PLANIFICACIÓN
PLANIFICACIÓN
DE SISTEMAS DE
DE SISTEMAS DE
MANTENIMIENTO
MANTENIMIENTO
Luis Martinez R.
CENTRO DE ALTOS ESTUDIOS GERENCIALES ISID Caracas, Venezuela, 2007.-
ORGANIZACIÓN Y PLANIFICACION DE
SISTEMAS DE MANTENIMIENTO
Centro de Altos Estudios Gerenciales Instituto Superior de Investigación y Desarrollo
Copyriight, 2001. ISBN
2ª. Edición revisada y ampliada.
Adaptada como herramienta computacional. Centro de Estudios Gerenciales ISID
Empresa de la Fundación Educativa “María Castellanos” Femaca e-mail: [email protected]
En convenio con Cybercentrum Las Mercedes C.A. Edukami, USA.
1.1 Objetivos del mantenimiento industrial: ... 8
1.2 Tipos de mantenimientos ...10
1.3 Estrategias de mantenimiento ...12
1.4 Metodología para la aplicación del mantenimiento preventivo ...15
1.5 Clasificación y priorización de equipos. La distribución de Pareto. Curva ABC ...17
CAPITULO II - LA ADMINISTRACIÓN Y EL MANTENIMIENTO INDUSTRIAL...21
2.1 La administración. Definiciones y Conceptos Básicos...21
2.2 Cómo se administra el mantenimiento preventivo? ...22
2.3 La estructura de la organización de mantenimiento ...29
2.4 El fenómeno de las fallas: ciclo de vida de un equipo...32
2.5 Evolución de las fallas ...35
CAPITULO III - EL COMPORTAMIENTO DE LOS EQUIPOS...40
3.1 Análisis de fallas ...40
3.2 Presentación de datos en forma gráfica ...41
3.3 La función de tiempo generada por un equipo...48
3.4 La técnica del suavizado exponencial. Pronóstico de los tiempos de operación. ...52
CAPITULO IV - CONFIABILIDAD DE EQUIPOS...55
4.1 Las Distribuciones Estadísticas: Weibull, Exponencial, Poisson. ...55
4.2 Confiabilidad de Componentes y Equipos ...65
4.3 Método para el cálculo de los parámetros típicos de la Distribución de Weibull...67
4.4 Mantenibilidad: Definición y Conceptos Básicos ...72
4.5 Método para el cálculo de los coeficientes de la distribución de Gumbell tipo I...80
4.6 Disponibilidad: Definición y Conceptos Básicos ...82
4.7 Confiabilidad de sistemas a partir de confiabilidad de componentes ...87
4.8 La organización de mantenimiento y los sistemas de apoyo ...89
4.9 La logística de mantenimiento industrial. ...91
CAPITULO V - EJECUCION Y CONTROL DEL MANTENIMIENTO...97
5.1 Ejecución del mantenimiento ...97
5.2 La Orden de Trabajo ...98
5.3 Información y documentación...104
5.4 Clasificación y Codificación de Equipos...104
5.5 Manuales, Instructivos y Procedimientos ...109
5.6 El Manual de Mantenimiento...110
5.7 Gamas de Mantenimiento...111
5.8 Procedimientos de Mantenimiento ...112
CAPITULO VI - INDICADORES DE MANTENIMIENTO ...115
6.1 Los Indicadores: su naturaleza y requisitos ...115
abriendo las puertas a un proceso que involucró a casi todas las empresas del país, propulsado fundamentalmente por las cambiantes condiciones de la economía nacional, las tendencias en materia de políticas de intercambio a escala continental y mundial, la imposición y el posterior levantamiento de restricciones sobre la importación de productos terminados, así como por la necesidad de diversificar las exportaciones e incrementar la calidad de los procesos y productos, para que las organizaciones empresariales pudieran competir con mayores ventajas en mercados cada vez más globalizados.
Como consecuencia del clima de transformaciones imperante en el ámbito mundial, la demanda de mayores volúmenes de productos, con requisitos de calidad cada vez más exigentes, y las barreras económicas que obstaculizaban el proceso de renovación tecnológica, las empresas se vieron obligadas a establecer una política de explotación intensiva de la maquinaria industrial.
Sin embargo, a pesar de someter a las plantas a regímenes de funcionamiento cada vez más intensos, las actividades relacionadas con el mantenimiento industrial siguieron siendo consideradas como labores de segundo orden. La función de mantener, usualmente, se reducía a tratar, lo más rápidamente posible, de restablecer el funcionamiento de las máquinas cuando se producían las averías. Se buscaba de esta manera contener, en la medida de las posibilidades, las pérdidas ocasionadas por la interrupción de la actividad productiva, que se agravaba a medida que se extendía la duración del lapso de inactividad.
condiciones tales que los costos de penalización y reparación terminaban por colocarse muy por encima de lo que habría significado adoptar y seguir una estrategia de mantenimiento acorde con las características operativas y la dinámica de fallas de las instalaciones.
A causa de la complejidad de los equipos, la aleatoriedad de los fenómenos de falla, la cantidad y variedad de los recursos humanos, materiales, económicos e informáticos, indispensables para dirigir las operaciones de mantenimiento, las distintas formas de enfrentar los problemas de conservación de la maquinaria industrial, exigen que el personal responsable de su planificación, organización, y control, posea los conocimientos necesarios para gerenciar técnicamente los sistemas de mantenimiento, utilizando herramientas modernas que apoyen el proceso de toma de decisiones y contribuyan al logro de los objetivos, con elevados niveles de calidad en la gestión administrativa y operacional.
En consideración de los distintos aspectos, técnicos y administrativos, que gravitan entorno a la actividad de mantenimiento, y por su carácter multidisciplinario, esta publicación, además de los tópicos relacionados directamente con la planificación del mantenimiento industrial, incluye otros temas de interés, tales como: los principios fundamentales de la administración, los fenómenos de las averías de equipos y su tratamiento desde el punto de vista estadístico, cuyo conocimiento es esencial para poder enfrentar técnicamente la tarea de diseñar planes y programas de mantenimiento, dentro de un enfoque de confiabilidad, seguridad y economía.
CAPITULO I - CONCEPTOS BÁSICOS DEL MANTENIMIENTO
1.1 Objetivos del mantenimiento industrial:
El mantenimiento industrial, en forma general, es una actividad dirigida a conservar los equipos e instalaciones en condiciones óptimas de funcionamiento, durante un periodo predeterminado y al menor costo, contribuyendo así a lograr los objetivos de la organización y brindando satisfacción a las expectativas de las partes interesadas, es decir: los dueños de la empresa, sus empleados, clientes y proveedores, así como de la sociedad donde la organización desarrolla sus actividades productivas.
PARÁMETROS DE MANTENIMIENTO: CONFIABILIDAD, MANTENIBILIDAD Y
DISPONIBILIDAD.
Disponibilidad: se define como la capacidad de un componente, equipo o instalación de realizar
la función para la cual fueron diseñados, en el momento en el cual se requiera su funcionamiento. Está representada por la probabilidad de que el elemento se encuentre disponible para su uso durante un periodo de tiempo establecido. Se relaciona directamente con la confiabilidad y la mantenibilidad.
ORGANIZACION
SEGURIDAD ECONOMIA
DISPONIBILIDAD
SEGURIDAD : es la condición o característica que implica una reducción del riesgo que deriva
de la operación de una instalación, riesgo al cual se encuentra sometido el personal de la organización, así como su posible impacto sobre el medio ambiente y la comunidad.
Economía: situación de buen rendimiento que deriva de administrar la organización dentro de un
esquema de minimización de costos y maximización de los beneficios.
Satisfacción de las partes interesadas: objetivo terminal que se vincula al enfoque de garantía
de calidad (Normas ISO-9000) que recomiendan su implantación en todos los niveles de la organización, para la consecución de los objetivos de la empresa con criterios de calidad total.
¿Qué es mantenimiento?: Es el conjunto de acciones necesarias para controlar el estado
técnico de los elementos que conforman una instalación industrial y restaurarlos a las condiciones proyectadas de operación, buscando la mayor seguridad, eficiencia y calidad posibles.
Incidencia económica del mantenimiento: En los países desarrollados, el mantenimiento
industrial representa en promedio el 5% del valor de venta de los productos elaborados. Los países en desarrollo presentan valores mas altos y su tendencia es hacia el aumento. Esto implica que es necesario prestarle cuidadosa atención a la organización de mantenimiento para lograr su efectividad.
¿Qué factores determinan que haya necesidad de una organización apropiada para el mantenimiento? :
• La creciente mecanización. Esta contribuye a reducir la mano de obra necesaria para la producción, pero aumenta las necesidades de conservación.
• Mayor complejidad de los equipos, lo cual requiere servicios altamente especializados.
• Aumento de los inventarios de piezas de repuesto y accesorios, que deriva de la mecanización y de la complejidad de los equipos.
• Controles de producción más estrictos, cuya inobservancia provoca mayores impactos en caso de interrupción de los procesos productivos.
• Plazos de entrega más breves, que hacen disminuir el volumen de inventario de productos terminados, pero crean impacto en las condiciones de operación.
• Exigencias crecientes de buena calidad, que hace más vendibles los productos, pero exigen mayor urgencia en la corrección de cualquier condición impropia de los equipos.
• Costos mayores: la mano de obra es cada vez mas cara y se producen aumentos constantes en los precios de accesorios y materia prima.
• Creciente preocupación del entorno (comunidad) por el riesgo que representa la presencia de industrias en las cercanías de los centros poblados y por las posibles repercusiones de accidentes sobre las personas y el medio ambiente.
• Mayor interés de los organismos oficiales por la salvaguarda del personal y la seguridad en los lugares de trabajo.
LA ORGANIZACIÓN DE MANTENIMIENTO DEBE DESEMPEÑARSE CON
EFICIENCIA Y EFICACIA
Eficiencia: representa la racionalidad en el uso de los recursos. En todo momento, los
responsables de la organización de mantenimiento deberán velar porque se haga un uso racional de los recursos disponibles, ya sean humanos, materiales, económicos y de información, de manera tal que contribuyan a la consecución de las metas y coadyuven al logro de los objetivos de la empresa.
Eficacia: representa la respuesta oportuna cuando se requiere satisfacer un objetivo. La
organización de mantenimiento, en general, debe prestar sus servicios en forma continua y permanente. La organización de producción, cuando ocurren anomalías o desperfectos de los equipos en operación, reclama atención competente e inmediata, y en tal sentido la organización de mantenimiento deberá, necesariamente, estar en condiciones de actuar con la eficacia requerida, para devolver los equipos a la condición prescrita de operación, en el menor tiempo posible y al menor costo.
1.2 Tipos de mantenimientos
Recordemos que mantenimiento es: el conjunto de acciones necesarias para controlar el
estado técnico y restaurar un elemento a las condiciones proyectadas de operación, buscando la mayor seguridad, economía y calidad posibles.
Tipos de mantenimiento
A continuación, se presenta gráficamente la clasificación de los diferentes tipos de mantenimiento, en función de los objetivos que cada uno persigue respecto a la falla.
En la industria en general, el mantenimiento correctivo representa actualmente el mayor porcentaje de las actividades del área, lo cual se traduce en aumentos significativos de los costos de mantener. Si, además, el mantenimiento correctivo no es de tipo planificado, por causa de la urgencia de las intervenciones, los costos tienden a incrementarse aun más.
Para lograr mejores dividendos, la tendencia debe ser hacia un incremento del mantenimiento preventivo, con consiguiente disminución del mantenimiento correctivo no planificado. Esta estrategia permite contener los costos, distribuir mejor el esfuerzo de mantenimiento, optimizar el empleo de los recursos y alcanzar máximos índices de efectividad. Esta práctica se reflejara positivamente sobre la disponibilidad y el rendimiento de los equipos.
Actividades del mantenimiento preventivo o programado 1.- Mantenimiento Preventivo Directo:
Incluye todas aquellas actividades dirigidas a prevenir la ocurrencia de fallas en los equipos, tales como:
• Limpieza y pintura
MANTENIMIENTO PREVENTIVO
1.1 MANTENIMIENTO PREVENTIVO DIRECTO: MANTENIMIENTO PROGRAMADO PARA PREVENIR LA
OCURRENCIA DE UNA FALLA
1.2 MANTENIMIENTO INDIRECTO O PREDICTIVO: MANTENIMIENTO PROGRAMADO PARA DETECTAR
ANOMALÍAS QUE PUEDEN CONDUCIR A FALLAS
TIPOS DE
MANTENIMIENTO
1
2 MANTENIMIENTO
CORRECTIVO
2.2 MANTENIMIENTO CORRECTIVO PLANIFICADO INTERVENCIONES PROGRAMADAS Y CONTROLADAS
PARA CORREGIR FALLAS
2.1 MANTENIMIENTO CORRECTIVO NO PLANIFICADO REPARACIONES DE URGENCIA NO PROGRAMADAS
• Ajustes, calibraciones, nivelación
• Sustitución programada de piezas
• Inspecciones
• Reparaciones (ligeras, medianas, mayores)
2.- Mantenimiento Preventivo Indirecto (Monitoreo de la Condición):
Incluye todas las acciones dirigidas a verificar en forma continua o periódica, el estado del equipo, para detectar anomalías de los mismos en fase temprana. Esta se realiza a través de la medición de parámetros característicos del equipo y la interpretación de los valores obtenidos. Los parámetros mas importantes, en cuanto a la calidad de la información que proporcionan son:
• Vibraciones (desgaste, sobrecarga, cambios en las condiciones de operación).
• Condiciones del lubricante (sobrecalentamiento, fugas, contaminación, obstrucción en los filtros).
• Temperatura (indicador general de alteración en el estado del equipo).
La aplicación de uno u otro tipo de mantenimiento, obedece a las políticas y estrategias que haya sido definidas en los mas altos niveles de la organización. En dependencia de ellas, la organización de mantenimiento aplicará una u otra clase de mantenimiento, siguiendo su propia estrategia, pero siempre en función de los lineamientos de la alta gerencia.
1.3 Estrategias de mantenimiento
El desarrollo de las actividades de mantenimiento, se encuentra en relación directa con las estrategias que hayan sido definidas y establecidas por los altos niveles directivos de la empresa, cada una de las cuales presenta ciertas desventajas. Entre las distintas formas de enfrentar el mantenimiento en las instalaciones industriales, se destacan las siguientes:
Desventajas
• La carga de trabajo de mantenimiento resulta condicionada por una demanda no planificada de acciones.
• Los costos del tiempo de parada podrían ser extremadamente elevados.
• Altos costos de mantenimiento y baja disponibilidad, cuando se aplica a equipos vitales, cuyos repuestos son costosos y las actividades de reacondicionamiento son complejas.
1.3.2.- Mantenimiento a plazo fijo
Programa de interrupciones en fechas preestablecidas, para realizar trabajos de mantenimiento en equipos importantes. Incluye reparación y/o sustitución de aquellas piezas a las cuales se les pueda estimar su tiempo de vida útil. Respecto a la estrategia anterior resultaría menos costosa y los tiempos de parada más breves.
Desventajas
• Ineficiencia desde el punto de vista económico, por las dificultades que puede representar la valoración del momento en que se debe realizar la parada de los equipos para su mantenimiento, debido a las diferencias en la vida útil de los componentes
• Se sacrifica la vida útil de algunos componentes, para evitar múltiples paradas
• Se sustituyen componentes sobre la base del tiempo de duración promedio de las piezas, desperdiciando un tiempo de vida útil que puede resultar elevado.
1.3.3.- Mantenimiento basado en la condición del equipo (mantenimiento predictivo)
Se somete a monitoreo la condición o estado del equipo, hasta detectar una señal que haga presumir la existencia de un deterioro incipiente, que podrá en algún momento provocar la falla del mismo. En ese momento se programa la parada para el mantenimiento correspondiente.
Desventajas
• Depende en gran parte (70% aproximadamente) de apreciaciones subjetivas del analista
• Requiere instrumental variado y costoso
• Exige personal altamente calificado para analizar e interpretar las señales.
1.3.4.- ¿Qué estrategia de mantenimiento se debe seguir?
No existen fórmulas preconcebidas para establecer cuál es la estrategia que se debe elegir. Cualquiera de las anteriores, por sí sola, no satisface completamente los objetivos fundamentales del mantenimiento. Lo más aconsejable es combinarlas, de forma tal que se ajusten principalmente a las características de los equipos e instalaciones que se quiere mantener, de su importancia o nivel de criticidad dentro del proceso productivo, de su complejidad, de los costos y de la organización de mantenimiento.
Algunas indicaciones útiles para combinar las estrategias son:
A) Aplicar la estrategia de operar hasta la falla en aquellos casos en los cuales:
• Las partes y repuestos de los equipos son de bajo costo y se puede mantener un stock elevado en almacén.
• La parada del equipo no produce perdidas de producción.
• La disponibilidad del equipo no se ve afectada sensiblemente.
• El mantenimiento es relativamente fácil de ejecutar.
B) Recurrir al mantenimiento preventivo a plazo fijo en aquellos casos en los cuales:
• La parada de los equipos produce serias y costosas afectaciones a la producción.
• La confiabilidad de los equipos disminuye sensiblemente.
C) Aplicar el monitoreo de la condición (mantenimiento predictivo) en aquellos casos en los cuales:
• Las instalaciones incluyen equipos de producción continua y de alto costo de reemplazo.
• La falla de los equipos genera afectaciones costosas en la producción.
• Los repuestos son de precio elevado.
1.4 Metodología para la aplicación del mantenimiento preventivo
Recordemos que la estrategia de mantenimiento, es la combinación adecuada de los
diferentes tipos de mantenimiento, para lograr los mejores índices de desempeño en la acción de mantener.
La aplicación de las estrategias de mantenimiento, es una de las formas mediante las cuales se busca reducir los costos, considerando el efecto que puede producir la disponibilidad de los equipos sobre la seguridad y la economía de la empresa.
En ausencia de acciones orientadas a lograr un incremento de la disponibilidad se puede producir, entre otras consecuencias:
• Disminución de la vida útil del equipo.
• Perdidas de producción.
• Alto consumo de piezas de repuesto.
A través del mantenimiento preventivo y el consiguiente aseguramiento de la disponibilidad, se puede obtener:
• Reducción del numero de paradas y de reparaciones urgentes.
• Mejor planeamiento y control del mantenimiento correctivo.
• Incremento de la disponibilidad.
• Disminución de los costos de mantenimiento.
Método para la aplicación del mantenimiento preventivo
Para aplicar el mantenimiento preventivo, se deben regular las actividades previstas, con el propósito de prevenir las fallas o, en su defecto, para detectarlas en su estado incipiente, antes de que se desarrollen y puedan conducir a la parada del equipo por falla.
En este sentido, la actividad de planificación, como parte del conjunto de funciones que debe cumplir la gerencia de mantenimiento, juega un papel primordial dentro de un sistema de mantenimiento, dirigido efectivamente a lograr resultados que causen la mejor impresión a nivel de los máximos responsables de la empresa.
Sin embargo, para la instauración o reorganización de un sistema de mantenimiento preventivo, bajo criterios de disponibilidad, seguridad y economía, es necesario, en líneas generales, pasar por una serie de etapas, teniendo en cuenta que cada industria presenta particularidades especificas, y que una de las mayores dificultades se debe a la falta de sistematicidad dentro de las organizaciones de mantenimiento. Así mismo, la carencia de registros y datos históricos del comportamiento de los equipos, suele constituir una de las deficiencias más comunes que es necesario superar. Estas realidades revelan, entre otros aspectos, que las organizaciones carecen de una cultura de mantenimiento orientada a la disponibilidad y seguridad de las instalaciones.
Los lineamientos generales para introducir un sistema de mantenimiento preventivo son los siguientes:
1. Identificar las instalaciones que se desea controlar, asignándoles un código apropiado, en función de las necesidades de la organización de mantenimiento.
2. Si no se dispone de estadísticas de los equipos, preparar un cuadro, colocando en la primera columna el código del equipo y en las restantes los días del mes.
3. Cada vez que un equipo experimente una avería, se deberá marcar una letra "e", "m", o "i" (si se trata respectivamente de una falla de tipo eléctrico, mecánico o de instrumentación y control) en el día en que ocurrió la falla.
4. Marcar "e", "m" o "i", en correspondencia de cada uno de los días en que el equipo permaneció fuera de servicio por causa de la falla detectada.
5. Abrir un expediente técnico por cada una de las instalaciones sometidas a control, donde se recoja información relacionada con las averías reparadas, incluyendo, principalmente, el tipo de avería, los componentes o partes afectadas, las condiciones en las cuales se produjo la falla y los materiales empleados para corregir de la falla.
iniciar la aplicación de una estrategia de mantenimiento preventivo, lo cual causará un impacto positivo sobre la gestión de mantenimiento.
1.5 Clasificación y priorización de equipos. La distribución de Pareto. Curva ABC
El gráfico de Pareto, es una curva que sirve para clasificar los elementos que representan la fracción mas importante según una característica específica, e indica los porcentajes correspondientes en base a un criterio de selección determinado.
En el campo del mantenimiento industrial, se pueden adoptar criterios como, por ejemplo: cantidad, duración y costo de las intervenciones de mantenimiento, cantidad de averías, duración de la indisponibilidad.
Entre las aplicaciones del Gráfico de Pareto, dirigidas al área de mantenimiento, se pueden mencionar:
• Investigación de averías, para determinar el método de mantenimiento que se debe adoptar.
• Búsqueda del conjunto de rutinas de mantenimiento más importantes, para colocar los equipos según un emplazamiento racional.
• Determinación de los métodos de gestión de partes y repuestos más convenientes (racionalización de los inventarios).
Elaboración de un Gráfico de Pareto
Para elaborar un Gráfico de Pareto se debe:
1. Determinar qué elementos se desea clasificar (objetos de estudio). 2. Definir la naturaleza de los elementos a clasificar.
3. Elegir el criterio de clasificación.
4. Determinar la fracción representativa para la característica estudiada. 5. Confeccionar el cuadro de clasificación.
6. Trazar la curva. 7. Analizar los resultados.
8. Emitir las conclusiones correspondientes.
Supongamos que deseamos estudiar la importancia que se debe atribuir a un conjunto de maquinas, en función del tiempo que estas permanecen fuera de servicio por causa de averías.
Las variables a considerar son: la cantidad de equipos y el tiempo fuera de servicio. El objetivo que se persigue es: determinar cuáles equipos deberán ser sometidos a un programa de mantenimiento preventivo. Se seleccionaran los equipos que se encuentren dentro del rango 45% - 65%. de criticidad por causa de fallas y salida de servicio).
La información de partida es la siguiente:
Código del Equipo Tiempo fuera de servicio (horas) E1 76 E2 62 E3 114 E4 116 E5 56 E6 48 E7 78 E8 20 E9 90 E10 12 E11 54 E12 16 E13 10 E14 14
El paso sucesivo consiste en confeccionar un cuadro de la forma siguiente :
- Ordenar en forma descendente los registros, en base al tiempo fuera de servicio, transcribiendo en la primera columna el código de equipo y en la segunda la cantidad de horas en que permaneció inactivo.
- Calcular la suma total de los tiempos fuera de servicio de la columna 2; calcular la fracción porcentual que cada uno de los tiempos fuera de servicio representa respecto a la suma de ellos y transcribir los resultados en la columna 5.
- Calcular el porcentaje acumulado, sumando sucesivamente las fracciones de la columna 5 y transcribirlos en la columna 6
1 2 3 4 5 6
Cod. Equipo Horas f.s. Ord. %acum % horas f.s. % acum.
E4 116 1 7,14 15,14 15,14 E3 114 2 14,29 14,88 30,02 E9 90 3 21,43 11,75 41,77 E7 78 4 28,57 10,18 51,95 E1 76 5 35,71 9,92 61,88 E2 62 6 42,86 8,09 69,97 E5 56 7 50,00 7,31 77,28 E11 54 8 57,14 7,05 84,33 E6 48 9 64,29 6,27 90,60 E8 20 10 71,43 2,61 93,21 E12 16 11 78,57 2,09 95,30 E14 14 12 85,71 1,83 97,12 E10 12 13 92,86 1,50 98,69 E13 10 14 100,00 1,30 100,00
A continuación, se deberá construir el gráfico en un sistema de ejes cartesianos, con escala 0-100 en las abscisas (donde ‘n’ es la cantidad total de equipos) y escala logarítmica 0-100 en las ordenadas.
En las abscisas se reportarán los valores transcritos en la columna 4 y en las ordenadas los valores correspondientes a la columna 6.
La unión de los puntos correspondientes a los pares ordenados así obtenidos, dará como resultado la curva ABC.
Se traza la paralela al eje "x", en correspondencia del valor 45% de la ordenada y en correspondencia del valor 65%. Estas líneas delimitan el rango o área donde se encuentran los puntos correspondientes a los equipos a seleccionar, de acuerdo al criterio fijado.
El área superior (> 65%), corresponde a los equipos tipo "a", mientras que el área inferior (<45%) contiene a los equipos tipo "c". Los equipos seleccionados se encuentran en el área "b" del gráfico. Se debe resaltar que a pesar del parámetro de selección preestablecido, los equipos tipo “a” son los de mayor criticidad.
El resultado es que los equipos a seleccionar para aplicar la estrategia de mantenimiento elegida son los : E7, E1, E2.
Gráfico de Pareto
Importancia de equipos
10,00 100,00 7,14 28,57 50,00 71,43 92,86 % Acumulado Equipos % Acumulado TFS 45,00 65,00CAPITULO II - LA ADMINISTRACIÓN Y EL MANTENIMIENTO INDUSTRIAL
2.1 La administración. Definiciones y Conceptos Básicos.
Recordemos que el mantenimiento integra un conjunto de actividades que son el reflejo
práctico de las estrategias elegidas para conservar los equipos en las mejores condiciones de funcionamiento y lograr los mejores índices de desempeño en la gestión de mantenimiento.
La gestión eficiente del mantenimiento, como todo proceso que involucra el manejo de recursos, requiere que estos sean administrados adecuadamente, para lograr los objetivos que desea alcanzar la organización.
La administración es un proceso que incluye un conjunto de funciones básicas, cuyo cumplimiento, desde el momento en el cual se formalizan los objetivos, debe llevar hasta la consecución de las metas trazadas, por medio del establecimiento de planes, de la organización de los recursos, la ejecución de tales planes y el control de las acciones cumplidas para lograr los objetivos previamente trazados.
La administración del mantenimiento también obedece al cumplimiento de una serie de etapas que se corresponden con las funciones básicas de la administración en general.
ADMINISTRACION • FORMULACIÓN DE OBJETIVOS • PLANIFICACIÓN • ORGANIZACIÓN • EJECUCIÓN • CONTROL FUNCIONES BASICAS
Formulación de objetivos: es la declaración de los fines o resultados que se desean alcanzar
por medio las acciones de la organización de mantenimiento.
Los objetivos deben obedecer a las orientaciones que se desprenden de la política general, declarada por los máximos responsables de la empresa.
Planificación: es la descomposición del objetivo principal en objetivos parciales y metas, y la
determinación de las actividades y tareas que se deben realizar para lograr los objetivos y metas planteados. Responde a las preguntas "qué hacer, cómo hacerlo, cuándo se inicia y cuándo termina".
Organización: es la fase de procura y distribución de recursos humanos, materiales, técnicos y
financieros, de asignación de responsabilidades y fijación de tiempo, esfuerzo y costo, necesarios para cada una de las actividades y tareas planificadas. Responde a la pregunta "quiénes, con qué, y en cuánto tiempo".
Ejecución: se refiere a la realización práctica de las actividades planificadas y programadas. Control: constituye la etapa de verificación periódica de los resultados alcanzados y su
comparación contra las metas, objetivos parciales o generales planteados en la planificación, mediante seguimiento a las actividades realizadas o en realización. Permite retroalimentar el proceso para modificar los planes o reformular las metas, en caso de detectarse desviaciones respecto a los objetivos originalmente formulados.
Porqué se planifica el mantenimiento preventivo?: El mantenimiento se planifica para regular
las actividades previstas, con el propósito de prevenir los inconvenientes que puedan causar las paradas no programadas, detectar síntomas que pueden conducir a los equipos a fallar y evitar incrementos en los costos de operación de la empresa.
2.2 Cómo se administra el mantenimiento preventivo?
Una vez adoptada la estrategia de mantenimiento más conveniente, se deberá comenzar por establecer la planificación del mantenimiento preventivo, sea éste directo que indirecto.
No obstante que en el mercado se ofrecen medios automatizados para la planificación y el control del mantenimiento, todos los sistemas, tanto manuales como automatizados, se basan en el
2. Un listado de rutinas, que representa la colección de esquemas de actividades rutinarias que no requieren planificación especial
3.- Las tarjetas de mantenimiento preventivo, donde se registran las actividades de mantenimiento preventivo que requieren planificación especial.
4.- Instrucciones y procedimientos, que describen la forma concreta en que se deben realizar las acciones de mantenimiento.
El primer paso se refiere al establecimiento de una ruta natural que fije la secuencia de atención a los equipos que serán sometidos al programa de mantenimiento preventivo.
Si el esquema de emplazamiento de las maquinas es como se indica en la figura a continuación, el recorrido o ruta podría ser según el orden numérico y en la dirección que señala la flecha.
El paso siguiente consiste en preparar un listado general de todas las actividades de mantenimiento preventivo, con la información que se incluye en el ejemplo siguiente:
E7 E1 E3 E2 E5 E4 E6 E8
LISTADO FUNDAMENTAL
PLANTA: _________________DPTO.: _________________________ÁREA :____________ CÓDIGO EQUIPO EQUIPO O PARTE INTERVALO
DE TIEMPO E/R CAT
CODIGO PROCED. ACTIVIDAD MEDICION RUTINA O TARJETA E1 Motor Eléctrico Sistema Refrig. 1 R M 20-3514-1 20-3514-2 Limpieza, verificación R001 E1 Compresor Sistema Refrig. 2 R M 30-1021-1 30-2015-3 Inspección, medir tens. R002 E1 Instrument. Sistema Refrig. 4 R E, I 40-1555-4 Chequeo, volt. a23 R003 E1 Sistema de Refrig. 12 E M, E, I 50-2010-5 50-2010-7 Desmontaje motor, sust. rodamientos T001 ... ... ... ... ... ... ... ... E8 Turbina 48 E M, E ,I 80-5000-0 Overhaul T100 LEYENDA:
Código equipo: código de identificación del equipo que recibirá mantenimiento
Equipo o parte: nombre del equipo o parte del mismo que será objeto de mantenimiento
Intervalo de tiempo: periodo de tiempo entre cada acción, expresado en semanas. Para
simplificar la planificación se usan intervalos que sean múltiplos uno de otros (ej. 1,2,4, o 12,24,48, etc.)
E/R: se escribe "E" en caso de actividades que requieren planificación especial, o "R" en caso de
actividades rutinarias.
Rutinas/tarjetas: serial de los esquemas de rutina o de las tarjetas de descripción de las
El listado fundamental no es para uso diario en las operaciones. Sirve sólo como referencia acerca de las necesidades de mantenimiento preventivo de la planta y se conserva en un expediente individual.
Seguidamente, se confeccionan los esquemas de rutina, extrayendo del listado general, la información referente a cada actividad que se señala como "R", cuyo intervalo sea menor o igual 4 semanas.
Las actividades rutinarias que se realizan en el mismo intervalo de tiempo, independientemente del equipo atendido, se inscribirán en un solo esquema de rutina. Es decir, habrá un esquema para las que se ejecutan cada semana, otro para las que se realizan cada 2 semanas y así sucesivamente.
ESQUEMA DE RUTINA
ESQUEMA Nº : R001
CÓDIGO EQUIPO OBJETO DEL MANTENIMIENTO
ACTIVIDAD DE MANTENIMIENTO
PROCEDIMIENTO Nº
E1 Motor eléctrico del Compresor del Sistema de Refrigeración Limpieza, verificación de niveles. Medición de temperatura en la salida. 20-3514-1 20-3514-2
E2 Bomba del Sistema de Alimentación Limpieza, verificación de sellos y lubricación. 20-3514-1 20-4412-3 .... .... .... .... LEYENDA:
Código equipo: identificación del equipo
Objeto del mantenimiento: nombre del equipo o parte del mismo que se someterá a
mantenimiento preventivo.
Actividad de mantenimiento: breve descripción de las medidas que se deben realizar en los
puntos de chequeo, limites de tolerancia, temperaturas, etc.
Procedimiento nº: código de identificación del procedimiento, o de los procedimientos que se
TARJETA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO
LEYENDA:
Intervalo: el mismo que se señala en el listado fundamental
Equipo n°: código de identificación del equipo principal indicado en el listado principal
Objeto del mantenimiento: nombre o descripción y ubicación del conjunto o elemento que se
someterá a mantenimiento
Actividad de mantenimiento: descripción breve de las actividades de mantenimiento a realizar. Procedimiento nº: código de identificación de las instrucciones o procedimientos que se
deberán seguir para realizar las actividades señaladas.
En una sola tarjeta pueden agruparse varias actividades de mantenimiento preventivo de un mismo equipo, a condición de que esas actividades tengan previsto el mismo intervalo de ejecución. El paso sucesivo consiste en preparar el listado de rutinas, realizando una distribución de los esquemas de rutina, previstos para ser ejecutados en intervalos de 1, 2 y 4 semanas.
El programa de distribución tiene como finalidad la de repartir proporcionalmente la carga de trabajo de cada semana, facilitando al personal de operaciones la guía para la ejecución de los trabajos de mantenimiento preventivo rutinario.
El procedimiento para distribuir las actividades rutinarias se puede realizar mediante un modelo como el siguiente:
Intervalo: 12 Equipo Nº : E1
TARJETA Nº: T001
Objeto del Mantenimiento Actividad de Mantenimiento Procedimiento N°
Motor Grupo Compresor del Sistema de Refrigeración, ubicado en la nave II del Complejo...
Desmontaje parcial del grupo motriz del compresor, sustitución de rodamientos, verificación de alineación del propulsor.
Requiere vía libre y trabajos en frío.
50-2010-5
PROGRAMA DE DISTRIBUCION
PLANTA: __________________________ AREA: __________________________
Intervalo Listado Rut. 1 Listado Rut. 2 Listado Rut. 3 Listado Rut. 4
Equip. Nº Rutina Nº 1 Sem 2 Sem 4 Sem 1a. Sem 2a. Sem 4a. Sem 1a. Sem 2a. Sem 4a. Sem 1a. Sem 2a. Sem 4a. Sem 1a. Sem 2a. Sem 4a. Sem E1 R001 X X X X X E1 R002 X X X E1 R003 X X E2 R004 X X X X X E2 R005 X X X E2 R006 X X E3 R007 X X X X X E3 R008 X X X E3 R009 X X E4 R010 X X X X X E4 R011 X X X E4 R012 X X .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... ...
Para realizar la distribución se procede de la siguiente manera:
1. Se transcriben en el formato del programa: el código de equipo en la primera columna y el numero de rutina en la segunda. En la casilla correspondiente a la tercera, cuarta o quinta columna (Intervalo), se coloca una marca (X) para indicar la frecuencia de dicha rutina (1, 2 o 4 semanas). 2. Si la frecuencia de la rutina es semanal, se colocará la marca, en la casilla correspondiente a la semana 1 de los listados nº 1, 2, 3 y 4.
3. Si la frecuencia es cada 2 semanas y el numero de la rutina termina en dígito par, se colocará una marca en la casilla correspondiente a la segunda semana de los listados nº 2 y nº 4. Si el dígito final del numero de rutina es impar, se colocará la marca en la casilla correspondiente a la segunda semana de los listados nº 1 y nº 3.
Las actividades agrupadas en el listado nº 1 se ejecutarán en la primera semana del ciclo de operación, las actividades del listado nº 2 en la segunda semana, las del listado nº 3 en la tercera y las del listado nº 4 en la cuarta semana, cumplidas las cuales se reiniciará el ciclo a partir de las actividades del listado nº 1.
Para la ejecución de las actividades de mantenimiento preventivo rutinario, se utilizarán los procedimientos e instrucciones cuyo código de identificación aparece en los esquemas de rutina.
El listado, los esquemas de rutina y los procedimientos correspondientes constituyen el material de referencia para la ejecución sistemática de las labores cotidianas de mantenimiento preventivo rutinario.
2.3 La estructura de la organización de mantenimiento
Recordemos que para introducir un programa de mantenimiento preventivo, es necesario,
ante todo, emprender una serie de pasos que están asociados a la actividad de administrar el mantenimiento. Esto significa que debemos definir objetivos particulares de la organización de mantenimiento que se encuentren en sintonía con los objetivos generales de la empresa, diseñar un plan de trabajo que descomponga los objetivos en objetivos parciales, actividades, tareas y metas, para luego definir programas de acción en los cuales se asignan las responsabilidades, los recursos y los plazos de ejecución de tales actividades y tareas.
La planificación es quizás el punto más importante, dentro de las actividades que se realizan para organizar el mantenimiento. Una buena planificación es la clave del éxito de la gestión de mantenimiento, y su objetivo básico es hacer que los recursos necesarios y la información
requerida lleguen al lugar exacto, en el momento apropiado, para ejecutar el trabajo concreto en la forma correcta.
Además, en la planificación se fijan las metas que luego servirán para la función de control, la cual ayudará a determinar el grado de calidad alcanzado en la ejecución y gestión del mantenimiento.
Estructura de la organización de mantenimiento
Existen varios tipos de estructuras jerárquicas, dependiendo casi exclusivamente del tamaño de la compañía o de la planta y de su política.
Como regla general, la organización de mantenimiento reporta al nivel jerárquico superior del cual dependen las unidades de la empresa a las cuales presta servicio (esencialmente las de producción).
Las estructuras típicas de mantenimiento responden a uno de los siguientes tipos:
Centralizado: se caracteriza por tener una estructura similar a la de la organización gerencial de
la empresa, encontrándose en el mismo nivel de jerarquía que producción. Se encuentra principalmente en empresas grandes y complejas.
Estructura centralizada
Descentralizado: la organización de mantenimiento se subdivide en secciones, de acuerdo a las
unidades productivas. Se encuentra en aquellas empresas que poseen varias plantas con tipos de maquinarias diferentes, o cuando las plantas se hallan distribuidas en un área geográfica extensa.
Estructura Descentralizada GERENCIA GENERAL AREA DE PRODUCCION 1 AREA DE PRODUCCION 2 GERENCIA GENERAL GERENCIA DE MANTENIMIENTO GERENCIA DE PRODUCCION
Mixto: se presenta cuando existe una organización central independiente y una serie de unidades
de mantenimiento que dependen total o parcialmente de las unidades de producción.
Estructura Mixta (Matricial)
Ventajas y de sventajas
Cuando el sistema es centralizado, la carga de trabajo es más continua, y se puede lograr un mejor rendimiento de la mano de obra. Sin embargo, su total independencia respecto a producción, hace que el personal de mantenimiento pierda la visión de los objetivos de producción.
Cuando el sistema es descentralizado, se logra alta familiarización del personal de mantenimiento con los equipos que atiende y con los objetivos de producción. Esta disponible en el lugar cuando se necesita. Tiende a ser subutilizado, excesivamente subordinado a los intereses de producción y menos identificado con los de mantenimiento.
Cuando el sistema es mixto, el personal de mantenimiento adscrito al área de producción está bien compenetrado con sus objetivos, pero se requiere mayor cantidad de personal para las actividades de mantenimiento. GERENTE DE MANTENIMIENTO MANTENIMIENTO SECCION A MANTENIMIENTO SECCION A MANTENIMIENTO SECCION A MANTENIMIENTO MECANICO MANTENIMIENTO ELECTRICO MANTENIMIENTO CIVIL
Algunas empresas tratan de evitar el problema que presenta la organización de tipo mixto, recurriendo a una de tipo matricial. En esta estructura, existe un responsable de mantenimiento por unidad o sección de producción quien coordina el trabajo de grupos de especialistas por área de mantenimiento, que dependen de la unidad central.
2.4 El fenómeno de las fallas: ciclo de vida de un equipo
Recordemos que el mantenimiento existe porque los equipos fallan. Si los equipos no
experimentaran fallas, no habría razón ni necesidad alguna de organizar ni de realizar labores de mantenimiento.
La falla es una alteración que impide al objeto de la falla cumplir la función para la cual fue creado. De esta definición se desprende que la falla puede ser propia del objeto (intrínseca),
o puede ser inducida o provocada por algún elemento o factor de su entorno (extrínseca).
La confiabilidad de una máquina o de sus componentes elementales, se evalúa y analiza en base a un parámetro que la caracteriza: la rata de fallas (o tasa de fallas, o intensidad de fallas). Este parámetro representa el porcentaje de dispositivos que, respecto a un número inicial “n” de ellos, se encuentren operables (sobrevivientes) en un instante determinado t. Se puede interpretar como la probabilidad de fallar que el elemento tiene por unidad de tiempo. Por lo general, se expresa en fallas por unidad de tiempo inversa (1/horas).
Una falla puede clasificarse bajo diversas modalidades:
Según su forma de manifestarse puede ser:
• Parcial (alteración del funcionamiento)
• Completa (cese del funcionamiento o pérdida de función) Por su forma de evolucionar puede ser:
• Cataléctica o catastrófica (repentina y completa)
• Por degradación (progresiva y parcial) Por su frecuencia de ocurrencia puede ser:
Por su naturaleza puede ser:
• Mecánica, eléctrica, electrónica, neumática, hidráulica, otras Por su forma de evidenciarse
• Revelable (falla detectable)
• Oculta (no revelable)
La rata de fallas evoluciona a lo largo de la duración de vida de un equipo, relacionándose directamente con la condición del mismo equipo, en función de su edad técnica. La curva conocida como "de la bañera" muestra el comportamiento de la rata de falla según la edad del equipo. Como se indica en el gráfico a continuación, se pueden distinguir tres etapas bien diferenciadas:
1.- Periodo de juventud, durante el cual la rata de falla disminuye (función decreciente) a medida
que transcurre el tiempo. Es la etapa de ajuste o de rodaje del equipo, después de su puesta en marcha inicial.
2.- Periodo de madurez, correspondiente a la etapa de funcionamiento óptimo, durante el cual la
rata de falla asume un valor casi constante y las fallas aparecen en forma aleatoria.
3.- Periodo de obsolescencia, donde la degradación se acelera y las fallas se hacen más
evidentes. La tendencia de la rata de falla es creciente y se presentan a menudo desgaste mecánico, fatiga, abrasión y corrosión. En esta edad el material o se rechaza o se reconstruye.
A los fines del estudio de las fallas de un componente o equipo, no se toman en cuenta las averías de origen externo o resultantes de acciones de carácter doloso o intencional (sabotaje u otras acciones delictivas).
La valoración de las fallas permite establecer niveles de criticidad en función de las consecuencias que puede producir su ocurrencia:
Tabla de criticidad CRITICIDAD SEGURIDAD PERSONAL DISPONIBILIDAD COSTO DE LA PARADA ESTADO DEL SISTEMA CONSECUENCIAS SOBRE LA PRODUCCIÓN CRITICO RIESGO DE MUERTE INMOVILIZACIÓN
CON DAÑOS AVERIADO PARADA MAYOR HERIDAS INMOVILIZACIÓN
BREVE, SIN DAÑOS
USO DEGRADADO RENDIMIENTO DISMINUIDO MENOR POCA AFECTACIÓN SIN INMOVILIZACIÓN OPERABLE ESCASA AFECTACIÓN
Las prioridades de acción se determinan en función de los riesgos, los cuales dependen a su vez de la probabilidad de ocurrencia de las fallas y de la gravedad de sus efectos.
La forma apropiada de reducir el riesgo es actuando del lado de la probabilidad de ocurrencia de las fallas, tratando de reducirlas a niveles mínimos. Los mayores esfuerzos se deben concentrar prioritariamente sobre aquellos equipos que, en caso de fallar, pudieran poner en peligro la seguridad de las personas, la integridad de las instalaciones y la economía general de la empresa.
GRAVEDAD DE LOS EFECTOS
PROBABILIDAD DE OCURRENCIA RIESGO
2.5 Evolución de las fallas
Una falla puede evolucionar en forma gradual (por degradación del material) y determinar una pérdida progresiva del rendimiento, o puede ocurrir de forma repentina y completa (falla catastrófica) que impide de manera absoluta que el equipo preste la función o el servicio para el cual fue creado.
Mecanismos de fallas en un esquema de mantenimiento correctivo.
La figura a continuación ilustra el mecanismo de ocurrencia de una falla por degradación y de una falla catastrófica en un equipo sometido a mantenimiento correctivo (operar hasta la falla).
Los componentes, máquinas, equipos y sistemas operan normalmente a un nivel de rendimiento considerado óptimo, según los objetivos de producción.
Por efecto del desgaste normal y de los desajustes que sufren las máquinas durante su funcionamiento, un equipo pierde gradualmente sus características iniciales, reduciéndose paulatinamente su rendimiento. Tpm ARREGLO REPARACION PERDIDA DE FUNCION (AVERIA) NIVEL DE RENDIMIENTO RENDIMIENTO OPTIMO FALLA POR DEGRADACION FALLA CATASTROFICA ESTADO DEGRADADO PARADA FORTUITA O ALEATORIA TOP 1 TOP 2 TPA 1 TPA 2....
Considerando que en ningún momento se interviene para modificar esa tendencia degradante (está en operación hasta la falla) en cualquier instante puede ocurrir la avería (parada fortuita o aleatoria). El tiempo durante el cual el equipo estuvo funcionando sin experimentar falla se denomina tiempo de operación (Top1). Desde el momento en que el equipo deja de funcionar, comienza a correr el tiempo de parada (Tpa1).
Ante tal situación de avería, es posible optar por una de las siguientes alternativas:
1) Realizar en el tiempo mínimo (Tpm) una pequeña intervención correctiva (arreglo) que permita al equipo continuar operando, aunque se encuentre en estado degradado y por debajo del nivel de rendimiento óptimo. El equipo funcionará en este estado (línea punteada) hasta que se presente de nuevo la avería (por degradación o por falla catastrófica).
2) Proceder a la reparación completa del equipo en el tiempo de parada Tpa1. Al restituir el equipo, inicia un nuevo ciclo de funcionamiento (Top2) el cual concluirá en cualquier otro instante de tiempo debido a una falla catastrófica o producida por degradación. Comenzará a correr un tiempo de parada (Tpa2) durante el cual se realizaran arreglo o reparaciones, y así sucesivamente.
Cuando se aplica la estrategia de operar hasta la falla, el equipo obedece a una ley de degradación desconocida. Bajo este tipo de estrategia no se suelen conservar registros de los tiempos de operación y de falla de los equipos y, por lo tanto, no es posible realizar un estudio que permita conocer la ley de degradación a la cual se encuentra sometida la máquina.
T P A 1 NIVEL DE RENDIMIENTO RENDIMIENTO OPTIMO FALLA POR DEGRADACION VISITA DE INSPECCION PARADA PREVENTIVA LIMITE DE RENDIMIENTO ADMISIBLE TOP 1 TOP 2 T P A 2
Si un equipo se encuentra sometido a un programa de mantenimiento preventivo, es signo de que en un momento determinado se definió un nivel admisible de rendimiento (cantidad de horas de buen funcionamiento, numero de piezas correctamente producidas o distancia recorrida en kilómetros) alcanzado el cual, se deberá efectuar una parada programada, para realizar las acciones de mantenimiento previstas. En el gráfico a continuación, se presenta un ciclo de mantenimiento preventivo, mostrando la curva que representa la ley de degradación a la cual se encuentra sujeta el equipo o componente considerado.
A lo largo del periodo de operación (Top1), se realiza une serie de inspecciones, con el propósito de verificar, a intervalos regulares, el estado del equipo y detectar posibles anomalías que ameriten intervenir antes de la parada preventiva programada. De esta forma se logra planificar las intervenciones y evitar, en la medida de lo posible, la ocurrencia de fallas catastróficas antes del momento de la parada programada (las fallas ocultas pueden causar averías en cualquier momento y forman parte del porcentaje de mantenimiento correctivo residual (generalmente 5%) que no es posible evitar.
Durante el periodo de buen funcionamiento, el equipo se degrada paulatinamente, hasta alcanzar el punto limite de rendimiento admisible. En ese instante se cumple la parada preventiva y se procede, en el periodo Tpa1, a ejecutar las acciones de mantenimiento previstas. Luego de lo cual se restituye el equipo al servicio, en espera de la próxima intervención, al final del periodo Top2 de buen funcionamiento, y así sucesivamente.
Nótese que a lo largo de los períodos de funcionamiento sin fallas (Top1 y Top2) el equipo puede sufrir una falla por degradación no controlada o una falla catastrófica. Se procederá entonces a evaluar la magnitud de la falla y efectuar inmediatamente la reparación, o diferir la corrección de la misma hasta la siguiente parada preventiva programada. Una vez restaurado el equipo, se le somete nuevamente al programa de mantenimiento preventivo estipulado.
Se debe notar también que las labores de acondicionamiento y de reparación del equipo no le devuelven por entero sus condiciones originales. A medida que el tiempo transcurre, el equipo sufre fenómenos de degradación que afectan su nivel de rendimiento. Por otra parte, a lo largo de la etapa de madurez, la rata de fallas del equipo sufre incrementos leves pero continuados, hasta llegar a la etapa de obsolescencia, donde la cantidad de fallas por unidad de tiempo se hace más consistente, debido a una mayor incidencia de averías por causa de desgaste, abrasión, fatiga corrosión y otras, que harán necesario intervenciones más y más frecuentes, hasta requerirse la
Mecanismos de falla y esquema de monitoreo de la condición
En el gráfico anterior, se muestra la curva de degradación de un equipo sometido a mantenimiento preventivo indirecto (monitoreo de la condición).
Cuando los equipos se encuentran bajo un régimen continuo de vigilancia, por medio de sistemas de monitoreo, además del límite de rendimiento admisible, visto en el caso del mantenimiento preventivo directo, existe también un limite virtual, determinado por el nivel que hace disparar la señal de alarma, antes de que se alcance el punto de rendimiento mínimo admisible.
La señal de alarma indica que han sido detectados algunos signos de anomalía que pudieran desembocar en una avería, en caso de no ser tratados convenientemente. El margen de tiempo disponible para intervenir o planificar la parada preventiva, se encuentra ahora ampliado gracias a esa indicación temprana de posible alteración del sistema.
Esto permite mayor flexibilidad en la planificación y la contención de posibles fallas en su estado prematuro, lo cual comporta beneficios, tanto desde la óptica de la conservación de las máquinas, como del ahorro que deriva de una significativa reducción de la probabilidad de perdidas de producción, por causa de parada de los equipos y por el empleo eficiente de los recursos de mantenimiento. T P A 2 T P A 1 NIVEL DE RENDIMIENTO RENDIMIENTO OPTIMO CONTROL DE PARAMETROS SEÑAL DE ALARMA PARADA PREVENTIVA POR MONITOREO LIMITE DE RENDIMIENTO ADMISIBLE TOP 1 TOP 2 t ALARMA PARO TIEMPO DE REACCION
CAPITULO III - EL COMPORTAMIENTO DE LOS EQUIPOS
3.1 Análisis de fallas
El análisis de fallas es una técnica dirigida a la evaluación y estudio sistemático de la ocurrencia de averías en un elemento, equipo o sistema. Sus objetivos principales son:
1) Conocer el comportamiento del objeto analizado, a través del estudio de la ley de degradación a la cual se encuentra sometido
2) Determinar el momento apropiado en que debe efectuarse el mantenimiento preventivo (parada preventiva) y la frecuencia de dichas intervenciones
Es evidente que al establecer la frecuencia de intervención de mantenimiento preventivo, no se puede obligar a los usuarios, especialmente los de producción, a sujetarse a ellos ciegamente. La planificación del mantenimiento debe ser una actividad concertada entre el personal responsable del mantenimiento y el de las otras áreas, a las cuales presta servicios. Esto significa que la planificación de las tareas de conservación de los equipos e instalaciones no es prerrogativa exclusiva del personal de mantenimiento, sino el resultado de la labor conjunta de un grupo multidisciplinario, orientada a satisfacer las expectativas de todas las partes involucradas.
Para el análisis de fallas se hace un uso intensivo de las herramientas que proporcionan tanto la matemática como la estadística. Cuando se manejan fallas, se están tratando fenómenos de carácter aleatorio en los cuales la variable (llamada variable aleatoria) asume valores al azar, que están asociados a una probabilidad de ocurrencia.
Las variables aleatorias pueden ser:
- de naturaleza discreta, es decir relacionada con hechos expresables mediante numeración entera
- de naturaleza continua, vale a decir relacionada con hechos expresables mediante números reales.
los cuales intervenir preventivamente, con la finalidad de conservar mejor, y a un costo óptimo, los equipos e instalaciones industriales.
Por definición, a la probabilidad de ocurrencia de una variable aleatoria sólo se asocian valores entre 0 y 1, mientras la variable asume cualquier valor entre -∞ y +∞. El valor de probabilidad 0 (cero) significa que el fenómeno analizado no ocurre en el intervalo considerado, mientras que el valor 1 (uno) significa la certeza absoluta que el fenómeno ocurrirá en ese intervalo.
La probabilidades de ocurrencia de un fenómeno son complementarias respecto a la unidad. Si un cierto fenómeno tiene 30% de probabilidades de ocurrir (equivalente a 0,3), la probabilidad de que no ocurra será de: 1-0,3 = 0,7 , es decir del 70%.
Traduciendo lo anterior al campo del comportamiento de los equipos, significa que, si hasta un determinado instante de tiempo la probabilidad que un equipo experimentara una falla alcanzó a ser 0,3 (30%), la probabilidad, hasta ese mismo instante de tiempo, de que la falla no se presentara se ubicó en 0,7 (70%).
Lo único cierto acerca de la falla de un equipo, es la incertidumbre que envuelve al momento preciso en que esta ocurrirá. Las fallas se suceden al azar, y no es posible, en un sentido general, emitir un pronostico certero acerca del instante en el cual se podrá suscitar la avería.
La estadística y la teoría de las probabilidades permiten interpretar los datos de fallas en forma adecuada, para conocer su dinámica de ocurrencia y estimar, dentro de márgenes de error preestablecidos, su comportamiento esperado.
3.2 Presentación de datos en forma gráfica
Para que sean útiles, los datos se deben presentar en la forma menos compleja posible, de manera que la información resulte clara, completa y concisa.
Las técnicas de graficación se utilizan ampliamente en el trabajo de análisis de fallas y las formas más comunes de presentación son las siguientes:
1) gráficos de torta 2) gráficos de barras 3) histogramas
4) gráficos de distribución acumulada 5) funciones de densidad de probabilidades 6) funciones de distribución acumulada.
Un gráfico de torta muestra los datos bajo la forma de sectores que equivalen a una fracción porcentual. La torta completa representa la unidad (100%) y cada sector constituye una parte porcentual de la totalidad de objetos representados. El ángulo central de cada sector se obtiene multiplicando 360º por la fracción porcentual que representa al sector: ej. 38% ----> 0,38 x 360º = 136,8º.
La figura a
continuación ilustra un gráfico de torta:
CAMARAS/ VALV. 7,98% ALIMENT. COMBUS. 7,98% INYECTORES 6,03% DISP. SEGURIDAD 12,02% OTROS 27,98% BOQUILLAS 38,00%
Análisis de paradas - 7 motores Cooper Bessemer ls-8 78 meses de operación - 340.000 horas de servicio
ANALISIS DE PARADAS --- Componente nº Paradas % --- BOQUILLAS 800 38 DISP. SEGURIDAD 253 12 CAMARAS/ VALV. 168 8 ALIMENT. COMBUS. 168 8 INYECTORES 127 6 OTROS 589 28
Los gráficos de barras sirven para mostrar cantidades absolutas o porcentuales, o ambas en un mismo gráfico. Por ejemplo, en la figura siguiente se aprecia un gráfico de barras en el cual, la ordenada del lado izquierdo presenta el numero de ocurrencias en cantidad absoluta, mientras que la ordenada de la derecha los presenta como porcentaje respecto al total de ocurrencias.
Los gráficos de barras son útiles para presentar la información bien organizada, en grupos discretos, claramente separados. En la figura a continuación, se muestra la misma información usada para construir el gráfico de torta, donde aparece que las 253 paradas ocasionadas por fallas de los dispositivos de seguridad y protección, constituyen una clase única y totalmente distinta de las 168 paradas ocasionadas por problemas en las líneas de alimentación del combustible.
Los gráficos de barras no se utilizan para datos continuos, pero se pueden usar para estimar probabilidades de manera puntual. Por ejemplo, la probabilidad que la próxima parada sea debida a problemas en las boquillas de aspersión es aproximadamente 800/2105 = 0,38 (38%). 0 200 400 600 800 1.000 % DE PARADAS 50 40 30 20 10 Nº DE PARADAS
Los histogramas son gráficos de barras especiales, usados para graficar distribuciones discretas de probabilidades. La figura siguiente muestra el porcentaje de días (frecuencia o probabilidad de ocurrencia) que un cierto número de lanchas de transporte de personal se encuentran fuera de servicio por mantenimiento.
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 BOQUILLAS DISP. SEGURIDAD CAMARAS/
VALV. ALIMENT. COMBUS.
INYECTORES OTROS 0 2 4 6 8 10 12 14 16 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
N° Lanchas fuera de servicio por mantenimiento
La probabilidad de ocurrencia esta representada por el área de la barra (ancho x altura). En la figura, el ancho de cada barra es la unidad, por lo que el área y la altura resultan iguales en valor. En correspondencia del valor 9 en el eje de las abscisas, se lee que la probabilidad de encontrar, un día cualquiera, 9 lanchas fuera de servicio es de 13,1% (equivalente a 0,131).
Sin embargo, a menudo no interesa conocer la probabilidad de ocurrencia de un valor individual especifico, sino más bien la probabilidad de que un grupo de estos valores individuales sean mayores, o iguales o menores que un valor predeterminado. Para ello se usan los gráficos de distribución acumulada.
La figura a continuación representa el gráfico de distribución acumulada de los datos correspondientes al histograma anteriormente descrito.
El histograma anterior nos decía que la probabilidad de encontrar, un día cualquiera, 9 lanchas fuera de servicio por mantenimiento era del 13,1%. La distribución acumulada nos dice que el 56,3% de las veces (o sea mas de la mitad del tiempo) se encontrarán 9 ó menos lanchas fuera de
Porcentaje del tiempo (en días) Nº de lanchas
(n)
N ó menos Lanchas fuera de servicio
Más de N lanchas Fuera de servicio 5 11 89 10 68 32 15 97 3 20 100 0
Si la flota esta compuesta por 100 lanchas, la disponibilidad será:
Porcentaje De días Nº mínimo de lanchas disponibles 11 95 68 95 97 85 100 80
Anteriormente se mencionó que las distribuciones de frecuencias pueden ser discretas o continuas. Si tomamos el ancho de cada una de las barras y lo hacemos cada vez más pequeño, hasta hacerlo infinitesimal, las líneas, antes quebradas, se transforman en una sola línea suave y continua que representa la función de densidad de probabilidades cuyo gráfico se muestra a continuación.
Si de la misma forma se unen continuamente los puntos resultantes del gráfico de porcentaje acumulado, se obtiene la representación de una función de distribución acumulada de frecuencias.
3.3 La función de tiempo generada por un equipo
Recordemos que al someter un equipo a un programa de mantenimiento preventivo, es
necesario llevar un registro histórico de su comportamiento, es decir un récord de los tiempos de buen funcionamiento y los de parada por fallas. Ellos nos permitirán evaluar estadísticamente la información y realizar pronósticos, acerca de cuál podrá ser su estado en los periodos sucesivos, para así planificar adecuadamente las actividades de mantenimiento y aquellas que le sirven de apoyo para su correcta realización, dentro de costos aceptables.
La vida de un equipo sometido a una estrategia de mantenimiento preventivo, transcurre entre períodos de operación y periodos de parada ocasionados por fallas, o determinados por las
Si observamos el gráfico a continuación, que ilustra dicho comportamiento durante un periodo de tiempo T, podemos constatar que los periodos de operación y paradas, cuya duración es aleatoria, se alternan en una sucesión que representa los distintos estados del equipo en un lapso de tiempo determinado.
Podemos observar también que los trazos en línea continua representan la parte correspondiente a los registros históricos de comportamiento del equipo, mientras que los trazos en línea punteada representan los períodos sucesivos de funcionamiento y parada, a partir de los cuales no podemos sino estimar, mediante estudios probabilísticos, el comportamiento esperado del equipo en un periodo T+x (situación de incertidumbre).
En el gráfico también podemos evidenciar, a lo largo del intervalo entre T0 y T9, los siguientes periodos de tiempo:
El tiempo total de operación (TTO) es la suma total de los tiempos de operación individuales, cuyo valor corresponde a:
TTO = (T1-T0) + (T3-T2) + (T5-T4) + (T7-T6) + (T9-T8)
El tiempo total fuera de servicio (TFS), es la suma total de los tiempos de parada individuales, cuyo valor corresponde a:
TFS = (T2-T1) + (T4-T3) + (T6-T5) + (T8-T7)
El tiempo promedio de operación, equivalente a la media (µ) de la distribución de los tiempos de
Σ ESTADO OPERACIO FALLA T T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 .... INCERTIDUMBRE
donde Tn es el valor de cada uno de los tiempos individuales y n el numero de observaciones o mediciones de tiempos de operación registradas.
Sin embargo, el promedio simple o aritmético esta fuertemente influenciado por los valores extremos de la distribución, en nuestro caso del tiempo de operación más largo y el más breve, y de la duración aleatoria de los mismos tiempos de operación. Es decir que se presentan saltos demasiado bruscos entre uno y otro valor del tiempo.
Para poder estudiar la dinámica de los tiempos de operación, y estimar cual podrá ser su duración en un tiempo Tn+1, es necesario construir una secuencia más uniforme. Esto se logra a través del calculo de lo que se denomina promedio suavizado exponencial.
Para el calculo del promedio suavizado, se recurre a un factor de ponderación "a" que es función del numero de observaciones o mediciones, cuyo valor se determina mediante la expresión A = 2/(n+1), donde n es el numero total de observaciones o mediciones registradas. El valor de "a" , que se encontrará siempre entre 0 y 1, determina cuanto peso se asigna a las observaciones en función de su edad cronológica. Cuando "a" es pequeño, el peso recae sobre las observaciones más recientes. Cuando "a" es grande, el peso recae sobre las observaciones de mayor antigüedad. La tabla a continuación indica el valor de “a” en dependencia del número de observaciones registradas. Nº OBSERV. A Nº OBSERV. A 1 1,00 8 0,22 2 0,67 9 0,20 3 0,50 10 0,18 4 0,40 15 0,13 5 0,33 20 0,10 6 0,29 50 0,04 7 0,25 100 0,02
En el cálculo de los promedios suavizados se utilizarán las siguientes expresiones:
TPEF(n+1) = A * TOP(n+1) + (1-A) * TPEF(n)
PRON(2) = TPEF(1)
PRON(n) = TPEF(n-1) + (1-A)/A * TS(n-1)
En las expresiones anteriores, se tiene:
TOP = tiempo de operación
TPEF = tiempo promedio entre fallas, suavizado exponencialmente. TC = tendencia corriente (diferencia entre dos TPEF
consecutivos)
TS = tendencia secular (tendencia entre periodos ajustada por suavizado exponencial)
PRON= pronóstico sobre duración del lapso de operación en Tn+1
Nº TOP TPEF TC TS PRON
1 263,25 263,25 2 214,50 253,50 -9,75 -1,95 263,25 3 22,75 207,35 -46,15 -10,79 245,70 4 46,00 175,08 -32,27 -15,09 164,19 5 21,75 144,41 -30,67 -18,20 114,74 6 192,00 153,93 9,52 -12,66 71,61 7 16,00 126,34 -27,59 -15,64 103,30 8 16,00 104,28 -22,07 -16,93 63,77 9 36,56 A=0,2
3.4 La técnica del suavizado exponencial. Pronóstico de los tiempos de operación.
Recordemos que el promedio suavizado exponencial permite realizar un ajuste a la serie de
datos resultantes de la observación del fenómeno analizado, el cual aproxima el promedio de la muestra al promedio de la población. Esto equivale a decir que el promedio suavizado exponencial es más realístico que el promedio simple, aritmético, o acumulativo de la serie de datos.
En el gráfico a continuación se observa que la traza de los datos correspondientes a los tiempos de operación del equipo, registran elevados picos y profundas depresiones.
El promedio simple de los datos, aproximadamente 900 horas (valor correspondiente a la línea punteada) está más cerca de los datos de menor valor absoluto que de los superiores a él. El ajuste de los datos mediante el promedio acumulativo, también se encuentra desplazado hacia los datos de menor valor de la serie.
