tarea nª2 elementos

7/31/2019 Tarea n2 Elementos

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UNIVERSIDAD DE TALCA

FACULTAD DE INGENIERIAESCUELA DE INGENIERA EN MECANICA

Tarea IIElementos de Mquinas

Cintas Transportadoras

Profesor : Jos Villalobos Rojas

Alumnos : Carlos P. Silva G.

Gonzalo A. Molina C.

Fecha : 03 de Julio de 2012


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TAREA N2:Cintas Transportadoras 2012

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ndice

ndice ............................................................................................................................................................ 2

1.0 Introduccin ............................................................................................................................................ 3

2.0 Enumerar piezas y partes del equipo que se deben seleccionar, disear y construir. ........................... 4

3.0 Reconocer el tipo de motor y tipo de conexin elctrica de la maquina ............................................... 8

4.0 Dibujar el circuito elctrico del equipo ................................................................................................. 11

5.0 Hacer planos constructivos en AUTOCAD: de los sistemas mecnicos elctricos ................................ 12

6.0 Piezas a calcular e indicar formulas a usar. ........................................................................................... 14

7.0 Proponer en las piezas analizadas: fabricar v/s comprar. ..................................................................... 15

8.0 Materiales usados por la maquina descrita: Tipo y calidad .................................................................. 15

9.0 Indicar las mquinas necesarias para la construccin de las piezas. .................................................... 16

10.0.- Indicar criterios a usar para el clculo propuesto ............................................................................. 17

11.0 Analizar las mejoras obtenidas ............................................................................................................ 28


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1.0 IntroduccinEn el presente informe se explica la parte del diseo o criterios utilizados para fabricar una cinta

que transportadora y eleva material. El clculo o criterios que se explicaran son aplicables para

cualquier tipo de cinta, ya sea de gran industria hasta aquella que transporte materiales tan

pequeos como berries.

Desde tiempos remotos el hombre ha buscado siempre maneras de facilitarse el trabajo y es por

esto que constantemente se buscan medios de transporte ms eficientes y que cada vez cuenten con

mayores tecnologas.

El transporte de material mediante cintas transportadoras, data de aproximadamente el ao 1795.

La mayora de estas tempranas instalaciones se realizaban sobre terrenos relativamente plano, as

como en cortas distancias.

El primer sistema de cinta transportadora era muy primitivo y consista en cuero, lonas, o correa de

caucho que viajaba sobre un piso artesa o cama de madera. Este tipo de sistema no fue calificado

como exitoso, pero provoco incentivar a los ingenieros para considerar los transportadores como

un rpido, econmico y seguro mtodo para mover grandes volmenes de material de una locacin

a otra.

En este trabajo se identificara cada componente, tipos de materiales, etc. Adems del tipo de motor,

conexin elctrica, rea de trabajo, velocidad de servicio y sistema de transmisin.

Tambin para efectos de experiencia en terreno se visit una maestranza que dentro de los trabajos

que hace son cintas para berries y para efectos de ejemplo de clculo se suponen valores, cosa de

indicar como usar tablas.


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2.0 Enumerar piezas y partes del equipo que se deben seleccionar, disear yconstruir.Como hemos visto a lo largo del curso de elemento de mquinas, la mayora de las partes o piezas se

calculan y de acuerdo a eso se seleccionan las parte o medidas comerciales ms cercanas a las

calculadas.

Para explicar esto daremos un ejemplo de una cinta vista en terreno, la cual fue diseada para

transportar berries. la que cuenta con un moto-reductor con una potencia de 1,5 Hp y de 1390 rpm.

Esta tiene un largo de 5000 mm y 760mm de ancho para una capacidad de 12 personas (6 por cada

lado) por lado con 3 vas, la de los costados es seleccin y la del centro de descarte.

Debido al rea de trabajo que son alimentos (Berries), el material utilizado para la construccin de

esta fue un acero inoxidable de la familia de la serie 300, la cual posee aleaciones de Cr-Ni. El nquel

es un elemento estabilizador o formador sustitucional de austenita, y se emplea con este propsito

en un porcentaje de 4 a 37%. La serie 300 AISI mantiene alto contenido de nquel y hasta 2% de

manganeso. Tambin pueden contener molibdeno, cobre, silicio, aluminio, titanio y niobio,

elementos que son utilizados para conferir ciertas caractersticas, como lo es prevenir en las

estructuras soldadas la corrosin en la regin cercana a la soldadura, lo cual es de importancia ya

que se transportan alimentos. De acuerdo al uso y los espesores (mayores a de pulgada) el acero

ocupado fue el 304L, este contiene 0.03% mximo de carbono para evitar la sensitizacin durante

la soldadura.

Para esta cinta se seleccion

Cinta:

Por lo que indico la empresa y por lo que vimos la cinta era una de goma, color blanco sanitario de 4

mm de espesor.

De acuerdo a lo investigado y a las condiciones a las que ser expuesta y al rea de trabajo,

revisamos tablas y catlogos para indicar de manera tcnica la seleccin adecuada de esta (se utilizel catlogo de cintas Trellex) de manera de cumplir con los requerimientos especficos del usuario

Las cintas Trellex soportan fuerzas de hasta 3150 N/mm y anchos de hasta 2000 mm. Que est

dentro de las restricciones la cinta estudiada.


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Las cintas para alimentacin deben cumplir criterios de rendimiento, confiabilidad e higiene y de

acuerdo a esto seleccionarla.

Estas cintas estn hechas de goma blanca de composicin controlada, cumpliendo estndares

rigurosos, de manera que desgaste de cubiertas no contamine o afecte el producto transportado.Adems, la suciedad y/o los contaminantes sobre la cinta son fcilmente visibles.

Hay distintos grados para distintas condiciones y de acuerdo a las nuestra es el grado A, cubierta

SBR y su clasificacin por el uso.

Grado A: Para alimentos y productos alimenticios que no contienen aceite, grasas o substancias

similares.

Cubiertas: El polmero utilizado para esta cubierta vara con las propiedades requeridas, por

ejemplo, el estireno-butadieno (SBR) y la goma natural (NR) son utilizados para la resistencia de

abrasin de los productos qumicos utilizados en los berries.

Clasificacin de Cubiertas

Clase ISO DIN Caractersticas

Y L Y Cubierta resistente al desgaste para

aplicaciones estndar

TABLA 2.1

Margen de Stock de Cintas Resistentes al Desgaste

Tipo de cinta Espesor de

cubierta

superior

(mm)

Espesor de

cubierta

inferior

(mm)

Espesor Total

aprox.(mm)

Peso aprox.

(Kg/m)

Ancho cinta

(mm)

EP 160/2 2 1 4,6 5,6 300-1300

TABLA 2.2


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Estructura de la cinta (Figura 2.1)

1. Cubierta superior

2. Carcasa

3. Refuerzo de tela

4. Capa de goma adhesiva

5. Cubierta inferior

FIGURA 2.1

Moto reductor: Este es un reductor epicicloidal o planetario acoplado a un motor elctrico

normalizado asincrnico tipo jaula de ardilla, totalmente cerrado para conectar a redes trifsicas de

220 voltios y 60 Hz (comprado en Dimet).

Caractersticas de operacin:

Potencia: 1,5 Hp Velocidad salida motor: 1390 rpm Relacin de reduccin: 1:40 Tipo de engranaje: Epicicloidal Tipo de conexin: Trifsica Velocidad de la cinta: 11,089 (m/min.)


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Rodamiento: Los usados son rodamientos de bolas de acero inoxidable debido al rea de trabajo y

de bolas por las cargas que soporta. Estos rodamientos rgidos de bolas, se caracterizan por tener

una ranura o surco profundo tanto en el anillo interior como en el exterior, pueden absorber carga

radial y axial en ambos sentidos, como tambin las fuerzas resultantes de estas cargas.

Adicionalmente, son adecuadas para operar velocidades altas.

Estos rodamientos son con tapa de proteccin (o de obturacin) en ambos lados y pre-lubricacin,

debido a que sern usados en el rea de alimentacin, previniendo la salida de la grasa. Este es del

tipo ZZ, (pre-lubricado), provisto con tapas protectoras a ambos lados.

Descansos: Los usados son de plstico Tipo SY-206.

Para esta cinta se disea y construye

Estructura metlica:

Lo que se dise y construy fue la estructura de la cinta, desde los soportes al sistema de

iluminacin (Figura 2.2). Los materiales utilizados fueron acero inoxidable 304 L y Technyl por los

motivos que se explic en la parte de descripcin de la mquina.

Marco soporte equipo fluorescente: El cual es de 30x30x1,5 mm Soporte para mangueras Equipo fluorescente: El cual va sobre la cinta Rodillo cilndrico: El motriz y el conducido Rodillo cnico: Con una cubierta de goma para evitar el desplazamiento lateral de la cinta Retorno de la cinta Technyl: Se usa para mantener la cinta tensa Brazo fijacin motor Parrilla de descarga: La cual tiene una inclinacin de 25 y posee 3 secciones 2 para la

seleccin y 1 en el medio para el descarte

Estructura con pliegues


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FIGURA 2.2

3.0 Reconocer el tipo de motor y tipo de conexin elctrica de la maquina

Para reconocer el tipo de motor a utilizar debemos calcular su potencia y de ah seleccionar uno que

se acerque a ese valor para ellos tenemos que calcular (Figura 3.1):

FIGURA 3.1

En donde:

N= potencia del motor (Hp)

G=Peso total de la correa y partes mviles (lb/pie)

F=Coeficiente de friccin de los rodillos.

S=Velocidad de la correa (pies/min)


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L=Longitud efectiva de transporte. (pies)

C= Capacidad mxima (Ton/hr)

M= Factor por prdidas de friccin del tripper.

P

= Factor de prdidas en otras poleas y rodillos.= Rendimiento de la transmisin.

=Angulo de abrazamiento (rad)

= Coeficiente de friccin entre correa y tambor.

n = Numero de polines de ida.

i= Numero de polines de impacto.

n = nmero de polines de retorno

Wi= Peso unitario polines de ida (lb)

Wr= Peso unitario polines de retorno (lb).

Wc= Peso correa (lb/pie)

FIGURA 3.2


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Cuando el motor tiene una potencia inferior a 0,75 KW se puede conectar de forma directa a la red,

el motor dispone de tres bobinas que se deben conectar a la red para que funcione, estas bobinas

pueden conectarse en estrella (Figura 3.3) o en tringulo (Figura 3.4) dependiendo de la tensin que

soporten las bobinas y de qu tensin sea la red trifsica.

FIGURA 3.3

Motor asncrono conectado en estrella. En los

bornes superiores ira una fase por borne y

como se puede apreciar los bornes de abajo

estn puenteadas.

FIGURA 3.4

Motor asncrono conectado en tringulo. En los

bornes superiores ira una fase por borne y se

puede apreciar cmo deben ir los puentes.

Cuando las potencias superan el valor de 0,75 KW, se deben conectar los motores mediante algn

sistema de arranque para evitar la sobre intensidad de arranque elevada que puede provocar

perturbaciones en la red como por ejemplo cadas de tensin inadmisibles. Un motor elctrico en el

arranque puede consumir entre 6 y 8 veces la intensidad nominal.


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4.0 Dibujar el circuito elctrico del equipoEl circuito elctrico del equipo se basa en la conexin estrella tringulo del motor elctrico de la

cinta transportadora. Este circuito se muestra en la figura siguiente:

FIGURA 3.5


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6.0 Piezas a calcular e indicar formulas a usar.

Para los clculos de la cinta necesitaremos definir o tener los siguientes datos:

Material a transportar Distancia entre ejes

Peso especifico Desnivel

Tamao Inclinacin

Abrasividad Condiciones de trabajo

ngulo de reposo Utilizacin (horas al da)

Capacidad de transporte requerido en (ton/hr)

Con los datos proporcionados, calcularemos:

Velocidad, ancho de la banda, forma y tipologa de la estaciones de la banda transportadora.

Definiremos adems: las tensiones de la banda en las diferentes secciones crticas, la potencia

absorbida y el tipo de banda.

Con el material obtenemos la velocidad mxima aconsejada de tabla y la capacidad de transporte

volumtrico.

Para obtener la capacidad de transporte volumtrica IVT (para una cierta velocidad) dada la

inclinacin de la banda transportadora .

En donde:

IM = capacidad de transporte volumtrica

v = velocidad de la banda

K = coeficiente de correccin debido a la inclinacin

K1 = coeficiente de correccin para la irregularidad de alimentacin

El esfuerzo tangencial total Fu viene dado por la suma algebraica de los esfuerzos tangenciales Fa y

Fr correspondientes a los tramos de banda superior e inferior por lo que:


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Hipotticamente una eficacia del reductor y de eventuales transmisiones.

La potencia (P) necesaria para el motor en kW ser:

La eleccin de la banda se obtiene dada la mxima tensin de trabajo del transportador T1. Con esto

tenemos la tensin unitaria de trabajo de la banda por mm de ancho la que viene dada por:

7.0 Proponer en las piezas analizadas: fabricar v/s comprar.Dentro de los componentes que se pueden fabricar en vez de comprar, est la estructura soportante

de la cinta transportadora. sta se puede fabricar usando perfiles estructurales, diseando una

estructura ms firme necesitando menos material y por lo tanto un menor costo.

Los dems componentes de la cinta transportadora es conveniente seleccionarlos en vez de

fabricarlos, ya que estn fabricados en serie por los fabricantes. Esto implica un menor costo

unitario de cada componente.

8.0 Materiales usados por la maquina descrita: Tipo y calidad

De acuerdo a la maquina vista en terreno, la cual es una cinta transportadora diseada para eltransporte de Berries (Figura 8.1), la cual cuenta con un moto-reductor con una potencia de 1,5 Hp y

de 1390 rpm. Esta tiene un largo de 5000 mm y 760mm de ancho para una capacidad de 12

personas (6 por cada lado) por lado con 3 vas, la de los costados es seleccin y la del centro de

descarte.

Debido al rea de trabajo que son alimentos (Berries), el material utilizado para la construccin de

esta fue un acero inoxidable de la familia de la serie 300, la cual posee aleaciones de Cr-Ni. El nquel

es un elemento estabilizador o formador sustitucional de austenita, y se emplea con este propsito

en un porcentaje de 4 a 37%. La serie 300 AISI mantiene alto contenido de nquel y hasta 2% demanganeso. Tambin pueden contener molibdeno, cobre, silicio, aluminio, titanio y niobio,

elementos que son utilizados para conferir ciertas caractersticas, como lo es prevenir en las

estructuras soldadas la corrosin en la regin cercana a la soldadura, lo cual es de importancia ya

que se transportan alimentos. De acuerdo al uso y los espesores (mayores a de pulgada) el acero


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ocupado fue el 304L, este contiene 0.03% mximo de carbono para evitar la sensitizacin durante

la soldadura.

Tambin se utiliz Technyl para la construccin en el torno de El retorno de la cinta, la cual evita

que esta toque el suelo, mantenindola tensa. Debido a sus propiedades mecnicas (fcilmente

mecanizadle), resistencia al desgaste, qumica, rigidez y tenacidad, lo hacen un material de uso

universal y el ideal para la cinta.

FIGURA 8.1

9.0 Indicar las mquinas necesarias para la construccin de las piezas.

Los procesos de construccin fueron mecanizados con arranque de viruta en torno para los rodillos

y ejes, pieza de technyl y dems. Plegado para la estructura o cuerpo de la cinta y parrilla de

descarga. Tambin est el proceso de soldadura para la unin de los perfiles en la construccin de

Soporte mangueras, Brazo fijacin motor, Marco equipo fluorescente, etc., gran parte de la

estructura la cual era soldada.

Para esto se utilizaron mquinas como torno, punzonadoras y plegadoras, adems de la mquina de

soldar la estructura soportante.

Esto es en la aplicacin vista en terreno, pero se pueden aplicar los mismos procesos en cintas de

mayor envergadura.


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10.0. Indicar criterios a usar para el clculo propuesto

Primero se debe definir el material a transportar, para obtener la densidad extrema del material

(kg/m) o (lb/pulg) y un volumen a transportar (m/hr), lo que al multiplicarse equivale a unamasa en (ton/hr)

Con estos datos uno se puede ir a tablas y determinar el ancho de la correa transportadora asi como

la velocidad, como se ve en la Tabla 10.1.

TABLA 10.1

A modo de ejemplo para un peso especfico de 100 (lb/pie) y para una capacidad de 360 (ton/hr) y

considerando un ancho de cinta de 30 pulgadas se determina la velocidad de avance de la cinta

transportadora, la cual es de 235(pie/min).

Luego de esto se comprobar si la velocidad determinada excede o no el mximo

recomendado de la Tabla 10.2.


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TABLA 10.2 de comprobacin de la velocidad determinada.

Se ve que la velocidad determinada es menor a la velocidad ms crtica para un ancho de 30

pulgadas.

Se determina el tipo de POLIN (Tabla 10.3).

TABLA 10.3 de clasificacin de Poln.

Para el ejemplo se elige un poln de acuerdo al tipo de trabajo para este caso tomamos el CEMA C.

Se determinacin del Coeficiente de friccin de los polines (F) con la Tabla 10.4.

TABLA 10.4 de coeficiente de friccin de los polines.


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Se determina la eficiencia del sistema motriz con la Tabla 10.5.

TABLA 10.5de eficiencia componentes del sistema motriz.

Se determina el peso aproximado de polines de ida y retorno (lb) (Tabla 10.6)

TABLA 10.6 para determinar peso en libras de los polines de ida y retorno.


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Se determina la separacin de los rodillos (Tabla 10.7).

TABLA 10.7de separacin de los rodillos.

Se determinar el peso aproximado de la correa a utilizar (Tabla 10.8).

TABLA 10.8 que aproxima el peso de la correa.


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Se determinacin del coeficiente adicional provocado por la pendiente de la correa

transportadora (Tabla 10.9).

TABLA 10.9

En este ejemplo la longitud de la correa es de 25 metros 82 pies, es por esto que se consider una

longitud superior.

Se determinacin la pendiente (Tabla 10.10).

TABLA 1.10


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Con todos estos valores obtenidos ya se puede determinar el valor de la potencia del motor

necesario para cumplir con este tipo de correa.

Se selecciona el motor de acuerdo a la potencia calculada (Tabla 10.11):

TABLA 10.11 de potencias comerciales disponibles para motores elctricos.


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Detalles especficos sobre los polines:

Polines de carga:

TABLA 10.12

Polines de impacto:

TABLA 10.13


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Polines de retorno:

TABLA 10.14

Clculo de la estructura soportante de la correa transportadora.

Para poder determinar la estructura soportante de la correa transportadora, primero se debe

establecer cules sern las solicitaciones a las que estar expuesta la estructura.

Es por esto que se asumir:

Una velocidad de la cinta que para el ejemplo es de 235(pirs/min), en material demorara 20,43

segundos en llegar a la parte superior y como el caudal es de 360(ton/hr)= 100(kg/seg).

Esto implica que la estructura debe soportar solo por efecto del peso de material atransportar xxx(kg). Lo que depende del material

Peso polines de carga: 528(kg) Peso polines de impacto: 102(kg) Peso polines de retorno: 160(kg) Peso cinta: 558(kg) Peso total: 3391(kg)

Este es el peso que debe soportar la estructura solo por efecto del material, la cinta y los polines.

Para realizar una aproximacin ms adecuada, adems se debe considerar el peso de la estructura

que soportara todo lo antes mencionado.

Para ello se debe definir los tipos de perfiles que se utilizaran, el cual podra ser el que se muestra y

dependiendo del largo ser el peso de este.


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TABLA 10.15que describe las caractersticas del perfil rectangular que se podra utilizar.

Adems se debe seleccionar un material como podra ser A37-24ES. Con esto puedo definir las

cargas mximas que soportara.

Para realizar esto, se asumir un peso total de la estructura para el ejemplo tomamos el valor de

3500(kg) y la totalidad de esto ser soportado por las vigas rectangulares de cierto largo. Esto

indica que cada viga debe soportar una carga distribuida de xxx(kg/m). Como la viga tiene un largo,

se puede asumir que en la mitad se localizara una carga que provocara un momento flector mximo

el cual a modo de ejemplo diremos que es 252000(kg-cm). Con esto se evala si el perfil

seleccionado cumple las exigencias.

)cm(5,52=)cm/kg(2400

)cmkg(126000=

M=W

W

M=

)cm/kg(2400=

3

2adm

maxmax

2adm

Como se ve, el perfil satisface las exigencias ya que posee un W=60,74(cm).

Ahora solo queda determinar los soportes para la correa transportadora. En esta parte se evalan

los perfiles a pandeo

Como el largo del apoyo ms solicitado se proceder a evaluar alguna opcin que cumpla con lascondiciones de este problema. Para esto se evaluara un perfil cuadrado por pandeo asumiendo que

soportara la mitad del peso total del sistema. El tipo de evaluacin que se realizara ser un anlisis

por pandeo.


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Se asume trabajar con Euler:

)cm(1,268=2100000

)6001,2(3500=

E

max)LK(Pcritico=I

max)LK(

IE=Pcritico

)cm(600=maxL

)articuladoempotrado(1,2=K

)cm/kg(2100000=E

)kg(3500=Pcritico

A

I

maxLK=

Rgiro

maxLK=

EA

=Pcritico

4

2

2

2

2

2

2

2

efectivo

2efectivo

2

Esto nos indica que el perfil que posee una inercia mayor a esta es:

TABLA 10.17

Descripcin del perfil que reutilizara.


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11.0. Analizar las mejoras obtenidasPara el correcto funcionamiento de la mquina, se debe seleccionar correctamente sus componentes de

acuerdo a los requerimientos y a las cargas que la cinta transportadora ser sometida. Esto ayuda a que

el mantenimiento se base en la confiabilidad.

En consecuencia, el mantenimiento se enfocara al tipo preventivo predictivo y no al correctivo,

idealmente.

Segn la revista de Minera Chilena en su informe tcnico dice que se debe entender que la base de la

productividad de una empresa radica en la eficiencia de la operacin dentro de sus plantas industriales,

esta se encuentra condicionada a un correcto funcionamiento sin la presencia de errores imprevistos en

sus activos crticos1

Una estrategia de mantenimiento genera una base clave para sustentar la confiabilidad operacional

seala la revista de minera chilena en su informe tcnico

Segn SPM INGENIERIA EN MANTENIMIENTO

Seala que: la experiencia ha llevado a esta empresa a generar estrategias de mantenimiento

Es decir: se debe optimizar el mantenimiento con estrategias factibles, rpidas y eficientes

Segn el texto uno se debe hacer las siguientes preguntas:

Dnde hacer mantenimiento? Qu hacer? Quines y con qu recursos? Cundo hacerlo? Cmo y dnde hacerlo? Cmo y dnde mejorar?

1Minera chilena, Informe tcnico, Los desafos del diseo y la mantencin, pg. 55

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