiamiento. Conviene además señalar el costo de la inacción por mes de demora (≈ 11 500 USD).
2. ¿Es razonable esperar el MTBF de 30 meses si solo se cambia la bomba? Analice la causa raíz con los datos disponibles.
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No. La evidencia apunta a un problema de instalación y operación que viajaría con la bomba nueva.
- Descarga estrangulada al 85 %: el punto de operación queda muy a la izquierda del BEP, zona de recirculación y de empuje radial elevado sobre el eje. El rodamiento del lado libre es precisamente el que más sufre ese empuje.
- BPFO con bandas laterales a 1×: defecto de pista externa con modulación, compatible con carga radial excesiva, lubricación deficiente o desalineación; no es un defecto de fabricación.
- Filtro que se obstruye: reduce el NPSHa y explica la cavitación leve; además, el filtro sucio puede colapsar y dejar pasar sólidos.
- Historial de 6 fallas en 18 meses: patrón repetitivo, no aleatorio.
Sin corregir el estrangulamiento (recorte de impulsor o variador de frecuencia), el filtro (diferencial con alarma y mayor área) y la alineación/lubricación, la bomba nueva repetirá el modo de falla y el MTBF de 30 meses es una promesa sin sustento.
Plan: análisis de causa raíz formal, corrección del punto de operación, verificación de NPSHa y alineación láser, y monitoreo de vibración mensual para validar la mejora.
3. Proponga la secuencia de acciones y la decisión final, considerando que se dispone de poco presupuesto.
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Secuencia recomendada, de menor a mayor costo e irreversible:
- Inmediato (sin costo de capital): abrir la válvula de descarga y controlar el caudal con recorte de impulsor o variador; limpiar y ampliar el filtro de succión con manómetro diferencial y alarma; revisar alineación, lubricación y holguras del rodamiento.
- Semana 1-2: análisis de causa raíz documentado y re-medición de vibración; identificar el punto de operación real frente al BEP.
- Aprobación de compra: el caso económico es sólido (recuperación < 6 meses), pero condicionada al cumplimiento de los puntos 1 y 2, que son los que hacen creíble el MTBF de 30 meses.
- Repuestos, no redundancia: en lugar de una bomba de reserva (otros 55 000 USD), mantener kit de sellos y rodamientos (≈ 2 000 USD) y un contrato de respuesta rápida. Una bomba en reserva no se justifica: con el MTBF esperado el paro atribuible sería de 1.6 h/año, muy por debajo de la inversión.
- Cierre: indicadores de disponibilidad y costo de mantenimiento por hora de operación, revisados a los 6 meses.
Decisión final: aprobar el reemplazo y ejecutar simultáneamente las correcciones de operación; comprar sin corregir la causa raíz sería repetir la historia con acero nuevo.