METODOLOGÍA GENERAL PARA AUDITAR PROGRAMAS DE
MANTENIMIENTO
LEONORA DE LEMOS MEDINA Ingeniero Mecánico
Asesor: JOSÉ IGNACIO HUERTAS Ingeniero Mecánico, MSc, DSc
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES BOGOTÁ D.C.
METODOLOGIA GENERAL PARA AUDITAR PROGRAMAS DE
MANTENIMIENTO
LEONORA DE LEMOS MEDINA Ingeniero Mecánico
Tesis presentada como requisito parcial para optar al título de Magíster en Ingeniería Mecánica
Asesor: JOSÉ IGNACIO HUERTAS Ingeniero Mecánico, MSc, DSc
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA FACULTAD DE INGENIERÍA
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES BOGOTÁ D.C.
Bogotá, enero de 2003.
Doctor
ÁLVARO ENRIQUE PINILLA Director
Departamento de Ingeniería Mecánica Ciudad
Apreciado Doctor:
Por medio de la presente, me permito someter a su consideración la tesis titulada “METODOLOGIA GENERAL PARA AUDITAR PROGRAMAS DE MANTENIMIENTO”. Certifico como Asesor que esta tesis cumple con los objetivos propuestos y que, por lo tanto, califica como requisito para optar el título de Magíster en Ingeniería Mecánica.
Atentamente,
JOSÉ IGNACIO HUERTAS Profesor Asociado
Departamento de Ingeniería Mecánica Universidad de los Andes
Bogotá, enero de 2003.
Doctor
ÁLVARO ENRIQUE PINILLA Director
Departamento de Ingeniería Mecánica Ciudad
Apreciado Doctor:
Por medio de la presente, someto a su consideración la tesis titulada “METODOLOGIA GENERAL PARA AUDITAR PROGRAMAS DE MANTENIMIENTO”, que tiene como objetivo desarrollar una metodología que permita hacer auditorías a programas de mantenimiento de diferentes sistemas.
Considero que ésta cumple con los objetivos propuestos y la presento como requisito parcial para optar al título de Magíster en Ingeniería Mecánica.
Atentamente,
LEONORA DE LEMOS MEDINA Código 200117037
A mis papitos, hermanos y sobrinos, por todo el apoyo y cariño durante esta experiencia y toda la vida
AGRADECIMIENTOS
Especialmente a ti Jose, mi amigo, maestro, hermano, mi apoyo incondicional: gracias gran sensei! A la Universidad de los Andes, Departamento de Ingeniería Mecánica especialmente a Luis Mario Mateus por toda su ayuda y apoyo
A la Universidad de Costa Rica, especialmente a la Escuela de Ingeniería Mecánica y la Oficina de Asuntos Internacionales
Al grupo de transportes del Fondo de Vigilancia y Seguridad de Bogotá, la Policía Metropolitana de Bogotá y al grupo auditor de la operación de la Red de Monitoreo de Calidad del Aire de Bogotá. A los amigos: Alex, Marce, Jenny, Diego Parra, Ana María, Carito, Margarita
A los compañeros: Moni, Nelson, Julián, Mónica Pinzón, Juan Fajardo, Alex 2, Juan Pablo, Luis y demás CICOM.
A Juan Carlos Parra por tus enseñanzas y paciencia
A Nicolás Giraldo por tu ayuda y apoyo para la realización de esta tesis A mi amiga Hennia
A las familias: Huertas Cardozo, Arias Jiménez, Hernández Jiménez, Insignares Gómez A ti por llegar y estar ....
Tabla de contenido
Página CAPÍTULO 1
Metodología general para auditar programas de mantenimiento
1.1 Introducción 1
1.2 Objetivo general 1
1.3 Objetivos específicos 1
1.4 Alcance 1
1.5 Metodología de trabajo 2
1.6 Estructura del documento 2
CAPÍTULO 2
Descripción de la metodología general para auditar programas de mantenimiento
2.1 Definición de auditoría 4
2.2 Ejecución de la auditoría 6
2.2.1 Descripción del sistema 6
2.2.1.1 Descripción de la actividad económica que realiza la empresa 7 2.2.1.2 Descripción de los equipos y maquinaria objeto del programa de mantenimiento 7 2.2.1.3 Descripción del programa de mantenimiento recomendado por el fabricante 7 2.2.1.4 Descripción del programa de mantenimiento que se lleva a cabo en la empresa 7 2.2.1.5 Descripción del personal a cargo del mantenimiento que lleva a cabo la empresa 8
2.2.2 Evaluación del desempeño del sistema 8
2.2.2.1 Pruebas de desempeño de la maquinaria 8
2.2.2.2 Evaluación de la confiabilidad del sistema 9
2.2.2.3 Evaluación de los costos operacionales del programa de mantenimiento que lleva a cabo la empresa
9 2.2.2.4 Evaluación del personal a cargo del mantenimiento que lleva a cabo la empresa 10
2.2.3 Recomendaciones y conclusiones 10
2.2.3.1 Identificar inconformidades 10
2.2.3.2 Identificar oportunidades de mejora 10
2.3 Comentarios generales 11
2.3.1 Recursos necesarios para realizar auditorías a programas de mantenimiento siguiendo la metodología propuesta
11 2.3.2 Recomendaciones al realizar auditorías a programas de mantenimiento siguiendo
la metodología propuesta
11
CAPÍTULO 3
Auditoría al programa de mantenimiento de la Red de monitoreo de la calidad del aire de Bogotá
3.1 Introducción 12
3.2 Descripción de la red de monitoreo de la calidad del aire 12
3.2.1 Descripción de la actividad que realiza la RMCAB 12
3.2.2 Descripción de los equipos de la RMCAB 13
3.2.4 Descripción del programa de mantenimiento que lleva a cabo la RMCAB 19 3.2.5 Descripción del personal a cargo del mantenimiento de la RMCAB 19
3.3 Evaluación del desempeño del sistema 19
3.3.1 Pruebas de desempeño de los equipos 20
3.3.2 Evaluación de la confiabilidad del sistema 24
3.3.2.1 Porcentaje de recuperación de datos 24
3.3.2.2 Análisis de fallas por estación 27
3.3.2.3 Conclusiones generales del análisis de fallas 31
3.3.2.4 Análisis de tiempos de fallas por estación 32
3.3.2.5 Conclusiones del análisis de confiabilidad de la RMCAB 41 3.3.3 Evaluación de los costos operacionales del programa de mantenimiento que lleva
a cabo la RMCAB
42
3.4 Recomendaciones 45
3.4.1 Identificación de inconformidades y oportunidades de mejora 45
3.5 Conclusiones 46
CAPÍTULO 4
Auditoría al programa de mantenimiento de la flota de vehículos de la Policía metropolitana de Bogotá
4.1 Descripción de la flota de vehículos de la MEBOG 47
4.1.1 Descripción de las actividades que realiza de la flota de vehículos de la MEBOG 47
4.1.2 Descripción de la flota 48
4.1.3 Descripción del programa de mantenimiento recomendado por el fabricante 50 4.1.4 Descripción del programa de mantenimiento que se realiza a la flota 51 4.1.5 Descripción del personal encargado del mantenimiento que se realiza a la flota 52
4.2 Evaluación de desempeño del sistema 53
4.2.1 Pruebas de desempeño de los vehículos 53
4.2.2 Evaluación de la confiabilidad del sistema 59
4.2.2.1 Análisis de tiempos de fallas por tipo de vehículos 59
4.2.2 Evaluación de los costos del programa de mantenimiento de la flota 68
4.3 Recomendaciones y conclusiones 73
4.3.1 Conclusiones 73
4.3.2 Recomendaciones y oportunidades de mejora 74
CAPÍTULO 5
Conclusiones y Recomendaciones
5.1 Conclusiones 75
5.2 Recomendaciones 76
Lista de tablas
Tabla 3.1. Resultados obtenidos identificando los equipos disponibles en cada estación de la RMCAB y evaluación de su estado
14 Tabla 3.2. Resultados obtenidos evaluando el estado de los equipos disponibles en cada
estación de la RMCAB
14 Tabla 3.3. Descripción de la tecnología empleada por los equipos que se utilizan en la
RMCAB
15 Tabla 3.4. Principales procedimientos de mantenimiento preventivo recomendados por los
fabricantes para los equipos de análisis de gases de la RMCAB
17
Tabla 3.5.
Programa de mantenimiento preventivo para analizadores de materialparticulado
18 Tabla 3.6. Actividades de mantenimiento para otros equipos de la RMCAB 18 Tabla 3.7. Composición de la mezcla de gases del cilindro usado para la verificación de la
calibración de los analizadores de gases de la RMCAB
21 Tabla 3.8. Parámetros que describen la calibración de los equipos analizadores de gases 23 Tabla 3.9. Resultados obtenidos durante el proceso de verificación de calibración de los
analizadores de gases de la RMCAB
23 Tabla 3.10. Descripción de algunas banderas usadas para describir el estatus de cada dato
que llega a la estación central de la RMCAB
25 Tabla 3.11. Porcentaje de datos de CO, SO2 y NO marcados por cada una de las banderas
usadas en la operación de la RMCAB durante el año 2000
25 Tabla 3.12. Porcentaje de datos de CO, SO2 y NO marcados por cada una de las banderas
usadas en la operación de la RMCAB durante el año 2001
26 Tabla 3.13 Índices de confiabilidad del programa de mantenimiento de los sensores de
PM10
32 Tabla 3.14 Índices de confiabilidad del programa de mantenimiento de los sensores de CO 34 Tabla 3.15 Índices de confiabilidad del programa de mantenimiento de los sensores de SO2 34 Tabla 3.16 Índices de confiabilidad del programa de mantenimiento de los sensores de
NOx
37 Tabla 3.17 Índices de confiabilidad del programa de mantenimiento de los sensores de O3 39 Tabla 3.18 Descripción del costo de operación y mantenimiento de la RMCA de Santiago
de Chile (Red MACAM2) para el año 2001
43 Tabla 3.19. Descripción del costo de operación y mantenimiento de la RMCAB para el año
2001
44 Tabla 4.1 Resumen de actividades de mantenimiento preventivo para automóviles,
camionetas y microbuses
50 Tabla 4.2 Resumen de actividades de mantenimiento preventivo para motocicletas 51 Tabla 4.3 Pruebas que se realizaron a los vehículos evaluados 53 Tabla 4.4 Lista de vehículos evaluados según tipo, marca y modelo 55 Tabla 4.5 Índices de confiabilidad del programa de mantenimiento de los automóviles 60 Tabla 4.6 Índices de confiabilidad del programa de mantenimiento de las camionetas 62 Tabla 4.7 Índices de confiabilidad del programa de mantenimiento de las microbuses 64 Tabla 4.8 Índices de confiabilidad del programa de mantenimiento de las motocicletas 66 Tabla 4.9 Resumen de las marcas recomendadas de vehículos de la flota 73
Lista de figuras
Figura 2.1 Ilustración del ciclo de vida de una auditoria 5
Figura 2.2 Descripción del proceso de auditoría de programas de mantenimiento 6 Figura 3.1 Distribución de las 14 estaciones de monitoreo de la RMCAB 13 Figura 3.2. Estado actual de los equipos en cada una de las estaciones de la RMCAB. 15 Figura 3.3. Ilustración del proceso de verificación de la calibración de los analizadores de
gases
20 Figura 3.4 Verificación inicial del correcto funcionamiento del calibrador multigas usado
durante la verificación de la calibración de analizadores de gases de la RMCAB.
21
Figura 3.5 Verificación final del correcto funcionamiento del calibrador multigas usado durante la verificación de la calibración de analizadores de gases de la RMCAB
21 Figura 3.6 Formato diseñado para sistematizar el proceso de evaluación de la calibración
de los equipos analizadores de gases de la RMCAB.
22 Figura 3.7 Promedios mensuales del porcentaje de datos de PM10 para los 3 tipos de falla
analizados para las 14 estaciones de monitoreo: fallo eléctrico, fallo técnico y datos inválidos por estar fuera del rango
27
Figura 3.8 Promedios mensuales del porcentaje de datos de CO para los 3 tipos de falla analizados y las 14 estaciones de monitoreo: fallo eléctrico, fallo técnico y datos inválidos por estar fuera del rango
28
Figura 3.9 Promedios mensuales del porcentaje de datos de SO2 para los 3 tipos de falla analizados y las 14 estaciones de monitoreo: fallo eléctrico, fallo técnico y datos inválidos por estar fuera del rango
29
Figura 3.10 Promedios mensuales del porcentaje de datos de NOX para los 3 tipos de falla analizados y las 14 estaciones de monitoreo: fallo eléctrico, fallo técnico y datos inválidos por estar fuera del rango
30
Figura 3.11 Promedios mensuales del porcentaje de datos de O3 para los 3 tipos de falla analizados y las 14 estaciones de monitoreo: Fallo eléctrico, fallo técnico y datos inválidos por estar fuera del rango
31
Figura 3.12 Indices de confiabilidad del programa de mantenimiento para los sensores de PM10 en cada estación de la RMCAB
33 Figura 3.13 Indices de confiabilidad del programa de mantenimiento de los sensores de CO
de la RMCAB
35 Figura 3.14 Indices de confiabilidad del programa de mantenimiento de los sensores de
SO2 de la RMCAB
36 Figura 3.15 Indices de confiabilidad del programa de mantenimiento de los sensores de
NOx de la RMCAB
38 Figura 3.16 Indices de confiabilidad del programa de mantenimiento de los sensores de O3
de la RMCAB
40 Figura 4.1 Distribución según el tipo de vehículos de la flota 48 Figura 4.2 Distribución según el modelo de vehículos de la flota 49 Figura 4.3 Distribución según la marca de vehículos de la flota 49 Figura 4.4 Diagrama del proceso de mantenimiento de los vehículos de la flota 52
Figura 4.5 Formato utilizado para las pruebas de desempeño 54
Figura 4.6 Resultados de la prueba de vacío en el múltiple 56
Figura 4.7 Resultados de las pruebas al sistema eléctrico 57
Figura 4.8 Resultados de las pruebas de emisiones para CO y resultados del cálculo de lamda
automóviles
Figura 4.10 Indices de confiabilidad para los automóviles según la marca 61 Figura 4.11 Histograma de distribución de los tiempos entre reparaciones de las camionetas 62 Figura 4.12 Indices de confiabilidad para las camionetas según la marca 63 Figura 4.13 Histograma de distribución de tiempos entre reparaciones para las microbuses 64 Figura 4.14 Indices de confiabilidad para las microbuses según marca 65 Figura 4.15 Histograma de distribución de tiempos entre reparaciones para las motocicletas 66 Figura 4.16 Indices de confiabilidad para motocicletas según la marca 67 Figura 4.17 Gráfica de costos totales de mantenimiento en función de la vida útil de las
camionetas
69 Figura 4.18 Costos de mantenimiento por repuestos y mano de obra para camionetas según
marca
70 Figura 4.19 Gráfica de costos totales de mantenimiento en función de la vida útil de las
motocicletas
71 Figura 4.20 Costos de mantenimiento por repuestos y mano de obra para motocicletas según
marca
CAPÍTULO 1
METODOLOGÍA GENERAL PARA AUDITAR
PROGRAMAS DE MANTENIMIENTO
1.1.
INTRODUCCIÓN
En algunas actividades de industria o servicios, la operación de los equipos y el sistema en general es un aspecto crítico dentro del desempeño satisfactorio de la actividad.
En estos casos es deseable contar con auditorías externas que, en forma similar como se realizan las auditorías energéticas, evalúen el programa de mantenimiento que sigue la empresa, identifiquen las acciones que no se realizan de acuerdo a lo especificado por los fabricantes de los equipos o se alejan de las buenas prácticas de ingeniería, y finalmente identifiquen las oportunidades de mejorar. Sin embargo a la fecha no se cuenta con una metodología estándar para realizar este tipo de auditorías.
En respuesta a esta carencia el presente trabajo propone una metodología para auditar programas de mantenimiento.
Los objetivos de esta tesis de maestría se presentan a continuación.
1.2.
OBJETIVO GENERAL
Elaborar una metodología general para auditar programas de mantenimiento
1.3.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Hacer la metodología
• Validar la metodología realizando, al menos 2 auditorías a programas de mantenimiento
• Evaluar la eficiencia de la metodología
1.4.
ALCANCE
La metodología desarrollada permite realizar auditorías a programas de mantenimiento de sistemas muy diferentes entre sí. Por ejemplo a sistemas de monitoreo y/o medición, flotas de vehículos y sistemas de producción.
Se incluyen análisis de confiabilidad que permiten dar recomendaciones y conclusiones concretas y basadas en información histórica de los sistemas en estudio.
1.5.
METODOLOGÍA DE TRABAJO
La metodología para auditar programas de mantenimiento se define luego de consultas bibliográficas y de internet. Se consideran elementos en común con otro tipo de auditorías en las cuales se cuenta con amplia experiencia a nivel nacional e internacional, tal es el caso de auditorías energéticas y auditorías de calidad.
La metodología propuesta para auditar programas de mantenimiento, consta de 3 etapas: descripción del sistema, evaluación del desempeño del sistema (programa de mantenimiento y equipos) y finalmente las recomendaciones y conclusiones del estudio.
La característica más importante de esta metodología es el análisis de confiabilidad que se incluye dentro de la evaluación al desempeño del sistema. La confiabilidad se define como la probabilidad de no fallar de un equipo. Para estos análisis se debe contar con información histórica de fallas de los equipos. Los análisis de confiabilidad permiten determinar de manera analítica si los equipos se desempeñan bajo condiciones esperadas y por lo tanto, si el programa de mantenimiento es adecuado para los equipos.
Para aplicar la metodología, es necesario contar con:
• recursos informáticos: software de análisis estadístico (Excel, Arena, MiniTab, SPSS, etc.)
• herramientas y equipos para hacer las pruebas de desempeño
• disponibilidad de información interna de la empresa para uso y consulta
La metodología es una guía para que ingenieros consultores y personal interno de las empresas puedan realizar las auditorías. Se requiere tener conocimientos de estadística para los análisis de confiabilidad y amplia experiencia en mantenimiento y en el desarrollo de las actividades específicas del sistema en estudio.
1.6.
ESTRUCTURA DEL DOCUMENTO
El documento se divide en 5 capítulos. El primero de ellos corresponde a la introducción.
En el capítulo 2, se hace la descripción de la metodología propuesta. Se describe cada una de las etapas que se debe seguir para la realización de las auditorías a programas de mantenimiento y de los resultados esperados en cada una de ellas.
El capítulo 3, presenta los resultados obtenidos al aplicar la metodología en la realización de la auditoría al programa de mantenimiento de la Red de Monitoreo de Calidad del Aire de Bogotá (RMCAB).
Los resultados al aplicar la metodología al programa de mantenimiento de la flota de vehículos propiedad del Fondo de Vigilancia y Seguridad (FVS) para el servicio de la Policía Metropolitana de Bogotá (MEBOG), se presentan en el capítulo 4.
CAPÍTULO 2
DESCRIPCIÓN DE LA METODOLOGÍA PARA AUDITAR
PROGRAMAS DE MANTENIMIENTO
Esta sección presenta la descripción de la metodología propuesta para auditar programas de mantenimiento de equipos y maquinaria.
Para establecer la metodología que permita hacer auditorías a programas de mantenimiento, se realizaron consultas bibliográficas y se tomaron elementos en común con otro tipo de auditorías que se han desarrollado desde hace muchos años, tal es el caso de auditorías energéticas y auditorías de calidad. [Ref 1, 2, 3, 4 ,5 , 6]
La metodología se define luego de consultas bibliográficas de libros, artículos técnicos de la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE), revistas de mantenimiento y de internet. Se consideran elementos en común con otro tipo de auditorías en las cuales se cuenta con amplia experiencia a nivel nacional e internacional, tal es el caso de auditorías energéticas y auditorías de calidad.
2.1 DEFINICION DE UNA AUDITORIA
Una auditoría a programas de mantenimiento es un examen sistemático e independiente para determinar si las actividades de mantenimiento se realizan de acuerdo a lo establecido por los fabricantes de los equipos y maquinaria y si los índices de desempeño del programa de mantenimiento son satisfactorios.
Objetivos de una auditoría:
• Determinar conformidades/No conformidades
• Determinar la eficacia del sistema para cumplir con el objeto de la actividad
• Proporcionar al auditado una oportunidad para mejorar
• Cumplir requisitos regulatorios
Características de una auditoría
• Debe legitimarse: es decir contar con el apoyo de una persona de alto mando responsable
• Consisten en estudios de prácticas actuales versus las buenas prácticas recomendadas
• Se realizan por personas expertas en el tema y que son independientes.
• Son programadas con anterioridad en lugar de ser realizadas como respuesta a un problema
• Son programadas y conducidas con el conocimiento y la participación de las personas que serán auditadas
• Se le informa a los altos mandos cualquier situación encontrada durante la auditoría
Ciclo de vida de una auditoría
El proceso de auditoría presenta un ciclo de vida como el que se presenta en la figura 2.1. Se presentan una serie de actividades y etapas que se deben seguir:
• Capacitación para auditores
• Establecimiento de programa de auditorías periódicas
• Ejecución de la auditoría
• Resultados de la auditoría
• Reporte de la auditoría
• Reunión para reportar resultados de la auditoría
• Acciones correctivas para mejorar
• Chequeo de resultados de implementación de mejoras
Capacitación para auditores Establecer un programa de auditorías periódicas Ejecución de la auditoría Resultados de la auditoría Reporte de la auditoría
Reunión para reportar resultados y discusión Acciones correctivas a para mejorar Chequeo de resultados de la implementación de mejoras Aprobación del Gerente o Director Dirección de auditorías nuevamente Dirección de auditorías especiales Reporte intermedio y discusión Reporte de resultados de implementación de mejoras Distribución de tareas para implementar mejoras
Ciclo de vida de
una auditoría
Figura 2.1Ilustración del ciclo de vida de una auditoría
En este documento, se hará énfasis a la etapa que se denomina ejecución de la auditoría y será sobre ésta que se presente la metodología propuesta en este documento.
La ejecución de una auditoría a programas de mantenimiento consta de 3 fases: descripción del sistema, evaluación del desempeño del sistema y recomendaciones. El proceso se ilustra en la figura 2.2.
Figura 2.2
Descripción del proceso de auditoría de programas de mantenimiento A continuación se describen cada una de estas fases.
2.2.1 Descripción del sistema
El objetivo de esta fase es describir de manera concisa la forma como se lleva a cabo la actividad de mantenimiento dentro de la empresa y la importancia que ésta tiene dentro la actividad económica de la empresa.
Para esto se recomienda describir los siguientes aspectos
Fase 1:
Describir el sistema
Fase 2:
Evaluar el desempeño del
sistema
• Descripción de la actividad económica que realiza la empresa
• Descripción de los equipos y maquinaria
• Descripción del programa de mantenimiento recomendado por el fabricante
• Descripción del programa de mantenimiento que lleva a cabo la empresa
• Descripción del personal a cargo del mantenimiento
• Pruebas de desempeño de la maquinaria
• Evaluación de la confiabilidad del sistema
• Evaluación de los costos operacionales del programa de mantenimiento que lleva a cabo la empresa
• Evaluación del personal que lleva a cabo el mantenimiento
Fase 3:
Proveer recomendaciones
• Identificar inconformidades
2.2.1.1 Descripción de la actividad económica que realiza la empresa
Con el objeto de contextualizar la labor de mantenimiento dentro de la empresa se debe describir la actividad que realiza la empresa y la importancia que tiene el mantenimiento de su maquinaria dentro de la actividad económica de la empresa.
2.2.1.2 Descripción de los equipos y maquinaria objeto del programa de mantenimiento
Se debe obtener un cuadro resumen con la descripción técnica de la maquinaria más relevante objeto del programa de mantenimiento Se recomienda para cada máquina o equipo obtener la siguiente información• Modelo, marca, año
• Función o actividad que realiza
• Cantidad
• Fuente de energía necesaria para su funcionamiento (electricidad o combustible)
• Tiempo de uso diario, por semana y por mes.
• Modo de operación ( continuo, esporádica, regular, etc.)
• Importancia dentro del proceso productivo
• Otras características específicas según el tipo de actividad.
La información que se solicite en esta etapa será tanto la que se tenga debidamente documentada, como aquella que la experiencia y el desarrollo de las actividades de la empresa pueda dar. Además deberá permitir establecer la manera de operar de la maquinaria y la importancia que cada uno de los equipos tiene dentro del proceso de producción de la empresa.
Para los diferentes procesos a auditar se deberán utilizar formularios con formatos que faciliten la recopilación de la información.
2.2.1.3 Descripción del programa de mantenimiento recomendado por el fabricante
Para cada equipo y maquinaria se debe describir el programa de mantenimiento predictivo, preventivo y correctivo especificado por el fabricante.
Generalmente los fabricantes establecen las actividades de mantenimiento que se deben realizar a sus equipos, para asegurar óptimas condiciones de funcionamiento y alargar la vida útil de la maquinaria. Por lo tanto, si no se siguen tales recomendaciones, existe una mayor probabilidad de que el equipo falle o no trabaje eficientemente.
2.2.1.4 Descripción del programa de mantenimiento que lleva a cabo la empresa
Se debe hacer una descripción detallada del programa de mantenimiento predictivo, preventivo y correctivo que esta siguiendo la empresa.
En el caso que el programa de mantenimiento se encuentre documentado o sistematizado, se utilizará toda la información que se facilite de esta manera.
• Variables que se controlan
• Tipos y frecuencia de pruebas que se hacen al equipo
• Detalle histórico de las reparaciones y fallas que ha tenido cada uno de los equipos y maquinaria.
Se debe hacer una comparación entre el mantenimiento recomendado por el fabricante, como se presentó en la sección anterior, y el realizado por la empresa.
2.2.1.5 Descripción del personal a cargo del mantenimiento que lleva a cabo la empresa
Se debe realizar un cuadro resumen que describa el perfil técnico del personal y sus responsabilidades dentro del programa de mantenimiento que lleva a cabo la empresa.
Se debe analizar si el perfil técnico del personal a cargo y el número de personas es el adecuado para llevar a cabo un programa de mantenimiento que se ajuste a las necesidades de la empresa.
2.2.2 Evaluación del desempeño del sistema
El objetivo de esta fase es evaluar la efectividad del programa de mantenimiento que lleva a cabo la empresa. Comprende la realización de pruebas, ensayos y análisis de la información recolectada en el numeral 2.1 que permitan diagnosticar:
• el estado operativo de la maquinaria y
• la confiabilidad del programa de mantenimiento mediante índices de desempeño. A continuación se describe cada uno de estos aspectos.
2.2.2.1 Pruebas de desempeño de la maquinaria
Se debe realizar el conjunto de pruebas que permitan evaluar el estado operativo de la maquinaria objeto del programa de mantenimiento. Las pruebas que se realicen pueden ser las que regularmente realiza la empresa, las especificadas en normativas estándar o las especialmente creadas para una aplicación especifica.
Por ejemplo en los equipos de medición se debe verificar su calibración mediante los procedimientos especificados por la norma estándar que lo regula. En la maquinaria para manufactura se debe verificar su ajuste. En los vehículos de transporte se verifica el estado del motor, sistema eléctrico, frenos etc.
La característica fundamental de este diagnóstico es que dará la información del estado de los equipos en el momento que se realiza la auditoría.
Las pruebas deben permitir evaluar los parámetros que permitan comparar el desempeño del equipo contra los valores:
• obtenidos en equipos similares disponibles en el mercado.
• Provenientes de la experiencia en la operación de equipos similares
• Recomendados por el fabricante
• Estándar para la operación de equipos que realicen la misma operación
2.2.2.2 Evaluación de la confiabilidad del sistema
La confiabilidad de la maquinaria se define como la probabilidad del buen funcionamiento del equipo bajo ciertas condiciones de uso y para un tiempo específico.
Con base en la información histórica recolectada en el numeral 2.1.4 se debe determinar la confiabilidad del programa mantenimiento que lleva a cabo la empresa, mediante la evaluación de los índices de desempeño de programas de mantenimiento [Ref. 7,2,3,4,5,6,7]. Se debe evaluar algunos de los siguientes índices:
• MD (Mean downtown): tiempo promedio que permanece un equipo sin poder usarse debido a una falla
• MTBF (Mean time between failure): tiempo promedio que el equipo se mantiene operando adecuadamente
• MTTRS (Mean time to restore system): tiempo promedio que toma reestablecer un sistema desde la condición de falla hasta un estado de operación normal
• MTBM (Mean time between maintenance): tiempo promedio entre cualquier acción que se realice del sistema de mantenimiento
• MTBCF (Mean time between critical failure): tiempo promedio entre fallas que causan la pérdida de alguna función del sistema, y que será clasificado como crítico según la empresa
• MTTR (Mean time to repair): tiempo promedio que toma reestablecer un sistema desde la condición de falla hasta un estado de operación normal
• MTTF (Mean time to failure): tiempo promedio que el equipo se mantiene operando sin falla durante un período establecido de medición y bajo condiciones estables del equipo
• MTBR (Mean time between repair): tiempo promedio que toma remover y reemplazar algún elemento del equipo
Una vez obtenidos los valores de estos índices, se deben comparar contra los valores:
• obtenidos en equipos similares disponibles en el mercado.
• Provenientes de la experiencia en la operación de equipos similares
• Recomendados por el fabricante
• Estándar para la operación de equipos que realicen la misma operación
2.2.2.3 Evaluación de los costos operacionales del programa de mantenimiento que lleva
a cabo la empresa
Se debe evaluar la relación beneficio costo del programa de mantenimiento que lleva a cabo la empresa. Esto se realiza mediante la evaluación de algunos de los siguientes índices:
• TM (Total de materiales): costo total de los materiales utilizados para las reparaciones y mantenimiento preventivo.
• CHA (Costo horas averías): costo de las horas en que existe alguna avería
• MEA (Material empleado en averías): costo del material empleado para reparar las averías
• CHPV (Costo horas preventivo): costo del tiempo utilizado para mantenimiento preventivo
• MEPV (Material empleado para preventivo): costo de los materiales utilizados para el mantenimiento preventivo.
• CHPD (Costo horas predictivo): costo del tiempo utilizado para mantenimiento predictivo
• MEPD (Material empleado para predictivo): costo de los materiales utilizados para el mantenimiento predictivo
Una vez obtenidos los valores de estos índices, estos se deben comparar contra los valores:
• Provenientes de la experiencia en la operación de equipos similares
• Estándar para la operación de equipos que realicen la misma operación
2.2.2.4 Evaluación del personal a cargo del mantenimiento que lleva a cabo la empresa
Se debe evaluar la efectividad del personal a cargo del mantenimiento dentro de la empresa. Para ello se pueden utilizar los siguientes índices:• HPD (Horas predictivo): horas utilizadas para mantenimiento predictivo
• HPV (Horas preventivo): horas utilizadas para mantenimiento preventivo
• HA (Horas averías): horas utilizadas para reparación de averías
• PEM (Personal efectivo en mantenimiento): horas que se tiene personal efectivo en labores de mantenimiento.
• IRP (Indice de rendimiento del personal): muestra el rendimiento que tiene el personal a cargo del mantenimiento.
2.2.3 Recomendaciones y conclusiones
Con base en los numerales 2.2.1 y 2.2.2 se deben identificar las inconformidades y las oportunidades de mejora.
2.2.3.1 Identificar inconformidades
Mediante la comparación entre:• los procedimientos de mantenimiento que realiza la empresa y los recomendados por el fabricante
• los resultados de las pruebas de desempeño de los equipos y maquinaria y los esperados por equipos y maquinaria similar
• Los valores de índice de desempeño obtenidos por la empresa con el programa de mantenimiento que lleva a cabo y los valores de índices de desempeño recomendados
Se debe identificar los aspectos más relevantes donde el programa de mantenimiento que lleva a cabo la empresa tiene deficiencias y debilidades o simplemente no se ajusta a lo recomendado.
2.2.3.2 Identificar las oportunidades de mejora
Se deben identificar y especificar en forma prioritaria las acciones cuya implementación tendrían el mayor impacto positivo en el desempeño del programa de mantenimiento que lleva la empresa. Para cada oportunidad de mejora identificada se debe evaluar tanto la factibilidad técnica como económica de su implementación.
2.3 COMENTARIOS GENERALES
La metodología planteada en este documento, es una guía general para la realización de auditorías de programas de mantenimiento. Se busca mejorar significativamente los costos de mantenimiento y la disponibilidad de los equipos.
2.3.1 Recursos necesarios para realizar auditorías de mantenimiento siguiendo la
metodología propuesta
Para aplicar la metodología propuesta para auditar programas de mantenimiento es necesario contar con los instrumentos especializados que permitan realizar las pruebas de desempeño de los equipos que son objeto del programa de mantenimiento. Para cada programa se requieren instrumentos de diferente naturaleza. Adicionalmente se requiere contar con software estadístico especializado como Excel, MiniTab, Arena, SPSS, etc.
La metodología está diseñada para que la realicen personas con experiencia en mantenimiento, aplicación de la estadística básica y en el proceso donde se aplica el programa de mantenimiento a auditar.
2.3.2 Recomendaciones al realizar auditorías de mantenimiento siguiendo la
metodología propuesta
Para asegurar el éxito de la auditoría, es indispensable contar con la iniciativa y entusiasmo de la cabeza de la empresa donde se va a realizar la auditoría.
Es necesario contar con el apoyo incondicional de las personas encargadas del manejo de la información, pues los análisis de confiabilidad dependen de la información disponible.
Para aprovechar mejor el tiempo de ejecución de la auditoría, se recomienda desarrollar el análisis de confiabilidad de manera paralela con las pruebas de desempeño del sistema.
1. REFERENCIAS
1 Righini, R, et al. A new method for reliability centered maintenance improvement. Paper SAE Techinical Paper Series. Birmingham, Alabama. 1999.
2 Mitra, A. Fundamentals of quality control and improvement. 2ª Edición. Prentice-Hall. New Jersey. 1998. 3 Jurán, JM. Análisis y planeación de la calidad 3ª Edición. McGraw-Hill. México. 1995.
4 Jurán,JM. Quality Control Handbook. McGraw-Hill. USA. 3ª Edición. 1974 5 Thumann, A. Handbook of Energy Audits. Prentice-Hall. USA. 4ª Edición.1995
6 Tavares, Lourival. Auditorías de Mantenimiento. Presidente Comité Panamericano de Ingeniería de mantenimiento. Revista Mantenimiento. San José. 2001.
7 Righini, R, et al. A new method for reliability centered maintenance improvement. Paper SAE Techinical Paper Series. Birmingham, Alabama. 1999.
2 Mitra, A. Fundamentals of quality control and improvement. 2ª Edición. Prentice- Hall. New Jersey. 1998.
3 Jurán, JM. Análisis y planeación de la calidad 3ª Edición. McGraw-Hill. México. 1995.
4 Jurán,JM. Quality Control Handbook. McGraw-Hill. USA. 3ª Edición. 1974 5 Thumann, A. Handbook of Energy Audits. Prentice-Hall. USA. 4ª Edición.1995
6 Tavares, Lourival. Auditorías de Mantenimiento. Presidente Comité Panamericano de Ingeniería de mantenimiento. Revista Mantenimiento. San José. 2001.
1,2, 3456
1 Righini, R, et al. A new method for reliability centered maintenance improvement. Paper SAE Techinical Paper Series. Birmingham, Alabama. 1999.
2 Mitra, A. Fundamentals of quality control and improvement. 2ª Edición. Prentice- Hall. New Jersey. 1998.
3 Jurán, JM. Análisis y planeación de la calidad 3ª Edición. McGraw-Hill. México. 1995.
4 Jurán,JM. Quality Control Handbook. McGraw-Hill. USA. 3ª Edición. 1974 5 Thumann, A. Handbook of Energy Audits. Prentice-Hall. USA. 4ª Edición.1995
6 Tavares, Lourival. Auditorías de Mantenimiento. Presidente Comité Panamericano de Ingeniería de mantenimiento. Revista Mantenimiento. San José. 2001.
CAPÍTULO 3
AUDITORÍA AL PROGRAMA DE MANTENIMIENTO DE
LA RED DE MONITOREO DE LA CALIDAD DEL AIRE DE
BOGOTÁ (RMCAB)
3.1. INTRODUCCIÓN
El Departamento Técnico Administrativo del Medio Ambiente (DAMA), en la división de Calidad del Aire, realiza monitoreos constantes de los contaminantes presentes en el aire de Bogotá.
La red de monitoreo, consta de 14 estaciones, cada una de ellas tiene sensores de los principales contaminantes (PM10, SO2, NO, NO2, NOx, CO y O3, entre otros).
Periódicamente se generan reportes de la cantidad de contaminantes presentes en el aire de la ciudad. De esta manera, se determina el comportamiento de estos contaminantes y como respuesta a ello se dictan políticas de regulación y de inversión para buscar la descontaminación.
En este capítulo se presentan los resultados obtenidos al realizar una auditoría al programa de mantenimiento de la red, utilizando la metodología propuesta en este documento. La auditoría al programa de mantenimiento se realizó en conjunto con el Grupo Auditor de la Red de Monitoreo.
3.2. DESCRIPCIÓN DE LA RED DE CALIDAD DEL AIRE
A continuación se presenta la descripción de las actividades de la red de monitoreo de calidad del aire de Bogotá y se establece la importancia del programa de mantenimiento dentro de tales actividades.
3.2.1 Descripción de la actividad que realiza la RMCAB
Los objetivos generales establecidos por la OMS para RMCA’s [Ref 7] son los siguientes:
• Determinar la exposición y evaluar el impacto en la salud de la población.
• Informar al público acerca de la calidad del aire y del incremento de amenazas.
• Determinar conformidades con estándares nacionales o internacionales.
• Proveer información para el manejo de la calidad del aire, el planeamiento del tráfico y el uso del suelo.
• Identificar tendencias de los ecosistemas naturales.
• Identificar y ubicar recursos naturales.
• Desarrollar y validar herramientas de administración (Sistemas de Información Geográfica y Modelos).
• Evaluar el impacto de recursos sobre áreas y puntos.
• Apreciación de tendencias para identificar problemas futuros o progresos versus objetivos de administración y control.
3.2.2 Descripción de los equipos de la RMCAB
Para establecer el listado de los equipos de la RMCAB y evaluar el estado de los mismos, se realizaron visitas a cada una de las estaciones de la red.
Las tablas 3.1 y 3.2 y la figura 3.2 resumen los resultados obtenidos identificando los equipos disponibles en cada estación de la RMCAB y la evaluación de su estado.
Figura 3.1
Tabla 3.1.
Resultados obtenidos identificando los equipos disponibles en cada estación de la RMCAB
ESTACIÓN SO2 NO/NOx CO O3 CH4/NMHC PM10 TSP calibrador aire cero datalogger
U. del Bosque ü X ü ü ü ü ü
MinAmbiente X X ü X ü ü
Sony Music ü X X ü ü ü ü ü ü ü
Carrefour ü ü ü ü ü ü ü
Cazuca ü ü ü ü ü ü ü ü
Escuela Col. de Ing. ü ü ü ü ü ü
Central de Mezclas ü ü ü ü ü
U. Santo Tomás ü ü ü ü ü ü
Escuela Med. Juan Corpas ü X ü ü ü ü ü ü
Cade Energía ü ü ü ü ü ü ü
Merck X ü ü ü ü ü ü ü
Hilanderías Fontibón ü X ü X ü ü ü ü
EQUIPOS
Tabla 3.2.
Resultados obtenidos evaluando el estado de los equipos disponibles en cada estación de la RMCAB
DESCRIPCIÓN DEL
EQUIPO FUNCIONAN NO FUNCIONAN
NO ESTÁN EN LA ESTACION NÚMERO TOTAL DE EQUIPOS SO2 8 2 10 NO/NOx 7 5 12 CO 5 1 6 O3 4 2 6 CH4/NMHC 3 0 1 4 PM10 12 0 12 TSP 4 0 4 calibrador 10 0 2 12 aire cero 11 0 1 12 TOTAL 43 10 4 57
Las tablas 3.1 y 3.2 y la figura 3.2 muestran que de los 57 equipos disponibles en las estaciones de la RMCAB (incluyendo analizadores de gases y material particulado, generadores de aire cero y calibradores), el 75% están funcionando, el 18% no están funcionando y el 7% no se encuentran en las estaciones aunque figuran dentro del inventario del DAMA. También se observa que todos los analizadores de partículas están funcionando. En contraste, cerca de la mitad de los analizadores de NO/NOx no se encuentran funcionando.
La tabla 3.3 describe la tecnología empleada por cada uno de los equipos usados en las estaciones de la RMCAB. Se observa que todos los equipos usados en las estaciones de la RMCAB son homologados por la US EPA, excepto por los medidores de material particulado.
Tabla 3.3.
Descripción de la tecnología empleada por los equipos que se utilizan en la RMCAB
Sustancia Método de detección
empleado Automático Homologado por la US EPA CO Correlación IR Si Si NO Quimiluminiscencia Si Si SO2 Fluorescencia UV Si Si
Material particulado Atenuación Beta Si No
SO2 NO/NOX PM 10 NO/NOX PM 10 SO2 NO/NOX PM 10 TSP SO2 NO/NOX PM 10 TSP SO2 NO/NOX CO O3 PM 10 TSP NO/NOX CH4/NMHC PM10 SO2 NO/NOX CH4/NMHC PM10 SO2 NO/NOX CO O3 PM10 SO2 NO/NOX CO O3 PM10 SO2 NO/NOX CO O3 PM10 SO2 NO/NOX CO O3 PM10 SO2 NO/NOX CO O3 CH4/NMHC PM 10 TSP SO2 NO/NOX CO O3 CH4/NMHC PM 10 TSP SONY MERK CADE UNIVERSIDAD DEL BOSQUE UNIVERSIDAD STO TOMAS OLAYA UNIVERSIDAD NACIONAL CARREFOUR FONTIBON CENTRAL DE MEZCLAS ESCUELA DE INGENIERIA MIN AMBIENTE CAZUCA CLINICA CORPAS SO2 NO/NOX CO CH4/NMHC PM 10 TSP Figura 3.2.
Estado actual de los equipos en cada una de las estaciones de la RMCAB. Los ítems cruzados con rojo significan que en la respectiva estación el equipo está inventariado pero no está instalado o no funciona.
Los medidores de material particulado con que cuenta la red son marca DASIBI, la cual no aparece registrada como homologada por la US EPA. Sin embargo el método de atenuación Beta utilizado por estos equipos es similar al de los analizadores Met-One los cuales se encuentran dentro de la lista de equipos equivalentes u homologados por la US-EPA.
3.2.3 Descripción del programa de mantenimiento recomendado por el fabricante
En esta sección se presenta una descripción del programa de mantenimiento recomendado por los fabricantes de los equipos.
• Programa de mantenimiento recomendado por el fabricante
Las referencias 8, 9 y 10 describen en detalle el tipo de mantenimiento preventivo que se les debe aplicar a estos equipos. El mantenimiento preventivo recomendado por los fabricantes de estos equipos se divide en dos clases dependiendo de la periodicidad con que se aplican: mantenimiento rutinario y mantenimiento general.
El mantenimiento rutinario corresponde a la realización de actividades frecuentes como limpieza de los pads de ventilación, limpieza del pluviómetro, verificación del cero para los analizadores, verificación de las lecturas de los sensores meteorológicos entre otros. Típicamente este tipo de mantenimiento se realiza semanalmente.
El mantenimiento general corresponde a una revisión más exhaustiva y completa en intervalos de tiempo más largos. En este tipo de mantenimiento, además de las actividades del mantenimiento rutinario, se realizan otras más especializadas como la limpieza del manifold, limpieza del ducto de toma de muestras para el analizador de partículas y calibración. Típicamente este tipo de mantenimiento se realiza cada 3 meses. Las tablas 3.4, 3.5 y 3.6 muestran los principales procedimientos de mantenimiento preventivo recomendados por los fabricantes para los equipos de la RMCAB.
Tabla 3.4.
Principales procedimientos de mantenimiento preventivo recomendados por los fabricantes para los equipos de análisis de gases de la RMCAB
Analizador Actividad específica
SO2 NOx CO O3 HC
Verificación de fugas MR MR MR MR MR
Cambio de filtro de teflón MR MR MR MR MR
Cambio y/o ajuste de la bomba MG MG NA NA NA
Cambio del sistema de remoción continua de
hidrocarburos MG NA NA NA NA
Cambio del removedor cero MG NA MG MG NA
Cambio válvulas solenoides MG MG MG NA NA
Cambio y/o ajuste de la lámpara de zinc MG NA NA NA NA
Cambio del filtro de interferencia primaria MG NA NA NA NA
Limpieza y/o cambio de los restrictores de
flujo del equipo MG MG NA NA NA
Limpieza de los elementos ópticos MG NA NA NA NA
Limpieza de la cámara de reacción MG MG NA NA NA
Cambio del programa de memoria ROM MG MG MG NA NA
Cambio de materiales químicos para
generación interna de aire cero NA MG NA NA NA
Cambio del fotomultiplicador NA MG NA NA NA
Cambio del enfriador Peltier NA MG NA NA NA
Cambio de las cápsulas secas NA MG NA NA NA
Cambio del ventilador NA MG NA NA NA
Cambio del filtro óptico NA MG NA NA NA
Cambio y/o ajuste del Generador de Ozono NA MG NA NA NA
Cambio y/o ajuste del convertidor catalítico
(NO2 - NO) NA MG NA NA NA
Cambio de la rueda de correlación NA NA MG NA NA
Cambio y/o ajuste de la fuente infrarroja NA NA MG NA NA
Limpieza de los espejos NA NA MG NA NA
Cambio y/o ajuste válvula multipuerto NA NA NA MG NA
Detector inozación de llama NA NA NA MG NA
Calibración de dos puntos MR MR MR MR MR
Calibración multipunto MG MG MG MG MG
Tabla 3.5.
Programa de mantenimiento preventivo para analizadores de material particulado.
Componente Actividad específica Tipo de mantenimiento
Cambio del filtro de papel MR
Cambio del filtro de la bomba MG
Cambio del papel de impresión MG
Componentes con menor vida útil
Cambio del cartucho de impresión MG
Cambio del PMT MG
Cambio del motor de referencia MG
Cambio del riel de alimentación MG
Componentes con mayor vida útil
Cambio del riel de elevación MG
Limpieza de la cabeza de entrada de TSP MG
Cabezas
Limpieza de la cabeza de entrada de PM10 MG
Tabla 3.6.
Actividades de mantenimiento para otros equipos de la RMCAB
Componentes Actividades de mantenimiento
Sistema de adquisición de datos
• Cambio del software EPROM
• Cambio del kit de baterías
• Cambio del fusible
• Cambio de la batería del datapack
Sistema de calibración
• Chequeo de fugas
• Chequeo de fugas en el fotómetro
• Limpieza del filtro del ventilador de enfriamiento
• Limpieza de la celda óptica
• Verificación de la exactitud de los componentes primarios internos
Unidad de aire cero
• Drenaje del vapor de agua
• Cambio del filtro de carbón activado
• Cambio del filtro de purafyl
• Cambio del bloque de reacción de CO
• Cambio del bloque de reacción de HC
• Cambio del filtro coalescente
• Cambio del filtro de partículas
3.2.4 Descripción del programa de mantenimiento que lleva a cabo la RMCAB
El programa de mantenimiento que está llevando a cabo el operador actual de la RMCAB consiste en:
• En la estación central de operación de la RMCAB diariamente se revisa la situación operativa de todos los equipos automáticos de la Red.
• De esta revisión se definen las acciones correctivas a realizar y se establece la prioridad con que se deben realizar.
• Se visita la estación de monitoreo que presenta el problema
• El operario diagnostica si la reparación se puede o no realizar directamente en la estación.
• Cuando la reparación no se puede realizar directamente en la estación se remueve el equipo.
• Los equipos dañados se envían a empresas particulares para su reparación.
• Una vez se soluciona el inconveniente, se procede a la instalación del equipo en la estación dónde fue removido.
En las visitas periódicas a las estaciones se realiza una revisión general de los parámetros operativos de cada uno de los equipos que conforman la estación y se procede a la sustitución de elementos consumibles, así como la ejecución de las reparaciones y ajustes necesarios. No se lleva un registro detallado de las actividades realizadas en cada estación, ni del mantenimiento que se realiza a cada equipo.
El operador actual cuenta con un stock de materiales consumibles (filtros y reactivos). Sin embargo no cuenta con un stock de repuestos adecuado, ni con equipos de medición de reemplazo. Tampoco se cuenta con un laboratorio propio del operador ni con un vehículo para el transporte de personal y equipos.
3.2.5 Descripción del personal a cargo del mantenimiento de la RMCAB
Actualmente la operación y mantenimiento de la RMCAB la realiza una persona que tiene estudios de bachillerato, y que actualmente cursa segundo semestre en Ingeniería Electrónica. Esta persona tiene 3 años de experiencia en la operación y mantenimiento de la RMCAB, además ha trabajado para las diferentes firmas que han estado a cargo de la operación de la RMCAB. Actualmente trabaja directamente para el DAMA.
3.3
EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO DEL SISTEMA
El objetivo de esta fase es evaluar la efectividad del programa de mantenimiento que se lleva a cabo en la operación de la RMCAB. Se evalúa:
• El estado operativo de la maquinaria
• La confiabilidad del programa de mantenimiento mediante índices de desempeño
resultados obtenidos.
3.3.1 Pruebas de desempeño de los equipos
La evaluación del estado operativo de los equipos disponibles en las estaciones de monitoreo de calidad del aire consiste en evaluar su calibración.
Debido a limitaciones de disponibilidad de equipos únicamente se evaluó la calibración de los equipos analizadores de SO2, NO/NOx y CO. Para este propósito se empleó la metodología
recomendada por la US-EPA para calibrar analizadores de gases. Esta metodología consiste en hacer pasar una mezcla de gases con composición conocida a través del analizador y comparar el valor reportado por el equipo contra el valor de composición conocida. La figura 3.3 ilustra la metodología empleada
Figura 3.3.
Ilustración del proceso de verificación de la calibración de los analizadores de gases.
En este caso se empleó un cilindro con una mezcla de gases especificada en la tabla 3.7. La composición de los gases de este cilindro posee certificado de composición con trazabilidad NIST. El cilindro con la mezcla de gases fue adquirido exclusivamente para esta labor de verificación de calibración de los analizadores de gases de la RMCAB
Tabla 3.7.
Composición de la mezcla de gases del cilindro usado para la verificación de la calibración de los analizadores de gases de la RMCAB
Sustancia Composición volumétrica (ppm)
CO 1010
NO 50,0
SO2 48,5
Como gas dilusor se prefirió usar un cilindro de N2 de alta pureza (99.999%) en lugar de una fuente
de generación de aire cero, dado que las fuentes de aire cero disponibles no son portátiles y no poseen scrubbers de CO.
Como mezclador dinámico de gases se empleó un calibrador multigas marca DASIBI. Se verificó el correcto funcionamiento de este mezclador empleando la metodología descrita en el documento titulado “Metodología para verificar el correcto funcionamiento de calibradores multigases” . La verificación del correcto funcionamiento del calibrador multigas seleccionado fue aplicada tanto al inicio del proceso de verificación de calibración de los analizadores de gases, como al final. Se encontró que al final del proceso este calibrador multigas continuaba funcionando en forma apropiada. La figura 3.4 muestra la curva de calibración al inicio del proceso y la figura 3.5 muestra la curva de calibración al final del proceso.
Figura 3.4
Verificación inicial del correcto funcionamiento del calibrador multigas usado durante la verificación de la calibración de analizadores de gases de la RMCAB
.
y = 1.0007x + 0.0636 R2 = 0.9984 0 2 4 6 8 10 12 0 5 10Lectura calibrador multigas (SLPM)
Caudal real (SLPM)
Figura 3.5
Verificación final del correcto funcionamiento del calibrador multigas usado durante la verificación de la calibración de analizadores de gases de la RMCAB.
Con el objeto de sistematizar el proceso de verificación de la calibración de los analizadores de gases de la RMCAB, se diseñó el formato mostrado en la figura 3.6. Mediante la aplicación de este formato se obtienen los parámetros descritos en la tabla 3.8.
y = 1,1004x - 0,7538 R2 = 0,9982 0 2 4 6 8 10 12 0 5 10
Lectura Calibrador Multigas (SLPM)
Estación de monitoreo Estación N° 14 Hilanderías Fontibón
Realizado por Carlos Mauricio Paez, Alfonso Martínez, Leonardo Fajardo Operador de la red
Hora entrada Hora salida Analizador del SO2 Analizador de NO Analizador de CO
Real Leído Real Leído Real Leído
10000 0 0.000 0 0 0 0 0 10 9900 100 0.010 500 550 500 550 10000 9990 9950 50 0.005 250 265 250 275 5000 4875 9970 30 0.003 150 165 150 165 3000 3010 9980 20 0.002 100 110 100 110 2000 1980 9990 10 0.001 50 55 50 55 1000 999 CO (ppm) SO2 (ppm) NO (ppm) 1000 50 50
Identificación del cilindro del gas de calibración: Identificación del mezclador de gases
Resultados
Equipo Pendiente Offset R2
SO2 0.91 0.86 0.9996
NO 0.91 0.00 1.0000
CO 1.00 9.46 0.9998
Prueba multipunto para analizadores de SO2, NO y CO
SO2 (ppb) NO (ppb) CO (ppb)
Concentraciones gas de calibración Qaire (ml/min) Qtanque (ml/min) DR Calibración analizador de SO2 y = 54771x - 0.8651 R2 = 0.9996 0 100 200 300 400 500 600 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 Razón de dilución Co nce ntr ació n (pp b)
SO2 nominal SO2 medido Lineal (SO2 medido)
Calibración analizador de NO y = 55000x + 7E-14 R2 = 1 0 100 200 300 400 500 600 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 Razón de dilución Co nce ntr ació n (pp b)
NO nominal NO medido Lineal (NO medido)
Calibración analizador de CO y = 996031x - 8.7735 R2 = 0.9998 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012 Razón de dilución Co nce ntr ació n (pp b)
CO nominal CO medido Lineal (CO medido)
Figura 3.6
Formato diseñado para sistematizar el proceso de evaluación de la calibración de los equipos analizadores de gases de la RMCAB.
Tabla 3.8.
Parámetros que describen la calibración de los equipos analizadores de gases
Parámetro Significado
Pendiente
Describe la calibración del equipo. Una pendiente cercana a 1 corresponde a equipos cuya calibración es adecuada. Generalmente se aceptan desviaciones del 1%. Es decir valores entre 0.99 y 1.01
Intercepto Describe el offset del equipo. Valores cercanos a 0 son deseables. De lo contrario se requiere un ajuste del cero del equipo
R2 Describe la variabilidad del proceso de evaluación de la calibración del equipo. Valores cercanos a 1 son deseables
Finalmente se realizaron visitas para verificar la calibración de los analizadores de gases. La tabla 3.9 muestra los resultados obtenidos.
Tabla 3.9.
Resultados obtenidos durante el proceso de verificación de calibración de los analizadores de gases de la RMCAB SO2 NO CO Estación m b R2 M b R2 m b R2 1 0.44 3.87 0.9992 1.75 -0.95 0.9996 2 0.51 -0.65 1.0000 3 0.30 -4.41 0.9981 6 0.12 -18.83 0.9822 1.08 -18.71 0.9820 7 3.08 -46.84 0.9066 2.68 -43.18 0.9437 0.72 1.40 0.9955 8 0.84 1.13 0.9997 9 0.90 -0.81 0.9961 10 0.65 2.31 0.9994 1.06 0.83 0.9997 11 1.06 4.28 0.9988 1.43 -0.58 0.9953 12 0.84 5.06 0.9994 2.03 9.63 0.9986 13 0.88 4.32 0.9995 1.16 -0.28 0.9934 14 0.63 -53.06 0.9733 1.05 -0.22 0.9974 Promedio 1.15 -10.80 0.9773 1.35 -6.69 0.9885 1.10 0.18 0.9948 Des std 1.14 22.44 0.0402 0.71 18.33 0.0207 0.36 1.07 0.0012
La tabla 3.9 muestra que:
• 1 de los 8 analizadores de SO2 de la RMCAB se encuentra calibrado
• 3 de los 8 analizadores de NO de la RMCAB se encuentran calibrados
• 2 de los 5 analizadores de CO de la RMCAB se encuentran calibrados
Lo anterior indica que en el momento de la auditoría existía un problema generalizado de calibración de equipos. El 71% de los equipos se encontraban descalibrados. Se recomienda acoger la recomendación de los fabricantes en el sentido que se deben realizar calibraciones multipunto por lo menos cada 6 meses.
3.3.2 Evaluación de la confiabilidad del sistema
La evaluación de la confiabilidad de un programa de mantenimiento consiste en determinar el valor que asumen un conjunto de índices (Ref. 1, 2, 3, 4, 5, 6). Este conjunto de índices califican qué tan exitoso es el programa de mantenimiento en garantizar el estado operativo la maquinaria. Es decir, califican el nivel de seguridad que se puede tener para que la maquinaria permanezca operando. Típicamente esta evaluación se realiza analizando estadísticamente los reportes de mantenimiento que se llevan para cada equipo o maquinaria.
3.3.2.1
Porcentaje de recuperación de datos
Con el objeto de evaluar la confiabilidad del programa de mantenimiento que se aplica en la operación de la RMCAB se indagó por el registro histórico de los reportes de los mantenimientos que se han realizado a cada equipo. Se encontró que esta información no se lleva en forma adecuada, ya que no existen bitácoras de mantenimiento específicas para cada equipo donde se pueda consultar los detalles de actividades de mantenimiento realizadas.
Como alternativa se optó por usar la identificación que lleva consigo cada dato que llega a la estación central de la RMCAB proveniente de cada uno de los equipos, y que se conoce como bandera. Estas banderas describen el estatus de cada dato. De allí se puede saber cuales datos son válidos y cuáles no válidos, y en este caso el origen del problema. La tabla 3.10 describe cada una de las banderas (estado del dato) usadas en la operación de la RMCAB.
Dado que se lleva registro de datos durante un intervalo de tiempo uniforme (cada 10 minutos), el porcentaje de datos marcados como datos válidos (bandera V) se puede asociar al índice de mantenimiento (100% - MD), que consiste en el porcentaje de tiempo promedio que el equipo se mantiene operando adecuadamente. Sin embargo esta metodología evalúa el conjunto de equipos involucrados en el proceso de determinar el valor del dato y hacerlo llegar hasta la estación central (analizador, MODEM, red telefónica etc). No permite evaluar cada equipo por separado.
Tabla 3.10.
Descripción de algunas banderas usadas para describir el estatus de cada dato que llega a la estación central de la RMCAB
Bandera Validez* Descripción de la bandera
V S Dato válido
O S Dato corregido
C N Dato perturbado por Calibración
S N Dato perturbado por Calibración de Span Z N Dato perturbado por Calibración de Zero D N Dato erróneo por fallo técnico
# N Datos insuficientes < S Falta de datos
E N Fallo Eléctrico
F N Fallo corriente eléctrica ! N Señal fuera de rango
* S: Si - N: No
Las tablas 3.11 y 3.12 muestran el porcentaje de datos de CO, SO2 y NO que estuvieron marcados
con las banderas especificadas en la tabla 3.10, durante el año 2000 y 2001. Tabla 3.11.
Porcentaje de datos de CO, SO2 y NO marcados por cada una de las banderas usadas en la operación de la RMCAB durante el año 2000
Banderas Estación ! < B C D F M O S V Z 1 0.575 0.052 0.000 0.000 6.526 0.765 0.000 0.000 0.003 91.97 0.113 2 0.179 0.021 0.000 0.000 36.683 2.286 0.000 0.000 0.000 60.82 0.008 3 0.766 0.077 0.000 0.000 24.040 1.396 0.000 0.000 0.014 73.42 0.282 6 0.245 0.061 0.000 0.000 17.781 5.080 0.000 0.000 0.001 76.78 0.054 7 0.466 0.061 0.000 0.000 24.152 4.539 0.000 0.000 0.011 70.29 0.476 8 0.132 0.082 0.000 0.000 4.566 11.156 0.001 15.877 0.002 68.18 0.000 9 3.879 0.103 0.000 0.000 4.641 10.799 0.000 19.449 0.000 61.13 0.000 10 1.654 0.062 0.002 0.000 15.294 1.363 0.000 0.000 0.004 81.59 0.030 11 0.007 0.022 0.000 0.000 42.992 4.598 0.000 0.000 0.003 52.36 0.017 12 0.179 0.060 0.000 0.000 2.093 3.390 0.000 0.000 0.008 94.20 0.071 13 0.110 0.061 0.311 0.000 6.464 6.434 0.000 0.000 0.560 85.75 0.311 14 0.045 0.088 0.302 0.000 8.332 9.535 0.000 0.000 0.615 80.78 0.300 Total 0.848 0.066 0.052 0.000 15.891 5.532 0.000 3.752 0.104 73.61 0.143
Tabla 3.12.
Porcentaje de datos de CO, SO2 y NO marcados por cada una de las banderas usadas en la operación de la RMCAB durante el año 2001
Banderas Estación ! < B C D F S V Z 1 1.757 0.120 0.000 0.000 3.707 8.379 0.015 85.961 0.061 2 0.088 0.028 0.082 0.000 29.047 1.094 0.002 69.659 0.000 3 0.601 0.164 0.000 0.000 11.404 4.254 0.006 83.461 0.111 6 4.871 0.184 0.000 0.000 3.490 6.285 0.000 85.168 0.003 7 1.096 0.115 0.440 0.000 8.843 8.024 0.006 81.453 0.024 8 1.317 0.183 0.000 0.000 1.344 10.988 0.000 86.168 0.000 9 0.353 0.259 0.001 0.000 0.224 15.920 0.000 83.241 0.000 10 0.488 0.102 0.000 0.000 0.130 5.226 0.000 94.055 0.000 11 0.225 0.132 0.001 0.000 29.210 5.630 0.000 64.801 0.001 12 0.545 0.063 0.000 0.000 0.000 4.974 0.002 94.383 0.034 13 14 Total 1.072 0.155 0.050 0.000 7.848 8.092 0.002 82.76 0.019
De las tablas 3.11 y 3.12 se puede observar que:
• En general, el tiempo promedio que los equipos se mantienen operando adecuadamente (100% -MD) aumentó de 73.6% en el año 2000 al 82.7% en el año 2001. Sin embargo este valor aún está por debajo del mínimo recomendado por la EPA para la operación de RMCA’s, el cual es del 90%.*
• El porcentaje de fallas técnicas disminuyeron de 15.8% en el año 2000 al 7.8% en el año 2001.
• El porcentaje de problemas eléctricos aumentó del 5.5% en el año 2000 al 8.1% en el año 2001.
• Hubo un aumento en el porcentaje de datos faltantes del 0.06% en el año 2000 al 1.07% en el año 2001.
• La bandera C muestra que durante los años 2000 y 2001 no hay indicios de que se hubieran realizado procesos de calibración en los equipos de medición. Sin embargo, sí hay indicios de que se realizaron calibraciones de cero.
Además se realizó un análisis de fallas para cada estación. En este análisis se utilizaron promedios mensuales de fallas en los sensores de cada estación de monitoreo. A continuación se presenta el análisis de tiempo de falla de los sensores de PM10, CO, NOx, SO2 y O3.
*
Usualmente en la operación de RMCA’s se habla en términos de porcentaje de recuperación de datos en lugar de (100% -MD)
3.3.2.2
Análisis de fallas por estación
El análisis que se presenta a continuación se realizó a partir de los porcentajes promedios mensuales de fallas de los sensores en cada estación de monitoreo desde mayo de 2000 hasta abril de 2002. Se consideran los siguientes tipos de falla:
• datos inválidos por estar fuera del rango del equipo (“ ! ”)
• datos inválidos por fallo técnico (“ D “)
• datos inválidos por fallo en la corriente eléctrica (“ F “)
A continuación se presenta el análisis correspondiente a los sensores de cada magnitud (PM10, SO2, NOx, CO y O3) para las 14 estaciones de monitoreo de calidad del aire del DAMA.
Material particulado (PM10)
Presenta un comportamiento muy similar en todas las estaciones, tal y como se observa en la figura 3.7.
Por datos fuera del rango, se observa que las estaciones 1,7,8,9,10 y 12 presentan porcentajes de fallas entre el 2% y 3,5%, mientras que el resto de estaciones menos de 1%. La estación que presentó mayores problemas por este tipo de falla fue la estación 1 con 3,4%. Además, se determinó que los meses que presentó la mayor cantidad de datos inválidos por este tipo de falla fueron mayo, junio y julio de 2001.
Los datos inválidos por fallos técnicos representan porcentajes de fallas entre 5% y 10%, la mayoría de las estaciones. Las estaciones 5 y 13 presentaron el mejor rendimiento, pues durante el período estudiado no tuvieron datos inválidos por fallos técnicos.
Por fallos en la corriente eléctrica, las estaciones con mayores porcentajes de datos inválidos por fallo eléctrico fueron la 8, 9, y 14 con aproximadamente el 15% de sus datos inválidos por este evento. La estación que presentó menos problemas por falta de electricidad fue la 2.
0 5 10 15 20 25 30 35 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Estaciones 0 5 10 15 20 25 30 35 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 PM10 0 5 10 15 20 25 30 35 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 % Fallas Fallo eléctrico Fallo técnico Datos inválidos Figura 3.7
Promedios mensuales del porcentaje de datos de PM10 para los 3 tipos de falla analizados para las 14 estaciones de monitoreo: fallo eléctrico, fallo técnico y datos inválidos por estar fuera del rango
