IMPLEMENTACION DEL MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD (RCM) EN PLANTA DE ALIMENTOS

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IMPLEMENTACION DEL MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD (RCM) EN PLANTA DE ALIMENTOS Ing. William M. Murillo

ABSTRACT

Este significante e impacto sobre la confiablidad de la planta esta cambiando dramáticamente las ganacias de la planta. La formula apropiada y el manejo de las políticas y paraxcticas apropiadas de la confiabilidad pueden hacer un mejoramiento sustancial en el mejoramiento de las ganancias y proveer una competitividad en los negocios clase mundial. Este paper discribe la forma de desarrollar el proceso de RCM, CBM y TPM aplicados alas lineas de fabricación de pasta.

INTRODUCCION

La planta de Cargill, produce pasta alimenticia, fue fundada en 1986 y tiene una capacidad de producción de pasta larga de 3000kg/h por línea. Esta localizada en la ciudad de Catia de la Mar, Estado de Vargas, Venezuela.

La Planta tiene 7 lineas de prodiccion de pasta larga y 3 lineas de producción de pasta corrta. Se determino la aplicación ala linea numero 6 de producción de pasta larga que presenta el mayor MTBF. El plan de implementación se realizó usando la técnica de Análisis Rápido RCM (fast-raced RCM analysis) aplicado para la industria en general.

PROCESO RELIABILITY CENTERED MAINTENANCE:

El analisis RCM es un metodo sistematico y logico con el cual se analizan las

funciones, modos de fallas de las funciones y actions preventives para estos modos de falla. El analisis RCM valida la criticalidad del equipo y se basa en el uso del Failure mode Effect analysis (FMEA).

El FMEA es un alalisis inductivo en el cual se hace la relacion entren los sistema y los componentes en su contexto operacional y se realiza identificando las posibles

consecuencias atraves de ¿qué pasa si...? las recomendaciones realizadas son hechas por eliminación, prevención y mitigacion de los efectos de las fallas.

La técnica del analisis RCM brinda al equipo de trabajo la revison de los sistemas y fallas de los componentes y acciones definidas para crear los progrmas de

mantenimientos preventivos y programas de mantenimientos predictivos, optimizando los existentes hasta en un 40%. Define las barreras administrativas y fisdicas para prevenir herrores humanos, estidiando cambios en el diseño e incrementando la participación de empleado y propietario en los mejoramientos de los procesois de la planta.

El RCM fue desarrollado primero en los años 60 en la industria militar, bajo el stantad STD-MIL-785, requerido para el mejoramiento de la seguridad aerea.

Elanalisis RCM esta contenido en una secuencia logica de pasos ilustrados en la figura 1

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PROCESO RCM:

Para el estudio se requirió la formación de un grupo de trabajo multidisciplinario conformado por operarios, supervisores, personal de mantenimiento y gerencia de producción, entre ellos se asignó un líder de RCM.

Con la definición de este grupo se realizó el plan de PREANALISIS: Recolección de la información:

1. Información de fallas de la línea 6

2. Plano general de la línea 6 para determinar los subsistemas 3. PI&D para determinar los lazos de control

4. Programa de mantenimiento preventivo actual para la línea 6 (esta información salió del CMMS software Máximo).

5. Listado de las paradas por fallas de la línea. La línea 6 tiene actualmente un EDT (emergency down time) de 29.03% (1062 horas por paradas noprogramadas) acumulado desde 1/06/02 hasta 31/12/02, esto es equivalente a un 30% de la línea parada, que en producción equivale a un total de 35.000 us/mes de perdidas por producción.

Seleccion del sistema

Preparacion de informacion Creacion del Equipo RCM

Hacer recomendaciones

Implementar Recomendaciones Determinacion de la

probabilidad

Analisis Funcional

Determinacion de mecanismos

Determinacion de las consecuencias

Determinacion de los factores de riesgo

Determinacion Modos de Falla

Medicion de RCM anlisis de los exitos

Figura 1 Proceso RCM

Figura 2: Fallas en la linea 6

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Tipo de Falla Horas % Fallas % Acumulado

Cañas 64.8 10.1% 0%

Cadena de remolque 62.5 9.8% 19.9%

Bloqueo de transferencia 61.3 9.6% 29.5%

Piramide 51.7 8.1% 37.6%

Entrada de silo 44.1 6.9% 44.5%

Empaque 44.1 6.9% 51.4%

Cortadora 40 6.3% 57.6%

Colgadora 25.9 4.1% 61.7%

Desmenuzador 22.4 3.5% 65.2%

Masa humedad 22.18 3.5% 68.7%

Mezcladora rapidad 18.96 3.0% 71.6%

MSDA 18.6 2.9% 74.5%

Retorno de cañas 16.1 2.5% 77.1%

Calidad de pasta 13.8 2.2% 79.2%

Alimentacion pisos 11.8 1.8% 81.1%

Entrada presecado 9.08 1.4% 82.5%

Otras 112 17.5%

Total 639.32 100.0%

EDT %

0.0% 5.0% 10.0% 15.0% 20.0% 25.0% 30.0% 35.0%

Linea 2 Linea 3 Linea 6 Linea 7 Linea 8

EDT %

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Figura 3: Gráfica de los tipos de fallas

6. Descripción de la línea #6

7. Análisis de benckmarking entre las plantas de Maracaibo y Catia de la mar

DEFINICION DE LA FUNCION

Una vez definido el sistema se define la función del sistema, entradas, limites y salidas del sistema, también se establecen los subsistemas.

Función del sistema:

“Producción de pasta secas tipo larga, a partir de sémola con una humedad del 14%, la cual se hidrata al 30% y se somete a un proceso de secado para obtener pasta al 12,5%, a una rata de producción de 3000 kg/h.”

Se definieron ocho subsistemas para analizar cada uno en particular y definir sus funciones, limites, entradas y salidas.

Subsistemas Identificables:

1. Alimentación y dosificación de materia prima y H2O 2. Prensa

3. Colgadora

4. Presecado, secado y enfriador 5. Acumulo

6. Cortadora, retorno de canas. 7. Empaque

8. PLC, Sistema supervisorio y tableros eléctricos DETERMINACIÓN DE LAS TABLAS DE CRITICIDAD

Una vez completado y definidos los subsistemas se establecen las tablas de eféctos y consecuencias (costos de perdidas de producción, costos de mantenimiento,seguridad e impactos ambientales) y probabilidades de falla, este es un hecho importante dentro del equipo para fijar los niveles de consecuencia que se utilizaran luego para

determinar el riesgo de la falla.

La correcta determinación de estas tablas permite una lógica selección de las acciones en el FMEA.

La determinación de los efectos de las fallas es direccionado a todos los efectos de todas las areas concernientes con el proceso (calidad del producto, economicos, regulatorios, seguridad personal y medio ambiente). Para realizar un juzgamiento significativo del modo de falla, el efecto esta directamente relacionado con los costos. La descripción de estos efectos debe contener suficiente información para que el equipo RCM evalue la consecuencioa de la falla algunas de estas areas son:

 El personal es afectado en sun seguridad?

 Es un potencial de daño ecológico?

 Como afecta la producción?

 Cuanto custa su reparación?

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Los efectos de las fallas podrían considerarsen de acuerdo a la siguientes areas:

 Shutdown de producción

 Reducción de la salidad de proiduccion

 Violación a políticas regulatorias

 Costo alto del mantenimiento

 Personal en peligro

 Peligros ambientales

No todos los efectos son aplicables a los procesos, en algunos proceso se podria requierir otros efectos de las fallas.

Con el calculo o por historico de el conocimiento de la frecuencia de la falla o el MTBF se cuantifica la falla. Con el MTBF que es un promedio de fallas se aproxima a una probabilidad de falla y puede tener un ancho de variación deacuerdo a la cantidad de puntos de los datos.

Con analisis estadístico se pueden calcular las ratas de falla, usando muchos

programas de mantenimiento CMS se puede encontrar o estimar las probabilidades de falla. La figura 4 muestra los intervalos de frecuencias de falla para determinar el nivel de la falla.

Figura 4: Tabla de probabilidades de falla

Una vez obtenido el efecto y la probanilidad de falla se combina para calcular el riesgo que es la base para determinar las mejores actividades para mantenimiento.

Extremo Muy Alto Alto Moderado Bajo Muy bajo Remoto

A 12 11 10 9 8 6 4

B 11 10 9 8 5 5 3

C 10 8 7 6 5 3 2

D 9 6 5 4 3 2 1

M 6 5 4 3 2 1 1

Prioridad alta Prioridad Media Prioridad Baja

Efecto Probabilidad de falla

2 1

3

Probabilidad de falla Frecuencia de falla REMOTA Fallas mayores de 3 años MUY BAJA Fallas entre 1 a 3 años

BAJA Fallas entre 6 meses a 1 año MODERADA Fallas entre 3 meses y 6 meses

ALTO Fallas entre 1 mes y 3 meses MUY ALTA Fallas entre 1 semana y 1 mes

EXTREMA Falla todos los dias

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Figura 6: Tabla de Factores de Riesgo

Tabla para el cálculo del nivel de criticidad con el que se tomaron decisiones para realizar las tareas de mantenimiento, en la zona roja o área de prioridad Alta, es donde el equipo de RCM estable los planes de mantenimiento.

Establecidos estos niveles de las tablas se da inicio al proceso de realizar el FMEA para cada uno de los subsistemas.

DETERMINACIÓN DE LA FALLA, MODO EFECTO Y ANALISIS (FMEA)

Las fallas de cada funcion identificadas en el analisis funcional son inicidados en el analisis del FMEA, el prposito del FMEA es analizar cada componente del

sunsistemacontra la funcion identificada para determinar si la falla del componete podria resultar en la falla del sistema para el desempeño de la funcion. Para desarrollar el FMEA es simplemente un proceso de preguntarse y documentar las siguientes preguntas:

 Que pasa si falla?

 Como el componete puede fallar?

 Que causa que falle?

 Que tan frecuente falla?

 Que pasa cuando falla?

Con la completacion del documento FMEA el equipo de RCM tiene disponible la siguiente pregunta “ que podriamos nosotros realizar para prevenir y mitigar o eliminar la falla?

Subsitema 2: Prensa

Componente Modo Falla Causas de la Falla Frec. falla ^Efecto

falla ^Riesgo

Mezcladora doble Alarma espóradica Motor MUY BAJA A 6

Mezcladora doble Alarma espóradica Sensor de proximidad MUY BAJA M 1

Mezcladora doble Alarma espóradica Correas MUY BAJA D 2

Mezcladora doble Alarma espóradica Entrada Aire comprimido MUY BAJA D 2

Mezcladora doble Alarma espóradica Reductor MUY BAJA A 6

Mezcladora doble Alarma espóradica Paletas REMOTA D 2

Mezcladora doble Alarma espóradica Micro Switches ALTO B 9

Escluza de vacio Alarma espóradica Esclusa BAJA C 5

Escluza de vacio Alarma espóradica Motor MUY BAJA D 2

Escluza de vacio Alarma espóradica Micro Switches MODERADA C 6

Mezcladora de vacio Para el Subsistema Motor MUY BAJA A 6

Mezcladora de vacio Para el Subsistema Reductor MUY BAJA C 3

Mezcladora de vacio Para el Subsistema Sonda de nivel MODERADA C 6

Mezcladora de vacio Para el Subsistema Correas MUY BAJA D 2

ANALISIS DE EFECTOS DE FALLA

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Figura 7: tabla del FMEA del subsistema 2: prensa

No todos los modos de falla de los componentes resultan en un efecto significante. El resultado final del FMEA es focalizar el modo de falla que determine mayor

significancia o factor de criticidad o factor de riego, usando la combinación del efecto de la falla con la probabilidad de falla.

Los modos de falla son los eventos que un operador, componente o sistema distribuido cause para la perdida de la funcion, posiblemente lo que ocurre y

responsabilice la falla. Por ejemplo un válvula puede fallar a la apertura, una bomba falla por rotura, por vibración, entre otras. El estándar ISO 14224 tiene determinadas muchos de los modos de falla aplicados a la industria del petroleo, igualmente OREDA (Off shore Reliability Data) tambien tienen dentro de sus aplicaciones modos de fallas standares para el sector de producción de petroleo en plataformas marinas.

Los mecanismos de falla o causa de la falla son una descripción de la secuencia de eventos que apuntan hacia el modo de falla ocurrido. Con los mecanismos de falla se describe sufientemente el modo de falla y nirmalmente son la causa raiz de los

problemas. Por ejemplo un componete complejo, el mecanismo de falla es un motor electrico.

El resumen de las cantidades de tareas para ejecutar de acuerdo a su criticalidad se resume en el siguiente cuadro:

Figura 8: tabla de resumen de distribución de los resultados de los FMEA Criticalidad

Alta

Criticalidad Media

Tareas RTF

Subsistema 1 2 4 17

TOTAL 25 58 119

Resumen de los resultados del FMEA

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SELECCIÓN DE LAS TAREAS

La selección de las tareas se determinan de acuerdo a la matriz de riesgos, las tareas que están con factor de riesgo rojo (8-12) son las que el equipo de RCM tomara para realizar las mejores recomendaciones de mantenimiento.

Las tareas de riego amarillo (5-7) son las tareas en que el equipo de RCM decide si hacerle recomendaciones de mantenimiento para prevenir las fallas.

Las tareas en riego verde (1-4), son equipos que generalmente se llevan a falla o por mantenimiento correctivo (Run to Failure)

Del FMEA se identificaron 20 modos de fallas de alta prioridad donde el equipo RCM toma las decisiones para desarrollar las actividades de mantenimiento.

FMEA FMEA

FR=3

^{Run to}_failure

FR=2

^{Hacer Mtto}

menor

FR=1

Mtto RCM

Los equipos de baja criticalidad permiten un RTF si las consecuencias de una falla son despreciables y aplica alguna de estas 4 categorias:

1. Con una tarea simple es posible mantener la confiablidad intrinsica del equipo. 2. El equipo en un RTF puede llevar a la

falla otros equipos externos en efecto cascada.

3. El equipo proporciona un papel de apoyo a mtto o a un proceso secundario. 4. RTF aumenta la probabilidad de una

consecuencia en seguridad y medio ambiente

Si aplica categoria, mtto sencillo

No aplica categoria, llevarlo a Falla

1. Mantenimiento por condicion o monitoreo (operativo) 2. Mantto predictivo

3. Mantto preventivo: test funcional 4. Mantto preventivo: Tarea no intrusiva

5. Mtto preventivo: Tarea intrusiva, basada en el tiempo 6. Mtto por oportunidad

Mantenimiento por preventivo o predictivo

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Recomendaciones en la Selección de Tareas

Al seleccionar las tareas, considere las siguiente recomendaciones:

1. La tarea de mantenimiento debe encontrar por tendencia la degradación del equipo, para encontrar una falla potencial que pueda predecir con anticipación la ocurrencia inesperada de una falla.

2. La efectividad de la tarea debe descubrir la falla y / o prevenir la falla

3. El costo / beneficio de realizar la tarea (costos de producción, repuestos, personal) debe ser óptimo.

4. La tarea debe tener disponibilidad de los recursos humanos y equipo para realizarla 5. La tarea debe ser fácil y ejecutable o realizable.

Recomendaciones con el Fabricante

Las recomendaciones de mantenimiento del fabricante deben ser consideradas durante la selección de la tarea, por que son los que mejor conocen el equipo. Sin embargo, ellos también pueden recomendar un "exceso" de mantenimiento.

Los Nuevos equipos pueden requerir adoptar las recomendaciones completas por un periodo inicial de tiempo, para mantener la garantía del equipo.

Selección de las tareas

Las actividades de mkantenimiento pueden ser divididas en dos actividades basicas: mantenimiento por condicon y mantenimiento basado en la frecuencia del tiempo. Todos los analisis para conseguir las mejores tareas se inician con el monitoreo por condicion.

El proceso para determinar las tareas son las siguientes:

1. TAREAS OPERATIVAS: Condiciones Operativas, Ph,Temperaturas,Muestras de Laboratorio, etc. 2. MANTENIMIENTO PREDICTIVO: Inspecciones de Aceite, Infrarojo, Vibraciones.

3. TAREAS FUNCIONALES OPERATIVAS: Test en Instrumentos, Pruebas Semanales Equipos Standby, etc.

4. PMS NO-INTRUSIVAS: Reemplazo de Aceite, Torques, Inspecciones, Boroscopio, etc.

5. TAREAS FUNCIONALES DE MANTENIMIENTO: Test en Instrumentos, Pruebas de Protecciones, Test de Valvulas. 6. PMS INTRUSIVAS:

Equipos fuera de Servicio para Inspeccion y Reparacion, Chequeo de Partes Internas. 7. TAREAS POR OPORTUNIDAD:

Proyectos, RCFA, Actualizaciones, Rediseños, Cambios de Especificacioes, etc.

CRITERIO DE RECOMENDACIÓN DE TAREAS

La seleccion de la tareas se determina con uno o mas de los siguientes criterios:

§Al ejecutar la tarea se reducen los efectos de la falla del equipo.

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§Al realizar la tarea se reduce el MTBF del equipo.

§Al efectuar la tarea se identifican las fallas escondidas que no podrian ser evidentes durante la operacion normal.