Por estas razones el departamento de mantenimiento debe dirigirse con
políticas destinadas a minimizar los paros de producción provocadas por fallas en los equipos.4.2 Objetivos básicos del mantenimiento
Los objetivos que se desean alcanzar con la implementación de un plan de mantenimiento son los siguientes:
1. Disponibilidad 2. Fiabilidad
3. Vida útil de la instalación 4. Cumplimiento del presupuesto
Figura 21: Objetivos del plan de mantenimiento
Fuente: Ingeniería del mantenimiento Santiago García Garrido 2009-2012, p. 8
DISPONIBILIDAD FIABILIDAD
VIDA ÚTIL DE LA CUMPLIMIENTO DEL
INSTALACIÓN PRESUPUESTO
Objetivos básicos del mantenimiento
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4.2.1 Disponibilidad
La disponibilidad de un equipo se define como el porcentaje de tiempo durante el cual este ha tenido la capacidad de producir con respecto a un tiempo propuesto inicialmente, si la producción se detiene por causas ajenas al estado físico del equipo este tiempo de no producción se debe contar como parte del porcentaje disponible que finalmente ha tenido el equipo durante el periodo de tiempo antes de una parada programada, generalmente las plantas tienen un periodo entre paradas programadas de una a dos semanas.
Con la implementación de un programa de mantenimiento se logra aumentar la disponibilidad de los equipos, pero debemos tomar en cuenta que una meta del 100% de disponibilidad podría ser contraproducente ya que podría aumentar los costos del mantenimiento, se debe entonces asignar un presupuesto para que el mantenimiento sea rentable para la empresa.
Para poder realizar el cálculo de disponibilidad se deben tomar el número de horas totales de producción y las horas con indisponibilidad para producir.
Para el cálculo de disponibilidad de equipos se utiliza la siguiente formula.
Disponibilidad = • (HCAL – HTMN) x 100 • HCAL
Donde:
HCAL es el total de horas calendario de operación y
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4.2.2 Fiabilidad
La fiabilidad es la medición de la capacidad que tiene una planta para cumplir con las metas de producción iniciales, una instalación industrial por lo general contara con un plan de producción que se debe cumplir para proveer a clientes tanto internos como externos. En algunos casos no cumplir con planes de producción iniciales, es causa de multas un ejemplo claro son las centrales eléctricas que tienen contratos de distribución con cláusulas que incluyen multas si no se cumple con los contratos.
4.2.3 Vida útil de la planta
El tercer objetivo del mantenimiento es asegurar una larga vida útil para la instalación es decir, las plantas industriales deben presentar un estado de degradación acorde con lo planificado de manera que ni la disponibilidad ni la fiabilidad ni el coste de mantenimiento se vean fuera de sus objetivos fijados en un largo periodo de tiempo, normalmente acorde con el plazo de amortización de la planta. La esperanza de vida útil para una instalación industrial típica se sitúa habitualmente entre los 20 y 30 años, en los cuales las prestaciones de la planta y los objetivos de mantenimiento deben estar siempre dentro de valores prefijados.
Un mantenimiento mal gestionado, con una baja proporción de horas dedicadas a tareas preventivas, con bajo presupuesto, con falta de medios y de personal y basado en reparaciones provisionales provoca la degradación rápida de cualquier instalación industrial. Es característico de plantas mal gestionadas como a pesar de haber transcurrido poco tiempo desde su puesta en marcha
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inicial el aspecto visual no se corresponde con su juventud con respecto a su vida útil.
4.2.4 Cumplimiento del presupuesto
Los objetivos de disponibilidad, fiabilidad y vida útil no pueden conseguirse a cualquier precio. El departamento de mantenimiento debe conseguir los objetivos marcados ajustando sus costes a lo establecido en el presupuesto anual de la planta este presupuesto ha de ser calculado con sumo cuidado, ya que un presupuesto inferior a lo que la instalación requiere empeora irremediablemente los resultados de producción y hace disminuir la vida útil de la instalación, de igual manera afecta a los costos de producción el hecho de asignarle un presupuesto superior a lo que la instalación realmente requiere para su operación.
4.3 Tipos de mantenimiento
Como se describió anteriormente el mantenimiento tiene por finalidad crear las condiciones para que los equipos puedan cumplir con las tareas asignadas y para que cumplan con un tiempo prudente de operación, es decir aumentar la disponibilidad dada una actividad, a raíz de esto el mantenimiento puede clasificarse según las actividades que se realicen sobre las instalaciones o equipos
Los tipos de mantenimientos que se practican en la industria son: − Mantenimiento Correctivo (MC)
− Mantenimiento Preventivo (MP) − Mantenimiento Predictivo (MPrd)
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Para la gestión del mantenimiento industrial se utiliza cada tipo según las necesidades de operación de la planta. Ningún tipo de mantenimiento se utiliza de forma exclusiva, el uso de estos está relacionado con la función que realizan los equipos en la planta, por lo que no se hace un mantenimiento predictivo a un equipo o instalación que no se considera crítico del proceso dado los costos que implica este tipo de mantenimiento, en la mayoría de casos se utiliza una combinación de cada uno.
4.3.1 Mantenimiento correctivo (MC)
Cuando la planta inicia sus operaciones se espera que la producción no se detenga por lo menos hasta que se realicen paradas programadas, sin embargo si un equipo deja de tener las condiciones necesarias para realizar sus funciones es necesario realizar un mantenimiento correctivo, este tipo de mantenimiento se realiza cuando la falla se ha producido.
Este tipo de mantenimiento es practicado en la mayoría de industrias pero es útil únicamente en los casos en que los costos de los componentes afectados son bajos y donde los equipos no afectan directamente a la producción, sin embargo con los equipos relacionados directamente con la producción asumir este mantenimiento como el único plan de sustentabilidad del proceso supone asumir algunos inconvenientes entre los que mencionamos los siguientes:
− No lograr los objetivos de producción, dado que las fallas se producen de forma inesperada, el personal de mantenimiento podría tardar más del tiempo previsto para el cambio o reparación del equipo ya que se deben
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realizar análisis específicos para determinar el estado del equipo y determinar si se debe realizar una reparación o el cambio del equipo por otro de condiciones similares.
− Otro inconveniente es no contar con personal capacitado ni con los repuestos básicos para la reparación de equipos relacionados directamente con la producción.
− Al tratarse de fallas inesperadas, la falla podría estar acompañada de algún siniestro lo que pondría en riesgo la seguridad del personal y de las instalaciones.
Cuando los equipos no intervienen directamente con la producción se puede programar el mantenimiento correctivo a corto plazo, el programa debe incluir personal, repuestos y documentos técnicos, el mantenimiento se podrá programar para llevarse a cabo durante paradas programadas
Entre las causas que pueden generar fallas inesperadas en los equipos se encuentran: materiales defectuosos, errores de montaje, condiciones de servicio diferentes al diseño del equipo, mantenimiento deficiente y mala operación.
Las fallas tienen efectos negativos sobre los equipos, entre los que encontramos los siguientes: paro del equipo, funcionamiento degradado, condición de reparaciones difíciles, accidentes y problemas ambientales.
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En la industria azucarera el mantenimiento correctivo se realiza durante el periodo de producción o zafra, el ingenio sobre el cual se desarrolla el presente plan de mantenimiento cuenta con un periodo de producción continua de 15 días, este es el tiempo entre paradas programadas de las dos líneas de molienda con las que se cuenta, con este periodo de tiempo, la cantidad de equipos que se utilizan durante el proceso y por la exigencia del trabajo que realiza cada equipo las fallas tienden a aparecer, por lo cual se han implementado políticas para minimizar el efecto sobre la producción, como es el caso de contar con equipos en stand by, o reducir la capacidad de molienda mientras se realiza la reparación del o los equipos dañados, también se realiza un bypass que consiste en abrir o cerrar líneas de alimentación para realizar las reparaciones necesarias.
4.3.2 Mantenimiento preventivo (MP)
Entre los principales objetivos del mantenimiento industrial se encuentra el aumento de la disponibilidad de los equipos e instalaciones, esto para lograr que la producción o servicio sea realmente rentable para los inversionistas, la implementación de un plan de mantenimiento preventivo es realmente útil para lograr este fin ya que su principal objetivo es disminuir o llegar a evitar las reparaciones por fallas o mantenimientos correctivos, el mantenimiento preventivo se basa en la programación de inspecciones donde se realizan ajustes y eliminación de defectos con el desmontaje total o parcial del equipo, la programación y seguimiento de este tipo de mantenimiento ayuda a generar bases de datos ya que se generan ordenes de trabajo las cuales contienen la información sobre los recursos humanos y físicos utilizados para cada mantenimiento.
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Para la eficaz implementación de este tipo de mantenimiento se debe realizar una correcta elección del periodo entre inspecciones, dado que si el periodo es demasiado largo se corre el riesgo de que aparezcan fallos entre inspecciones, sin embargo si el periodo es demasiado corto puede aumentar los costos de producción. El grave inconveniente que presenta la aplicación exclusiva de este tipo de mantenimiento es el costo de las inspecciones, el desmontaje y la revisión de una máquina que se encuentra funcionando correctamente o la sustitución de elementos como lubricante o rodamientos.
Dados los costes de un mantenimiento preventivo se deben clasificar los equipos en orden de importancia crítica, el orden a utilizar podría definirse por clases de la siguiente manera: Clase “A” o importancia crítica 1 son equipos que al fallar podrían detener el proceso de forma parcial o total debemos enfocar nuestros esfuerzos para que estos equipos no fallen, Clase “B” o importancia crítica 2 son equipos que pueden detener nuestro proceso pero se cuenta con equipos en stand by o se puede realizar un bypass para no interrumpir por completo la operación, equipos clase “C” o importancia crítica 3 son todo el resto de equipos involucrados en el proceso productivo. El MP puede dividirse en dos tipos los que se describen a continuación.
4.3.2.1 Mantenimiento preventivo planeado
Son rutinas cíclicas de revisión de equipos, entre las actividades que se realizan se encuentran limpieza, rutas de lubricación, ajustes, aprietes, reemplazo de piezas o componentes y reparaciones menores. La figura 22 muestra la ruta de mantenimiento preventivo programado para los calentadores de placas, esta inspección indica los equipos a revisar y el aspecto que se debe observar, se hace una inspección física y visual según se indica y se evalúa su condición.
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Figura 22. Ruta de inspeccion mecánica.
Fuente: Elaboración propia
4.3.2.2 Mantenimiento preventivo global
El Mantenimiento preventivo global incluye actividades que requieren por parte de los encargados de mantenimiento especial atención en el funcionamiento de los equipos ya que se realiza el desmantelamiento parcial y cambio de piezas, además se utilizan herramientas diversas, el nivel de habilidad requerido por parte del personal es mayor que el necesario para un mantenimiento preventivo planeado
El mantenimiento preventivo global se programa en base a las actividades realizadas por los equipos, al igual que el mantenimiento preventivo
Empresa: Ingenio Azucarero
Aviso No. Código Equipo: Fecha de Inspección:
Código:________________ Nombre: Hora de inspección
Inicial:____________ Final:___________ Turno: A B C
Punto de Control Aspecto a controlar Satisfactorio Deficiente Especifique
0706-0049 Calentador de Placas No. 2
1 Cuerpo de calentador Apriete pernos tensores 2 Cuerpo de calentador Fugas entre placas 3 Flange de Calentador Apriete de pernos
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planeado se realiza con una frecuencia de tiempo definida que puede ser en base al número de horas de funcionamiento de la máquina, a base de un calendario que pueden ser días, semanas, meses o años independiente de las horas trabajadas durante este periodo, también puede ser en base a producción contabilizando las veces que el equipo ha realizado una función específica del proceso.
4.3.2.3 Fuentes para la programación de mantenimiento
Para facilitar la programación del mantenimiento se pueden utilizar diferentes fuentes de información entre las principales se encuentran:
− Consultar los manuales de los equipos en los que encontramos información principalmente de especificaciones técnicas, manuales de transporte, instalación y mantenimiento.
− El departamento de mantenimiento es una buena fuente de información dado que por lo general tienen la idea de las tareas de MP que se deben realizar y la frecuencia de las mismas.
− Los operadores como usuarios o administradores del equipo aprenden a conocer las deficiencias de los equipos por lo que nos pueden compartir sus experiencias para realizar la programación.
− Análisis de condición de los equipos, con la información obtenida de los análisis se detectara las áreas de atención de mantenimiento preventivo.
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4.3.3 Mantenimiento predictivo (MPrd)
El mantenimiento predictivo (MPrd) se define como el servicio debido al desgaste de una o más piezas o componentes de equipos estimados como equipos críticos, el MPrd se realiza a través de la medición, el análisis de síntomas y tendencias de parámetros físicos tales como temperatura, ultrasonido y vibraciones, para lograr esto se emplean tecnologías que determinan la condición del equipo, analizando más de un punto del componente con el objetivo de determinar el o los puntos exactos donde se debe realizar un ajuste o reparación antes de que se produzca una falla.
Las evaluaciones realizadas a través del MPrd determinan tiempos óptimos de operación esta información es útil para modificar los intervalos del mantenimiento preventivo, esto convierte al MPrd en un mantenimiento proactivo, al igual que en un mantenimiento reactivo ya que la información sobre las condiciones del equipo indica un problema y puede determinar si es necesario realizar un mantenimiento correctivo.
Al igual que el mantenimiento preventivo, para la implementación del mantenimiento predictivo se deben definir los equipos críticos de cada proceso, estos equipos obligan a detener el proceso en caso de que se produzcan fallas que requieran realizar mantenimiento correctivo, otro aspecto que se debe tomar en cuenta es la antigüedad de los equipos ya que una falla encontrada en un equipo antiguo que se deteriora de manera progresiva, puede ser más costosa que en un equipo nuevo.
Sin embargo el costo de un mantenimiento predictivo es elevado debido especialmente a las tecnologías utilizadas y a la especialización de los responsables del análisis predictivo, por lo que se hace necesario evaluar el
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costo de su implementación contra el costo potencial de averías, disminución de la producción y reparaciones.
Entre las principales técnicas para el mantenimiento predictivo tenemos: 1. Termografía
2. Ultrasonido
3. Análisis de vibraciones
4. Análisis de tintas penetrantes 5. Análisis de lubricante
4.3.3.1 Termografía
Es una técnica que permite convertir las mediciones de la radiación infrarroja en mediciones de temperatura, la radiación infrarroja no es visible para el ojo humano, sin embargo las cámaras termográficas o de termovisión miden la energía con sensores infrarrojos y generan una imagen de un espectro de colores y según una escala determinada cada color indica la temperatura de la superficie de los objetos.
El análisis por termografía aporta de manera significativa a los objetivos del mantenimiento predictivo, ya que en el entorno de la industria la mayoría de las fallas están precedidas por cambios de temperatura, con una ruta establecida de equipos críticos se puede minimizar el riego de una falla, entre las ventajas de esta tecnología se pueden mencionar; el control sobre las reparaciones realizadas, no se interrumpe el proceso productivo, se puede ubicar con exactitud los puntos de falla, el personal que hace las mediciones se encuentra fuera de peligro al no tener contacto directo con las superficies.
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El análisis mediante termografía está recomendado para:
− Instalaciones y líneas eléctricas de alta y baja tensión
− Conexiones, bornes, transformadores, fusibles y empalmes eléctricos − Motores, generadores, y bobinas
− Reductores, frenos, rodamientos y acoplamientos − Hornos, calderas e intercambiadores de calor
Figura 23. Cámara termográfica, marca FLUKE
Fuente: http://www.fluke.com/fluke/gtes/products/Termografia.htm
4.3.3.2 Ultrasonido
Así como la radiación infrarroja no es visible al ojo humano, existen ondas de sonido de baja frecuencia que no pueden ser percibidos por el oído humano estos sonidos son determinantes para evaluar el funcionamiento de los equipos, se considera ultrasonido a los sonidos que están por encima del rango de captación del oído humano ( 20-20kHz), las fricciones mecánicas y fugas de presión o vacío producen ultrasonido en un rango aproximado de 40 kHz, a esta frecuencia las ondas sonoras son de corta longitud atenuándose sin producir rebotes, por lo que el ruido del ambiente no afecta su medición y sobre todo permite ubicar con alta precisión el lugar de la falla.
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La aplicación del análisis por ultrasonido se hace indispensable especialmente en la detección de fallas existentes en equipos que giran a velocidades inferiores a las 300 rpm ya que las mediciones por vibraciones a estas revoluciones no es muy confiable.
Figura 24. Equipo de medición de ultrasonidos Ultraprobe 10000
Fuente: http://www.uesystems.eu/es/productos/ultraprobe-10000/
4.3.3.3 Vibraciones
Las vibraciones son fluctuaciones de un sistema alrededor de una posición de equilibrio previamente establecida, la información generada es útil para el departamento de mantenimiento predictivo ya que se puede alertar sobre fallas que podrían ocurrir a mediano plazo, permitiendo programar su manteniendo sin afectar las metas de producción.
La medición de vibración es realmente útil para equipos rotantes que alcanzan velocidades mayores a las 300 rpm, para equipos de menores rpm se puede utilizar una medición con ultrasonido.
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La figura 25 muestra un equipo profesional utilizado para la medición de vibraciones, este tipo de equipo tiene la capacidad de indicar entre un conjunto de componentes el origen de las vibraciones y a través del análisis del espectro que genera es posible determinar la causa de estas vibraciones
Las causas más comunes que generan vibraciones en la industria son: − Desbalanceo
− desalineación
− Holgura mecánica eje-agujero − Soltura estructural
− Excentricidad
− Rotor o eje pandeado − Fallas de engranajes
− Fallas de rodamientos
Figura 25. Equipo de medición de vibraciones marca Adash modelo
VA4Pro
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Figura 26. Equipo de medición de vibraciones puntuales.
Fuente: http://www.adash.cz/condition-monitoring/product_a4400.php
4.3.3.4 Análisis de tintas penetrantes
La técnica de líquidos penetrantes es uno de los ensayos más utilizados en la industria, su correcta aplicación permite detectar poros, picaduras, fisuras producidas por fatiga y fugas en recipientes herméticos, esta aplicación únicamente detecta defectos superficiales y puede analizar metales ferrosos y no ferrosos, plásticos, cerámicos, vidrios, y acrílicos los materiales analizados no deben tener una superficie porosa dado que no es posible observar la diferencia entre una falla comparado con el acabado final de estas piezas, entre los materiales que no se pueden analizar según lo descrito anteriormente tenemos los ladrillos, el cemento, el papel y la madera. El procedimiento para realizar este ensayo es el siguiente:
− Pre-limpieza
57 − Tiempo de penetración (de 5 a 15 min.) − Remoción del exceso de penetrante
− Aplicación del revelador ( un polvo que extrae el líquido penetrante y deja una huella sobre el punto donde se encuentra la falla)
− Evaluación de las discontinuidades − Post limpieza