Impacto de la filtración cerámica avanzada en la confiabilidad y el costo total de propiedad (TCO) de cargadores frontales Caterpillar 994H

Abstract

El presente estudio de tesis evalúa el impacto técnico-económico de implementar una mitigación de ingeniería —filtración cerámica avanzada— en los motores de los cargadores frontales Caterpillar 994H, activos críticos en un entorno minero de alta contaminación. El diagnóstico inicial (OE 1) identificó que la estrategia de mantenimiento convencional es ineficaz. El Análisis de Pareto determinó que el sistema de "Admisión" es el principal "mal actor" en frecuencia de fallas. Un Análisis Causa-Raíz demostró que la falla de contención del filtro de aire permite el ingreso de sílice, la cual contamina el sistema de lubricación (vía "Blow-by") y causa el desgaste prematuro del motor. La tesis propone la filtración cerámica de aceite no como una simple mejora, sino como una "Defensa en Profundidad" (Defensa de Ingeniería Secundaria) para capturar el contaminante que el sistema de admisión no puede detener, rompiendo así la cadena de falla (Contaminación -> Desgaste -> Falla). Para cuantificar el impacto (OE 2 y 3), se desarrolló un modelo de simulación técnico-económico basado en benchmarks de la industria. Los resultados son concluyentes: 1. Impacto en Confiabilidad (OE 2): la intervención mitiga la causa raíz del desgaste (validado por los análisis ISO 4406 y Fe ppm), permitiendo extender los intervalos de PM de 500 a 2.000 horas y eliminando el riesgo de falla prematura de inyectores. Esto genera un aumento de Disponibilidad Mecánica del 0.80%, equivalente a 70.2 horas productivas ganadas al año por activo. 2. Impacto en Costos (OE 3): El modelo TCO demuestra un ahorro en OPEX (mantenimiento y riesgo) de 30.503 USD anuales. Sin embargo, el valor principal proviene del Costo de Oportunidad: la captura de las 70.2 horas de disponibilidad (utilizando un conservador 3.000 USD/hora) genera un valor de 210.600 USD. El caso de negocio final (OE 3) valida la intervención como una inversión estratégica de alto retorno. Frente a un CAPEX de 15.000 USD, el proyecto genera un valor total anual de 241.103 USD, presentando un Período de Recupero (Payback) de 23 días y un Valor Actual Neto (VAN) de 899.418 USD a 5 años.