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UNIVERSIDAD DE CARABOBO
FACULTAD DE INGENIERÍA
DIRECCIÓN DE POSTGRADO
MAESTRÍA EN INGENIERÍA INDUSTRIAL
OPTIMIZACIÓN DE LA EFECTIVIDAD GLOBAL DE LOS EQUIPOS (OEE)
A TRAVÉS DE ESTRATEGIAS DE GESTIÓN DE MANTENIMIENTO
Caso: Unidad II de la empresa Negroven, S.A.
Autor: Ing. Asdrúbal J. Guillén B.
C.I: 16.244.667
Tutora: MSc. Ing. Ana Fumero
Valencia, Octubre de 2015
UNIVERSIDAD DE CARABOBO
FACULTAD DE INGENIERÍA
DIRECCIÓN DE POSTGRADO
MAESTRÍA EN INGENIERÍA INDUSTRIAL
OPTIMIZACIÓN DE LA EFECTIVIDAD GLOBAL DE LOS EQUIPOS (OEE)
A TRAVÉS DE ESTRATEGIAS DE GESTIÓN DE MANTENIMIENTO
Caso: Unidad II de la empresa Negroven, S.A.
Autor: Ing. Asdrúbal J. Guillén B.
C.I: 16.244.667
Trabajo de Grado presentado ante la
Dirección de Postgrado de la
Facultad de Ingeniería de la
Universidad de Carabobo para optar
al Título de Magíster en Ingeniería
Industrial.
Valencia, Octubre de 2015
iii
UNIVERSIDAD DE CARABOBO
FACULTAD DE INGENIERÍA
DIRECCIÓN DE POSTGRADO
MAESTRÍA EN INGENIERÍA INDUSTRIAL
AUTORIZACIÓN DEL TUTOR
Dando cumplimiento a lo establecido en el Reglamento de Estudios de
Postgrado de la Universidad de Carabobo en su artículo 133, quien suscribe
Ana Marlene Fumero Pérez, titular de la cédula de identidad Nº V. 9.678.682, en mi carácter de Tutor del Trabajo de Maestría titulado:
OPTIMIZACIÓN DE LA EFECTIVIDAD GLOBAL DE LOS EQUIPOS (OEE)
A TRAVÉS DE ESTRATEGIAS DE GESTIÓN DE MANTENIMIENTO.
Caso: Unidad II de la empresa Negroven, S.A. presentado por el
ciudadano Asdrúbal Jesús José Guillén Barrios, titular de la cédula de
identidad Nº V-16.244.667, para optar al título de Magíster en Ingeniería
Industrial,
hago constar que dicho trabajo reúne los requisitos y méritos
suficientes para ser sometido a la presentación pública y evaluación por
parte del jurado examinador que se le designe.
En Valencia a los 30 días del mes de Julio del año dos mil quince.
______________________________
MSc. Ing. Ana Fumero
C.I V. 9.678.682
iv
UNIVERSIDAD DE CARABOBO
FACULTAD DE INGENIERÍA
DIRECCIÓN DE POSTGRADO
MAESTRÍA EN INGENIERÍA INDUSTRIAL
AVAL DEL TUTOR
Dando cumplimiento a lo establecido en el Reglamento de Estudios de
Postgrado de la Universidad de Carabobo en su artículo 133, quien suscribe
Ana Marlene Fumero Pérez, titular de la cédula de identidad Nº V. 9.678.682, en mi carácter de Tutor del Trabajo de Maestría titulado:
OPTIMIZACIÓN DE LA EFECTIVIDAD GLOBAL DE LOS EQUIPOS (OEE)
A TRAVÉS DE ESTRATEGIAS DE GESTIÓN DE MANTENIMIENTO.
Caso: Unidad II de la empresa Negroven, S.A. presentado por el
ciudadano Asdrúbal Jesús José Guillén Barrios, titular de la cédula de
identidad Nº V.-16.244.667, para optar al título de Magíster en Ingeniería
Industrial,
hago constar que dicho trabajo reúne los requisitos y méritos
suficientes para ser sometido a la presentación pública y evaluación por
parte del jurado examinador que se le designe.
En Valencia a los 30 días del mes de Julio del año dos mil quince.
______________________________
MsC. Ana Fumero.
C.I V. 9.678.682
v
UNIVERSIDAD DE CARABOBO
FACULTAD DE INGENIERÍA
DIRECCIÓN DE POSTGRADO
MAESTRÍA EN INGENIERÍA INDUSTRIAL
OPTIMIZACIÓN DE LA EFECTIVIDAD GLOBAL DE LOS EQUIPOS (OEE)
A TRAVÉS DE ESTRATEGIAS DE GESTIÓN DE MANTENIMIENTO
Caso: Unidad II de la empresa Negroven, S.A.
Autor: Asdrúbal J. Guillén B.
Aprobado en el área de Estudios de Postgrado
de la Universidad de Carabobo por miembros de
la Comisión Coordinadora de Programa.
_______________________________
_______________________________
_______________________________
Valencia, Octubre de 2015
vi
UNIVERSIDAD DE CARABOBO
FACULTAD DE INGENIERÍA
DIRECCIÓN DE POSTGRADO
MAESTRÍA EN INGENIERÍA INDUSTRIAL
VEREDICTO
Nosotros, Miembros del Jurado designado para la evaluación del Trabajo de
Grado titulado: OPTIMIZACIÓN DE LA EFECTIVIDAD GLOBAL DE LOS
EQUIPOS (OEE) A TRAVÉS DE ESTRATEGIAS DE GESTIÓN DE
MANTENIMIENTO. Caso: Unidad II de la empresa Negroven, S.A.
presentado por el ciudadano Asdrúbal Jesús José Guillén Barrios, titular de
la cédula de identidad Nº V.-16.244.667, PARA OPTAR AL TÍTULO DE
MAGÍSTER EN INGENIERÍA INDUSTRIAL, ESTIMAMOS QUE EL MISMO
REUNE
LOS
REQUISITOS
PARA
SER
CONSIDERADO
COMO
APROBADO.
Nombre
Apellido
C.I
Firma
______________
_____________
__________
_______________
______________
_____________
__________
_______________
______________
______________
___________ ________________
Valencia, Octubre de 2015
vii
DEDICATORIA
A Dios Todopoderoso, por haberme permitido lograr mis objetivos de
manera exitosa, además de brindarme su infinita bondad y amor.
A mis padres, por ser el pilar fundamental en todo lo que soy; ustedes
son verdaderamente los dueños de éste logro, ya que sin su apoyo no lo
habría logrado.
A mi esposa, por acompañarme y ser mi apoyo en todo momento. Tú
también eres parte de este logro. Te amo.
A mis abuelos, por ser mis ángeles, quienes desde el cielo me guían y
me protegen en todo momento.
viii
AGRADECIMIENTOS
Primero que nada, le agradezco a Dios Todopoderoso, por estar
conmigo en todo momento, por darme la fuerza y la sabiduría necesaria para
lograr cumplir éste grandioso sueño.
Me gustaría expresar mi más profundo agradecimiento a mi tutora
académica, Msc. Ing. Ana Fumero, por hacer posible la realización de éste
estudio. Muchísimas gracias por ofrecerme tanta paciencia, tiempo y
dedicación, para que todo saliera de manera exitosa.
De igual modo, quisiera agradecer a mi profesor, Msc. Ing. Roger
Uzcategui, por la colaboración y paciencia bridada desde el inicio de ésta
investigación; y sobre todo por aconsejarme cuando más lo necesitaba.
Un agradecimiento muy especial a mi esposa Sarahi, por ser parte de
mi vida, de mis momentos tristes y alegres; y por toda la comprensión,
paciencia y apoyo que me ha brindado a lo largo de mis estudios.
Agradezco infinitamente a mis padres, Asdrúbal e Isis, por ser el apoyo
más grande que he tenido en toda mi vida. Ambos son parte de éste sueño,
que el día de hoy se hace realidad. Mi mayor deseo siempre ha sido hacerlos
sentir orgullosos de haberme convertido en el hombre que soy hoy en día.
Finalmente, agradezco al Gerente de Mantenimiento de Negroven, S.A.,
Ing. Gerardo Molina, por los ánimos que me brindó durante el transcurso de
éste estudio y por tener siempre tendida su mano amiga.
ix
ÍNDICE GENERAL
Pág.
ACTA DE APROBACIÓN DEL PROYECTO DE GRADO
iii
AUTORIZACIÓN DEL TUTOR
iv
AVAL DEL TUTOR
v
APROBACIÓN DE LOS MIEMBROS DE LA COMISIÓN
COORDINADORA DEL PROGRAMA
vi
VEREDICTO
vii
DEDICATORIA
viii
AGRADECIMIENTOS
ix
ÍNDICE GENERAL
x
ÍNDICE DE TABLAS
xiv
ÍNDICE DE FIGURAS
xvi
ÍNDICE DE GRÁFICOS
xviii
RESUMEN
xix
ABSTRACT
xx
INTRODUCCIÓN
1
CAPÍTULO I: EL PROBLEMA
1.1. Planteamiento del problema
5
1.2. Objetivos de la investigación
10
1.3. Justificación de la investigación
11
x
Pág.
1.4. Alcance
12
1.5. Limitaciones
12
CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO
2.1. Antecedentes de la Investigación
14
2.2. Bases Teóricas
19
2.3. Variables
81
2.4. Operacionalización de las variables
82
CAPÍTULO III: MARCO METODOLÓGICO
3.1. Tipo de investigación
84
3.2. Diseño de la investigación
85
3.3. Nivel de la investigación
86
3.4. Unidad de análisis
87
3.5. Fuentes y técnicas de recolección de información
88
3.6. Técnicas de procesamiento y análisis de datos
90
3.7. Fases de la investigación
90
CAPÍTULO IV: PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1. Diagnóstico de los equipos que conforman la unidad II de
la planta, a través de un análisis de criticidad y selección del
equipo más crítico
96
4.2. Estado inicial del indicador de efectividad global (OEE)
del equipo de mayor criticidad de la unidad II de procesos
110
4.3. Riesgos de fallas del equipo de mayor criticidad de la
unidad II
112
xi
Pág.
4.4. Estrategias de mantenimiento adecuadas al sistema
productivo de la empresa
138
4.5. Indicador de efectividad global de los equipos (OEE) en
el sistema de gestión del departamento de mantenimiento
144
CONCLUSIONES
145
RECOMENDACIONES
148
BIBLIOGRAFÍA REFERENCIADA
150
ANEXOS
Anexo 1. Programa de mantenimiento preventivo y predictivo
del reactor de la unidad II
155
Anexo 2. Calibración de instrumentos del reactor de la
unidad II
157
Anexo 3. Calibración de transmisor de flujo másico del
reactor XF-7036
159
Anexo 4. Rutina de mantenimiento preventivo del reactor
XF-7036
161
Anexo 5. Rutina de mantenimiento preventivo del lavador de
gases de la unidad II
163
Anexo 6. Rutina de mantenimiento preventivo de las bombas
del lazo cerrado de enfriamiento del reactor XF-7036
165
Anexo 7. Rutina de mantenimiento preventivo de la bomba de
aditivo del reactor XF-7036
167
Anexo 8. Formato para realizar el cálculo de la efectividad
global de los equipos (OEE)
169
APÉNDICES
Apéndice A. Cálculo del máximo autovalor en Matlab
xii
172
Pág.
Apéndice B. Cálculo de OEE del año fiscal 2014
174
Apéndice C. Cálculo del tiempo medio entre fallas (MTBF)
187
xiii
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla N°
Pág.
1
Valoración de los juicios
51
2
Valores de RI para matrices de diferentes órdenes
53
3
Escala que permite definir el criterio de frecuencia de
fallos (FF)
54
4
Escala que permite definir el criterio de detección de
fallos (DF)
55
5
Escala que permite definir el criterio de severidad de
fallos (SF)
56
6
Escala que permite definir el criterio de costos de fallos
(CF)
57
7
Criterios para evaluación de severidad
76
8
Criterios para evaluación de ocurrencia
77
9
Criterios para evaluación de detección
79
10
Matriz de Operacionalización de Variables
83
11
Equipos de la unidad II de procesos
87
12
Equipos de la unidad II de procesos
96
13
Matriz de comparación apareada de criterios de
jerarquización
100
14
Evaluación de los equipos para cada uno de los
criterios seleccionados
101
15
Criterio de frecuencia de fallos
103
xiv
Tabla N°
Pág.
16
Criterio de detección de fallos
104
17
Criterio de severidad de fallos
105
18
Criterio de costos de fallos
106
19
Matriz auxiliar
108
20
Jerarquización por criterios
108
21
Jerarquización final
109
22
Equipos ordenados por criticidad
110
23
Efectividad global del reactor de la unidad II (Año Fiscal
2014)
111
24
Tiempo medio entre fallas (MTBF) de los modos
potenciales de fallas del reactor de la unidad II
114
25
Análisis de los modos y efectos de fallas del reactor de
la unidad II
121
26
Mejoras orientadas para el reactor de la unidad II
142
C1
Órdenes de trabajo generadas en el año 2014 de
accesorios de inyección (oil tips) obstruidos
188
C2
Tiempos entre fallas de los accesorios de inyección (oil
tips) en el año 2014
189
xv
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura N°
Pág.
1
Diagrama de proceso de la unidad II de Negroven, S.A.
20
2
Diagrama general de la fase de reacción
23
3
Sección de un reactor
24
4
Cámara de combustión del reactor
25
5
Quemador XB-1000R indicación de presión
26
6
Windbox
27
7
Liner
27
8
Pieza soporte ensamblada y acoplada al windbox / liner
28
9
Quemador secundario
29
10
Pines de alineación del quemador secundario
30
11
Posición del quemador secundario
31
12
Detalle interno de la cámara de reacción
33
13
Ubicación de los puntos de sofocación
34
14
Sistema de aspiración
35
15
Cámara de evaporación
35
16
Esquema general de los dispositivos de inyección de
aceite
36
17
Dispersión del aceite en el punto de inyección
37
18
Pieza de transición y accesorios de inyección
40
xvi
Figura N°
Pág.
19
Lazo cerrado de enfriamiento
41
C1
Análisis de correlación de distribuciones continuas,
realizado con el programa Minitab17 del tiempo medio
entre fallas (MTBF) con los datos de la Tabla C2
190
C2
Análisis de Weibull realizado con el programa
Minitab17 del tiempo medio entre fallas (MTBF) con los
datos de la Tabla C2
192
xvii
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico N°
Pág.
1
Modelo AHP diseñado para jerarquizar los equipos de
la unidad II
99
2
Comparativo de nivel del OEE del reactor U2 (Año
Fiscal 2014)
112
xviii
UNIVERSIDAD DE CARABOBO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ÁREA DE ESTUDIOS DE POSTGRADO
MAESTRÍA EN INGENIERÍA INDUSTRIAL
OPTIMIZACIÓN DE LA EFECTIVIDAD GLOBAL DE LOS EQUIPOS
(OEE) A TRAVÉS DE ESTRATEGIAS DE GESTIÓN DE MANTENIMIENTO
Caso: Unidad II de la empresa Negroven, S.A.
Autor: Ing. Asdrúbal Guillén
Tutora: MSc. Ing. Ana Fumero
Año: 2015
RESUMEN
Negroven, S.A. fabrica un tipo de carbón industrial (negro de humo) a partir
de la descomposición térmica del alquitrán aromático, el cual aumenta la
resistencia en neumáticos automotrices. Su dirección ha decidido implantar la
medición de la efectividad global de equipos (OEE) como base para la
gestión de mantenimiento. El objetivo fue proponer mejoras que conduzcan a
optimizar la efectividad global de los equipos (OEE), maximizando la
confiabilidad del proceso productivo de la unidad II por ser la de mayor
exigencia de calidad. Lograr este propósito requirió la revisión de
antecedentes y conceptos como criticidad, confiabilidad y efectividad. Se
planteó como una investigación de campo, de nivel explicativo basada en el
método analítico-deductivo. Se hizo un diagnóstico mediante el análisis
jerárquico de criticidad (AHP) de todos los equipos, siendo el Reactor U2 el
más crítico, al cual se le identificó un estado inicial de 49,25% de OEE
durante el año fiscal 2014, equivalente a una condición “Inaceptable”. Luego,
con un análisis de modos y efectos de falla (FMEA) se establecieron los
números de prioridad de riesgo (NPR) y tiempo medio entre fallas (MTBF) de
los 39 componentes del reactor. Seguidamente, se diseñaron estrategias de
gestión de mantenimiento adecuadas a las debilidades encontradas.
Finalmente, se elaboró un formato para establecer el indicador OEE en el
sistema de gestión del departamento de mantenimiento. Con todo esto, se
logró una propuesta basada en un conjunto de estrategias de mejora de
gestión de mantenimiento, orientadas a las necesidades de cada uno de los
componentes del Reactor U2 que comprenden planes preventivos de
calibración e inspección, su frecuencia y personal responsable.
Palabras clave: Análisis jerárquico de criticidad (AHP), Efectividad global de
equipo (OEE), Análisis de modo y efectos de falla (FMEA), Número de
prioridad de riesgo (NPR), Tiempo medio entre fallas (MTBF)
xix
UNIVERSITY OF CARABOBO
FACULTY OF ENGINEERING
GRADUATE MANAGEMENT
MASTER OF INDUSTRIAL ENGINEERING
OPTIMIZING OVERALL EQUIPMENT EFFECTIVENESS (OEE)
THROUGH MAINTENANCE MANAGEMENT STRATEGIES. Case: Unit II
of the company Negroven, S.A.
Author: Asdrúbal Guillén Eng.
Tutor: Ana Fumero MSc. Eng.
Year: 2015
ABSTRACT
Negroven, S.A. produces a type of industrial carbon (carbon black) from the
thermal decomposition of aromatic tar, which increases the strength in
automotive tires. Its management has decided to implement the measure of
overall equipment effectiveness (OEE) as a basis for maintenance
management. The aim was to propose improvements leading to optimize
overall equipment effectiveness (OEE), maximizing the reliability of the
production process of the unit II for being the highest quality requirements.
Achieve this purpose required background checks and concepts like
criticality, reliability and effectiveness. The project was planned as a field
investigation of explanatory level based on analytical-deductive method. A
diagnosis was made by analytic hierarchy process (AHP) of all equipment,
being the most critical U2 reactor, which was identified an initial state of OEE
49.25% in fiscal year 2014, equivalent a condition "Unacceptable". Then, with
a failure mode and effects analysis (FMEA), the risk priority number (RPN)
and mean time between failures (MTBF) of the 39 components of the reactor
were established. Then, maintenance management strategies appropriate to
the weaknesses found were designed. Finally, a format was developed to
establish the OEE indicator in management system of maintenance
department. With all this, a proposal based on a set of strategies to improve
maintenance management was achieved, oriented to the needs of each of
the components of the reactor U2 comprising calibration and inspection
preventive plans, frequency and personnel responsible.
Keywords: Analytic hierarchy process (AHP), Overall equipment
effectiveness (OEE), Failure mode and effects analysis (FMEA), Risk priority
number (RPN), Mean time between failures (MTBF)
xx
INTRODUCCIÓN
En la actualidad, las organizaciones generadoras de riqueza tienen
desde el punto de vista operativo cuatro retos principales: eficiencia,
efectividad, calidad y productividad. Estos aspectos demandan de cualquier
empresa, una gestión adecuada si aspiran a consolidarse en un mercado
globalizado, que es muy competitivo, cambiante y especializado. En este
sentido, una revisión a la evolución en los métodos de fabricación que se ha
alcanzado, gracias al avance tecnológico y a la incorporación del
conocimiento en las operaciones; demuestra que una empresa exitosa no es
aquella que produce en cantidades suficientes para dominar un mercado,
sino la que de forma integral, sistémica, científica y periódica mide su
desempeño, al menos, respecto a los cuatro retos antes mencionados, los
compara con estándares de clase mundial y aplica el mejoramiento continuo
en sus operaciones para el alcance y superación de los mismos.
Por otra parte, todos los elementos de un sistema productivo merman
su desempeño, en forma diferente cada uno, debido a su natural desgaste, el
cual resulta mayor cuando la puesta a punto originaria no fue óptima. De esta
realidad, es que, a mediados del siglo XX, en Japón emergen los primeros
paradigmas para la gestión de mantenimiento, que han ido sustituyendo el
mantenimiento “de ruptura” (reparar el equipo cuando ya no funcionaba), por
estrategias preventivas, predictivas, entre otras. Igualmente, la ciencia y
técnica presentes en la gestión de mantenimiento actual, se deben a la
comprensión, de que la base para el logro de objetivos de producción y el
cumplimiento de altos niveles de calidad está en la confiabilidad y
disponibilidad de los equipos con los cuales se fabrica, ya que el mejor
1
equipo es el que mejor opera cuando más se necesita, y la ingeniería de
mantenimiento busca garantizar esto continuamente.
Ahora bien, el funcionamiento básico de cualquiera de las actuales
estrategias para la gestión de mantenimiento, es integralmente coordinado
con la producción y el aseguramiento de la calidad. Esto consiste en el
establecimiento de indicadores o parámetros de operación que miden el
desempeño de los equipos y sistemas de fabricación. Estos indicadores se
miden con cierta frecuencia de forma que su comportamiento en el tiempo
determina el resultado de la estrategia.
Entre los indicadores que actualmente se controlan están: confiabilidad,
criticidad, tiempo medio entre fallas, eficiencia, efectividad, productividad y
disponibilidad. Luego, el ciclo de la gestión se cierra mediante la ejecución de
las acciones necesarias para el mejoramiento de los indicadores, por lo que
pueden ser correctivas, preventivas, predictivas, entre otras. Esta forma de
gestión sostenida en el tiempo es lo que se denomina mejora continua, la
cual está basada en el ciclo ideado por W. A. Shewart en 1939, e
implementado por primera vez por W. E. Deming en el Japón de los años 50
del siglo pasado.
Localmente, el parque industrial venezolano ha experimentado esta
evolución en la gestión de mantenimiento, aunque en condiciones y tiempos
diferentes. Esto se evidencia, entre otros hechos, por la existencia de normas
nacionales sobre la materia, la presencia de un departamento de
mantenimiento en la organización de las empresas y por el establecimiento
de políticas, planes y programas de mantenimiento orientados por las
tendencias actuales.
2
Entre las empresas venezolanas que ejemplifican lo anterior se tiene a
Negroven, S.A., la cual cuenta con una planta industrial inaugurada en
Valencia en 1962, dedicada a la producción de un tipo de carbón industrial
(Negro de Humo) a partir de la descomposición térmica del alquitrán
aromático que aumenta la resistencia en neumáticos automotrices, usado
también en las industrias de plásticos y tintas, entre otras. Actualmente,
Negroven, S.A. es una planta de Clase Mundial con una capacidad de
producción de 85.000 TM/Año, con abastecimiento total del mercado
nacional y una cartera de más de veinte clientes en diez países. Entre sus
políticas, misión, visión y valores, están presentes el uso de tecnología de
punta, los más altos niveles de calidad y el mejoramiento continuo en todas
sus actividades, gracias a lo cual ha recibido certificación ISO 9001, ISO
14001 y OHSAS 18001.
En ese orden de ideas, por su política de mejoramiento continuo, la
dirección de Negroven, S.A. ha decidido recientemente realizar la medición
de la efectividad global de los equipos (OEE) como base para la gestión de
mantenimiento. Este indicador, actualmente considerado de referencia
mundial, fue implementado por primera vez en la empresa Toyota en 1969
por Seiichi Nakajima (creador del Mantenimiento Productivo Total (TPM)) y
relaciona la disponibilidad de un proceso de fabricación, respecto a su
productividad y calidad. Sin embargo, debido a que actualmente el indicador
OEE no se mide en su sistema productivo, se iniciará la implantación de esta
medición, sólo en la Unidad II, ya que, de las dos existentes, esta es la que
tiene mayor exigencia de calidad. Para responder a esta situación, surgió la
necesidad de realizar una investigación con el objetivo de proponer las
mejoras que conduzcan a optimizar la efectividad global de los equipos
(OEE), maximizando la confiabilidad del proceso productivo de la unidad II.
3
En función de lo anterior, el presente documento describe como se
realizó la investigación, la cual está estructurada de la forma siguiente: en el
Capítulo I, el problema, se explica cómo fue planteada la investigación; sus
objetivos, justificación, alcances y limitaciones. Luego en el Capítulo II, marco
teórico, se refieren los antecedentes consultados; se describe el proceso
productivo de la Unidad II de Negroven, S.A., las bases teóricas
consideradas referidas a mantenimiento, criticidad, efectividad global de
equipos, modos y efectos de fallas, entre otras; finalizando con la
presentación
de
las
variables
de
la
investigación
así
como
su
operacionalización.
Posteriormente, en el Capítulo III, marco metodológico, se explica el
tipo, nivel y diseño de la investigación; las fases de su desarrollo y otros
detalles importantes para comprender cómo fue realizada. En el Capítulo IV,
presentación y análisis de resultados, se describen técnicamente los
resultados obtenidos luego de ejecutar todas y cada una de las fases de la
investigación. De tal manera, se identificó el equipo con mayor nivel de
criticidad, se determinó su valor de OEE, se analizó sus modos y efectos de
fallas y se diseñaron estrategias de mejora. Seguidamente, se plantean las
conclusiones y recomendaciones a las que se llegaron, a partir del logro de
los objetivos, se listan las referencias bibliográficas consultadas y, finalmente,
se presentan los apéndices que soportan o profundizan otros detalles del
trabajo, entre ellos el cálculo estadístico.
4
CAPÍTULO I
1. EL PROBLEMA
1.1. Planteamiento del problema
En los sistemas productivos, en cualquier localización, todos los
equipos necesitan en algún momento que se le realicen actividades de
mantenimiento y/o sustitución de piezas de repuesto; lo que hace necesario
tener en la estructura organizacional, personal capacitado para realizar las
tareas de mantenimiento preventivo y predictivo correspondientes, en este
caso, el departamento de mantenimiento.
Tal caso de un sistema productivo, lo constituye Negroven, S.A. que es
una empresa de producción del área petroquímica, específicamente
productora de negro de humo, el cual es un tipo de carbón industrial producto
de la descomposición térmica de hidrocarburos; concretamente alquitrán
aromático, a través de un proceso productivo continuo.
Respecto al producto de la referida empresa, cabe señalar que una de
las mayores aplicaciones del negro de humo es la de agente reforzante para
aumentar la resistencia al desgaste de gomas o cauchos naturales y
sintéticos. El grado de refuerzo que proporciona depende del tamaño final de
sus partículas, cuanto más pequeñas sean éstas mayor refuerzo producen.
Mediante diferentes condiciones de operación se puede fabricar negros de
humo de partículas de diferente tamaño. Los tipos de negro de humo de
tamaño de partícula menor son los que dan mayor resistencia a la abrasión
5
del caucho y son usados para las bandas de rodamiento; estos son
denominados “negros reforzantes o de rodamiento”. Mientras que aquellos
de partículas más grandes dan solo refuerzo moderado al caucho pero
prolongada flexibilidad y alta disipación de calor. Esto es importante para las
paredes laterales o carcazas de los cauchos, y se denominan “negros semireforzantes o de carcaza”.
Por otra parte, el proceso de fabricación de negro de humo, emplea
tecnología informática para el monitoreo y control del proceso, el cual se
realiza a través de controladores lógicos programables, sistemas de control
distribuido y equipos electrónicos dedicados, que facilitan el acceso a la
información para la evaluación y solución de problemas operativos e
identificación de oportunidades de mejora. Para llevar a cabo dicho proceso,
la empresa cuenta con dos unidades conformadas por cinco fases de
producción, las cuales están identificadas como almacenamiento y manejo
del aceite aromático, reacción, proceso, transporte final y manejo del
producto terminado. La tecnología de la fase de reacción de la unidad I
pertenece a Ashland Inc., empresa fabricante de equipos para la industria
petroquímica; mientras que la unidad II cuenta con tecnología de Cabot
Corporation, primer productor mundial de negro de humo y líder en
programas de investigación y desarrollo.
Así mismo, los parámetros de calidad del producto de la unidad II son
mayores en comparación con la unidad I, no solo por sus diferencias en
tecnologías, sino principalmente debido a que la unidad I produce negro de
humo semi-reforzante, mientras que la unidad II produce negro de humo
reforzante. Esto amerita que los ajustes de la unidad II sean más precisos, lo
que ocasiona que la calidad del proceso sea más sensible a presentar
desviaciones a causa de perturbaciones o variaciones en los equipos que la
conforman.
6
Aun teniendo la empresa Negroven S.A. una política de mejoramiento
continuo en toda la planta, la dirección de la empresa diagnosticó la
necesidad de realizar la medición de la efectividad global de los equipos
(OEE) de las unidades de producción de la planta, como base de su gestión
de mantenimiento para mantenerse en sintonía con las exigencias de calidad
mundial. Es este requerimiento, el que suscita la investigación, iniciando con
la unidad II de producción, que es la que tiene los niveles de calidad más
exigentes.
En virtud de esta problemática, se debe resaltar que, en la actualidad, la
creciente competitividad por los costos y la calidad ha hecho que la empresa
necesite contar con una gran flexibilidad y cortos tiempos de respuesta, lo
que hace necesario disponer de eficiencia de los equipos y del proceso
productivo. Por tal motivo, se consolida la filosofía de trabajo sobre la mejora
continua para tratar de optimizar la posición de la organización en el
mercado.
En el mismo orden de ideas, se hace evidente que el mantenimiento
tiene un rol importante en el logro de la competitividad de la empresa, dado
que tiene un efecto sobre los costos directos, y sobre los costos inducidos
por el mantenimiento o mal mantenimiento; lo que se convierte en un costo
significativo. De igual modo, el mantenimiento tiene gran importancia en
cuanto a seguridad y ambiente en esta empresa. En tal sentido, Riggs (1986)
destaca que el mantenimiento tiene una incidencia importante en cuanto a la
calidad y productividad del proceso, así como en la seguridad y ambiente de
las empresas. Debido a esta condición, se hace necesario el desarrollo de
estrategias modernas de gestión del mantenimiento para alcanzar una
mejora en la eficiencia y en la productividad.
7
Es notable que, el hecho de llevar a cabo una buena gestión de
mantenimiento, específicamente en la unidad II de procesos, genere una
mayor disponibilidad y rendimiento de los equipos, así como mejor calidad en
el producto elaborado. Siendo estos los tres factores que componen el
indicador de efectividad global de los equipos (OEE, por sus siglas en inglés,
Overall Equipment Effectiveness), que según Gómez (2010) es el indicador
más importante para conocer el grado de competitividad en una empresa.
Por tal motivo, se desea optimizar dicho indicador en el desarrollo del
proyecto.
En este marco de ideas, la optimización del mantenimiento preventivo y
predictivo es esencial para disminuir paradas no programadas por fallas de
equipos, por lo que se hace necesario presentar una teoría conocida como
mantenimiento basado en la confiabilidad (RCM, por sus siglas en inglés,
Reliability Centered Maintenance), siendo esta una técnica que tiene sus
orígenes a fines de los años 60, la cual ha dado muy buenos resultados en el
manejo de activos. Díaz (1992), explica que la palabra confiabilidad se utiliza
para referirse al “conjunto de disciplinas de la mantenibilidad, la
disponibilidad, la seguridad y la confiabilidad propiamente dicha. Todas ellas
tienen como objeto estudiar el comportamiento de los equipos en el tiempo”
(p. 3).
Asimismo, Moubray (1997) define RCM como “un proceso utilizado para
determinar lo que debe hacerse para garantizar que cualquier activo físico
continúe haciendo lo que sus usuarios quieren que haga en su actual
contexto operacional” (p. 7). En otras palabras, se puede decir que, es un
procedimiento sistemático y estructurado que consiste en analizar funciones,
ver las posibles fallas, estudiar sus efectos y analizar sus consecuencias
para determinar los requerimientos de mantenimiento de los activos para la
8
operación. Estas estrategias de gestión de mantenimiento servirán de guía a
lo largo del desarrollo de este proyecto de investigación.
Sin duda, se debe tener en cuenta que las paradas no programadas por
fallas de equipos, no sólo afectan a la producción y a la capacidad de
entrega, sino que además genera costos en cuanto a mano de obra no
utilizada y disminución del uso de los equipos. De igual modo, se ha podido
determinar un síntoma adicional en la unidad II; el cual ha sido el aumento en
los tiempos de ciclo de fabricación de negro de humo, debido a que cuando
se genera producto fuera de especificaciones, este se envía al silo de
reproceso, ocasionando que dicho producto vuelva a ser procesado,
incrementado los tiempos de producción. Por lo tanto, la reducción de la
cantidad y tiempo de las paradas de planta se pueden considerar como una
forma directa de reducir costos y aumentar la capacidad del proceso. Se
puede inferir que, mejorando las estrategias de mantenimiento; el tiempo de
inactividad y las consecuencias de las paradas de planta no programadas
por fallas de equipos, probablemente, se puedan disminuir.
Continuando con este planteamiento, se debe resaltar que cada vez
que ocurren paradas no programadas por fallas de equipos, se genera
pérdida de tiempo de producción y producto fuera de especificaciones. Esta
situación redunda en costos de producción, llegando a pérdidas de hasta
US$ 1.400 por toneladas métricas, el cual es el precio promedio de venta del
producto. La cantidad de toneladas generadas durante las paradas de planta
varían dependiendo del tiempo que dure dicha falla.
Por lo tanto, el no establecer mejoras en la gestión de mantenimiento a
través de un sistema que disminuya las pérdidas de producción debido a las
paradas de planta no programadas por fallas de equipos, implica el que no
se puedan aplicar acciones correctivas de alto impacto para la organización,
9
en cuanto al incumplimiento de los objetivos mensuales de producción,
aumento de los tiempos de parada por mantenimiento y pérdida de clientes
por retraso en los tiempos de entrega.
En tal sentido, este proyecto tiene como finalidad, desarrollar nuevas
estrategias de mantenimiento para optimizar la efectividad global de los
equipos (OEE), aumentando el rendimiento del sistema de producción. Por
tal motivo, se decide realizar un estudio de investigación para proponer
mejoras en la gestión de mantenimiento, a través del uso de herramientas de
gestión, tales como el mantenimiento centrado en confiabilidad (RCM), que
permitan reducir tiempos de entrega, costos por mantenimiento, producto
generado fuera de especificaciones, así como, mejorar las relaciones con los
clientes.
Finalmente, se plantean las siguientes interrogantes: ¿Cuál es el equipo
de mayor criticidad que conforma la unidad II de procesos de la planta?,
¿Cuál es el porcentaje actual del indicador de efectividad global de dicho
equipo?, ¿Qué riesgos de fallas posee el equipo de mayor criticidad de la
unidad II de procesos de la planta? y ¿Cuáles son las estrategias de
mantenimiento adecuadas al sistema productivo de la empresa?
1.2. Objetivos de la investigación
1.2.1. Objetivo General
- Proponer mejoras en la gestión de mantenimiento que conduzcan a
optimizar la efectividad global de los equipos (OEE), maximizando la
confiabilidad del proceso productivo de la unidad II de la empresa Negroven,
S.A.
10
1.2.2. Objetivos específicos
- Realizar un diagnóstico de los equipos que conforman la unidad II de la
planta, a través de una metodología de análisis de criticidad y seleccionar el
equipo más crítico del proceso.
- Identificar el estado inicial del indicador de efectividad global (OEE) del
equipo de mayor criticidad de la unidad II de procesos, para fijar la condición
actual del mismo.
- Determinar los riesgos de fallas del equipo de mayor criticidad de la unidad
II, en base a un análisis de modos y efectos de fallas.
- Diseñar estrategias de gestión de mantenimiento adecuadas al sistema
productivo de la empresa.
- Establecer el indicador de efectividad global de los equipos (OEE) en el
sistema de gestión del departamento de mantenimiento.
1.3. Justificación de la investigación
El presente trabajo de investigación se realizó en principio para cubrir
las inquietudes del investigador en cuanto al desarrollo de estrategias de
gestión del mantenimiento más adecuadas para el proceso productivo de la
empresa Negroven, S.A.; así como la optimización del indicador de
efectividad global de equipos (OEE).
Así mismo, a través de la investigación que se llevó a cabo, se lograron
establecer criterios de mejora en la gestión de mantenimiento en función a
disminuir las paradas de planta no programadas por fallas de equipos; para
así maximizar la eficiencia y confiabilidad del proceso productivo, disminuir
los costos asociados a mantenimiento correctivo y evitar la generación de
producto fuera de especificaciones a causa de estas variables, mejorando de
esta manera, los ingresos económicos de la empresa.
11
Se han asentado las bases sobre el desarrollo de una metodología de
gestión de mantenimiento y la implementación del indicador de efectividad
global de los equipos (OEE), con la finalidad de que en ambas unidades del
proceso productivo de la empresa, así como en otros procesos productivos,
se puedan implementar las prácticas abordadas a lo largo de este trabajo de
investigación, de cara
a que puedan existir otras empresas con
problemáticas similares a las presentadas.
La empresa Negroven, S.A. pudo evaluar mejoras en la gestión de
mantenimiento para disminuir los problemas existentes en cuanto a la
capacidad del proceso, tiempos de entrega, tiempos de ciclo de fabricación,
costos por mantenimiento y calidad del producto, así como disminuir las
actividades de reproceso, motivado a paradas de planta no programadas por
fallas de equipos.
1.4. Alcance
En el proyecto de investigación que se llevó a cabo, se elaboraron
propuestas de mejora en la gestión de mantenimiento que conducirán a
optimizar la efectividad global de los equipos (OEE), maximizando la
confiabilidad del proceso productivo de la unidad II de la empresa Negroven,
S.A., la cual se encuentra ubicada en la Zona Industrial Municipal Sur, Av.
Domingo Olavarría, Valencia, estado Carabobo; a los fines de mejorar la
capacidad del proceso, tiempos de entrega, tiempos de ciclo de fabricación y
reducir costos por mantenimiento.
1.5. Limitaciones
Motivado a que la unidad II cuenta con el apoyo tecnológico de Cabot
Corporation, existen niveles de confidencialidad a la hora de difundir
12
información referente al proceso de fabricación de negro de humo que se
encuentra bajo sus especificaciones tecnológicas, lo cual implicó solicitar
ciertos permisos para poder transmitirla.
13
CAPÍTULO II
2. MARCO TEÓRICO
2.1. Antecedentes de la investigación
El desarrollo de un estudio o investigación requiere la sustentación
teórica, o marco conceptual que tiene como propósito según Sabino (1996)
“Dar a la investigación un sistema coordinado y coherente de conceptos y
proposiciones que permitan abordar el problema” (p. 58). Por otro lado,
Tamayo y Tamayo (2003) señala que “en los antecedentes se trata de hacer
una síntesis conceptual de las investigaciones o trabajos realizados sobre el
problema formulado con el fin de determinar el enfoque metodológico de la
misma investigación” (p. 146). Es necesario tomar en cuenta en un proyecto
de investigación, trabajos precedentes al tema que se quiere tratar; por lo
que se realizó una revisión previa de los trabajos elaborados en materia de la
gestión de mantenimiento y la aplicación de un sistema de indicadores de
efectividad global de los equipos (OEE), para así poder concretar los
objetivos antes planteados.
En tal sentido, se revisó el trabajo de grado realizado por Reyes (2009),
el cual llevó a cabo una evaluación de la gestión del mantenimiento,
identificando los factores más importantes tales como la organización de la
empresa y del mantenimiento, la planificación, el tipo de mantenimiento, el
sistema de control de calidad, apoyo logístico, el personal involucrado y los
recursos necesarios que incidían en el sistema gerencial de mantenimiento.
Luego, se estableció un instrumento y una metodología adecuada para
14
evaluar la gestión de mantenimiento, a través de la aplicación de la Norma
COVENIN 2500 en una empresa piloto de acuerdo con los requerimientos
mínimos de una organización de mantenimiento adaptada a cualquier
empresa manufacturera proveedora de la industria petrolera, para finalmente
desarrollar un plan de mejoramiento conforme a las necesidades de las
empresas manufactureras proveedoras de la industria petrolera y a cualquier
empresa nacional que contenga una organización de mantenimiento
existente de diferentes dimensiones en cuanto a personal y cantidad de
equipos asociados al proceso productivo.
Por consiguiente, este trabajo contribuye de forma importante en la
investigación en cuanto a que establece una filosofía de gestión de
mantenimiento la cual contiene una metodología y conjunto de herramientas
que enfocan el uso de los recursos de las organizaciones asociados con
personal, procesos y tecnologías efectivas para mejorar el rendimiento de los
activos del proceso productivo en las empresas manufactureras con índole
de extenderse a cualquier servicio industrial.
De igual modo, Hernández (2010) realizó un trabajo de investigación
donde desglosó los aspectos resaltantes del mantenimiento que inciden en el
ámbito de la producción, los negocios y servicios. Igualmente, se
establecieron los lineamientos para optimizar la gestión de mantenimiento,
con determinado enfoque gerencial que facilita el logro de mejores índices de
calidad y alta competitividad, que en la actualidad condicionan la existencia y
vigencia de las empresas productivas, exigiendo optimizar el nivel de
conocimientos de su personal, de manera que se puedan dominar la
totalidad de los factores que inciden en el desarrollo, diseño, montaje,
producción, operación y mantenimiento de sistemas de producción de bienes
y servicios.
15
El principal aporte de esta investigación, es que la misma desarrolla
estrategias de mantenimiento que buscan la causa raíz de las fallas, no solo
el síntoma; a través de un mantenimiento centrado en la filosofía de
confiabilidad, la cual sirve de guía para identificar las actividades de
mantenimiento necesarias, con sus respectivas frecuencias a los activos más
importantes del contexto operacional empresarial.
Continuando con la presentación de antecedentes, Gardella (2010),
presentó una tesis doctoral, la cual tuvo como objetivo principal, ayudar a la
implantación de un método de gestión técnica y económica de activos,
basado en la implantación de mantenimiento centrado en confiabilidad,
mantenimiento preventivo e indicadores de gestión, así como definir un
método para implantar mantenimiento preventivo y predictivo, controlar las
incidencias, costos y aplicar soluciones técnico-económicas; consiguiendo de
este modo, optimizar la gestión de mantenimiento en industrias de proceso.
En esta investigación, se diseñaron tres métodos de cálculo de
criticidades, uno según aspectos legales y puntos críticos de las
instalaciones, brindando resultados satisfactorios, en cuanto a que se
consideran aspectos que rigen a una empresa industrial; otro según aspectos
operativos y niveles de impacto, donde se hace hincapié en la importancia
del impacto en la seguridad, medio ambiente, producción, calidad y
mantenimiento; y el último según características de los equipos, donde se
ponderan infinidad de variables técnicas, legales, económicas, productivas,
entre otros, que tienen interacción con los activos de estudio.
El desarrollo de esta tesis doctoral ha aportado un gran valor, ya que ha
implementado mejoras en la metodología de mantenimiento centrado en
confiabilidad, a partir de un análisis de modos y efectos de fallas, lo cual
forma parte de los objetivos de la investigación que se llevará a cabo; y por
16
otra parte ha desarrollado una herramienta rigurosa y potente para definir la
criticidad y con ello la prioridad de activos industriales, el cual puede ser
evaluado al momento de realizar el análisis de criticidad que permita
establecer jerarquías de mantenimiento entre los equipos de la Unidad II de
la empresa Negroven, S.A.
Continuando con la síntesis conceptual de las investigaciones
relacionadas con el problema formulado, se consultó la tesis de grado de
Tuarez (2013), quien desarrolló su tesis en una empresa embotelladora
ubicada en Ecuador, perteneciente al segundo grupo embotellador de
México.
En este proyecto, se diseñó un sistema de mejora continua por medio
de la aplicación de mantenimiento productivo total (TPM) en las actividades
de la compañía con el objetivo de mejorar la confiabilidad de los equipos
mediante el involucramiento de todos los colaboradores. Se inició la
investigación con el conocimiento de que la detención de equipos por averías
era del 11,2%, debido principalmente a la falta de disponibilidad de los
equipos para mantenimiento preventivo y la poca cantidad de técnicos
disponibles que tenía el departamento de mantenimiento para realizar las
tareas preventivas. Otro de los factores que evaluó el autor, es que al
momento de realizar el estudio, el indicador de reclamos por millón de
botellas producidas en promedio era mayor a 1,1 siendo la meta 0,9, por tal
motivo explicó que el mantenimiento productivo total posee entre sus
objetivos la reducción de defectos en el producto.
A través del desarrollo de este proyecto de investigación, se pudo lograr
que los colaboradores se involucraran para aprender y conocer un poco más
del funcionamiento de las máquinas, mejorando así su nivel de habilidades y
elevar su nivel operativo y técnico. Por otra parte, se optimizaron las tareas
17
de mantenimiento preventivo, se redujo la cantidad de tareas de
mantenimiento correctivo y finalmente, la efectividad global de los equipos se
aumentó al 74,84% cuando antes se encontraba en 66,67%, considerándose
como aceptable para el proyecto.
El aporte principal de este proyecto, es que se lleva a cabo un sistema
piloto de mantenimiento productivo total (TPM) y se implementa la efectividad
global de los equipos (OEE) como indicador de gestión, lo cual servirá de
base al momento de elaborar las propuestas de mejora en la gestión de
mantenimiento que conduzcan a optimizar dicho indicador en la unidad II de
la empresa Negroven, S.A.
Por último, Aramon (2014) desarrolló una tesis de grado, la cual
establece que al mantener los equipos en buen estado a través de las
actividades de mantenimiento se garantiza un sistema más confiable. Sin
embargo, expresa que dicho mantenimiento conduce a la reducción temporal
de la capacidad de la producción. Por lo tanto se hace necesaria la
coordinación entre el mantenimiento y la producción para ofrecer el buen
funcionamiento del sistema. El estudio realizado señala que este vínculo
entre el mantenimiento y la producción disminuyen las paradas de equipos
por mantenimiento, así como los costos por pérdidas de producción,
minimizando los tiempos de entrega. El principal aporte de esta tesis es que
demuestra que la integración de la planificación de mantenimiento y la
programación de la producción aumentan la efectividad y capacidad del
proceso, y de igual manera, mejora los tiempos de entrega y tiempos de ciclo
de fabricación.
En conclusión, se puede decir que la principal contribución de los
antecedentes mencionados anteriormente se basa en diversos factores
considerados
importantes
para
el
18
desarrollo
de
este
proyecto
de
investigación, tales como, el establecimiento de estrategias de gestión de
mantenimiento, las cuales servirán para mejorar la capacidad de producción,
disminuir la generación de negro de humo fuera de especificaciones de
calidad y retraso en los tiempos de entrega a causa de las paradas no
programadas por fallas de equipos, para así lograr optimizar la efectividad
global de los equipos (OEE), la cual será una herramienta de medición de
gestión que permitirá incrementar la rentabilidad del mantenimiento en la
empresa Negroven, S.A.
2.2. Bases teóricas
Para Pérez (2009), las bases teóricas son un conjunto actualizado de
conceptos, definiciones, nociones, principios, entre otros, que explican la
teoría principal del tema a investigar. Surgen de la revisión bibliográfica
vinculada con el tópico seleccionado. Los temas se explican de manera
independiente, prestando especial atención a la relación que mantienen con
otros aspectos de la teoría.
A continuación se describen los elementos teóricos requeridos para el
desarrollo de esta investigación la cual consiste en proponer mejoras en la
gestión de mantenimiento que conduzcan a optimizar la efectividad global de
los equipos (OEE), a los fines de maximizar la confiabilidad del proceso
productivo de la unidad II de la empresa Negroven, S.A.
2.2.1. Descripción del proceso productivo de negro de humo
Negroven, S.A. (2007), explica que el proceso de fabricación de negro
de humo, emplea tecnología informática para el monitoreo y control del
proceso. Esto se realiza a través de controladores lógicos programables,
sistemas de control distribuido y equipos electrónicos dedicados, que facilitan
19
el acceso a la información para la evaluación y solución de problemas
operativos e identificación de oportunidades de mejora. Igualmente describe
las distintas etapas del proceso de producción las cuales se muestran en el
siguiente gráfico:
Figura 1: Diagrama de proceso de la unidad II de Negroven, S.A. Fuente:
Negroven, S.A. (2007).
2.2.1.1. Almacenamiento y manejo de materia prima
La materia prima es recibida en camiones cisterna, descargada en los
tres tanques de almacenamiento, transferida a dos tanques de menor
capacidad o tanques diarios (uno para cada unidad), y de éstos se envía al
proceso de reacción correspondiente. En esta fase se establecen dos puntos
de muestreo para la materia prima, con la finalidad de analizar sus
20
características fisicoquímicas y determinar si cumple con los parámetros
establecidos para la elaboración de negro de humo; la primera en la
descarga de los camiones cisterna y la segunda en los tanques diarios.
2.2.1.2. Reacción
Esta fase se realiza en un reactor, donde se lleva a cabo la
descomposición térmica de la materia prima y la formación del negro de
humo, del cual resultan gases de combustión y negro de humo en polvo
(fluffy). A la salida del reactor se establece el primer punto de extracción de
muestra y análisis para el control de calidad del producto.
2.2.1.3. Proceso / Secado
La mezcla de gases de combustión y negro de humo proveniente de la
fase anterior, pasa por una serie de etapas u operaciones, con el fin de
separar los gases de combustión del negro de humo y realizar los ajustes
finales requeridos en el producto. La secuencia de operaciones llevadas a
cabo en esta fase es la siguiente:
Filtración: donde se separa el negro de humo fluffy de los gases de
combustión que salen de los reactores por medio de un filtro de mangas
(filtro principal), de ahí el producto se transporta neumáticamente hacia el
edificio de proceso, pasando primero por otro filtro de mangas para separar
el aire usado en el transporte, dicho equipo se denomina filtro de proceso.
Molienda: en esta etapa, el negro de humo proveniente del filtro de
proceso se muele utilizando micromolinos, que pulverizan las impurezas que
pueden formarse en la fase de reacción como partículas de coque o
fragmentos del material utilizado para el revestimiento interno de los
21
reactores (ladrillo refractario) que se hayan desprendido. Estos equipos
utilizan mallas cuyos tamaños de abertura pueden variar en función de la
calidad del producto.
Agitación / Densificación: el negro de humo proveniente de la molienda
pasa a través de un tanque agitador, en el cual se compacta ligeramente por
desaireación, obteniéndose un incremento en su densidad lo cual facilita la
dosificación a la etapa siguiente.
Peletización: en esta fase las partículas de negro de humo se aglutinan
en pequeñas pelotitas o pellets usando agua y un aditivo aglutinante para
aumentar la resistencia y dureza de los pellets. A la salida de este proceso
se establece el segundo punto de extracción de muestra y análisis para el
control de calidad del producto.
Secado: el negro de humo peletizado pasa por la etapa de secado
donde se evapora el agua utilizada para la peletización. En esta etapa se
establece el primer punto de muestreo y análisis del negro de humo como
producto terminado. Si alguno de los resultados de los análisis en este punto
resulta fuera de los límites establecidos, el producto es dirigido hacia los silos
de producto no conforme (OQ) para su posterior reproceso, en cada silo se
establece el punto de muestreo para el producto no conforme. Si todos los
resultados se encuentran dentro de los límites establecidos el producto es
dirigido hacia los silos de producto terminado.
2.2.1.4. Transporte final / Almacenamiento y manejo del producto
terminado
El negro de humo proveniente de la fase anterior se transporta hacia los
silos a través de dos tipos de equipos de movilización: horizontal (tornillos
transportadores) y vertical (elevadores). Una vez en los silos, y en función de
22
los requerimientos de los clientes, se despacha en sacos, súper sacos, bines
o a granel. En el proceso de ensacado se ubica el segundo punto de muestro
al producto terminado.
2.2.2. Fase de reacción de la unidad II de procesos
El reactor de la unidad II de procesos, está diseñado para operar la alta
velocidad de gas y turbulencia, a fin de obtener un mezclado (de gases y
aceite) más rápido y efectivo, un mejor aprovechamiento del calor generado
y por consecuencia mayor productividad. Adicionalmente, la instrumentación
asociada permite un mejor control de las variables de operación lo cual
minimiza la producción de negro de humo fuera de especificación, si se
opera en forma eficiente. Como se observa en la figura 2, las corrientes de
entrada a esta fase son: aceite; proveniente de la fase de almacenaje y
manejo de materia prima, gas, aire, agua de sofocación y aditivo para el
control del número de absorción de aceite (OAN).
AGUA
ADITIVO
ACEITE
NEGRO DE HUMO
+
GASES DE COMBUSTIÓN
GAS
AIRE
FASE DE REACCIÓN
U2
A LAS
FASES DE
PROCESO
U2
Figura 2: Diagrama general de la fase de reacción. Fuente: Negroven, S.A.
(2014).
Por consiguiente, Negroven, S.A. (2014) expresa que el reactor es, en
general, un horno cilíndrico horizontal, constituido por una coraza metálica
23
externa y un recubrimiento interno (aislante) de ladrillos refractarios, cuyo
objetivo es proteger el metal de las altas temperaturas generadas y reducir
las pérdidas de calor al ambiente. Desde el punto de vista funcional, el
reactor puede dividirse en tres cámaras:
- Cámara de combustión
- Cámara de reacción
- Cámara de evaporación.
LADRILLO REFRACTARIO
CORAZA METÁLICA
Figura 3: Sección de un reactor. Fuente: Negroven, S.A. (2014).
2.2.2.1. Cámara de combustión
En esta cámara es donde se realiza la combustión del gas natural con
exceso de aire. El gas y el aire son alimentados a través de dispositivos que
distribuyen el flujo dentro de la cámara, a fin de obtener uniformidad en la
combustión y evitar que existan zonas con más aire (o gas) que otras.
El reactor posee distribuidores de llama fijos, diseñados para operar
entre los 16.200 Nm3/h (mínimo) y 27.000 Nm3/h (máximo) de flujo de aire de
24
combustión. Trabajar a flujos inferiores al mínimo señalado se traduce en
operación inestable. Por esta razón este reactor posee dos quemadores:
- Quemador principal: utilizado en producción y en carga térmica.
- Quemador secundario: utilizado para encendido de (piloto) y en las fases
iniciales de calentamiento (bajo y alto calentamiento).
Como se observa en la figura 4, el quemador principal es la cámara de
combustión de este reactor (recinto en el cual se realiza la combustión del
gas natural) y el quemador secundario está acoplado al principal.
AIRE
CÁMARA DE COMBUSTIÓN
GAS A
QUEMADOR
STINGER
QUEMADOR SECUNDARIO
- PILOTO
CÁMARA DE REACCIÓN
PIEZA DE
TRANSICIÓN
DISPOSITIVOS
DE INYECCIÓN
Figura 4: Cámara de combustión del reactor. Fuente: Negroven, S.A. (2014).
Quemador principal (XB-1000R): este quemador puede ser enfriado por
agua o por el mismo aire de combustión. El beneficio observado al enfriar
con aire de combustión es un incremento de productividad del reactor, al
incorporar al proceso el calor irradiado en la cámara. En el caso del enfriado
por agua, el calor es disipado a través de un lazo de enfriamiento.
25
El control de la operación del quemador, es realizado a través de un
grupo de lazos que serán descritos posteriormente. Adicionalmente se
dispone de un sistema de seguridad, el cual monitorea en forma continua el
status de un grupo de parámetros críticos a fin de garantizar la salvaguarda
del quemador y otros equipos pertenecientes a esta área.
Adicional a la instrumentación asociada a los lazos de control y sistema
de seguridad, el quemador posee indicación de presión, en campo, en el
punto de entrada de aire (denominado scroll) y en la
cámara, como se
presenta en figura 5.
AIRE DE
COMBUSTIÓN
PRECALENTADO
SCROLL
PI
2101
GASES A LA PIEZA
CÁMARA
DE TRANSICIÓN
PI
2108
Figura 5: Quemador XB-1000R indicación de presión. Fuente: Negroven,
S.A. (2014).
El quemador principal está constituido por las siguientes piezas:
Windbox: básicamente es el elemento contenedor de todas las piezas
del quemador, en su parte superior posee un dispositivo especial (scroll) que
permite la distribución del aire de combustión de forma tal que enfríe el
quemador.
26
Figura 6: Windbox. Fuente: Cabot Corporation (1994).
Liner: es un aislamiento hecho de un material especial (Silicon Carbide)
el cual protege al windbox del calor generado en el quemador. El aire de
combustión pasa entre el liner y el windbox con el objetivo de absorber el
calor irradiado en el quemador. La vida útil, normal, de esta pieza es de un
año. El hecho de observar agrietamientos (ver figura 7) en ésta, no es un
índice de daño. Sin embargo al desprenderse una pequeña parte, el daño es
irreversible.
Figura 7: Liner. Fuente: Negroven, S.A. (2014).
Pieza soporte de distribuidores de llama: el objetivo de esta pieza es
servir de soporte de los distribuidores de llama, el dispositivo de inyección
(stinger), el quemador secundario y el detector de llama del quemador
principal. El arreglo windbox / liner / pieza soporte ensamblada, permite que
el aire de combustión pase a través del liner / windbox y entre a los
27
distribuidores de
llamas, los cuales son pequeños quemadores (seis
unidades) diseñados a fin de obtener un frente estable de llama.
El gas entra a esta pieza a través de una cámara en la cual se acoplan
los distribuidores de llama. De esta forma, se obtiene una distribución
uniforme del gas. La pieza soporte está provista de seis mirillas ubicadas de
forma tal que permitan inspeccionar, en operación, el estado físico de los
distribuidores de llama y la operación de los dispositivos de inyección. En las
siguiente figura, se presenta una vista frontal de esta pieza en la cual se
observa la ubicación de las mirillas, al igual que los puntos de acople de las
piezas inicialmente mencionadas.
VISTA FRONTAL
ENTRADA DE GAS
MIRILLAS DE
INSPECCIÓN
0
DISPOSITIVO DE
INYECCIÓN
0
MIRILLAS DE
INSPECCIÓN
DISTRIBUIDORES
DE LLAMAS
0
0 0
00
O
PUNTO DE ACOPLE
DETECTOR DE LLAMAS
PUNTO DE ACOPLE
DISPOSITIVO DE
INYECCIÓN (STINGER)
PUNTO DE ACOPLE
QUEMADOR PRINCIPAL
QUEMADOR SECUNDARIO
VISTA LATERAL
AIRE
PRECALENTADO
GAS
SCROLL
DISPOSITIVO DE
INYECCIÓN DE
ACEITE (STINGER)
XB-1000R
BJY
2108
BJE
2108
B
B
DETECTOR
SSR
BA
2108
B
QUEMADOR SECUNDARIO
Figura 8: Pieza soporte ensamblada y acoplada al windbox / liner. Fuente:
Negroven, S.A. (2014).
Quemador Secundario: el quemador secundario es utilizado en las
etapas de incendio y bajo / alto calentamiento (fase inicial de puesta en
marcha), en las cuales los flujos de aire / gas involucrados son muy bajos,
comparativamente a los de producción, condiciones en las cuales el XB1000R no operaría. De esta forma se cuenta con la facilidad de encender e
28
iniciar calentamiento del reactor a condiciones prefijadas de flujo de gas y
aire, pudiéndose variar éstas de ser requerida.
Como se observa en la figura 9, el quemador secundario está instalado
en la pieza de soporte de los distribuidores de llama del XB-1000R. El mismo
consta de las siguientes partes:
- Tubo ignitor / sensor de ionización
- Quemador de calentamiento.
Figura 9: Quemador secundario. Fuente: Negroven, S.A. (2014).
Estas partes están ensambladas en una sola pieza. Es importante
destacar que el quemador secundario o de calentamiento posee soldado un
pin el cual debe coincidir con uno homólogo soldado en el punto de acople
con la pieza soporte de los distribuidores de llama. De esta forma, se
asegura que la parte perforada del quemador esté en la posición correcta tal
como se muestra en la siguiente figura:
29
Figura 10: Pines de alineación del quemador secundario. Fuente: Cabot
Corporation (1994).
Tubo ignitor / sensor de ionización: este dispositivo desempeña dos
funciones; de elemento de ignición o encendido y sensor de ionización.
Ambos roles son ejecutados en forma consecutiva. Una vez activado el
encendido del reactor, el sistema de seguridad del reactor, inicia una
secuencia que pone en servicio el tubo ignitor (alineando gas en forma
simultanea) durante un tiempo determinado. Transcurrido el tiempo, pone en
servicio el sensor quedando el ignitor fuera de servicio y manteniendo
alineado el gas durante un lapso, en el cual, al detectar llama,
automáticamente entra en servicio el quemador de calentamiento.
Este dispositivo cuenta con una cámara de mezcla en la cual se inyecta
el gas y aire a través de boquillas, realizándose la ignición a través de una
bujía (conectada a un electrodo) la cual se mantiene en servicio durante el
lapso en el cual el ignitor esté activado. La llama es producida al final del
tubo (zona de ignición) al generarse una chispa en el extremo del electrodo.
30
Una vez en servicio el sensor, éste verifica la existencia o no de llama, en
dicho punto informa al Sistema de Seguridad tal situación.
Quemador de calentamiento: es simplemente un tubo, tapado en el
extremo, con perforaciones que permiten distribuir la llama de la forma
indicada en la figura 11. De esta manera, la misma es orientada al centro del
quemador, evitando daños en el liner. Este quemador posee dos modos de
operación, definidos como bajo calentamiento y alto calentamiento. Los
cuales son utilizados en la fase inicial de puesta en marcha.
BRIDA PIEZA SOPORTE
DISTRIBUIDORES DE LLAMA
PLENUM DE LOS
DISTRIBUIDORES
DE LLAMA
EJE DE REACTOR
DISTRIBUIDORES
DE LLAMA
PERFORACIONES
DEL QUEMADOR
QUEMADOR
SECUNDARIO
QUEMADOR
SECUNDARIO
DISPOSITIVO DE
INYECCIÓN DE
ACEITE (STINGER)
DETECTOR DE LLAMA
QUEMADOR PRINCIPAL
Figura 11: Posición del quemador secundario. Fuente: Negroven, S.A.
(2014).
31
Bajo calentamiento: en esta etapa, al igual que en la de encendido, el
suministro de aire de combustión al XB-1000R es constante e igual a 1.350
Nm3/h. Esta condición de flujo mínimo tiene como objetivo proteger al
precalentador de aire (en caso de parada de emergencia) y proveer el aire
necesario para la etapa de bajo calentamiento. Una vez finalizada la etapa
de encendido, en forma automática, el sistema de seguridad pone en servicio
el circuito de bajo calentamiento, permitiendo el pase de gas a este
quemador.
Alto calentamiento: esta etapa, a diferencia de las anteriores, no se
activa automáticamente. Su puesta en servicio dependerá de las condiciones
térmicas del reactor relativas al arranque, y la misma es puesta en servicio
por el operador. Es importante destacar, que el flujo de aire utilizado en
modo alto calentamiento es superior a las etapas anteriores. Razón por la
cual al ser activado, simultáneamente, entra en servicio el lazo de control de
flujo de aire de combustión, el cual se mantiene fuera de servicio en las
etapas de encendido y bajo calentamiento. El flujo de gas requerido en este
modo de operación proviene del circuito bajo / alto calentamiento.
2.2.2.2. Cámara de Reacción
En esta cámara es donde se convierte el aceite aromático en negro de
humo. A fin de estabilizar el flujo de gases de reacción, la cámara posee, en
su inicio, un tramo de transición para pasar de 18", en el diámetro de
entrada; a 36" en el diámetro de la cámara. Como puede observarse en la
figura 12, el tramo antes mencionado comprende los primeros 1,5 pies de la
cámara de reacción, con una expansión intermedia de 27" de diámetro. El
objetivo de esta reducción de diámetro es incrementar la velocidad, con la
finalidad de mezclar eficientemente el aceite y el aditivo con la corriente de
gases proveniente de la cámara de combustión.
32
La longitud total de la cámara es de 36 pies y posee tres hileras con
diferentes tipos de refractarios. El tipo de refractario utilizado en la hilera en
contacto con el proceso es denominado refractario crítico, el cual posee
características especiales que lo adecuan para este servicio; es decir, que
posee mejor resistencia a temperaturas mayores. El objetivo de la hilera
intermedia es proteger al refractario en contacto con la coraza, de las altas
temperaturas de operación a las cuales está sometido el refractario crítico;
finalmente la última hilera protege a la coraza.
Figura 12: Detalle interno de la cámara de reacción. Fuente: Negroven, S.A.
(2014).
Como se observa en la siguiente figura, el reactor de la unidad II posee
15 puntos de sofocación, de los cuales se utilizan dos; el primario a presión
fija establecida, y el secundario, controlado a través del lazo de control de
temperatura de sofocación.
De tal manera que, a medida que el volumen de la cámara de reacción
sea menor (sofocación corta), el requerimiento de agua de sofocación y el
33
grado de penetración será mayor, con el fin de controlar en forma eficiente la
temperatura y detener la reacción en el momento deseado para obtener las
características del negro de humo requeridas.
Figura 13: Ubicación de los puntos de sofocación. Fuente: Negroven, S.A.
(2014).
Cuando el volumen de la cámara de reacción es grande, lo que se
traduce en sofocaciones largas, el nivel de penetración deseado disminuye
pero el grado de atomización debe ser alto con el objetivo de evitar el
arrastre de agua sin evaporar al precalentador de aire.
A fin de evitar condiciones inseguras, al momento de insertar o remover
el elemento de sofocación, el reactor posee en cada punto, un sistema de
aspiración constituido por mangueras de acople para aire y piezas de
aspiración.
34
REACTOR
XF-70-36
MANGUERAS
PIEZA DE
ASPIRACIÓN
FSL
L
AIRE ALTA
PRESIÓN
FSL
P
I
ALARMA VISUAL Y SONORA
Figura 14: Sistema de aspiración. Fuente: Negroven, S.A. (2014).
2.2.2.3. Cámara de evaporación
Su objetivo es garantizar la evaporación completa del agua de
sofocación. Esta cámara posee un diámetro de 54 pulgadas, y 69 pies de
longitud, finalizando en una pieza de conexión con el precalentador de aire.
Posee dos hileras de ladrillo refractario como aislante de la coraza metálica.
PRECALENTADOR
DE AIRE
54”
69 PIES
PIEZA DE CONEXIÓN
CON EL PRECALENTADOR DE AIRE.
Figura 15: Cámara de evaporación. Fuente: Negroven, S.A. (2014).
35
Los gases de combustión y negro de humo pasan a través de esta
cámara, antes de entrar al precalentador de aire, completándose la
evaporación del agua de sofocación. De esta forma, se evita el
ensuciamiento del precalentador, por formación de "costras" de negro de
humo húmedo en su interior.
2.2.2.4. Dispositivos de inyección de aceite
El objetivo de los dispositivos de inyección, es dispersar el aceite en la
corriente de gases a alta temperatura y velocidad, logrando la atomización
del aceite e incrementando, de esta manera, la superficie de contacto;
obteniéndose por consiguiente, una mezcla y reacción homogénea. Se
poseen dos tipos de dispositivos de inyección de aceite, los cuales son,
coaxial al eje del reactor e inyección de la periferia al eje del reactor.
DISPOSITIVO DE INYECCIÓN COAXIAL AL
EJE DEL REACTOR
DISPOSITIVO DE INYECCIÓN DE LA
PERIFERIA AL EJE DEL REACTOR
DISPOSITIVO
ACEITE
EJE DEL
REACTOR
ACCESORIO
DE
INYECCIÓN
DISPOSITIVO
DE INYECCIÓN
ACEITE
ACEITE
ACCESORIOS DE
INYECCIÓN (BOQUILLA)
Figura 16: Esquema general de los dispositivos de inyección de aceite.
Fuente: Negroven, S.A. (2014).
36
Estos dispositivos permiten introducir el aceite a la cámara de reacción.
Asociados a los dispositivos, se dispone de accesorios de inyección o
boquillas, a través de los cuales se dispersa el aceite en la corriente de
gases. El aceite es inyectado, como puede observarse en la figura 17, desde
el centro hacia la periferia de la pieza a través del accesorio de inyección del
stinger y desde la periferia al centro a través de los accesorios la pieza de
transición.
Uno de los factores que influyen en la operación del reactor de la
unidad II son los accesorios de inyección utilizados, por lo que su selección
es de vital importancia. Finalmente es importante destacar que los
dispositivos de inyección son piezas metálicas que requieren ser protegidas
de las altas temperaturas generadas en el quemador y el reactor. Aunque el
aceite actúa como un elemento de enfriamiento, por sí solo no ofrece la
protección necesaria.
PIEZA DE
TRANSICIÓN
ACCESORIO DE
INYECCIÓN DEL
STINGER (RADIAL)
ACCESORIO DE INYECCIÓN
DE LA PIEZA DE TRANSICIÓN
Figura 17: Dispersión del aceite en el punto de inyección. Fuente: Negroven,
S.A. (2014).
Por esta razón, estos dispositivos poseen una chaqueta de enfriamiento
por la cual circula agua proveniente del lazo cerrado de enfriamiento;
37
adicionalmente entre la pieza de transición y la cámara de reacción está
ubicada una camisa con circulación interna de agua del lazo antes señalado,
que actúa como aislante del calor irradiado de los ladrillos de la cámara de
reacción. Esta camisa es denominada button up plate. A continuación se
presentan los dispositivos y los accesorios de inyección.
Stinger: es una lanza (con un accesorio de inyección incorporado al
final) provista de una chaqueta de enfriamiento, instalada coaxial al reactor,
que permite la inyección de aceite en el mismo plano de la pieza de
transición.
La pieza porta stinger contiene internamente la chaqueta de
enfriamiento. Adicionalmente, posee facilidades de inyección de aire de
enfriamiento en la cavidad entre la chaqueta y el stinger, el cual es utilizado
en todo momento cuando es cortado el flujo de aceite.
Dependiendo del accesorio usado, el aceite es inyectado en forma
radial, axial o una combinación de ambos. El uso del stinger altera la
severidad de la reacción ocasionando incrementos en algunas de las
propiedades físico-químicos del negro de humo.
Es importante destacar que el porcentaje de aceite inyectado por el
stinger, con respecto al total, está comprendido entre el 25% al 40%, razón
por la cual al cortar el flujo a este dispositivo es recomendable ajustar las
condiciones del reactor, ya sea reduciendo la combustión total o bajando
carga, a fin de evitar daños en el mismo.
Pieza de transición: es un dispositivo circular, de 14,7 pulgadas de
diámetro interno, con chaqueta de refrigeración, provisto de 48 porta
accesorios de inyección agrupados en tres anillos independientes, con 16
38
porta accesorios cada uno. El acople entre los diferentes anillos y la línea de
aceite se realiza a través de mangueras especiales.
Asimismo, siempre debe estar en servicio un anillo, quedando en
condición disponible los dos restantes. La finalidad de poseer tres puntos de
conexión es minimizar los cortes de producción por cambios de grado o por
taponamiento de los accesorios.
Los accesorios de la pieza de transición, poseen un o-ring metálico que
garantiza el sello hermético, a fin de evitar fugas de aceite. Cada porta
accesorio está identificado con el número correspondiente al anillo al cual
pertenece, de esta forma se observan: 16 porta accesorios con el número 1,
16 con el número 2 y 16 con el número 3. Colocados en forma consecutiva;
de esta forma se logra obtener el mismo esparcimiento entre los porta
accesorios de cada anillo.
Por razones de seguridad los tapones de los porta accesorios poseen
cabezas diferentes, de tal forma que la herramienta utilizada para la
remoción de los tapones asociados a un anillo no se acopla con los
asociados a los otros, esto con la finalidad de evitar la remoción de un tapón
asociado al anillo que esté en servicio.
Accesorios de inyección: el objetivo de los accesorios de inyección es
obtener la penetración adecuada del aceite en la corriente de gases
provenientes del quemador, a fin de lograr una mezcla homogénea y por lo
tanto un control efectivo de la reacción. Los accesorios se identifican como,
los usados en la pieza de transición y usados en el stinger.
39
PIEZA DE TRANSICIÓN
AGUA DE
ENFRIAMIENTO
DEL LAZO CERRADO
AGUA DE
ENFRIAMIENTO
AL BUTTON UP PLATE
PUNTOS DE
CONEXIÓN
DE ACEITE
2
3
ANILLO Nº 3
1
ANILLO Nº 2
2
1
EJE DEL REACTOR
3
1
2
3
ANILLO Nº 1
1
2
3
1
ACCESORIO DE INYECCIÓN
“O” RING METÁLICO
ACEITE
AGUJERO
Figura 18: Pieza de transición y accesorios de inyección. Fuente: Negroven,
S.A. (2014).
2.2.2.5. Lazo cerrado de enfriamiento
Los dispositivos de inyección son piezas metálicas que están expuestas
a altas temperaturas. El objetivo de estos lazos es enfriar los dispositivos a
fin de evitar que se fundan. Estos lazos están constituidos por dos bombas y
un intercambiador de calor. Se utiliza agua desmineralizada para enfriar los
dispositivos de inyección.
El agua proveniente del buttom up plate y stinger es succionada por las
bombas y enviada al intercambiador de calor donde es enfriada utilizando
agua de proceso, retornando al stinger y a la pieza de transición,
40
repitiéndose el ciclo. El intercambiador es del tipo placas paralelas, las
cuales están colocadas en forma alterna (lado frío, lado caliente) de esta
forma se obtiene el área de transferencia de calor deseada.
A fin de garantizar un sello hermético en las placas, este equipo posee
pernos de ajuste. Es importante destacar que el torque aplicado a estos es
limitado, ya que puede ocasionar deformación de las placas perdiéndose por
consecuencia el sello del equipo.
AGUA AL
SISTEMA DE
ALTA PRESIÓN
(HPW)
AGUA
CALIENTE DE
LOS
DISPOSITIVOS
DE INYECCIÓN
AGUA DE
TANQUE
(LPW)
DOS (2) BOMBAS:
AGUA FRÍA A
LOS
DISPOSITIVOS
DE
INYECCIÓN
•UNA EN SERVICIO
•UNA EN ESPERA O RELEVO
Figura 19: Lazo cerrado de enfriamiento. Fuente: Negroven, S.A. (2014).
2.2.2.6. Lazos de control y otros dispositivos XF-70-36
Control de flujo de aceite: en los lazos de control, los elementos de
medición utilizados, son equipos que miden flujo másico directamente
(lb/min) y los controladores asociados a estos lazos manejan flujos
volumétricos (Kg/h). Esta condición requiere una conversión de flujo másico
(lb/min) a flujo volumétrico (Kg/h); por lo cual es necesario determinar, en
línea, la gravedad específica del aceite a temperatura de bombeo.
Control de temperatura de aceite al reactor: el objetivo de este lazo es
controlar la temperatura del aceite variando el desvío al tanque. De esta
41
forma el flujo de aceite al precalentador se incrementa o reduce al abrir o
cerrar el elemento final de control obteniéndose una reducción o incremento
de la temperatura.
Flujo de aire de combustión: este lazo de control tiene como objetivo,
controlar el flujo de aire al reactor, este posee compensación por humedad,
presión y temperatura. De esta forma se logra un mejor control de este
parámetro.
Sistema de gas: el suministro de gas al reactor, se divide en función de
los modos de operación, en tres circuitos; piloto, calentamiento (bajo / alto) y
carga térmica / producción. Los dos primeros implican el uso del quemador
piloto y del quemador de calentamiento, respectivamente, y el quemador
principal en el último circuito.
Los flujos de gas, utilizados en los circuitos piloto y calentamiento, son
relativamente bajos por lo que no es factible el uso del quemador principal,
ya que, el mismo está diseñado para manejar altos flujos. Por razones de
seguridad estos circuitos poseen válvulas automáticas de bloqueo (Shut-Off),
las cuales por diseño, deben operarse a presiones inferiores a 4,14 BARG a
fin de garantizar bloqueo hermético.
Lazo de control de combustión primaria: la combustión primaria indica la
cantidad de aire en exceso (indirectamente la cantidad de oxigeno),
garantizando combustión completa del gas. El objetivo de este lazo, es fijar el
punto de ajuste del gas natural, a fin de mantener constante la combustión
primaria. Cuando se varíe el flujo de aire de combustión, variará
proporcionalmente el gas.
42
Lazo de control de combustión total: este parámetro indica el déficit de
aire, garantizando combustión completa de gas y parcial de aceite. El
objetivo de este lazo es fijar el punto de ajuste del flujo de aceite total al
reactor, a fin de mantener constante la combustión total, aunque se varíe el
flujo de aire de combustión y/o la combustión primaria.
Flujo de aditivo al reactor: asociado a este lazo de control, se encuentra
una bomba de desplazamiento positivo a fin de dosificar la solución de
aditivo al reactor. Por esta razón la estrategia de control de flujo difiere a la
utilizada cuando está involucrada una bomba centrífuga, caso en el cual se
utiliza como elemento final de control, una válvula. En este caso, el elemento
final es la misma bomba, ya que la acción de control es ejercida sobre las
emboladas de los pistones (Recorridas/Minuto).
Lazo de control de temperatura de sofocación / aire de combustión: el
objetivo de este lazo es controlar (en forma de cascada) la temperatura del
aire de combustión a la entrada al quemador principal, a través de la
temperatura de sofocación del reactor.
Sistema de seguridad del reactor: el objetivo de este sistema es
verificar
el
status
de
diferentes
dispositivos
o
permisivos
(switch,
posicionadores y detectores) a fin de garantizar la salvaguarda de los
equipos involucrados, tales como, el reactor, filtro principal, precalentadores
de aire y aceite.
Los dispositivos antes señalados se agrupan en switches de presión,
temperatura y flujo; posicionadores de válvulas de bloqueo y control; y
detectores de llama. Los cuales están relacionados con las diferentes fases
de puesta en marcha del reactor a fin de permitir o no, el avance en este
proceso.
43
2.2.3. Mantenimiento
Hoy en día las empresas buscan asegurar y mejorar su competitividad
por medio de esfuerzos, acciones y decisiones orientadas que garanticen
equipos o sistemas que operen de manera eficiente y eficaz; clientes y
usuarios satisfechos; riesgos reducidos; mínimos incidentes ambientales y
costos óptimos.
Prando (1996) explica que el mantenimiento son todas las actividades
que se necesitan realizar para mantener los equipos bajo condiciones
específicas o volverlos a dicha condición, cumpliendo de esta manera con la
capacidad y la calidad especificadas, para así ser utilizados según los
requerimientos exigidos por el departamento de producción.
A lo largo del tiempo, el mantenimiento ha pasado por diferentes
concepciones, desde considerarse como una actividad netamente para
corregir fallas en los equipos, causante de gastos, hasta llegar a definirse
como la acción de prevenir fallas o defectos antes de que ocurran,
permitiendo la reducción de los costos asociados a la interrupción de la
producción.
En este sentido, Dounce (2001) establece que el mantenimiento es un
trabajo para prevenir el deterioro del rendimiento y funciones del equipo, es
decir, prevenir el mal funcionamiento, o falla de la maquinaria o equipo. En
términos generales, Gómez (1998) afirma que las funciones básicas del
mantenimiento pueden sintetizarse en el cumplimiento de los trabajos
requeridos para mantener el equipo de producción de manera tal que se
cumplan con los requisitos del proceso.
44
2.2.4. Tipos de mantenimiento
2.2.4.1. Mantenimiento correctivo
El mantenimiento correctivo se realiza después que ocurre una falla o
una parada no programada, es decir, cuando un equipo es incapaz de seguir
operando o no está cumpliendo la función para la cual fue diseñado o
asignado. Gómez (1998), comenta que en este tipo de mantenimiento, sólo
se intervienen los equipos cuando “el fallo ya se ha producido. Se trata, por
tanto, de una actitud pasiva, frente a la evolución del estado de los equipos,
a la espera de la avería o fallo” (p. 25). Por su parte, Bravo y Barrantes
(1989) definen el mantenimiento correctivo como “aquel conjunto de
operaciones, el cual permite que una máquina vuelva a trabajar en óptimas
condiciones; después de un tiempo de paro por la falla de una o varias de
sus partes, debido al desgaste o fatiga” (p. 47).
2.2.4.2. Mantenimiento preventivo
El mantenimiento preventivo comprende todas aquellas actividades
previamente planeadas y programadas en función del tiempo o condición del
equipo, que se llevan a cabo con la finalidad de evitar la ocurrencia de fallas
o paradas no programadas. Bravo y Barrantes (1989) consideran que este
tipo de mantenimiento es “un sistema ordenado, formado por operaciones,
que permiten trabajar a una industria (planta) y al equipo con el máximo de
eficiencia y mínimo de costo” (p. 47). En otro orden de ideas, la comisión
venezolana de normas industriales (COVENIN), publicó en el año 1993, la
norma COVENIN 3049-93, la cual expresa que:
El mantenimiento preventivo es el que utiliza todos los medios
disponibles, incluso los estadísticos, para determinar la frecuencia
de las inspecciones, revisiones, sustitución de piezas claves,
45
probabilidad de aparición de averías, vida útil, u otras. Su objetivo
es adelantarse a la aparición o predecir la presencia de las fallas
(p. 2).
2.2.4.3. Mantenimiento predictivo
Este tipo de mantenimiento engloba las actividades que permiten
conocer o detectar fallas de los equipos en su fase inicial, mediante análisis
realizados con equipos especiales. Las fallas son detectadas sin necesidad
de detener el funcionamiento de los equipos y se basa en la predicción de las
fallas mediante el análisis de tendencias.
Entre las actividades que se realizan en el mantenimiento predictivo, se
pueden resaltar el análisis de lubricantes, análisis de vibración, análisis por
termografía infrarroja, entre otros. La inspección de estos parámetros se
puede realizar de forma periódica o continua, dependiendo de diversos
factores como son: el tipo de planta, los tipos de fallas a diagnosticar y la
inversión que se quiera realizar.
Para Gómez (1998), el mantenimiento predictivo “surge como respuesta
a la necesidad de reducir los costos de los métodos tradicionales – correctivo
y preventivo – de mantenimiento. La idea básica de esta filosofía de
mantenimiento parte del conocimiento del estado de los equipos” (p. 28).
En general, el mantenimiento predictivo, consiste en estudiar la
evolución temporal de ciertos parámetros y asociarlos a la evolución de
fallas, para así determinar en qué período de tiempo, esa falla va a tomar
una relevancia importante, y así poder planificar todas las intervenciones con
tiempo suficiente, para que dicha falla nunca tenga consecuencias graves.
46
2.2.5. Políticas de mantenimiento
2.2.5.1. Operar hasta la falla
La política de mantenimiento operar hasta la falla (OTF), es un enfoque
que intencionalmente deja que el equipo falle. Las reparaciones solo son
realizadas después de que el equipo o componente ha fallado. Los equipos
son simplemente sustituidos cuando ocurre la falla. En este sentido,
ElMaraghy (2009) explica que:
Esta acción es adecuada para la máquina si la frecuencia de
avería y el tiempo de inactividad del sistema / máquina son bajos.
Esta es la condición ideal de un sistema, donde el mantenimiento
preventivo no es aplicable. La máquina o sistema es tan fiable que
puede funcionar de forma continua. Esto significa que el único
parámetro que afecta a la disponibilidad de la máquina es el
mantenimiento programado y no las fallas al azar causadas por la
falta de mantenimiento (p. 346).
2.2.5.2. Mantenimiento por tiempo fijo
Shenoy y Bhadury (1998) explican que, el mantenimiento por tiempo fijo
(FTM) “es aquella actividad que implica la inspección de las piezas críticas
del equipo después de un intervalo de tiempo fijo, y el remplazo de las que
estén desgastadas” (p. 22).
Esta política de mantenimiento, se llama de esta manera debido a que
sus
actividades
están
controladas
por
el
tiempo.
Las
tareas
de
mantenimiento se realizan sin importar la condición del componente de
acuerdo a un tiempo o ciclo específico. El mantenimiento por tiempo fijo
(FTM) es efectivo cuando la vida del componente es más larga que el
intervalo de tiempo del mantenimiento.
47
2.2.5.3. Mantenimiento basado en la condición
El mantenimiento basado en la condición (CBM), tiene como base la
monitorización de las condiciones o estado de los diferentes elementos de
una máquina o equipo para decidir el momento óptimo para realizar las
tareas de mantenimiento. En tal sentido, ElMaraghy (2009) explica que esta
política es recomendable utilizarla “cuando la frecuencia de avería de la
máquina es baja y el tiempo de inactividad de la máquina es alto. Esta
condición significa que la falla ocurre raramente, pero cuando ocurre toma
mucho tiempo para repararla” (p. 346).
2.2.5.4. Mantenimiento por mejoría
El mantenimiento por mejoría (DOM) se refiere a equipos o
componentes que podrían ser rediseñados para eliminar cualquier riesgo de
falla o tarea de mantenimiento, por lo que es tratado como una modificación
o como un proyecto.
Para ElMaraghy (2009), el mantenimiento por mejoría (DOM) es “el
peor de los escenarios de la función de mantenimiento, cuando la falla se
produce con frecuencia y se necesita mucho tiempo para repararla. Una
máquina / sistema con esta condición es poco rentable para ser operada” (p.
346). Por lo que, el mismo autor recomienda que, cuando se trate con un
equipo bajo esta condición, se reemplace o rediseñe durante una parada de
planta programada.
2.2.6. Desempeño de la gestión de mantenimiento
De manera precisa se puede decir que la gestión de mantenimiento
incluye todas aquellas actividades que determinan los objetivos o prioridades
48
de mantenimiento (que se definen como las metas asignadas y aceptadas
por la dirección del departamento de mantenimiento), las estrategias
(definidas como los métodos de gestión que se utilizan para conseguir esas
metas u objetivos), y las responsabilidades en la gestión.
A las actividades anteriormente señaladas, se suman también aquellas
que luego, en el día a día, permiten implementar estas estrategias
planificando, programando y controlando la ejecución del mantenimiento para
su realización y mejora, teniendo siempre en cuenta los aspectos
económicos que resulten relevantes para la organización. En tal sentido,
Bravo y Barrantes (1989) explican que el objetivo general de la gestión de
mantenimiento es “maximizar el valor y la disponibilidad de las instalaciones,
maquinaria y equipo con el mínimo costo” (p. 18).
El desempeño de la gestión de mantenimiento se basa en actuar sobre
todos los aspectos de importancia para el óptimo funcionamiento de la
empresa. Es por esto, que el departamento de mantenimiento no debe
limitarse solamente a la reparación de las instalaciones, sino que también
debe hacer seguimiento de los costos de mantenimiento, recursos humanos
y almacenes a fin de desarrollar una óptima gestión de mantenimiento.
2.2.7. Análisis de criticidad
Para Amendola (2006), el análisis de criticidad es una técnica que
consiste en “establecer la jerarquía o prioridades de procesos, sistemas y
equipos, creando una estructura que facilita la toma de decisiones acertadas
y efectivas, dirigiendo el esfuerzo y los recursos a áreas donde sea más
importante y/o necesario mejorar la confiabilidad operacional” (p. 31).
49
2.2.7.1. Proceso de análisis jerárquico
El proceso de análisis jerárquico (AHP), es un método desarrollado por
Thomas Saaty, basado en la evaluación de diferentes criterios que permiten
jerarquizar un proceso, y su objetivo final consiste en optimizar la toma de
decisiones gerenciales.
Esta metodología, se utiliza para resolver problemas en los cuales
existe la necesidad de priorizar distintas opciones y posteriormente decidir
cuál es la opción más conveniente. Las decisiones a ser tomadas con el uso
de esta técnica, pueden variar desde simples decisiones personales y
cualitativas hasta escenarios de decisiones muy complejas y totalmente
cuantitativas.
Parra y Crespo (2012), definen el proceso de análisis jerárquico (AHP)
como:
Una poderosa y flexible herramienta de toma de decisiones
multicritierio, utilizada en problemas en los cuales necesitan
evaluarse aspectos tanto cualitativos como cuantitativos. La
técnica AHP ayuda a los analistas a organizar los aspectos críticos
de un problema en una estructura jerárquica similar a la estructura
de un árbol familiar, reduciendo las decisiones complejas a una
serie de comparaciones que permiten la jerarquización de los
diferentes criterios evaluados. (p. 65)
De igual manera, Parra y Crespo (2012) explican que el proceso de
análisis jerárquico (AHP), se ejecuta siguiendo los siguientes pasos:
1.- Descomponer el problema de decisión en una jerarquía de
elementos interrelacionados. En esta etapa, los autores antes mencionados
expresan que, la jerarquización se puede distribuir en diferentes niveles;
tales como, la definición del objetivo principal del proceso de jerarquización,
50
los criterios a ser comparados, y finalmente, en el nivel más bajo las
alternativas a evaluar.
2.- Evaluar los diferentes criterios y alternativas en función de su
importancia correspondiente en cada nivel. En esta etapa, se comparan
criterios cualitativos y cuantitativos, a través del desarrollo de juicios
informales para obtener los pesos y las prioridades. Para los criterios
cualitativos,
se
desarrolla
una
matriz
de
comparación
por
pares
estableciendo el nivel de importancia relativa entre ambos criterios
considerados. Dicho nivel se establece a partir de la escala mostrada en la
siguiente tabla:
Tabla 1. Valoración de los juicios.
Puntuación
(Score)
Juicios
Explicación
Igual importancia
Los dos elementos contribuyen
igualmente a la propiedad o
criterio.
Moderadamente más
importante un elemento
que el otro
El juicio y la experiencia previa
favorecen a un elemento frente al
otro.
Fuertemente más
importante un elemento
que otro
El juicio y la experiencia previa
favorecen
fuertemente
a
un
elemento frente al otro.
Mucho más fuerte la
importancia de un
elemento que la del otro
Un elemento domina fuertemente.
Su dominación está probada en la
práctica
1
2
3
4
5
6
7
8
Un elemento domina al otro con
Importancia extrema de un
el mayor orden de magnitud
elemento frente al otro.
posible
Fuente: Saaty (1980).
9
Un valor inverso a la escala de valoración de juicios, se aplica cuando el
segundo criterio es preferido al primero, siendo el primer criterio a considerar
51
el presentado en el lado vertical de la matriz, mientras que el segundo será el
mostrado en la parte horizontal de la misma. Por su parte, el valor 1 es
siempre asignado a la comparación de un criterio consigo mismo.
Una vez realizada la matriz de comparación apareada de los criterios
establecidos, se desarrolla la jerarquización local de las alternativas de forma
cuantitativa, utilizando las escalas de valores que permiten definir cada
criterio, establecidas por el método de análisis jerárquico, las cuales se
muestran más adelante.
3.- La técnica AHP, permite evaluar la congruencia de los juicios, por
medio del radio de inconsistencia (IR). En este sentido, Parra y Crespo
(2012) exponen que se debe determinar primeramente el índice de
consistencia (CI) de la matriz de comparación apareada n x n, siendo n, el
número de filas y columnas, es decir, una matriz cuadrada; donde CI se
denota de la siguiente manera:
𝐶𝐼 =
𝜆 𝑚𝑎𝑥 − 𝑛
𝑛−1
(1)
Siendo λmáx, el máximo autovalor de la matriz. Finalmente, los mismos
autores definen la ecuación de IR como:
𝐼𝑅 =
𝐶𝐼
𝑅𝐼
(2)
Dónde RI es el valor aleatorio promedio de CI para una matriz n x n. Los
valores de RI son mostrados en la siguiente tabla:
52
Tabla 2. Valores de RI para matrices de diferentes órdenes.
N
RI
1
0
2
0
3
0.52
4
0.89
5
1.11
6
1.25
7
1.35
Fuente: Saaty (1980).
Los juicios se considerarán aceptables si IR ≤ 0,1. De lo contrario, en
casos de inconsistencia, es decir, cuando IR > 0,1; el proceso de evaluación
para la matriz de comparación por pares se deberá realizar nuevamente.
Posteriormente, se desarrolla una matriz normalizada o matriz auxiliar,
dividiendo cada número de una columna de la matriz de comparación
apareada por la suma total de la columna; para así, realizar el cálculo del
vector de prioridad de criterios, o lo que es igual, la jerarquización por
criterios, el cual se obtiene promediando cada fila de la matriz normalizada.
Saaty (1980) demostró matemáticamente que el autovector calculado a partir
de la matriz normalizada es la mejor aproximación de evaluación de los
criterios analizados.
4.- Jerarquizar las alternativas y tomar las decisiones correspondientes.
Para cada alternativa, se calcula el nivel de jerarquización sobre una escala
entre 0 y 1, obteniéndose como resultado alternativas jerarquizadas en
función de los criterios de decisión evaluados.
Este proceso de jerarquización final, se lleva a cabo multiplicando el
vector de prioridad de criterios por la jerarquización local de cada alternativa,
realizando finalmente la sumatoria de los resultados de tales alternativas.
2.2.7.2. Criterio de Frecuencia de Fallos
Parra y Crespo (2012) explican que el criterio de frecuencia de fallos “es
evaluado en función del número de fallos por período de tiempo. Para la
53
definición del nivel de frecuencia de fallos de cada alternativa (sistema) a ser
evaluada se necesita recopilar información del historial de fallos de cada
sistema” (p. 69).
Tabla 3. Escala que permite definir el criterio de frecuencia de fallos (FF).
Nivel de frecuencia de Definición del nivel de frecuencia de
ocurrencia de fallos
ocurrencia de fallos
Muy alta: fallo que es
10
Una ocurrencia por semana
casi inevitable
9 Muy alta
Una ocurrencia por mes
8 Alta: continuamente
Una ocurrencia cada tres meses
7 Alta
Una ocurrencia cada seis meses
Moderada:
6
Una ocurrencia cada nueve meses
ocasionalmente
5 Moderada
Una ocurrencia al año
Baja: fallo ocurre muy
4
Una ocurrencia entre dos y tres años
poco
3 Baja
Una ocurrencia entre cuatro y seis años
2 Baja
Una ocurrencia entre siete y nueve años
Remota: no es probable
1
Una ocurrencia en más de 10 años
que ocurra el fallo
Fuente: Parra, C. y Crespo, A. (2012).
FF
2.2.7.3. Criterio de Detección de Fallos
Parra y Crespo (2012), comentan que “para la definición del nivel de
detección de fallos de cada alternativa (sistema) a ser evaluada se necesita
recopilar información sobre todos aquellos aspectos de instrumentación,
control y protección existentes en cada uno de los sistemas a ser evaluados”
(p. 70).
54
Tabla 4. Escala que permite definir el criterio de detección de fallos (DF).
DF
Nivel de detección
(grado de control) de
fallos
10
Absolutamente incierto
9
Muy incierto
8
Incierto
7
Muy bajo
6
Bajo
5
Moderado
4
Muy moderado
3
2
1
Definición del nivel de detección de
fallos
El sistema no es controlado o
inspeccionado, las anomalías por fallos
no son detectadas
Solo se inspecciona el sistema de forma
visual durante todo el proceso (no hay
ayuda de equipos modernos de control)
El sistema se controla bajo técnicas
estadísticas de control de fallos, y el
producto es inspeccionado al final del
proceso en la línea de producción (25%
automatización)
Alto
El sistema se controla bajo técnicas
estadísticas de control de fallos, y el
producto es inspeccionado en más de
dos puntos del proceso en la línea de
producción (75% automatización)
Muy alto
El sistema se controla bajo técnicas
estadísticas de control de fallos, y el
producto es inspeccionado durante todo
el proceso en la línea de producción
(100% automatización)
Totalmente controlado
El sistema se controla bajo técnicas
estadísticas de control de fallos, y el
producto es inspeccionado durante todo
el proceso de la línea de producción
(100% automatización con calibración
continua y preventivo de los equipos
utilizados para controlar e inspeccionar
el estado operacional del sistema
Fuente: Parra, C. y Crespo, A. (2012).
55
2.2.7.4. Criterio de Severidad de Fallos
El criterio de severidad de fallos, se basa en el efecto de las fallas sobre
aspectos operacionales, ambientales y de seguridad. En tal sentido, Parra y
Crespo (2012) expresan que “para la definición del criterio de severidad de
fallos, es necesario conocer cuáles son los efectos que pueden traer consigo
los fallos una vez que estos ocurren dentro de un contexto operacional
específico” (p. 70).
Tabla 5. Escala que permite definir el criterio de severidad de fallos (SF).
Nivel de severidad
Definición del nivel de severidad de la
de fallos
falla
10 Peligrosamente alto Fallos que pueden causar pérdidas humanas
Fallos que pueden crear complicaciones con
9 Muy alto
regulaciones federales (leyes)
Fallos que hacen inoperables los equipos y
8 Bastante alto
provocan la pérdida de función para lo que
fueron diseñados
Fallos que causan un alto grado de
7 Alto
insatisfacción al cliente que recibe el servicio
Fallos que afectan un subsistema y originan
6 Mediano
un mal funcionamiento de los equipos
disminuyendo la calidad del servicio
Fallos que provocan la pérdida de eficiencia
5 Bajo
y causan que el cliente se queje
Fallos que pueden ser mejoradas con
4 Muy bajo
pequeñas modificaciones y su impacto sobre
la eficiencia de los equipos es pequeña
Fallos que podrían crear mínimas molestias
al cliente, molestias que el mismo cliente
3 Menor
podría corregir en el proceso sin necesidad
de perder eficiencia
Fallos que son difíciles de reconocer por el
2 Casi ninguno
cliente y cuyos efectos serán insignificantes
para el proceso
Fallos que no son identificables por el
1 Ninguno
cliente y no afectan la eficiencia del proceso
Fuente: Parra, C. y Crespo, A. (2012).
SF
56
2.2.7.5. Criterio de Costos de fallos
Para el caso de los costos de fallos, se deben considerar las
consecuencias económicas que pueden causar los fallos en cuanto a temas
de seguridad, ambiente y operaciones. Parra y Crespo (2012) expresan que
“para la definición del criterio de severidad de fallos, es necesario estimar
cuales son los costos que pueden traer consigo los fallos una vez que estos
ocurren dentro de un contexto operacional específico” (p. 71).
Tabla 6. Escala que permite definir el criterio de costos de fallos (CF).
CF
10
Nivel de costos de
Definición del nivel de costos de los fallos
fallos
9
Peligrosamente alto Fallos que provocan altos costos por aspectos
de seguridad y ambiente (indemnizaciones)
Demasiado alto
8
Muy alto
7
Bastante alto
6
Alto
5
Alto
4
Moderado
3
Mediano
2
Bajos
fallos que provocan altos costos por pérdida
total de producción
Fallos que generan altos
reparaciones correctivas
costos
por
Fallos que generan costos significativos de
producción y/o reparación
Fallos que generan costos insignificantes – no
afectan el proceso de producción
Fuente: Parra, C. y Crespo, A. (2012).
1
Muy bajos
2.2.8. Efectividad global del equipo
La efectividad global del equipo (OEE) es la medida total del
rendimiento que relaciona la disponibilidad del proceso en la productividad y
en la calidad. La medida de efectividad global del equipo (OEE) muestra, que
57
tan bien una empresa está utilizando sus recursos, que incluyen el equipo, el
trabajo y la habilidad de satisfacer a sus clientes de la calidad especificada.
Belohlavek (2006), define la efectividad global del equipo (OEE) como
“un método de medición de performance productiva que integra datos de la
disponibilidad del equipamiento, de la eficiencia de la performance y de la
tasa de calidad que se logra” (p. 23). En otras palabras, la efectividad global
del equipo (OEE) mide la efectividad de la máquina o instalación y toma en
consideración tres componentes principales en los procesos de fabricación;
la disponibilidad, el rendimiento y la calidad. Permitiendo ver en forma
sencilla el estado en curso del proceso de fabricación y sus efectos en el
proceso productivo.
La efectividad global del equipo (OEE) resulta de multiplicar los tres
componentes porcentuales antes mencionados, los cuales son descritos por
Stamatis (2010) como:
2.2.8.1. Disponibilidad
La disponibilidad es una parte del indicador OEE que representa el
porcentaje de tiempo planificado que la operación está disponible para
operar; es decir, el porcentaje de tiempo en que una máquina está disponible
para producir piezas. Igualmente, es una medición de tiempo de actividad
que está diseñada para excluir los efectos de la calidad, el rendimiento, y los
eventos de tiempo de inactividad programados. La fórmula para realizar el
cálculo de dicha medición según Stamatis (2010) es:
𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 =
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒
𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑔𝑟𝑎𝑚𝑎𝑑𝑜
58
(3)
2.2.8.2. Rendimiento
El rendimiento comprende la velocidad real del equipo en relación con
su velocidad de diseño. La métrica de rendimiento es la medición de
velocidad que está diseñada para excluir los efectos de la calidad y la
disponibilidad. Stamatis (2010) define la fórmula para el cálculo del
rendimiento como:
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 =
𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑒𝑎𝑙
𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑠𝑡á𝑛𝑑𝑎𝑟
(4)
2.2.8.3. Calidad
La calidad es la porción del indicador de efectividad global de los
equipos (OEE), que representa el porcentaje de las partes producidas que
están dentro de las especificaciones; es decir, como fue establecido por el
cliente. De igual modo, es la medición del proceso de producción que está
diseñada para excluir el impacto de la disponibilidad y el rendimiento.
Matemáticamente, Stamatis (2010) defina la fórmula para el cálculo de la
calidad como:
𝐶𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 =
𝑈𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑏𝑢𝑒𝑛𝑎𝑠
𝑈𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒𝑠 𝑓𝑎𝑏𝑟𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎𝑠
(5)
En tal sentido, el cálculo de la efectividad global del equipo (OEE) se
representa de la siguiente manera:
𝑂𝐸𝐸 = 𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑥 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑥 𝐶𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑
59
(6)
Cruelles (2010), expresa que “el valor de la OEE permite clasificar una
o más líneas de producción, o toda una planta, con respecto a las mejores de
su clase y que ya han alcanzado el nivel de excelencia” (p. 107). En cuanto
lo antes descrito, el mismo autor clasifica los distintos valores de la
efectividad global de los equipos (OEE), como:
- OEE < 65%. Inaceptable. Se producen pérdidas económicas de gran
impacto. Muy baja competitividad.
- 65% < OEE < 75%. Regular. Aceptable sólo si se está en proceso de
mejora. Existen pérdidas económicas. Baja competitividad.
- 75% < OEE < 85%. Aceptable. En este caso, se debe continuar con las
mejoras para superar el 85% y avanzar hacia la Clase Mundial. Se presentan
leves pérdidas económicas. Competitividad ligeramente baja.
- 85% < OEE < 95%. Buena. Entra en valores de empresas de Clase
Mundial. Buena competitividad.
- OEE > 95%. Excelencia. Valores de empresas de Clase Mundial. Excelente
competitividad.
En conclusión, la efectividad global del equipo (OEE) es la mejor
métrica disponible para optimizar los procesos de fabricación, y está
relacionada directamente con los costos de operación. Dicha métrica, informa
sobre las pérdidas y cuellos de botella del proceso, y enlaza la toma de
decisiones financiera y el rendimiento de las operaciones de planta, ya que
permite justificar cualquier decisión sobre nuevas inversiones. Además, las
previsiones anuales de mejora del índice de efectividad global del equipo
60
(OEE) permiten estimar las necesidades de personal, materiales, equipos,
servicios, entre otros, al momento de llevar a cobo la planificación anual.
2.2.9. Confiabilidad
Acuña (2003) manifiesta que la definición de confiabilidad “tuvo su
origen durante la Segunda Guerra Mundial, pues en ese momento era una
meta fundamental lograr alta confiabilidad en el material bélico a fin de
disminuir al máximo la probabilidad de falla de cualquier equipo” (p. 16).
Además,
añade
que
dicha
definición
“se
ha
venido
depurando
vertiginosamente en los últimos años, hasta convertirse en un área
importante de investigación en la que se incorpora una gran variedad de
conceptos matemáticos y estadísticos” (p. 16).
Por consiguiente, el mismo autor define confiabilidad (R(t)) como “la
probabilidad
de
que
una
unidad
de
producto
se
desempeñe
satisfactoriamente cumpliendo con su función durante un período de tiempo
diseñado y bajo condiciones previamente especificadas” (p. 16).
Complementando la definición anterior, la Red temática nacional sobre
seguridad de funcionamiento y calidad de servicio de sistemas productivos
(2010) expresa que, la confiabilidad “es una aptitud que tiene un elemento
(pieza, componente, aparato o sistema) para cumplir con unas funciones
prefijadas y mantenerse en los límites establecidos para las condiciones de
explotación dadas durante un intervalo de tiempo requerido” (p. 89).
Dentro de este orden de ideas, la Red temática nacional sobre
seguridad de funcionamiento y calidad de servicio de sistemas productivos
(2010) expone que la estadística define la función de confiabilidad o función
61
de supervivencia como la probabilidad de que un equipo no presente fallas
en un intervalo de tiempo determinado (0,t):
𝑅(𝑡) = 1 − 𝐹(𝑡) = 𝑃(𝑇 ≥ 𝑡)
(7)
Donde F es la función de fallo constituida por una variable aleatoria continua.
Para todo valor de t, F(t) = P(T<t) proporciona la probabilidad de fallo del
elemento en ese tiempo, siendo T la variable aleatoria continua que describe
los tiempos de fallo de un determinado dispositivo.
Por otra parte, Acuña (2003) define la falla como el “evento que ocurre
sobre un producto o proceso que hace que éste salga abrupta o
paulatinamente fuera de servicio, provocando toda clase de acciones
improductivas que se reflejan en el costo y en el comportamiento productivo
de los sistemas” (p. 20).
Del mismo modo, la tasa de fallos o de riesgo es definida por Acuña
(2003) como “la razón de cambio del número de unidades que han fallado en
una prueba de laboratorio o de campo sobre el número de unidades que han
sobrevivido a esa prueba en un cierto período de tiempo” (p. 20). El mismo
autor expresa, que la tasa de fallos se denota por λ(t).
Con referencia a lo anterior, la Red temática nacional sobre seguridad
de funcionamiento y calidad de servicio de sistemas productivos (2010)
especifica que la tasa de fallos “es la velocidad con la que se producen los
fallos, y cada punto de la misma indica la posibilidad instantánea de fallo de
un equipo que ha sobrevivido hasta ese punto (t)” (p. 91).
Al mismo tiempo, una definición muy importante en confiabilidad es el
tiempo medio entre fallas (MTBF), el cual según Acuña (2003) “es el tiempo
62
medio transcurrido entre fallas sucesivas de un producto reparable. Sea que
existe un período de tiempo en el cual el producto o pieza fallada es
reparada” (p. 20).
Adicionalmente, la Red temática nacional sobre seguridad de
funcionamiento y calidad de servicio de sistemas productivos (2010), expresa
que “matemáticamente MTBF corresponde con la esperanza matemática o
media de la variable aleatoria T, que es la función de fallo o lo que es lo
mismo, el tiempo medio que fecha la aparición de una avería” (p. 92). Por lo
que, el mismo autor, denota la ecuación de la siguiente manera:
𝑀𝑇𝐵𝐹 = ∫ 𝑡 ∗ 𝑓(𝑡)𝑑𝑡
(8)
2.2.10. Distribuciones habituales en confiabilidad
El concepto de confiabilidad hace referencia al término probabilidad. De
modo que, al relacionar esta palabra en la definición, implica la aplicación de
métodos estadísticos y modelos matemáticos. De tal manera que, existen
distintas distribuciones que son empleadas a la hora de realizar estudios de
confiabilidad, entre las que se pueden mencionar, la normal, la log-normal, la
exponencial y la Weibull.
2.2.10.1. Distribución normal
Acuña (2003), explica que “esta distribución conocida por su forma de
campana (campana de Gauss) es una de las más importantes en teoría de
probabilidad y en inferencia estadística” (p. 48). Por su parte, la Red temática
nacional sobre seguridad de funcionamiento y calidad de servicio de
63
sistemas productivos (2010) indica que la función de densidad de una
distribución normal de parámetros µ y σ está dada por:
𝑓(𝑥) =
1
𝜎√2𝜋
1 𝑥−𝜇 2
)
𝜎
𝑒 −2(
(9)
Donde el valor esperado de x es la media (E(x) = µ) y σ es la desviación
típica (σ2 es la varianza).
2.2.10.2. Distribución log-normal
La distribución log-normal según Johnson (1997) “ocurre en la práctica
cada vez que encontramos una variable aleatoria tal que su logaritmo tiene
una distribución normal” (p. 155). De ésta manera, el autor antes mencionado
describe la densidad de probabilidad de ésta distribución como:
1
f(x) = {√2πβ
0
2 /2β2
x −1 e−(lnx−α)
para x > 0, β > 0
(10)
en otra parte
Donde lnx es el logaritmo natural de x.
Adicionalmente, Johnson (1997) explica que para establecer la
probabilidad de que una variable aleatoria con la distribución log-normal
adopte un valor entre a y b (0 < a < b), se debe evaluar la siguiente integral:
𝑏
∫
𝑎
1
√2𝜋𝛽
2 /2𝛽 2
𝑥 −1 𝑒 −(𝑙𝑛𝑥−𝛼)
64
𝑑𝑥
(11)
Luego, cambiando la variable al convenir que y = lnx e identificar el
integrando como la densidad normal con µ = α y σ = β, se obtiene que la
probabilidad está dada por:
𝑙𝑛𝑏
∫
𝑙𝑛𝑎
1
2 /2𝛽 2
√2𝜋𝛽
𝑒 −(𝑦−𝛼)
𝑑𝑦 = 𝐹 (
𝑙𝑛𝑏 − 𝛼
𝑙𝑛𝑎 − 𝛼
)−𝐹(
)
𝛽
𝛽
(12)
Donde F es la función de distribución de la distribución normal estándar.
Por otra parte, Johnson (1997) explica que para determinar una
ecuación para la media ésta distribución, se debe formular:
𝜇=
∞
1
√2𝜋𝛽
2 /2𝛽 2
∫ 𝑥 ∗ 𝑥 −1 𝑒 −(𝑙𝑛𝑥−𝛼)
𝑑𝑥
0
(13)
Luego, al acordar que y = lnx, se convierte en la ecuación descrita a
continuación:
𝜇=
∞
1
√2𝜋𝛽
2 /2𝛽 2
∫ 𝑒 𝑦 𝑒 −(𝑦−𝛼)
𝑑𝑦
−∞
(14)
Seguidamente, la integral antes descrita se puede evaluar completando
el cuadrado en el exponente y – (y – α)2/2β2, con lo que se obtiene un
integrando en forma de densidad normal. Finalmente, el autor antes
mencionado define la media de la distribución log-normal como:
𝜇 = 𝑒 𝛼+𝛽
2 /2
65
(15)
2.2.10.3. Distribución exponencial
La distribución exponencial se utiliza para modelar el tiempo
transcurrido entre dos sucesos aleatorios no muy frecuentes cuando la tasa
de ocurrencia (λ), se supone constante. En este sentido, la Red temática
nacional sobre seguridad de funcionamiento y calidad de servicio de
sistemas productivos (2010), expresa que el modelo de la distribución
exponencial “es el caso en que la tasa de fallos es una función constante en
el tiempo, es decir, que el fallo en cuestión tiene un comportamiento
totalmente aleatorio. Entonces se tiene que R(t) = e - λt” (p. 93). Asimismo,
Acuña (2003) explica que la función densidad y acumulada, así como el valor
esperado de la media y la varianza son:
𝑓(𝑥) = 𝜆𝑒 −𝜆𝑥
(16)
+∞
𝐹(𝑥) = ∫ 𝑓(𝑥)𝑑𝑥 = 1 − 𝑒 −𝜆𝑥
(17)
0
𝜇=
1
𝜆
(18)
𝜎2 =
1
𝜆2
(19)
En el mismo orden de ideas, Acuña (2003) manifiesta que “ésta
distribución se aplica en confiabilidad cuando la probabilidad de falla durante
algún período de tiempo en el futuro es independiente de la edad. Se llama a
esto la propiedad de falta de memoria de esta distribución” (p. 58).
66
Por último, la Red temática nacional sobre seguridad de funcionamiento
y calidad de servicio de sistemas productivos (2010) comenta que “en este
caso es fácil además conocer el valor de MTBF, es decir, la duración media
del buen funcionamiento del sistema” (p. 94); de tal manera, enuncia que la
ecuación para el cálculo de dicho valor en la distribución exponencial, se
expresa de la siguiente manera:
𝑀𝑇𝐵𝐹 = ∫ 𝑡 ∗ 𝑓(𝑡)𝑑𝑡 =
1
𝜆
(20)
2.2.10.4. Distribución Weibull
Según la Red temática nacional sobre seguridad de funcionamiento y
calidad de servicio de sistemas productivos (2010), la distribución Weibull es
muy flexible en cuanto a que contiene tres parámetros que permiten ajustar
dicha distribución a toda clase de resultados experimentales:
𝛽
𝛽 𝑡 − 𝛾 𝛽−1 −(𝑡−𝛾
)
𝑓(𝑡) = (
)
𝑒 𝜂
𝑐𝑜𝑛 𝛽 > 0, 𝜂 > 0 𝑦 𝑡 ≥ 𝛾
𝜂
𝜂
(21)
Donde β es el parámetro de forma, η es el parámetro de escala y γ es el
parámetro de posición.
Contrariamente al modelo exponencial, la distribución Weibull abarca
los casos del sistema donde la tasa de fallos es variable, por lo que se
adapta también a los periodos de infancia y vejez del sistema. Por tanto, con
esta expresión de la fiabilidad se deduce que:
𝐹(𝑡) = 𝑃(𝑇 < 𝑡) = 1 − 𝑒
67
−(
𝑡−𝛾 𝛽
)
𝜂
(22)
𝑅(𝑡) = 𝑒
𝜆(𝑡) =
−(
𝑡−𝛾 𝛽
)
𝜂
𝑓(𝑡) 𝛽 𝑡 − 𝛾 𝛽−1
= (
)
𝑅(𝑡) 𝜂
𝜂
(23)
(24)
De manera que, el tiempo medio entre fallas (MTBF) viene dado por la
siguiente expresión:
1
𝑀𝑇𝐵𝐹 = 𝐸(𝑇) = 𝛾 + 𝜂𝛤(1 + )
𝛽
(25)
Siendo Γ la función matemática Gamma.
Por otro lado, la Red temática nacional sobre seguridad de
funcionamiento y calidad de servicio de sistemas productivos (2010) expresa
que el parámetro de forma (β), permite que la forma de las curvas de la tasa
de fallos se adapte a las diferentes fases de vida de un sistema:
β < 1, λ(t) decrece; es decir, que se ajusta al periodo de infancia del sistema
debido a su desarrollo.
β = 1, λ(t) es constante, por lo que se vuelve a encontrar la distribución
exponencial para explicar la fase de vida con tasa de fallos constante en un
equipo.
β > 1, λ(t) crece; es decir, la fase de envejecimiento del sistema.
De igual manera, el valor del parámetro de forma (β) se puede utilizar
como indicador de un determinado tipo de fallo:
68
1,5 < β < 2,5: fenómeno de fatiga.
3 < β < 4: fenómeno de desgaste, de corrosión iniciado en el tiempo t = γ.
β ≈ 3,5: f(t) es bastante simétrica pareciéndose bastante a una distribución
normal.
El parámetro η es un parámetro de escala que tiene unidades de tiempo
y el parámetro de posición γ, también en unidades de tiempo, sirve para
localizar la fecha de inicio de fallos:
γ > 0, indica que el sistema no falla entre t = 0 y t = γ.
γ = 0, indica que los fallos comienzan desde el instante inicial, t = 0.
γ < 0, los fallos han comenzado antes del origen del tiempo.
2.2.11. Mantenimiento centrado en la confiabilidad
El mantenimiento centrado en la confiabilidad (RCM), es una
metodología que busca aumentar la productividad de la empresa, a través de
la identificación de los requerimientos óptimos de mantenimiento y de los
elementos físicos en su contexto operacional, a fin de garantizar el
cumplimiento de los estándares requeridos por los procesos.
Aplicar correctamente este método, permite que las organizaciones
puedan identificar estrategias efectivas de mantenimiento, garanticen el
cumplimiento de los estándares requeridos por los procesos de producción y
que ayuden a maximizar la rentabilidad de sus activos.
69
Según Amendola (2006), el mantenimiento centrado en la confiabilidad
(RCM) es:
Una metodología utilizada para determinar sistemáticamente, que
debe hacerse para asegurar que los activos físicos continúen
haciendo lo requerido por el usuario en el contexto operacional
presente. Un aspecto clave de la metodología RCM es reconocer
que el mantenimiento asegura que un activo continúe cumpliendo
su misión de forma eficiente en el contexto operacional. La
definición de este concepto se refiere a cuando el valor del
estándar de funcionamiento deseado sea igual, o se encuentre
dentro de los límites de estándar de ejecución asociado a su
capacidad inherente (de diseño) o a su confiabilidad inherente (de
diseño). (p. 46-47)
En otras palabras, el mantenimiento centrado en la confiabilidad (RCM)
es una metodología que permite establecer las mejores políticas de
mantenimiento, para así garantizar el cumplimiento de los estándares
especificados por los procesos de producción.
2.2.12. Análisis de modo y efecto de falla potencial
El análisis de los modos y efectos de fallos (AMEF o FMEA, por sus
siglas en inglés, Failure Mode and Effects Analysis), constituye la principal
herramienta del proceso de implantación del mantenimiento centrado en la
confiabilidad (RCM), ya que a partir del análisis realizado a todos los activos
en su contexto operacional, se podrá obtener la información necesaria para
poder prevenir las consecuencias o efectos de las posibles fallas, a partir de
la selección adecuada de actividades de mantenimiento, las cuales actuarán
sobre cada modo de falla y sus posibles consecuencias. Por consiguiente, el
objetivo de esta herramienta es identificar los modos de falla del equipo; es
decir, la manera en que el personal detecta que el equipo está trabajando
mal, como por ejemplo, derrame de aceite, recalentamiento, vibraciones,
entre otros; sus causas, y por último los efectos que pueden resultar durante
70
la operación, con el propósito de eliminar las fallas o de minimizar el riesgo
asociado a las mismas.
Así pues, Grima y Tort-Martorell (1995) definen análisis de los modos y
efectos de fallos (FMEA) como “una técnica que persigue resolver los
problemas que puedan surgir en un producto (o un proceso de producción)
antes incluso de que éstos lleguen a aparecer” (p. 49). Igualmente, estos
mismos autores consideran que el análisis de los modos y efectos de fallos
(FMEA) consiste en:
Enumerar cada uno de los posibles fallos que se pueden producir
y, a través de la valoración de la gravedad de los efectos
producidos y la frecuencia de aparición de las causas que los
producen, establecer un “ranking” de acciones a desarrollar. (p.49)
Para Grima y Tort-Martorell (1995), el análisis de los modos y efectos
de fallos (FMEA) “está pensado para ser aplicado tanto en el diseño del
producto como de su proceso de fabricación, puesto que el origen de los
fallos puede estar tanto en uno como en el otro” (p.50). En tal sentido, un
análisis de los modos y efectos de fallos (FMEA) de proceso es una técnica
analítica utilizada por el equipo responsable de ingeniería, como un apoyo
para asegurar, hasta donde sea posible, que los modos de falla y sus causas
o mecanismos han sido considerados y dirigidos.
En su más rigurosa forma, un análisis de los modos y efectos de fallos
(FMEA) es un sumario de las experiencias del equipo de ingeniería
(incluyendo un análisis de las características que pueden fallar, basados en
la experiencia y en procesos similares anteriores). Este sistema proporciona
y formaliza la disciplina mental que un ingeniero normalmente debe tener en
cualquier proceso de planeación de producción.
71
El análisis de los modos y efectos de fallos potencial del proceso
identifica modos de falla potencial relacionados tanto al producto como al
proceso, evalúa los efectos potenciales de la fallas en las operaciones
subsecuentes del proceso, identifica las causas potenciales de los procesos
de manufactura o ensamble e identifica variables del proceso para enfocar
los controles para prevenir la ocurrencia o la detección de las condiciones de
la falla.
Chrysler LLC et al. (2008), explican que “el alcance establece los límites
del análisis del AMEF. Define lo que es incluido y excluido, y determinado en
base al tipo de AMEF que está siendo desarrollado, ej., sistemas,
subsistemas o componentes” (p. 10).
2.2.12.1. Análisis de los modos y efectos de fallos de sistemas
Según Chrysler LLC et al. (2008) el análisis de los modos y efectos de
fallos de sistemas “se hace de varios subsistemas. Ejemplos de sistemas
incluyen: sistema del chasis, sistema interior, etc. El enfoque de los AMEFs
de sistemas es abordar todas las fases e interacciones entre los sistemas,
subsistemas, medio ambiente y los clientes” (p. 10).
2.2.12.2. Análisis de los modos y efectos de fallos de subsistemas
El manual desarrollado por Chrysler LLC et al. (2008), define el análisis
de los modos y efectos de fallos de subsistemas, como “un subconjunto de
un AMEF de sistemas. Un ejemplo de un subsistema es el subsistema de
suspensión frontal, el cual es un subconjunto del sistema del chasis” (p. 10).
Asimismo, en el manual antes mencionado, se expresa que “el enfoque de
los AMEFs de subsistemas es abordar todas las interfaces e interacciones
72
entre los componentes del sistema y las interacciones con otros subsistemas
o sistemas” (p. 10).
2.2.12.3. Análisis de los modos y efectos de fallos de componentes
Chrysler LLC et al. (2008), declaran que “un AMEF de componentes es
un subconjunto de un AMEF de subsistemas. Por ejemplo, un pedal de
frenos es un componente del ensamble de frenos, y el cual es un subsistema
del sistema del chasis”. (p. 10)
2.2.12.4. Definición del cliente
Chrysler LLC et al. (2008), exponen que existen cuatro clientes
principales a ser considerados en el proceso del análisis de los modos y
efectos de fallos, los cuales deben ser considerados en el análisis de un
AMEF y se describen a continuación:
Usuario final: La persona u organización que utiliza el producto.
Centros de manufactura y ensamble (plantas) de OEMs: Las
localizaciones de OEMs (Fabricantes del Equipo Original) donde se llevan a
cabo las operaciones de manufactura.
Manufactura en la cadena de suministros: La localización del proveedor
donde la manufactura, fabricación o ensamble de materiales o partes para
producción toma lugar. Esto incluye la fabricación de partes para producción
y servicios, y ensambles y procesos tales como, tratamiento térmico,
soldadura, pintado, acabado metálico u otros servicios de acabado.
73
Reguladores: Agencias de gobierno que definan requerimientos y
monitoreen cumplimientos con especificaciones de seguridad y ambientales
las cuales impacten en el producto o proceso.
Por último, el manual desarrollado por Chrysler LLC et al. (2008)
establece que, el formato presentado en dicho manual, “es una guía para
documentar las discusiones del equipo de trabajo, y el análisis de los
elementos del AMEF de procesos. Contiene lo mínimo en contenido que
normalmente es esperado por los OEMs” (p. 75). De igual modo, el mismo
manual describe que “el orden de las columnas puede ser modificado y
pueden agregarse columnas a este formato dependiendo de las necesidades
y expectativas de la organización y sus clientes. En cualquier caso, cualquier
formato emitido debe ser aceptado por el cliente” (p. 75).
2.2.12.5. Encabezado del formato de un análisis de modos y efectos de
fallas de procesos
El encabezado del análisis de modos y efectos de fallas (AMEF)
especificado por Chrysler LLC et al. (2008), contiene los siguientes
elementos:
Número de AMEF:
es
el
número
del
AMEF,
se
utiliza
para
identificación.
Item: registra el nombre y número del sistema, subsistema o
componente, el cual está siendo analizado.
Responsable
del
proceso:
comprende
el
OEM,
departamento o grupo responsable por el diseño del proceso.
Fecha inicial: es la fecha en la cual se originó el AMEF.
74
organización,
Fecha del AMEF: es la fecha en la que se lleva a cabo la revisión
pertinente del AMEF
Equipo de trabajo: lista los nombres de los individuos o cargos
responsables de cada departamento los cuales deben ejecutar tareas.
Preparado Por: registra el nombre y la información de contacto,
incluyendo la organización (compañía), del ingeniero / líder del equipo
responsable de la preparación del AMEF.
2.2.12.6. Cuerpo del formato de un análisis de modos y efectos de fallas
de procesos
El cuerpo del análisis de modos y efectos de fallas (AMEF) especificado
por Chrysler LLC et al. (2008), contiene el análisis de riesgos relacionados
con las fallas potenciales y las estrategias de mantenimiento recomendadas
para el equipo:
Descripción de la parte: contiene los elementos que forman parte del
sub-sistema o equipo que está siendo analizado.
Modo potencial de falla: es la manera en la cual el proceso podría fallar
potencialmente para cumplir con los requerimientos del proceso. En otras
palabras, lo que hace que el componente deje de operar.
Efecto(s) potencial(es) de falla(s): es el resultado del modo de falla
como lo percibe el usuario; es decir, el efecto de la ruptura del componente.
Severidad: es el valor asociado con el efecto más serio para un modo
de falla dado. La severidad es un rango relativo que está dentro del alcance
del AMEF individual.
75
Tabla 7. Criterios para evaluación de severidad.
Efecto
Incumplimiento
de las
condiciones de
seguridad y/o
requisitos
reglamentarios
Criterios: Severidad del
Efecto en el Producto Rango
(Efecto en el Cliente)
Modo de falla potencial,
afecta
la
operación
segura del vehículo y/o
involucra
algún
incumplimiento
con
regulaciones
gubernamentales
sin
advertencia
Modo de falla potencial,
afecta
la
operación
segura del vehículo y/o
involucra
algún
incumplimiento
con
regulaciones
gubernamentales
con
advertencia
Pérdida
de
alguna
función
primaria
(vehículo inoperable, no
afecta
la
operación
segura del vehículo)
Pérdida o
degradación de
Degradación de alguna
la función
función
primaria
primaria
(vehículo operable, pero
con
un
nivel
de
desempeño reducido
Pérdida o
degradación de
la función
secundaria
Pérdida o
degradación de
la función
secundaria
Molestia
Pérdida
de
alguna
función
secundaria
(vehículo operable, pero
con
funciones
de
confort/conveniencia
inoperables)
Degradación de alguna
función
secundaria
(vehículo operable, pero
con
funciones
de
confort/conveniencia con
un nivel de desempeño
reducido
Apariencia
o
ruido
audible,
vehículo
operable, ítem/artículo no
genera el confort y es
notado por la mayoría de
los clientes (> 75%)
10
9
8
7
6
5
4
Fuente: Chrysler LLC et al. (2008).
76
Efecto
Criterios: Severidad del
Efecto en el Proceso
(Efecto en la
Manufactura/Ensamble)
Puede poner en peligro al
operador
(equipo
o
ensamble)
sin
advertencia
Incumplimiento
de las
condiciones de
seguridad y/o
requisitos
Puede poner en peligro al
reglamentarios operador (equipo
o
ensamble)
advertencia
con
Alteraciones
graves
Puede ser que el 100%
del producto se deseche.
Paro de línea o paro de
envíos
Alteraciones
significativas
Puede ser que una
proporción de la corrida
de
producción
se
deseche. Desviación del
proceso
primario
incluyendo
un
decremento
en
la
velocidad de la línea o
adición de mano de obra
Alteraciones
moderadas
Puede ser que el 100%
de
la
corrida
de
producción tenga que
retrabajarse fuera de la
línea y ser aceptada
Alteraciones
moderadas
Puede ser que una
proporción de la corrida
de producción tenga que
retrabajarse fuera de la
línea y ser aceptada
Alteraciones
moderadas
Puede ser que el 100%
de
la
corrida
de
producción tenga que
retrabajarse
en
la
estación, antes de ser
procesada
Tabla 7. (cont.)
Efecto
Molestia
Sin efecto
Criterios: Severidad del
Efecto en el Producto Rango
(Efecto en el Cliente)
Apariencia
o
ruido
audible,
vehículo
operable, ítem/artículo no
genera el confort y es
notado
por
muchos
clientes (50%)
Apariencia
o
ruido
audible,
vehículo
operable, ítem/artículo no
genera el confort y es
notado por un mínimo de
clientes (< 25%)
Sin efecto discernible
Efecto
3
2
Alteraciones
menores
1
Sin efecto
Criterios: Severidad del
Efecto en el Proceso
(Efecto en la
Manufactura/Ensamble)
Puede ser que una
proporción de la corrida
de producción tenga que
retrabajarse
en
la
estación, antes de ser
procesada
Leve
o
ligera
inconveniencia
al
proceso, operación u
operador
Sin efecto discernible
Fuente: Chrysler LLC et al. (2008).
Causa(s) potencial(es) de falla(s): es una indicación de cómo puede
ocurrir la falla, y se describe en términos de algo que pudiera ser corregido o
controlado. La causa potencial de una falla, puede ser un indicador de
debilidad de un diseño o proceso, y consecuencia del mismo es el modo de
falla.
Ocurrencia: es la probabilidad de que alguna causa específica de falla
ocurra. El valor del rango de ocurrencia tiene un significado relativo más que
un valor absoluto.
Tabla 8. Criterios para evaluación de ocurrencia.
Probabilidad de
Falla
Criterios: Ocurrencia de las Causas – AMEFPs (Incidentes
por ítems/vehículos)
Rango
Muy alta
> 100 por mil
> 1 en 10
10
Alta
50 por mil
1 en 20
9
Fuente: Chrysler LLC et al. (2008).
77
Tabla 8. (cont.)
Probabilidad de
Falla
Criterios: Ocurrencia de las Causas – AMEFPs (Incidentes
por ítems/vehículos)
Rango
20 por mil
1 en 50
8
10 por mil
1 en 100
7
2 por mil
1 en 500
6
.5 por mil
1 en 2000
5
.1 por mil
1 en 10000
4
.01 por mil
1 en 100000
3
< .001 por mil
1 en 1000000
2
La falla es eliminada a través de controles preventivos
1
Alta
Moderada
Baja
Muy baja
Fuente: Chrysler LLC et al. (2008).
Controles actuales del proceso: son descripciones de los controles que
previenen la ocurrencia del posible modo de falla o que lo detectan si
pudiese ocurrir. Existen dos tipos de control de procesos a considerar:
- Prevención: prevenir la causa de la falla o el modo de la falla, o reducir su
ocurrencia.
- Detección: identificar la causa de la falla o el modo de la falla, desarrollando
acciones correctivas asociadas.
78
Detección: es el rango asociado con el mejor control de detección. La
puntuación de la detección está relacionada con el alcance del AMEF. A fin
de lograr un menor rango, generalmente el plan de control de detección debe
ser mejorado.
Tabla 9. Criterios para evaluación de detección.
Oportunidad de
detección
Probabilidad de detección por el
control del proceso
Rango
Probabilidad de
detección
Sin oportunidad de
detección
El actual control del proceso, no puede
detectar o no es analizado
10
Casi imposible
No es susceptible de
detectar en cualquier
etapa
El modo de efecto y falla, error (causa)
no es fácilmente detectable. Ejemplo
auditorias aleatorias.
9
Muy remoto
Detección del
problema después del
proceso
Modo de falla detectado por el operador,
después del proceso, a través de
medios, (visuales, táctiles, audibles)
8
Remoto
Detección del
problema en la
estación
Detección del modo de falla en estación
por el operador, a través de medios
(visuales, táctiles, audibles), o detectado
en el proceso siguiente a través del uso
de galgas para atributos (pasa no pasa,
torque manual, chequeos con rache.
7
Muy bajo
6
Bajo
5
Moderado
4
Moderadamente
alto
Detección del
problema después del
proceso
Detección del
problema en la
estación
Detección del
problema después del
proceso
Detección del modo de falla después del
proceso por el operador, a través del
uso de galgas de variables, o en la
estación por el operador, a través del
uso de galgas de atributos (pasa no
pasa, torque manual, chequeos con
rache)
Detección del modo de falla o error,
(causa) en la estación por el operador, a
través del uso de galgas de variables, o
por controles automáticos en la estación,
que detectaran partes discrepantes y
notifican al operador (luz, timbre, etc.).
Chequeo realizado en la verificación de
la primera pieza para establecer causas
únicamente
Detección del modo de falla, después
del
proceso,
por
controles
automatizados, que detectaran partes
discrepantes, con bloqueo de la parte,
para prevenir siguientes procesos
Fuente: Chrysler LLC et al. (2008).
79
Tabla 9. (cont.)
Oportunidad de
detección
Probabilidad de detección por el
control del proceso
Detección del modo de falla en la
estación, por controles automatizados,
Detección del
que detectaran partes discrepantes y
problema en la fuente
automáticamente
en
la
estación,
bloquean la parte para prevenir
siguientes procesos.
Detección del error (causa) en la
Prevención del error
estación, por controles automatizados,
y/o detección del
que detectaran el error y previenen
problema
discrepancias en las partes que están
siendo fabricadas.
Prevención del error (causa) como
resultado del diseño del utillaje, diseño
Detección no aplicable, de máquina, o diseño de la parte. Las
detección del error
partes discrepantes, no pueden ser
elaboradas, sistemas a prueba de error,
proceso / producto.
Rango
Probabilidad de
detección
3
Alto
2
Muy alto
1
Casi seguro
Fuente: Chrysler LLC et al. (2008).
Número de prioridad de riesgos (NPR): es el producto de las
puntuaciones de severidad, ocurrencia y detección. Este valor es usado con
el fin de priorizar la causa potencial de falla para posibles acciones
correctivas. Chrysler LLC et al. (2008) definen la ecuación de NPR como:
𝑁𝑃𝑅 = 𝑆𝑒𝑣𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑥 𝑂𝑐𝑢𝑟𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑥 𝐷𝑒𝑡𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛
(26)
Acción(es) recomendada(s): cuando los modos de falla se han
ordenado por NPR, se deberán emprender acciones para reducir o eliminar
permanentemente la causa de la falla.
Responsabilidades y fecha meta de cumplimiento: son las personas
responsables por la acción recomendada y la fecha de cumplimiento de
dicha acción.
Por otra parte, el fabricante del equipo original (OEM), Cabot
Corporation, desarrolló en el año 2000, una guía para el desarrollo del
80
análisis de los modos y efectos de fallas (AMEF), donde establece que el
cuerpo de dicho análisis debe contener la siguiente información:
Tipo de falla: describe si el fallo es de tipo oculto, sólo perceptible
cuando se requiere que el equipo funcione; o evidente, se puede ver la falla
si el equipo está en funcionamiento o apagado.
Política
de
mantenimiento:
detalla
las
distintas
políticas
de
mantenimiento; tales como, operar hasta la falla (OTF), mantenimiento por
tiempo fijo (FTM), mantenimiento basado en la condición (CBM) y
mantenimiento por mejoría (DOM).
Tiempo medio entre fallas (MTBF): es el tiempo medio de buen
funcionamiento entre paradas no planificadas, el cual constituye una
medición fundamental de la confiabilidad del equipo; a mayor MTBF, mayor
será la confiabilidad del mismo.
2.3. Variables
Para Hernández et al. (2006), “una variable es una propiedad que
puede fluctuar y cuya variación es susceptible de medirse u observarse” (p.
123). En otras palabras, las variables son características que varían en
función de la unidad de estudio. En el presente trabajo de investigación, las
estrategias de gestión de mantenimiento adecuadas al sistema productivo de
la empresa, se establecen como variables independientes; éstas se
desarrollan a los fines de prevenir las paradas no programadas por fallas de
equipos, las cuales se generan de manera inesperada y a causa de diversos
factores que son estudiados a lo largo de la investigación, como la falta de
ejecución de mantenimiento preventivo y predictivo, desempeño de la gestión
de mantenimiento, entre otros. Por otra parte, las variables dependientes
81
son, la confiabilidad y la efectividad global de los equipos (OEE); por lo que,
para su debida identificación, se toman en cuenta diversos factores como la
producción, la capacidad de entrega del producto, los tiempos de ciclos de
fabricación y las especificaciones de calidad del negro de humo.
2.4. Operacionalización de las variables
Del Cid, Méndez y Sandoval (2011) exponen que “la operacionalización
de variables se enfoca en enumerar los atributos que contiene cada una de
éstas y que interesa medir en la investigación. A estos atributos se les llama
indicadores y deben obtenerse a partir de la teoría consultada” (p. 70). A
continuación se presenta la operacionalización de las variables para el
desarrollo de la investigación según los objetivos específicos planteados.
82
Tabla 10. Matriz de Operacionalización de Variables.
Objetivo General: Proponer mejoras en la gestión de mantenimiento que conduzcan a optimizar la efectividad global de los equipos (OEE), maximizando la confiabilidad del proceso productivo de
la unidad II de la empresa Negroven, S.A.
Objetivos específicos
Variables
Definición Operacional
Dimensión
Indicadores
Técnicas
Instrumentos
Número de fallas (frecuencia de
fallos)
Impacto ambiental (Severidad
de fallos)
Realizar un diagnóstico de los
equipos que conforman la unidad
II de la planta, a través de un
análisis de criticidad y seleccionar
el equipo más crítico del proceso
83
Identificar el estado inicial del
indicador de efectividad global
(OEE) del equipo de mayor
criticidad de la unidad II de
procesos, para fijar la condición
actual del mismo
Equipo de mayor
criticidad
Equipo de la unidad II de procesos
con mayor nivel de criticidad
Nivel de criticidad
Impacto
a
las
(severidad de fallos)
personas
Detección de fallos
Costos de
equipos
reparación
de
Costos
equipos
reposición
de
de
Observación y
Recopilación de
registros
históricos
Registros
descriptivos y
Sistema
administrativo
Recopilación de
registros
históricos
Sistema
administrativo
Recopilación de
registros
históricos y
documental
Sistema
administrativo
Observación y
Recopilación
documental
Registros
descriptivos y
Sistema
administrativo
Recopilación de
registros
históricos
Sistema
administrativo
Disponibilidad del equipo
Efectividad global del
equipo (OEE)
Indicador de gestión que permite
conocer la efectividad productiva de
los equipos
Porcentaje
Rendimiento del equipo
Calidad del producto
Magnitud de las fallas
Determinar los riesgos de fallas
del equipo de mayor criticidad de
la unidad II, en base a un análisis
de modos y efectos de fallas
Consecuencias de las fallas
Fallas de equipos
Condición no deseada que hace
que el equipo no funcione de
manera correcta
Análisis
Tipos de fallas
Tiempo medio entre fallas
Número de prioridad de riesgos
Diseñar estrategias de gestión de
mantenimiento
adecuadas
al
sistema productivo de la empresa
Estrategias de gestión
de mantenimiento
Acciones planificadas que tienen
como
objetivo
optimizar
la
efectividad global de los equipos
(OEE) de la empresa
Estrategias
Establecer
el
indicador
de
efectividad global de los equipos
(OEE) en el sistema de gestión
del
departamento
de
mantenimiento
Sistema de gestión del
departamento de
mantenimiento
Administración
y
control
del
cumplimiento de las actividades de
mantenimiento
Cumplimiento
Paradas no programadas
83
Desempeño de la gestión de
mantenimiento
Indicador
de
gestión
mantenimiento (OEE)
de
CAPÍTULO III
3. MARCO METODOLÓGICO
En el presente capítulo se expresan los aspectos referidos al diseño
metodológico, utilizados para el desarrollo de la investigación; por tal motivo
se indica el tipo, diseño y nivel de la investigación realizada, unidad de
análisis, fuentes y técnicas de recolección de datos, y las técnicas de
procesamiento y análisis de datos. Según Del Cid et al. (2011), la
investigación es “una herramienta utilizada por las personas y la sociedad
para aclarar dudas y problemas y, de paso, aumentar el conocimiento de
algo” (p. 5).
Por su parte, Hurtado y Toro (2007) expresan que en este capítulo se
contesta a la pregunta ¿cómo?, es decir, “aquí se indica la metodología que
va a seguirse en la investigación para lograr los objetivos propuestos o para
probar las hipótesis formuladas” (p. 90). Se puede decir que el objetivo
principal del marco metodológico, es mostrar al lector la manera en que fue
realizada la investigación e informar todas las estrategias y procedimientos
empleados para llevar a cabo la investigación del caso de estudio.
3.1. Tipo de investigación
El estudio se efectuó enmarcado en una investigación de campo,
debido a que la recolección de datos fue llevada a cabo a partir de la data
histórica existente en la gestión de mantenimiento y producción. De esta
manera, se realizó el análisis de criticidad, se seleccionó el equipo más
84
crítico del proceso de la unidad II, se determinaron los riegos de fallas y
tiempo medio entre fallas (MTBF) de cada componente de dicho equipo; para
así continuar con el diseño de las estrategias de mantenimiento que
conducirán a la optimización de la efectividad global de los equipos (OEE).
En tal sentido, la investigación de campo según Arias (2012), “consiste
en la recolección de datos directamente de los sujetos investigados, o de la
realidad donde ocurren los hechos (datos primarios), sin manipular o
controlar variable alguna, es decir, el investigador obtiene la información pero
no altera las condiciones existentes” (p. 31). Por su parte, Pérez (2009)
explica que, en este tipo de investigación, “el investigador recoge la
información directa de la realidad. Está referida en fuentes primarias y se
obtiene a través de la aplicación de técnicas de recolección de datos como el
cuestionario, la entrevista y la observación científica” (p. 20).
3.2. Diseño de la investigación
La investigación realizada, fue estudiada bajo un diseño del tipo
deductivo, el cual, según Del Cid et al. (2011), consiste en:
Recoger datos para comprobar que la realidad se comporta
conforme a lo enunciado en su explicación teórica. A partir de un
marco conceptual o teórico se formula una hipótesis, se observa la
realidad, se recogen datos y se confirma o no la hipótesis (p. 22).
A su vez, ésta investigación es analítica, en función a que se realizó un
análisis donde se expresó de forma específica y detallada, los modos de
fallos, sus efectos y causas en el equipo más crítico del proceso por
separado. En tal sentido, Del Cid et al. (2011) explican que “el método
analítico consiste precisamente en descomponer un objeto en sus partes
constitutivas” (p. 20).
85
Finalmente, Del Cid et al. (2011) expresan que “en una investigación
practicamos el método sintético cuando nos preguntamos qué conclusiones
podemos sacar del estudio, cuando queremos condensar en unas pocas
pero importantes ideas todo el esfuerzo realizado” (p. 21). En este sentido,
en el presente estudio se establecen propuestas de mejora en la gestión de
mantenimiento en función a prevenir paradas no programadas por fallas de
equipos, con la finalidad de optimizar la efectividad global de los equipos
(OEE).
3.3. Nivel de la investigación
Para Arias (2012), la investigación descriptiva “consiste en la
caracterización de un hecho, fenómeno, individuo o grupo, con el fin de
establecer su estructura o comportamiento” (p. 24). Complementando esta
definición, Hernández et al. (2006) explican que en la investigación
descriptiva se “miden, evalúan o recolectan datos sobre diversos conceptos
(variables), aspectos, dimensiones o componentes del fenómeno a
investigar” (p. 102); para así poder describir lo que se está estudiando. En tal
sentido, la investigación realizada se considera descriptiva, motivado a que
se tomaron los datos históricos de la gestión de mantenimiento y producción,
en cuanto a frecuencia de ocurrencia, detección, severidad y costos de los
fallos; los tiempos de inactividad (downtime) y sus causas; para de ésta
manera, medir y evaluar el equipo de mayor criticidad; así como realizar el
análisis de modos y efectos de fallas, y finalmente seleccionar las estrategias
de mantenimiento que conllevan a prevenir fallas en los equipos del sistema
productivo, optimizando así, la efectividad global de los equipos (OEE).
Por otra parte, la investigación realizada es explicativa, debido a que se
encontraron respuestas a tales causas, a través de distintos análisis; y de
esta manera, se seleccionaron estrategias de mantenimiento adecuadas al
86
proceso de producción de negro de humo, que conducirán a la optimización
de la efectividad de los equipos (OEE) del sistema productivo de la empresa.
En este caso se toma como referencia la definición de Arias (2012), quien
considera que “la investigación explicativa se encarga de buscar el porqué de
los hechos mediante el establecimiento de relaciones causa-efecto” (p. 26).
3.4. Unidad de análisis
Según Hernández et al. (2006) la unidad de análisis comprende el qué
o quienes son medidos en la investigación; es decir, sobre lo que se
recolectan los datos. En tal sentido, la investigación se desarrolló en la
unidad II de procesos de la empresa Negroven, S.A., la cual cuenta con un
total de 21 equipos que trabajan en conjunto para cumplir con la fabricación
de negro de humo; éstos equipos se muestran en la siguiente tabla:
Tabla 11. Equipos de la unidad II de procesos.
Equipos
Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Intercambiador de aire RX U2 (EB22141)
Intercambiador de aceite RX U2 (EB22101)
Lavador de gases - Scrubber U2 (TD22112)
Enfriador de gases tipo Venturi U2 (EA22111)
Filtro Principal U2 (TF23021)
Filtro de proceso U2 (TF24111)
Micromolino Nº 1 U2 (PB24111)
Micromolino Nº 2 U2 (PB24112)
Tanque agitador U2 (TP24111)
Válvula dosificadora KF-5 Nº 1 U2 (QA25111)
Válvula dosificadora KF-5 Nº 2 U2 (QA25112)
Peletizador Nº 1 U2 (PA25111)
Peletizador Nº 2 U2 (PA25112)
Secador rotativo U2 (HD26111)
Filtro de purga U2 (TF27111)
Transportador Nº 1 U2 - JD-20 (JD28111)
87
Cantidad
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Tabla 11. (cont.)
Equipos
Transportador Nº 2 U2 - JD-22 (JD28113)
Transportador Nº 3 U2 - JD-23 (JD28114)
Transportador Nº 4 U2 - JD-24 (JD28115)
Elevador de cangilones U2 (JD28112)
Total
Cantidad
1
1
1
1
21
De igual modo, Hernández et al. (2006) explican que no siempre se
debe realizar el estudio en base a una muestra, sino que en ocasiones se
debe contemplar toda la población. Para el caso en estudio, se realizó en
principio un análisis de criticidad, donde se tomaron todos los equipos que
conforman la unidad II, para así poder seleccionar el equipo más crítico del
proceso, y analizar los modos y efectos de fallas del mismo.
Por último, es necesario destacar que los datos fueron tomados de los
registros históricos pertenecientes a un año de la gestión de mantenimiento y
producción, para el caso del análisis de criticidad y evaluación del estado
inicial del indicador de efectividad global del equipo (OEE) más crítico de la
unidad II de procesos; los cuales comprenden los tiempos de inactividad
(downtime) por motivo de mantenimiento, operaciones y no controlables; con
sus respectivas causas, costos generados por mantenimiento, entre otros; y
un periodo de cinco años, para el cálculo del tiempo medio entre fallas
(MTBF) de todos los modos de fallas de las partes del equipo de mayor
criticidad de la unidad II de la planta, según la disponibilidad de datos en el
sistema de gestión de mantenimiento.
3.5. Fuentes y técnicas de recolección de información
Arias (2012), define técnicas de recolección de datos como “las distintas
formas o maneras de obtener la información” (p. 111). En este sentido, la
88
presente investigación tiene las siguientes técnicas de recolección de
información:
Observación: Según Arias (2012), “es una técnica que consiste en
visualizar o captar mediante la vista, en forma sistemática, cualquier hecho,
fenómeno o situación que se produzca en la naturaleza o en la sociedad, en
función de unos objetivos de investigación preestablecidos” (p. 69). Esta
actividad fue realizada con la finalidad de entender y evaluar, el proceso
productivo de la unidad II de procesos.
Recopilación de registros históricos: Los registros históricos fueron
tomados de la gestión de mantenimiento y producción, en un periodo de un
año de antigüedad, para la realización del análisis de criticidad y cálculo de la
efectividad global del equipo (OEE) de mayor criticidad; y cinco años, para el
cálculo del tiempo medio entre fallas (MTBF) de los modos de fallas de cada
uno
de
los
componentes
de
dicho
equipo.
El
departamento
de
mantenimiento, posee data histórica de las paradas no programadas por
fallas de equipos, donde se describen los equipos que fallaron, el tiempo de
duración de parada, tipo de falla presentada, entre otros. De igual manera el
departamento de producción, cuenta con indicadores de gestión, donde se
describe la cantidad de toneladas de producto fabricado por mes, cantidad
de producto fuera de especificaciones, y las causas de generación de
producto fuera de especificaciones de calidad.
Recopilación documental: Se utilizó esta estrategia con la finalidad de
obtener información técnica de los equipos a partir de documentos escritos;
así como antecedentes y bibliografía relacionada al caso de estudio. En este
sentido, Del Cid et al. (2011) explica que “estas técnicas se orientan a
obtener información que otros han escrito sobre el tema estudiado” (p. 111).
89
3.6. Técnicas de procesamiento y análisis de datos
Una vez culminada la etapa de recolección de datos, se procedió al
procesamiento y análisis de los mismos. Las técnicas de análisis de datos
representan la forma de cómo se procesan los datos recolectados. Estos se
pueden procesar de dos maneras, cualitativa o cuantitativa.
En el desarrollo de la investigación, se analizaron los datos
pertenecientes a la gestión de mantenimiento y producción, a través de
métodos estadísticos y cálculos numéricos, tales como operaciones
matemáticas, matriz de comparación apareada de criterios de jerarquización,
determinante de matrices, autovalores de matrices, promedios, análisis de
coeficientes de correlación y análisis de distribuciones continuas; donde se
determinó la jerarquización de los equipos a través del proceso de análisis
jerárquico, análisis de modos y efectos de fallas, tiempo medio entre fallas
(MTBF), y de igual modo, la efectividad global de los equipos (OEE), la cual
es una relación porcentual determinada por la disponibilidad y rendimiento
del equipo, así como la calidad del producto elaborado.
Por tal motivo, se utilizó la forma cuantitativa, la cual es definida por
Hernández et al. (2006) como aquella que “usa la recolección de datos para
probar hipótesis, con base en la medición numérica y el análisis estadístico,
para establecer patrones de comportamiento y probar teorías” (p. 5).
3.7. Fases de la investigación
3.7.1. Conocer el proceso de producción de la unidad II de procesos e
identificar cada uno de los equipos que la componen
Para la ejecución del proyecto planteado se analizó el proceso
productivo de la unidad II, donde se contó con el apoyo del Gerente de
90
Producción, el Gerente de Procesos y el Gerente de Mantenimiento, el Jefe
de Seguridad Industrial y el Planificador de Mantenimiento, quienes poseen
conocimientos técnicos del funcionamiento de los equipos que conforman
esta unidad.
3.7.1.1. Análisis de criticidad
3.7.1.1.1. Definición de los niveles de jerarquización
Esta fase comprendió la identificación de los tres niveles de
jerarquización, los cuales son:
Nivel 1. Definición del objetivo principal: jerarquización de los 21
equipos que conforman la unidad II de procesos de Negroven, S.A.
Nivel 2. Definición de los criterios de evaluación: en este nivel se tomó
la base de evaluación de riesgo planteada por Parra y Crespo (2012),
quienes explican que el modelo de proceso de análisis jerárquico (AHP),
propone jerarquizar los sistemas evaluando criterios relacionados con los
fallos de los equipos; tales como, frecuencia de ocurrencia de fallos,
detección de fallos, severidad de fallos y costos de los fallos.
En esta etapa se procedió a evaluar el nivel de importancia de cada uno
de los criterios seleccionados. La importancia de cada uno de los criterios,
fue calculada a partir de una comparación cualitativa entre criterios de forma
apareada. Esta comparación cualitativa entre criterios, fue realizada a través
de una reunión de trabajo, donde participó el Gerente de Mantenimiento, el
Gerente de Producción, el Gerente de Procesos, el Jefe de Seguridad
Industrial y el Planificador de Mantenimiento.
91
Nivel 3. Descripción de las alternativas jerarquizadas: en este último
nivel, se detallaron cada uno de los equipos que conforman la unidad II de
procesos de la planta.
3.7.1.1.2. Establecer los pesos de las alternativas para cada criterio
seleccionado
Se llevó a cabo la evaluación de cada criterio de forma cuantitativa. Se
definió un proceso basado en el análisis de una serie de factores ponderados
que permitieron cuantificar cada criterio por cada alternativa a jerarquizar. De
forma particular, cada criterio fue dividido en varias clases a las cuales se les
asignó diferentes niveles de criticidad (intervalo del 1 al 10). Las
puntuaciones para cada criterio se asignaron de forma cuantitativa en
reuniones de trabajo con la gerencia de mantenimiento, operaciones,
procesos y seguridad.
3.7.1.1.3. Jerarquización por nivel de importancia y por cada criterio
En función de los valores de jerarquización obtenidos para cada uno de
los criterios, se procedió a ordenar los sistemas por nivel de importancia (de
mayor a menor) por cada uno de los 4 criterios evaluados.
3.7.1.1.4. Cálculo de congruencia de los juicios, ratio de inconsistencia
(IR) y jerarquización de cada uno de los criterios
Se realizaron los cálculos numéricos del máximo autovalor de la matriz
de juicios, a través del uso de la herramienta MatLab; para luego calcular el
índice de consistencia (CI), y finalmente el radio de inconsistencia (IR), a
través del desarrollo de la Ecuación 1 y la Ecuación 2 respectivamente,
descritas en el capítulo anterior. Luego se desarrolló el cálculo de la
priorización de los criterios, generando una matriz auxiliar en la que se
92
completó cada celda con el resultado de la división de cada valor de juicio
por la sumatoria de la columna correspondiente. Finalmente, se promediaron
los valores normalizados de las filas. Este promedio corresponde al valor de
priorización de cada criterio.
3.7.1.1.5. Jerarquización final de los equipos de la unidad II
Se procedió a cuantificar, para cada uno de los equipos evaluados, la
jerarquización final, en función de la valoración realizada a cada uno de los
criterios evaluados en los pasos anteriores. Posteriormente, los resultados se
ordenaron por nivel de importancia de mayor a menor.
3.7.2. Determinar la actual efectividad global del equipo (OEE) de mayor
criticidad
Debido a que, en la actualidad, la empresa no maneja el indicador de
efectividad global de los equipos (OEE); se determinó el mismo, con el fin de
evaluar su comportamiento luego de aplicar las técnicas de mantenimiento
adecuadas al sistema productivo de la empresa. Los datos necesarios para
obtener el porcentaje de dicho indicador, estuvieron basados en la
información tomada de la gestión de mantenimiento y producción, en cuanto
a disponibilidad del equipo, su rendimiento y la calidad de producto fabricado.
3.7.3. Realización del análisis de los modos y efectos de fallas (FMEA) al
equipo de mayor criticidad
En esta fase, se desarrolló el levantamiento de las fallas del equipo más
crítico seleccionado en la etapa de análisis de criticidad. En principio, se
levantaron los modos de fallas, de cada una de las partes del equipo, a
través de información procedente de los manuales del fabricante, catálogos
93
de equipos, reportes generados de fallas, órdenes de trabajo realizadas y los
registros de la gestión de mantenimiento.
Dichos modos de fallas fueron analizados para poder establecer los
efectos y causas asociadas a éstos. En este sentido, se identificó lo que
pudiese suceder en el contexto operacional, al momento de presentarse
cada uno de los modos de fallas previamente definidos; así como las causas
potenciales de tales fallas.
Posteriormente, se definieron los tipos de falla, así como los controles
de prevención y detección existentes; y se llevó a cabo el cálculo del número
de prioridad de riesgo (NPR) de cada modo de falla, utilizando la Ecuación
26, la cual fue referida en el capítulo anterior.
Del mismo modo, se realizaron los cálculos y análisis estadísticos
necesarios, para la obtención del tiempo medio entre fallas (MTBF) de cada
uno de los modos de fallas de las partes descritas, a través del uso de la
herramienta computacional Minitab.
Por último, se desarrollaron distintas acciones, en función a las políticas
de mantenimiento previamente definidas, junto con los respectivos
responsables y fechas de cumplimiento de las mismas.
3.7.4. Diseño de estrategias de mantenimiento adecuadas al sistema
productivo de la empresa
A través del estudio realizado previamente, se pudieron determinar
estrategias de mantenimiento preventivo y predictivo, las cuales serán base
fundamental para prevenir las paradas de planta no programadas por fallas
de equipos, logrando así maximizar la eficiencia y confiabilidad del proceso
productivo y prevenir la generación de producto fuera de especificaciones.
94
3.7.5. Establecer el indicador de efectividad global de los equipos (OEE)
En esta fase se estableció el indicador de efectividad global de los
equipos (OEE) en el sistema de gestión de mantenimiento, a los fines de
descubrir y seguir el camino de la optimización del proceso de fabricación de
negro de humo. Por otro lado, el desarrollo de éste indicador, servirá de
apoyo en la toma de decisiones de carácter financiero con el rendimiento de
las operaciones; y por último, se podrá estimar las necesidades de personal,
materiales, equipos, servicios, entre otros; en la planificación de las
actividades de mantenimiento.
95
CAPÍTULO IV
4. PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1. Diagnóstico de los equipos que conforman la unidad II de la planta,
a través de un análisis de criticidad y selección del equipo más crítico
4.1.1. Identificación de los equipos que componen la unidad II de
procesos
Se realizó una cuantificación de los equipos que conforman la unidad II
de la planta, y un levantamiento del histórico de fallas de los mismos; donde
se contó con el apoyo del Gerente de Producción, el Gerente de Procesos y
el Gerente de Mantenimiento, el Jefe de Seguridad Industrial y el Planificador
de Mantenimiento; de ésta manera se generó una lista de equipos que
conforman dicha unidad de procesos.
Tabla 12. Equipos de la unidad II de procesos.
Equipos
Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Intercambiador de aire RX U2 (EB22141)
Intercambiador de aceite RX U2 (EB22101)
Lavador de gases - Scrubber U2 (TD22112)
Enfriador de gases tipo Venturi U2 (EA22111)
Filtro Principal U2 (TF23021)
Filtro de proceso U2 (TF24111)
Micromolino Nº 1 U2 (PB24111)
Micromolino Nº 2 U2 (PB24112)
Tanque agitador U2 (TP24111)
Válvula dosificadora KF-5 Nº 1 U2 (QA25111)
Válvula dosificadora KF-5 Nº 2 U2 (QA25112)
Peletizador Nº 1 U2 (PA25111)
96
Cantidad
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Tabla 12. (cont.)
Equipos
Peletizador Nº 2 U2 (PA25112)
Secador rotativo U2 (HD26111)
Filtro de purga U2 (TF27111)
Transportador Nº 1 U2 - JD-20 (JD28111)
Transportador Nº 2 U2 - JD-22 (JD28113)
Transportador Nº 3 U2 - JD-23 (JD28114)
Transportador Nº 4 U2 - JD-24 (JD28115)
Elevador de cangilones U2 (JD28112)
Total
Cantidad
1
1
1
1
1
1
1
1
21
4.1.2. Análisis de criticidad de la unidad II de procesos
Para llevar a cabo el análisis de criticidad de la unidad II de la planta, se
desarrolló el proceso de análisis jerárquico (AHP), diseñado por Thomas
Saaty.
4.1.2.1. Definición de los niveles de jerarquización
En primer lugar, se definieron los criterios de decisión en forma de
objetivos jerárquicos, estructurándolos en tres diferentes niveles. En el nivel
superior se colocó la meta global, donde se definió el objetivo principal del
análisis que se ejecutó; en el siguiente, los criterios considerados, en el que
se evaluaron los criterios relacionados con los fallos de los equipos según lo
establecido por el método de jerarquización; y en el último, las alternativas a
evaluar, las cuales están conformadas por los 21 equipos que posee la
unidad II de la planta.
Nivel 1:
- Jerarquizar los equipos que conforman la unidad II de procesos de la
empresa Negroven, S.A.
97
Nivel 2:
- Frecuencia de ocurrencia de fallos
- Detección de fallos
- Severidad de fallos
- Costos de fallos
Nivel 3:
- Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
- Intercambiador de aire RX U2 (EB22141)
- Intercambiador de aceite RX U2 (EB22101)
- Lavador de gases - Scrubber U2 (TD22112)
- Enfriador de gases tipo Venturi U2 (EA22111)
- Filtro Principal U2 (TF23021)
- Filtro de proceso U2 (TF24111)
- Micromolino Nº 1 U2 (PB24111)
- Micromolino Nº 2 U2 (PB24112)
- Tanque agitador U2 (TP24111)
- Válvula dosificadora KF-5 Nº 1 U2 (QA25111)
- Válvula dosificadora KF-5 Nº 2 U2 (QA25112)
- Peletizador Nº 1 U2 (PA25111)
- Peletizador Nº 2 U2 (PA25112)
- Secador rotativo U2 (HD26111)
- Filtro de purga U2 (TF27111)
- Transportador Nº 1 U2 - JD-20 (JD28111)
- Transportador Nº 2 U2 - JD-22 (JD28113)
- Transportador Nº 3 U2 - JD-23 (JD28114)
- Transportador Nº 4 U2 - JD-24 (JD28115)
- Elevador de cangilones U2 (JD28112)
98
Sistemas de mayor impacto U2 Negroven, S.A.
Nivel de
ocurrencia
de los fallos
Nivel de
costos
Nivel de
severidad
Nivel de
detección
Reactor
Reactor
Reactor
Reactor
Intercambiador de
aire
Intercambiador de
aire
Intercambiador de
aire
Intercambiador de
aire
Intercambiador de
aceite
Intercambiador de
aceite
Intercambiador de
aceite
Intercambiador de
aceite
Lavador de gases
Lavador de gases
Lavador de gases
Lavador de gases
Enfriador de gases
Enfriador de gases
Enfriador de gases
Enfriador de gases
Filtro principal
Filtro principal
Filtro principal
Filtro principal
Filtro de proceso
Filtro de proceso
Filtro de proceso
Filtro de proceso
Micromolino N° 1
Micromolino N° 1
Micromolino N° 1
Micromolino N° 1
Micromolino N° 2
Micromolino N° 2
Micromolino N° 2
Micromolino N° 2
Tanque agitador
Tanque agitador
Tanque agitador
Tanque agitador
Válvula dosificadora
N° 1
Válvula dosificadora
N° 1
Válvula dosificadora
N° 1
Válvula dosificadora
N° 1
Válvula dosificadora
N° 2
Válvula dosificadora
N° 2
Válvula dosificadora
N° 2
Válvula dosificadora
N° 2
Peletizador N° 1
Peletizador N° 1
Peletizador N° 1
Peletizador N° 1
Peletizador N° 2
Peletizador N° 2
Peletizador N° 2
Peletizador N° 2
Secador rotativo
Secador rotativo
Secador rotativo
Secador rotativo
Filtro de purga
Filtro de purga
Filtro de purga
Filtro de purga
Transportador N° 1
Transportador N° 1
Transportador N° 1
Transportador N° 1
Transportador N° 2
Transportador N° 2
Transportador N° 2
Transportador N° 2
Transportador N° 3
Transportador N° 3
Transportador N° 3
Transportador N° 3
Transportador N° 4
Transportador N° 4
Transportador N° 4
Transportador N° 4
Elevador de
cangilones
Elevador de
cangilones
Elevador de
cangilones
Elevador de
cangilones
Gráfico 1. Modelo AHP diseñado para jerarquizar los equipos de la unidad II.
99
Una vez definidos los tres niveles, se efectuó una reunión de trabajo,
donde se llegó a un consenso, entre el Gerente de Mantenimiento, el
Gerente de Procesos, el Gerente de Producción, el Jefe de Seguridad
Industrial y el Planificador de Mantenimiento; donde se desarrolló el esquema
general del modelo AHP, como se muestra en el gráfico anterior, para
jerarquizar los equipos que conforman la unidad II de procesos de la planta, y
ejecutar los pasos establecidos por el método de análisis jerárquico.
Posteriormente, se evaluó el nivel de importancia de cada uno de los
criterios seleccionados, a partir de una comparación cualitativa entre criterios
de forma apareada. A través de ésta comparación entre criterios, se obtuvo
una matriz cuadrada, recíproca y positiva.
Tabla 13. Matriz de comparación apareada de criterios de jerarquización.
Criterios
Frecuencia de
fallos
Detección de
fallos
Severidad de
fallos
Costos de
fallos
Frecuencia de
fallos
Detección de
fallos
Severidad de
fallos
Costos de
fallos
1
1/3
1/2
3
3
1
2
4
2
1/2
1
3
1/3
1/4
1/3
1
La matriz de comparación apareada de los criterios de jerarquización,
se realizó a través de la escala de valoración de los juicios, mostrada en la
Tabla 1, donde se llevó a cabo una evaluación sobre la importancia de los
criterios en términos cualitativos.
En este sentido, al comparar cada elemento con su homogéneo, se
colocó una puntuación de 1, pues se está comparando el criterio consigo
mismo, lo que quiere decir que presentan igual importancia entre ellos.
Luego, se comparó cada criterio con el resto, encontrándose como resultado
100
que, para la empresa, el criterio de frecuencia de fallos, es moderadamente
más importante que los costos de fallos; la detección de fallos, es
moderadamente más importante que la frecuencia y los costos de fallos, y
prácticamente es de igual importancia que la severidad de fallos; y por
último, la severidad de fallos es prácticamente de igual importancia que la
frecuencia de fallos y moderadamente más importante que los costos de
fallos.
4.1.2.2. Evaluación de criterios
Luego de realizar la matriz de comparación apareada, se procedió a
evaluar cada criterio de forma cuantitativa, y se asignó a cada equipo un
valor cuantificado por cada uno de los criterios evaluados, tomando en
cuenta las escalas de valores establecidas por el método.
Tabla 14. Evaluación de los equipos para cada uno de los criterios
seleccionados.
Criterios
Sistemas
Reactor U2 XF-7036
(DC21111)
Intercambiador de aire RX
U2 (EB22141)
Intercambiador de aceite RX
U2 (EB22101)
Lavador de gases - Scrubber
U2 (TD22112)
Enfriador de gases tipo
Venturi U2 (EA22111)
Filtro Principal U2 (TF23021)
Filtro de proceso U2
(TF24111)
Micromolino Nº 1 U2
(PB24111)
Micromolino Nº 2 U2
(PB24112)
Tanque agitador U2
(TP24111)
Válvula dosificadora KF-5 Nº
1 U2 (QA25111)
Válvula dosificadora KF-5 Nº
2 U2 (QA25112)
Peletizador Nº 1 U2
(PA25111)
Peletizador Nº 2 U2
(PA25112)
FF
Jerarquización
local FF =
(FF/Total)
DF
Jerarquización
local DF =
(DF/Total)
SF
Jerarquización
local SF =
(SF/Total)
CF
Jerarquización
local CF =
(CF/Total)
7
0,070000000
2
0,040000000
8
0,070796460
8
0,069565217
3
0,030000000
3
0,060000000
7
0,061946903
7
0,060869565
3
0,030000000
3
0,060000000
7
0,061946903
7
0,060869565
3
0,030000000
3
0,060000000
5
0,044247788
5
0,043478261
2
0,020000000
3
0,060000000
5
0,044247788
4
0,034782609
7
0,070000000
1
0,020000000
6
0,053097345
8
0,069565217
6
0,060000000
2
0,040000000
6
0,053097345
7
0,060869565
6
0,060000000
2
0,040000000
6
0,053097345
7
0,060869565
6
0,060000000
2
0,040000000
6
0,053097345
7
0,060869565
5
0,050000000
2
0,040000000
5
0,044247788
5
0,043478261
5
0,050000000
2
0,040000000
5
0,044247788
4
0,034782609
5
0,050000000
2
0,040000000
5
0,044247788
4
0,034782609
5
0,050000000
2
0,040000000
5
0,044247788
5
0,043478261
5
0,050000000
2
0,040000000
5
0,044247788
5
0,043478261
101
Tabla 14. (cont.)
Criterios
Sistemas
FF
Secador rotativo U2
(HD26111)
Filtro de purga U2 (TF27111)
Transportador Nº 1 U2 - JD20 (JD28111)
Transportador Nº 2 U2 - JD22 (JD28113)
Transportador Nº 3 U2 - JD23 (JD28114)
Transportador Nº 4 U2 - JD24 (JD28115)
Elevador de cangilones U2
(JD28112)
Total
Jerarquización
local FF =
(FF/Total)
DF
Jerarquización
local DF =
(DF/Total)
SF
Jerarquización
local SF =
(SF/Total)
CF
Jerarquización
local CF =
(CF/Total)
6
0,060000000
2
0,040000000
6
0,053097345
5
0,043478261
6
0,060000000
2
0,040000000
6
0,053097345
7
0,060869565
4
0,040000000
3
0,060000000
4
0,035398230
4
0,034782609
4
0,040000000
3
0,060000000
4
0,035398230
4
0,034782609
4
0,040000000
3
0,060000000
4
0,035398230
4
0,034782609
4
0,040000000
3
0,060000000
4
0,035398230
4
0,034782609
4
0,040000000
3
0,060000000
4
0,035398230
4
0,034782609
100
50
113
115
En la Tabla 14, se muestra la evaluación de criterios para cada uno de
los equipos, la cual consiste en dividir la jerarquización de cada equipo por
separado entre la suma de la jerarquización de todos los equipos; éstos
resultados serán utilizados para realizar el cálculo de la jerarquización final.
Igualmente, se puede observar que cada equipo posee una
ponderación, según su nivel de impacto en cuanto a cada uno de los criterios
de fallas seleccionados, la cual será explicada de forma detallada en las
siguientes tablas.
4.1.2.3. Jerarquización por nivel de importancia y por cada criterio
Una vez realizada la evaluación de los equipos, se ordenaron de mayor
a menor, para cada uno de los criterios evaluados por separado. En primer
lugar, se realizó una tabla con el listado de equipos, tomando como criterio la
frecuencia de fallos.
102
Tabla 15. Criterio de frecuencia de fallos.
Criterios
Sistemas
Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Filtro Principal U2 (TF23021)
Filtro de proceso U2 (TF24111)
Secador rotativo U2 (HD26111)
Micromolino Nº 1 U2 (PB24111)
Micromolino Nº 2 U2 (PB24112)
Filtro de purga U2 (TF27111)
Peletizador Nº 1 U2 (PA25111)
Peletizador Nº 2 U2 (PA25112)
Tanque agitador U2 (TP24111)
Válvula dosificadora KF-5 Nº 1 U2 (QA25111)
Válvula dosificadora KF-5 Nº 2 U2 (QA25112)
Transportador Nº 1 U2 - JD-20 (JD28111)
Transportador Nº 2 U2 - JD-22 (JD28113)
Transportador Nº 3 U2 - JD-23 (JD28114)
Transportador Nº 4 U2 - JD-24 (JD28115)
Elevador de cangilones U2 (JD28112)
Intercambiador de aceite RX U2 (EB22101)
Intercambiador de aire RX U2 (EB22141)
Lavador de gases - Scrubber U2 (TD22112)
Enfriador de gases tipo Venturi U2 (EA22111)
Total
FF
Jerarquización local
FF = (FF/Total)
7
7
6
6
6
6
6
5
5
5
5
5
4
4
4
4
4
3
3
3
2
100
0,070000000
0,070000000
0,060000000
0,060000000
0,060000000
0,060000000
0,060000000
0,050000000
0,050000000
0,050000000
0,050000000
0,050000000
0,040000000
0,040000000
0,040000000
0,040000000
0,040000000
0,030000000
0,030000000
0,030000000
0,020000000
En la tabla anterior, se aprecia que los equipos de mayor criticidad,
según el criterio de frecuencia de fallos, son el reactor y el filtro principal de
la unidad II de procesos, ya que presentan la mayor frecuencia de ocurrencia
de fallas, con un promedio de seis meses.
El resto de los equipos, cuentan con un nivel de jerarquización menor,
lo que significa que son equipos que manifiestan fallas en menor frecuencia.
Por último, se sumaron todos los valores, dando como resultado un total de
100, lo que se utilizó para realizar la división antes descrita.
103
Tabla 16. Criterio de detección de fallos.
Criterios
Sistemas
Lavador de gases - Scrubber U2 (TD22112)
Enfriador de gases tipo Venturi U2 (EA22111)
Transportador Nº 1 U2 - JD-20 (JD28111)
Transportador Nº 2 U2 - JD-22 (JD28113)
Transportador Nº 3 U2 - JD-23 (JD28114)
Transportador Nº 4 U2 - JD-24 (JD28115)
Elevador de cangilones U2 (JD28112)
Intercambiador de aire RX U2 (EB22141)
Intercambiador de aceite RX U2 (EB22101)
Válvula dosificadora KF-5 Nº 1 U2 (QA25111)
Válvula dosificadora KF-5 Nº 2 U2 (QA25112)
Peletizador Nº 1 U2 (PA25111)
Peletizador Nº 2 U2 (PA25112)
Secador rotativo U2 (HD26111)
Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Filtro de proceso U2 (TF24111)
Micromolino Nº 1 U2 (PB24111)
Micromolino Nº 2 U2 (PB24112)
Tanque agitador U2 (TP24111)
Filtro de purga U2 (TF27111)
Filtro Principal U2 (TF23021)
Total
DF
3
3
3
3
3
3
3
3
3
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
50
Jerarquización local
DF = (DF/Total)
0,060000000
0,060000000
0,060000000
0,060000000
0,060000000
0,060000000
0,060000000
0,060000000
0,060000000
0,040000000
0,040000000
0,040000000
0,040000000
0,040000000
0,040000000
0,040000000
0,040000000
0,040000000
0,040000000
0,040000000
0,020000000
En la Tabla 16, se presenta la jerarquización del criterio de detección de
fallos, en el cual, para este caso en particular, resultaron como equipos de
mayor criticidad; el lavador de gases, el enfriador de gases tipo Venturi, los
cuatro transportadores, el elevador de cangilones, el intercambiador de aire y
el intercambiador de aceite. Esto se debe, a que tales equipos se controlan
bajo técnicas estadísticas de control de fallos, y el producto es inspeccionado
en más de dos puntos del proceso en la línea de producción. De igual
manera, el resto de los equipos poseen una jerarquización menor, debido a
que la unidad II de procesos se encuentra completamente automatizada, lo
que permite tener un nivel de detección elevado.
104
Finalmente, se realizó la sumatoria de todas las ponderaciones
cuantitativas, y se obtuvo como resultado un valor total de 50, lo que sirvió
para realizar la división de la jerarquización de cada equipo entre la
sumatoria de la jerarquización de todos los equipos.
Tabla 17. Criterio de severidad de fallos
Criterios
Sistemas
Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Intercambiador de aire RX U2 (EB22141)
Intercambiador de aceite RX U2 (EB22101)
Filtro Principal U2 (TF23021)
Filtro de proceso U2 (TF24111)
Micromolino Nº 1 U2 (PB24111)
Micromolino Nº 2 U2 (PB24112)
Filtro de purga U2 (TF27111)
Secador rotativo U2 (HD26111)
Enfriador de gases tipo Venturi U2 (EA22111)
Peletizador Nº 1 U2 (PA25111)
Peletizador Nº 2 U2 (PA25112)
Lavador de gases - Scrubber U2 (TD22112)
Tanque agitador U2 (TP24111)
Válvula dosificadora KF-5 Nº 1 U2 (QA25111)
Válvula dosificadora KF-5 Nº 2 U2 (QA25112)
Transportador Nº 1 U2 - JD-20 (JD28111)
Transportador Nº 2 U2 - JD-22 (JD28113)
Transportador Nº 3 U2 - JD-23 (JD28114)
Transportador Nº 4 U2 - JD-24 (JD28115)
Elevador de cangilones U2 (JD28112)
Total
SF
8
7
7
6
6
6
6
6
6
5
5
5
5
5
5
5
4
4
4
4
4
113
Jerarquización local
SF = (SF/Total)
0,070796460
0,061946903
0,061946903
0,053097345
0,053097345
0,053097345
0,053097345
0,053097345
0,053097345
0,044247788
0,044247788
0,044247788
0,044247788
0,044247788
0,044247788
0,044247788
0,035398230
0,035398230
0,035398230
0,035398230
0,035398230
Asimismo, se desarrolló la tabla de criterios para la severidad de fallos,
donde el reactor de la unidad II, resultó nuevamente ser el equipo más crítico
de ésta unidad de procesos, con una ponderación cuantitativa de 8; lo que se
define como fallos que hacen inoperables al equipo y ocasionan la pérdida
de la función para lo que fue diseñado; por lo que éste nivel se considera
105
peligrosamente alto. Igualmente, al realizar la división de la jerarquización
por la sumatoria de todas las jerarquizaciones de éste criterio, se obtuvieron
los distintos resultados que serán utilizados en el cálculo de la jerarquización
final.
Tabla 18. Criterio de costos de fallos
Criterios
Sistemas
Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Filtro Principal U2 (TF23021)
Intercambiador de aire RX U2 (EB22141)
Intercambiador de aceite RX U2 (EB22101)
Filtro de proceso U2 (TF24111)
Filtro de purga U2 (TF27111)
Micromolino Nº 1 U2 (PB24111)
Micromolino Nº 2 U2 (PB24112)
Secador rotativo U2 (HD26111)
Tanque agitador U2 (TP24111)
Peletizador Nº 1 U2 (PA25111)
Peletizador Nº 2 U2 (PA25112)
Lavador de gases - Scrubber U2 (TD22112)
Enfriador de gases tipo Venturi U2 (EA22111)
Válvula dosificadora KF-5 Nº 1 U2 (QA25111)
Válvula dosificadora KF-5 Nº 2 U2 (QA25112)
Transportador Nº 1 U2 - JD-20 (JD28111)
Transportador Nº 2 U2 - JD-22 (JD28113)
Transportador Nº 3 U2 - JD-23 (JD28114)
Transportador Nº 4 U2 - JD-24 (JD28115)
Elevador de cangilones U2 (JD28112)
Total
CF
8
8
7
7
7
7
7
7
5
5
5
5
5
4
4
4
4
4
4
4
4
115
Jerarquización local
CF = (CF/Total)
0,069565217
0,069565217
0,060869565
0,060869565
0,060869565
0,060869565
0,060869565
0,060869565
0,043478261
0,043478261
0,043478261
0,043478261
0,043478261
0,034782609
0,034782609
0,034782609
0,034782609
0,034782609
0,034782609
0,034782609
0,034782609
Finalmente, se muestra la jerarquización de los equipos para el criterio
de costos de fallos, en el que se determinó que el reactor y el filtro principal
de la unidad II de la planta, son los equipos de mayor criticidad, según la
escala que permite definir dicho criterio, establecido por el método de
jerarquía de procesos.
106
En este sentido, el reactor y el filtro principal, presentaron una
jerarquización considerada como muy alta, lo que significa que al fallar estos
equipos, se generan altos costos por pérdida total de la producción. Además,
el resto de los equipos presentan fallas que ocasionan costos elevados de
producción o reparación de los equipos. Por último, se pueden observar los
resultados de la jerarquización local, la cual será necesaria para realizar los
cálculos de la jerarquización final.
4.1.2.4. Cálculo del radio de inconsistencia (IR) y jerarquización de los
criterios
Para el cálculo del radio de inconsistencia, se realizó en principio, el
cálculo del máximo autovalor, a través del uso de Matlab, la cual es una
herramienta computacional de cálculos matemáticos, con la que se obtuvo
un máximo autovalor de λmax = 4,0875. (Ver apéndice A)
Una vez obtenido el máximo autovalor de la matriz, se realizó el cálculo
del índice de consistencia utilizando la Ecuación 1, la cual fue definida
anteriormente:
𝐶𝐼 =
4,0875 − 4
= 0,029166667
4−1
Luego, se calculó el radio de inconsistencia con la Ecuación 2, como se
describe a continuación:
𝐼𝑅 =
0,029166667
= 0,032771536
0,89
Por último, se demuestra a través del cálculo del radio de
inconsistencia, que la matriz es consistente, dado que 0,032771536 < 0,1.
107
Una vez demostrada la consistencia de la matriz, se llevó a cabo la
jerarquización de los criterios, a través del desarrollo de una matriz auxiliar,
con la finalidad de hallar el criterio de mayor prioridad. Los valores que
conforman ésta matriz, se obtuvieron dividiendo cada elemento de la matriz
de comparación apareada de criterios de jerarquización, mostrada en la
Tabla 13, entre la sumatoria de la columna a la cual pertenece dicho
elemento.
Tabla 19. Matriz auxiliar.
Criterios
Frecuencia de
fallos
Detección de
fallos
Severidad de
fallos
Costos de fallos
Frecuencia de
fallos
Detección de
fallos
Severidad de
fallos
Costos de fallos
0,16
0,16
0,13
0,27
0,47
0,48
0,52
0,36
0,32
0,24
0,26
0,27
0,05
0,12
0,09
0,09
Los valores obtenidos, comprenden los pesos de cada criterio, los
cuales describen en forma precisa las características de dichos factores. En
tal sentido, el criterio de mayor peso será considerado el de mayor prioridad
para el análisis.
Tabla 20. Jerarquización por criterios.
Criterios
Detección de fallos
Severidad de fallos
Frecuencia de fallos
Costos de fallos
Promedio
0,459764926
0,272346578
0,180264198
0,087624298
En la Tabla 20, se demuestra que el criterio de mayor importancia,
según el análisis realizado, es la detección de fallos, ya que al promediar la
sumatoria de las filas de la matriz auxiliar, se obtuvo como resultado
108
0,459764926, mientras que el costo de fallos, es el criterio de menor
importancia para la empresa, con un promedio de 0,087624298.
4.1.2.5. Jerarquización final de los equipos de la unidad II de procesos
Se procedió a calcular la jerarquización final, en función de la
jerarquización local para cada uno de los equipos y la jerarquización por
criterios.
Tabla 21. Jerarquización final.
Jerarquización
Local x Total
Criterio FF
(1)
Jerarquización
local x Total
Criterio DF
(2)
Jerarquización
local x Total
Criterio SF
(3)
Jerarquización
local x Total
Criterio CF
(4)
Jerarquización
final =
(1)+(2)+(3)+(4)
Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Intercambiador de aire RX U2
(EB22141)
Intercambiador de aceite RX U2
(EB22101)
Lavador de gases - Scrubber U2
(TD22112)
Enfriador de gases tipo Venturi U2
(EA22111)
0,012703182
0,017459428
0,017948342
0,006131146
0,054242097
0,005444221
0,026189141
0,016387616
0,005364753
0,053385731
0,006049134
0,026189141
0,015607254
0,005364753
0,053210282
0,004839307
0,029099046
0,011705440
0,003576502
0,049220296
0,003629480
0,029099046
0,012485803
0,003321038
0,048535367
Filtro Principal U2 (TF23021)
0,012098268
0,011639618
0,014826891
0,005875682
0,044440460
Filtro de proceso U2 (TF24111)
0,010888441
0,014549523
0,014826891
0,005364753
0,045629608
Micromolino Nº 1 U2 (PB24111)
0,010283528
0,014549523
0,014826891
0,005109289
0,044769231
Micromolino Nº 2 U2 (PB24112)
0,010283528
0,014549523
0,014826891
0,005109289
0,044769231
Tanque agitador U2 (TP24111)
Válvula dosificadora KF-5 Nº 1 U2
(QA25111)
Válvula dosificadora KF-5 Nº 2 U2
(QA25112)
0,008468788
0,014549523
0,011705440
0,003831966
0,038555717
0,008468788
0,020369332
0,011705440
0,003065573
0,043609133
0,008468788
0,020369332
0,011705440
0,003065573
0,043609133
Peletizador Nº 1 U2 (PA25111)
0,009073701
0,020369332
0,012485803
0,003831966
0,045760803
Peletizador Nº 2 U2 (PA25112)
0,009073701
0,020369332
0,012485803
0,003831966
0,045760803
Secador rotativo U2 (HD26111)
0,010888441
0,020369332
0,013266166
0,004087431
0,048611370
Filtro de purga U2 (TF27111)
Transportador Nº 1 U2 - JD-20
(JD28111)
Transportador Nº 2 U2 - JD-22
(JD28113)
Transportador Nº 3 U2 - JD-23
(JD28114)
Transportador Nº 4 U2 - JD-24
(JD28115)
Elevador de cangilones U2
(JD28112)
0,010283528
0,014549523
0,014826891
0,005364753
0,045024695
0,007863874
0,029099046
0,010144715
0,003065573
0,050173208
0,007863874
0,029099046
0,010144715
0,003065573
0,050173208
0,007863874
0,029099046
0,010144715
0,003065573
0,050173208
0,007863874
0,029099046
0,010144715
0,003065573
0,050173208
0,007863874
0,029099046
0,010144715
0,003065573
0,050173208
Criterios
Sistemas
109
En la tabla anterior, se realizó la multiplicación de cada jerarquización
local de los equipos por el promedio obtenido en la jerarquización de los
criterios. En ésta tabla se puede apreciar en la última columna, la sumatoria
de cada uno de los resultados, deduciéndose el nivel de criticidad de cada
equipo. Atendiendo a tales resultados, se ordenaron los equipos, de mayor a
menor, según el valor obtenido en la jerarquización final, para visualizar el
nivel de criticidad de los equipos de la unidad II de procesos.
Tabla 22. Equipos ordenados por criticidad.
Equipos
Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Intercambiador de aire RX U2 (EB22141)
Intercambiador de aceite RX U2 (EB22101)
Transportador Nº 1 U2 - JD-20 (JD28111)
Transportador Nº 2 U2 - JD-22 (JD28113)
Transportador Nº 3 U2 - JD-23 (JD28114)
Transportador Nº 4 U2 - JD-24 (JD28115)
Elevador de cangilones U2 (JD28112)
Lavador de gases - Scrubber U2 (TD22112)
Secador rotativo U2 (HD26111)
Enfriador de gases tipo Venturi U2 (EA22111)
Peletizador Nº 1 U2 (PA25111)
Peletizador Nº 2 U2 (PA25112)
Filtro de proceso U2 (TF24111)
Filtro de purga U2 (TF27111)
Micromolino Nº 1 U2 (PB24111)
Micromolino Nº 2 U2 (PB24112)
Filtro Principal U2 (TF23021)
Válvula dosificadora KF-5 Nº 1 U2 (QA25111)
Válvula dosificadora KF-5 Nº 2 U2 (QA25112)
Tanque agitador U2 (TP24111)
4.2. Estado inicial del indicador de efectividad global (OEE) del equipo
de mayor criticidad de la unidad II de procesos
El equipo de mayor criticidad de la unidad II es el reactor XF-7036; por
tal motivo, se llevó a cabo un levantamiento de la información necesaria,
110
para realizar los cálculos de disponibilidad, rendimiento y calidad; para así
poder determinar el indicador de efectividad global (OEE) de dicho equipo.
En la Tabla 23, se desglosan los valores del indicador mes a mes, obtenidos
del año fiscal 2014, el cual inició en octubre de 2013 y finalizó en septiembre
de 2014. (Ver cálculos detallados en apéndice B)
Tabla 23. Efectividad global del reactor de la unidad II (Año Fiscal 2014).
Mes
OEE (%)
Octubre 2013
72,58%
Noviembre 2013
15,45%
Diciembre 2013
67,06%
Enero 2014
48,35%
Febrero 2014
10,54%
Marzo 2014
35,95%
Abril 2014
82,32%
Mayo 2014
22,99%
Junio 2014
55,95%
Julio 2014
46,18%
Agosto 2014
60,84%
Septiembre 2014
72,73%
PROMEDIO
49,25%
Se puede observar que la efectividad global (OEE) del reactor de la
unidad II de procesos, presenta un promedio de 49,25% para el año fiscal
2014; lo que indica que su rendimiento es inaceptable, según lo explicado
por Cruelles (2010), por lo que se demuestra la necesidad de llevar a cabo
mejoras a través de la aplicación de estrategias de mantenimiento.
Finalmente, se muestra gráficamente, para el año fiscal 2014, el
comportamiento mensual de la efectividad global (OEE) del reactor de la
111
unidad II, comparando los resultados con cada uno de los niveles del
indicador.
100%
90%
82,32%
80%
70%
72,73%
72,58%
67,06%
60%
55,95%
50%
48,35%
40%
60,84%
46,18%
35,95%
10%
Inaceptable
Regular
Aceptable
30%
20%
OEE
22,99%
15,45%
10,54%
0%
OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP
Gráfico 2. Comparativo de nivel del OEE del reactor U2 (Año Fiscal 2014).
4.3. Riesgos de fallas del equipo de mayor criticidad de la unidad II
4.3.1. Análisis de los modos y efectos de fallas del equipo de mayor
criticidad
El análisis de los modos y efectos de fallas, se aplicó al reactor XF7036, debido a que es el equipo más crítico de la unidad II de procesos. En
tal sentido, se procedió a realizar el levantamiento de las fallas que ocurren
en este equipo, para luego realizar las preguntas necesarias para elaborar el
análisis. Dicho análisis, se llevó a cabo a través de diversas reuniones,
donde participó un equipo multidisciplinario conformado por el Gerente de
Mantenimiento, el Gerente de Producción, el Gerente de Procesos, el Jefe de
Seguridad Industrial y el Planificador de Mantenimiento.
112
Para realizar el análisis de los modos y efectos de fallas, se tomaron 39
partes del equipo como el nivel de análisis, y posteriormente se definieron
todos los modos de fallas que puede o ha presentado el equipo desde su
funcionamiento; y por último, los efectos y causas de las fallas.
Una vez establecidos los modos, efectos y causas de las fallas de los
componentes del equipo, se procedió a evaluar los criterios de severidad,
ocurrencia y detección; utilizando las tablas establecidas por Chrysler LLC et
al. (2008), para así realizar el cálculo del número de prioridad de riesgo
(NPR), de cada uno de los modos de fallas desarrollados.
Por otra parte, se llevó a cabo el cálculo del tiempo medio entre fallas
(MTBF) de cada uno de los modos potenciales de fallas de las partes
descritas, con el uso de Minitab, el cual es un programa de computadora
diseñado para ejecutar funciones estadísticas. Los datos necesarios para
realizar los distintos cálculos de éste indicador, fueron tomados del histórico
de órdenes de trabajo existentes en el sistema administrativo del
departamento de mantenimiento. (Ver ejemplo en apéndice C)
113
Tabla 24. Tiempo medio entre fallas (MTBF) de los modos potenciales de fallas del reactor de la unidad II.
Descripción de la
parte
Modo
potencial de
falla
Coeficientes de correlación de las distribuciones
habituales en confiabilidad
Weibull
Windbox
Porta Stinger
114
Stinger
Inyector de
aditivo
Bridas
deformadas
Tornillos
fracturados
Soporte y
arreglo para
alinear,
defectuosos
Pieza soporte
(Flameholder)
Mirillas
Exponencial
Normal
Parámetros de la
distribución Weibull
Forma
0,939
*
0,940
Normal
Obstruido
0,981
0,954
*
0,978
Weibull
4,72127
Distribución
anormal de
aceite
0,944
0,930
*
0,940
Weibull
4,27764
Obstruido
0,952
0,901
*
0,959
Normal
MTBF
Escala
10
años
10
años
10
años
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
0,924
Fuga
N° de
Fallas
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
Doblado
Brida de
acople
deteriorada
Grietas o
refractario
faltante
Distribuidores
de llamas
(Flamecans)
deteriorados
Media
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
Piloto / Quemador
de calentamiento
No arranca el
/ Detector de
reactor
llama por
ionización
Liner
Lognormal
Distribución que se ajusta
mejor a los datos
370,333
6
1 año
121,202
110,915
17
3
meses
116,500
106,003
21
3
meses
107,471
17
3
meses
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
30
meses
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
5 años
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
2 años
0,969
0,959
*
0,966
Weibull
0,841
0,885
*
0,886
Normal
114
4,94817
420,355
385,724
6
1 año
399,8
5
1 año
Tabla 24. (cont.)
Descripción de la
parte
Modo
potencial de
falla
Coeficientes de correlación de las distribuciones
habituales en confiabilidad
Weibull
Obstruidos
Accesorios de
inyección (Oil
tips)
Camisa de
refrigeración
115
Ladrillos
refractarios
Distribución
anormal de
aceite
Fuga de
aceite al
exterior
Deformada.
Rota
Lognormal
Exponencial
Distribución que se ajusta
mejor a los datos
Normal
Parámetros de la
distribución Weibull
Forma
Escala
3,11966
34,2260
0,985
0,983
*
0,973
Weibull
0,973
0,977
*
0,978
Normal
0,978
0,955
*
0,966
Weibull
3,98498
0,967
0,936
*
0,964
Weibull
4,73707
Media
N° de
Fallas
30,6175
12
1 mes
28,75
12
25
días
462,860
419,448
5
1 año
293,231
268,394
7
8
meses
Fundidos
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
5 años
Punto
caliente en el
metal
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
5 años
Presencia de
refractario en
el producto
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
5 años
Deformados
1,000
1,000
*
1,000
Normal
Corroídos
0,988
0,972
*
0,984
Weibull
743
2 2 años
Termopozos
Carcasa
Puntos de
sofocación
MTBF
3,85570
739,608
Corroída
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
Deformada
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
Fundida
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
Obstruidos
0,986
0,969
*
0,982
115
Weibull
3,70168
621,311
668,992
3
20
meses
10
años
10
años
5 años
560,718
3
18
meses
Tabla 24. (cont.)
Descripción de la
parte
Modo
potencial de
falla
Coeficientes de correlación de las distribuciones
habituales en confiabilidad
Weibull
Ventilador de
emergencia
Lazo cerrado de
enfriamiento
No arranca
en
emergencia:
Falla de aire
de baja
presión (LPA)
Pieza de
transición
dañada
Lognormal
Exponencial
Distribución que se ajusta
mejor a los datos
Normal
Parámetros de la
distribución Weibull
Forma
Media
N° de
Fallas
Escala
10
años
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
0,959
0,969
*
0,970
MTBF
Normal
316,667
6
10
meses
116
Sistema de
suministro de
oxígeno
No entrega
oxígeno
Sistema de
suministro de
nitrógeno
No se purgan
las líneas de
aceite al
cortar
producción
0,984
0,977
*
0,980
Weibull
Flujo de aceite al
anillo
Variación de
flujo
1,000
1,000
*
1,000
Normal
Flujo de aceite al
stinger
Variación de
flujo
0,990
0,982
*
0,989
Weibull
2,98199
112,953
100,838
11
3
meses
Flujo de aceite al
anillo y/o stinger
Variación de
flujo
0,974
0,945
*
0,968
Weibull
3,98104
532,624
482,642
4
15
meses
Temperatura de
aceite
No cierra bien
Flujo de gas
natural
Flujo de aditivo
Flujo de aire de
baja presión
(LPA)
Variación de
flujo
Variación de
flujo
Variación de
flujo
10
años
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
4,26587
438,862
399,256
780
5
1 año
2 2 años
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
3 años
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
5 años
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
5 años
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
5 años
116
Tabla 24. (cont.)
Descripción de la
parte
Modo
potencial de
falla
Coeficientes de correlación de las distribuciones
habituales en confiabilidad
Weibull
Temperatura de
sofocación
Lognormal
Exponencial
Distribución que se ajusta
mejor a los datos
Normal
Disparo del
reactor por
alta
temperatura
0,984
0,975
*
0,983
Weibull
Variación de
temperatura
1,000
1,000
*
1,000
Normal
Parámetros de la
distribución Weibull
Forma
Escala
3,99355
458,106
Media
415,190
741
N° de
Fallas
5
MTBF
1 año
2 2 años
117
Temperatura de
gas-producto al
Filtro principal
Variación de
temperatura
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
10
años
Presión de aire
de alta presión
(HPA) al piloto
No enciende
el reactor
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
5 años
Bloqueo / Drenaje
de aceite al anillo,
bloqueo del
stinger (válvulas
On-Off)
Pase de
aceite al
reactor
después de
cortada la
producción
Bloqueo / Venteo
de gas a
quemador
principal, gas a
piloto, gas a
quemador de
calentamiento y
bloqueo de gas
de alto
calentamiento
No enciende
el reactor
0,956
0,928
*
0,940
Weibull
3,80503
813,091
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
117
734,915
3 2 años
3 años
Tabla 24. (cont.)
Descripción de la
parte
Modo
potencial de
falla
Coeficientes de correlación de las distribuciones
habituales en confiabilidad
Weibull
118
Válvulas de
cuchilla:
Bloqueo de gas- Trabadas
producto al
precalentador de
aceite, bloqueo
de gas-producto
al Filtro principal,
bloqueo de gasFuga de
producto al
Lavador de gases aceite
(Scrubber)
Bloqueo de
aditivo
Bloqueo de agua
al ventilador del
lavador de gases
(Scrubber)
Bloqueo de aire
de emergencia
Rotámetros de
líneas de gas
natural y aire de
piloto
Manómetros de
las líneas de
aceite
0,980
Lognormal
0,987
Exponencial
Distribución que se ajusta
mejor a los datos
Normal
*
0,988
Parámetros de la
distribución Weibull
Forma
Media
N° de
Fallas
MTBF
Escala
Normal
73,7143
14
2
meses
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
5 años
No abre
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
10
años
No abre
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
5 años
No abre
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
10
años
Mala
indicación
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
10
años
Fuga
0,989
0,973
*
0,985
118
Weibull
3,94041
707,887
641,084
3
20
meses
Tabla 24. (cont.)
Descripción de la
parte
Modo
potencial de
falla
Coeficientes de correlación de las distribuciones
habituales en confiabilidad
Weibull
Juntas de
expansión de las
líneas de aire de
baja presión
(LPA), líneas de
gas-producto
Fuga
Válvula de
bloqueo manual
de aire de baja
presión (LPA)
Trabada
119
Válvulas de
bloqueo manual y Fuga
drenaje de aceite
0,983
Lognormal
0,964
Exponencial
Distribución que se ajusta
mejor a los datos
Normal
*
0,978
Weibull
Parámetros de la
distribución Weibull
Forma
Escala
3,41185
692,979
Media
622,672
N° de
Fallas
3
0,935
*
0,938
119
Normal
20
meses
10
años
No posee registro histórico. El MTBF es tomado de las recomendaciones del fabricante.
0,924
MTBF
376,4
5
1 año
En la Tabla 24, se muestran los resultados obtenidos del tiempo medio
entre fallas (MTBF) de los 52 modos potenciales de fallas existentes en el
reactor de la unidad II de procesos. Para obtener dichos resultados, se
determinó en principio, la distribución mejor ajustada a los datos, a través del
análisis de correlación de las distribuciones continuas habituales en
confiabilidad.
Luego, se realizaron los cálculos estadísticos correspondientes a la
distribución seleccionada, donde se puede destacar, que la distribución que
mejor se ajustó a los datos de 15 modos de fallas fue la distribución Weibull,
de los cuales 9 poseen el parámetro de forma entre 3 y 4, indicando que
existe un fenómeno de desgaste en las partes asociadas a tales modos de
fallas; y que se pueden comportar como una distribución Normal. Por su
parte, la distribución Normal se ajustó mejor a los datos de 10 de los modos
de fallas descritos. En este sentido, se presentaron en la misma tabla, los
resultados de los parámetros correspondientes a la distribución Weibull; así
como, la media de todos los modos de fallas, para determinar de esta
manera el tiempo medio entre fallas (MTBF) más adecuado a estos.
Volviendo la mirada al desarrollo del análisis de los modos y efectos de
fallas del reactor de la unidad II de procesos; una vez conocidos los modos
de fallas que pueden ocurrir en el equipo, se procedió a desarrollar distintas
acciones correctivas, preventivas y/o predictivas; principalmente regidas por
las recomendaciones del fabricante del equipo. Finalmente, se establecieron
los responsables del cumplimiento de cada una de las acciones previamente
recomendadas.
120
Tabla 25. Análisis de los modos y efectos de fallas del reactor de la unidad II.
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLAS POTENCIALES (AMEF DE PROCESOS)
Responsable del Proceso: Cabot Corporation - Negroven, S.A.
Ítem: Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Preparado por: Asdrúbal Guillén. Planificador de Mantenimiento
Fecha inicial: 08/12/2014
Número de AMEF: NV-0001
Fecha del AMEF: 13/03/2015
Parada de
unidad.
7
Soporte y
arreglo para
alinear
defectuosos
Demora para
ensamblar.
2
Responsabilidades
y fecha meta de
cumplimiento
Tornillos
fracturados
121
Windbox
Acción(es)
recomendada(s)
Exceso de
temperatura. Mal
ensamblaje.
Política de
mantenimiento
7
MTBF
Alto costo de
reparación.
Demora para
arrancar.
Controles de
detección
NPR
Bridas
deformadas
Controles
de
prevención
Detección
Causa(s)
potencial(es) de
falla(s)
Controles actuales
Ocurrencia
Efecto(s)
potencial(es)
de falla(s)
Modo
potencial
de falla
Tipo de falla: oculta
o evidente
Descripción
de la parte
Severidad
Equipo de trabajo: Gerente de Mantenimiento, Gerente de Producción, Gerente de Procesos, Jefe de Seguridad Industrial y Planificador de Mantenimiento.
Oculta
1
No existe un
control actual
de
prevención
No existe un
control actual
de detección
8
56
10
años
FTM
Inspección anual
Mecánico (Enero 2016)
Tiempo de vida
útil excedido.
Evidente
1
No existe un
control actual
de
prevención
No existe un
control actual
de detección
6
42
10
años
FTM
Ensayo
metalográfico
anual
Ingeniero de
mantenimiento
(Enero - 2016)
Descuido.
Evidente
1
No existe un
control actual
de
prevención
No existe un
control actual
de detección
2
4
10
años
FTM
Inspección anual
Mecánico (Enero 2016)
121
Tabla 25. (cont.)
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLAS POTENCIALES (AMEF DE PROCESOS)
Responsable del Proceso: Cabot Corporation - Negroven, S.A.
Ítem: Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Preparado por: Asdrúbal Guillén. Planificador de Mantenimiento
Fecha inicial: 08/12/2014
Número de AMEF: NV-0001
Fecha del AMEF: 13/03/2015
122
Porta Stinger
Doblado
Parada de
unidad.
Obstruido
Variación de
calidad. Parada
de unidad.
Distribución
anormal de
aceite
Variación de
calidad.
Responsabilidades
y fecha meta de
cumplimiento
7
Abrasión de los
accesorios de
inyección
(Oil tips).
Evidente
Acción(es)
recomendada(s)
7
Residuos de
metal y otros
materiales en las
líneas de aceite.
Evidente
Política de
mantenimiento
Exceso de
temperatura. Falla
del sistema de
refrigeración.
Controles de
detección
MTBF
6
Controles
de
prevención
NPR
Causa(s)
potencial(es) de
falla(s)
Detección
Efecto(s)
potencial(es)
de falla(s)
Controles actuales
Ocurrencia
Modo
potencial
de falla
Tipo de falla: oculta
o evidente
Descripción
de la parte
Severidad
Equipo de trabajo: Gerente de Mantenimiento, Gerente de Producción, Gerente de Procesos, Jefe de Seguridad Industrial y Planificador de Mantenimiento.
3
Inspección
visual
No existe un
control actual
de detección
5
90
1 año
DOM
FTM
Revisar diseño.
Inspección
trimestral
Ingeniero de
mantenimiento
(Junio - 2016)
5
Análisis de
materia
prima
Seguimiento
de variables
por el
operador de
producción
4
140
3
meses
DOM
FTM
Revisar diseño.
Inspección en
paradas de planta
programadas
Ingeniero de
mantenimiento /
Operador (Junio 2016)
5
Análisis de
materia
prima
Seguimiento
automático de
variables
70
3
meses
DOM
FTM
Revisar diseño.
Inspección en
paradas de planta
programadas
Operador /
Mecánico (Febrero
- 2016)
Stinger
Evidente
122
2
Tabla 25. (cont.)
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLAS POTENCIALES (AMEF DE PROCESOS)
Responsable del Proceso: Cabot Corporation - Negroven, S.A.
Ítem: Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Preparado por: Asdrúbal Guillén. Planificador de Mantenimiento
Fecha inicial: 08/12/2014
Número de AMEF: NV-0001
Fecha del AMEF: 13/03/2015
Responsabilidades
y fecha meta de
cumplimiento
Acción(es)
recomendada(s)
Política de
mantenimiento
MTBF
6
Mala relación gas
/ aire. Falla del
detector o el
amplificador de
llama. Defecto de
cableado.
NPR
7
Residuos de
carbonato de
potasio.
Controles de
detección
5
Análisis de
materia
prima
Seguimiento
de variables
por el
operador de
producción
4
140
3
meses
DOM
FTM
Revisar diseño.
Inspección en
paradas de planta
programadas
Operador /
Mecánico (Febrero
- 2016)
1
Pruebas de
arranque del
equipo
Seguimiento
de variables
por el
operador de
producción
2
12
30
meses
OTF
Inspección y
Calibración de
instrumentos
Instrumentista /
Electricista
(Febrero - 2016)
Controles
de
prevención
123
Causa(s)
potencial(es) de
falla(s)
Detección
Efecto(s)
potencial(es)
de falla(s)
Controles actuales
Ocurrencia
Modo
potencial
de falla
Tipo de falla: oculta
o evidente
Descripción
de la parte
Severidad
Equipo de trabajo: Gerente de Mantenimiento, Gerente de Producción, Gerente de Procesos, Jefe de Seguridad Industrial y Planificador de Mantenimiento.
Inyector de
aditivo
Piloto /
Quemador de
calentamiento /
Detector de
llama por
ionización
Obstruido
No arranca
el reactor
Variación de
calidad. Parada
de unidad.
Unidad parada.
Evidente
Oculta
123
Tabla 25. (cont.)
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLAS POTENCIALES (AMEF DE PROCESOS)
Responsable del Proceso: Cabot Corporation - Negroven, S.A.
Ítem: Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Preparado por: Asdrúbal Guillén. Planificador de Mantenimiento
Fecha inicial: 08/12/2014
Número de AMEF: NV-0001
Fecha del AMEF: 13/03/2015
124
Alto costo de
reparación.
Demora para
arrancar.
7
Tiempo de
operación
cumplido.
7
Tiempo de
operación
cumplido.
Responsabilidades
y fecha meta de
cumplimiento
Grietas o
refractario
faltante
Acción(es)
recomendada(s)
Empacadura
dañada.
Política de
mantenimiento
7
MTBF
Alto costo de
reparación.
Demora para
arrancar.
Controles de
detección
NPR
Brida de
acople
deteriorada
Controles
de
prevención
Detección
Causa(s)
potencial(es) de
falla(s)
Controles actuales
Ocurrencia
Efecto(s)
potencial(es)
de falla(s)
Modo
potencial
de falla
Tipo de falla: oculta
o evidente
Descripción
de la parte
Severidad
Equipo de trabajo: Gerente de Mantenimiento, Gerente de Producción, Gerente de Procesos, Jefe de Seguridad Industrial y Planificador de Mantenimiento.
Evidente
1
Inspección
visual
No existe un
control actual
de detección
5
35
5
años
FTM
Inspección en
paradas
programadas
Mecánico (Enero 2016)
Oculta
2
No existe un
control actual
de
prevención
No existe un
control actual
de detección
9
126
2
años
FTM
Inspección en
paradas
programadas
Mecánico (Enero 2016)
3
No existe un
control actual
de
prevención
No existe un
control actual
de detección
FTM
Inspección
trimestral
Instrumentista /
Electricista /
Ingeniero de
Mantenimiento
(Marzo - 2016)
Liner
Distribuidores
Pieza soporte
(Flameholder)
de llamas
(Flamecans)
deteriorados
Alto costo de
reparación.
Demora para
arrancar.
Oculta
124
9
189
1 año
Tabla 25. (cont.)
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLAS POTENCIALES (AMEF DE PROCESOS)
Responsable del Proceso: Cabot Corporation - Negroven, S.A.
Ítem: Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Preparado por: Asdrúbal Guillén. Planificador de Mantenimiento
Fecha inicial: 08/12/2014
Número de AMEF: NV-0001
Fecha del AMEF: 13/03/2015
Distribución
anormal de
aceite
Variación de
calidad. Parada
de unidad.
6
Abrasión de los
accesorios de
inyección
(Oil tips).
Evidente
8
Análisis de
materia prima
Responsabilidades
y fecha meta de
cumplimiento
8
Acción(es)
recomendada(s)
Evidente
Análisis de
materia prima
Política de
mantenimiento
6
Residuos de
metal y otros
materiales en las
líneas de aceite.
Evidente
Controles de
detección
MTBF
Obstruidos
Variación de
calidad. Parada
de unidad.
Fuga
Inspección
deficiente.
Riesgo de
quemadura.
Ruido.
Controles
de
prevención
NPR
5
Refrigeración
deficiente.
Efecto(s)
potencial(es)
de falla(s)
Detección
Ocurrencia
Causa(s)
potencial(es) de
falla(s)
Modo
potencial
de falla
125
Mirillas
Controles actuales
Severidad
Descripción
de la parte
Tipo de falla: oculta
o evidente
Equipo de trabajo: Gerente de Mantenimiento, Gerente de Producción, Gerente de Procesos, Jefe de Seguridad Industrial y Planificador de Mantenimiento.
FTM
Inspección
semestral. Rutina
semestral de
limpieza
Operador /
Mecánico (Febrero
- 2016)
1 mes
FTM
Inspección
semanal
Operador /
Instrumentista
(Febrero - 2016)
25
días
DOM
FTM
Revisar diseño.
Inspección
semanal
Ingeniero de
mantenimiento /
Mecánico (Mayo 2016)
3
Inspección
visual
No existe un
control actual
de detección
3
45
1 año
Seguimiento
de variables
por el
operador de
producción
2
96
Seguimiento
automático de
variables
2
96
Accesorios
de inyección
(Oil tips)
125
Tabla 25. (cont.)
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLAS POTENCIALES (AMEF DE PROCESOS)
Responsable del Proceso: Cabot Corporation - Negroven, S.A.
Ítem: Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Preparado por: Asdrúbal Guillén. Planificador de Mantenimiento
Fecha inicial: 08/12/2014
Número de AMEF: NV-0001
Fecha del AMEF: 13/03/2015
Responsabilidades
y fecha meta de
cumplimiento
Acción(es)
recomendada(s)
Política de
mantenimiento
Ocurrencia
Controles actuales
Fuga de
aceite al
exterior
Ensuciamiento
del área.
6
Empacadura
metálica dañada.
Rosca defectuosa
Evidente
3
Inspección
visual
No existe un
control actual
de detección
4
72
1 año
FTM
OTF
Inspección
semestral Rutina
de limpieza
Mecánico (Enero 2016)
Camisa de
refrigeración
Deformada.
Rota
Variación de
calidad. Parada
de unidad.
8
Exceso de
temperatura. Falla
del sistema de
refrigeración.
Evidente
3
No existe un
control actual
de
prevención
No existe un
control actual
de detección
2
48
8
meses
DOM
FTM
Revisar diseño.
Rutina trimestral
Ingeniero de
mantenimiento /
Instrumentista
(Enero - 2016)
9
Temperatura de
reacción excesiva.
Llama desviada
hacia el
refractario. Falla
en las válvulas de
bloqueo y drenaje
de aceite al cortar
producción en el
reactor.
FTM
CBM
Inspección y
prueba de
válvulas On-Off
de inyección y
retorno de aceite,
en paradas
programadas.
Calibración de
válvulas
Instrumentista /
Contratista (Enero
- 2016)
126
Ladrillos
refractarios
Fundidos
Efecto(s)
potencial(es)
de falla(s)
Variación de
calidad. Parada
de unidad.
Oculta
1
Controles
de
prevención
Calibración
sin un
formato ni un
tiempo
controlado
126
Controles de
detección
No existe un
control actual
de detección
8
72
MTBF
Accesorios
de inyección
(Oil tips)
Modo
potencial
de falla
NPR
Causa(s)
potencial(es) de
falla(s)
Descripción
de la parte
Detección
Severidad
Tipo de falla: oculta
o evidente
Equipo de trabajo: Gerente de Mantenimiento, Gerente de Producción, Gerente de Procesos, Jefe de Seguridad Industrial y Planificador de Mantenimiento.
5
años
Tabla 25. (cont.)
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLAS POTENCIALES (AMEF DE PROCESOS)
Responsable del Proceso: Cabot Corporation - Negroven, S.A.
Ítem: Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Preparado por: Asdrúbal Guillén. Planificador de Mantenimiento
Fecha inicial: 08/12/2014
Número de AMEF: NV-0001
Fecha del AMEF: 13/03/2015
Desgaste
excesivo de los
ladrillos de la cara
caliente.
Deformados
Riesgo de falsa
lectura. Mal
funcionamiento
de la
sofocación.
Deterioro del
precalentador
de aire de baja
presión (LPA)
Oculta
Responsabilidades
y fecha meta de
cumplimiento
7
Acción(es)
recomendada(s)
Variación de
calidad. Parada
de unidad.
1
Servicio de
termografía
anual
Marcas rojizas
en el metal
8
64
5
años
CBM
Termografía
semestral
Contratista /
Ingeniero de
mantenimiento
(Enero - 2016)
1
No existe un
control
actual de
prevención
No existe un
control actual
de detección
6
42
5
años
OTF
Revisión a
solicitud de
producción
Mecánico (Enero 2016)
2
Inspección
visual
Seguimiento
automático de
variables
70
2
años
FTM
DOM
Inspección en
paradas
programadas.
Revisar la
especificación
Ingeniero de
mantenimiento /
Mecánico (Mayo 2016)
Política de
mantenimiento
Presencia de
refractario en
el producto
Oculta
MTBF
8
Pérdida de
propiedades de
los ladrillos,
especialmente los
aislantes (vida
útil).
Controles de
detección
NPR
Parada de
unidad.
Deterioro del
equipo.
Controles
de
prevención
Ocurrencia
Punto
caliente en el
metal
Efecto(s)
potencial(es)
de falla(s)
Controles actuales
Detección
127
Causa(s)
potencial(es) de
falla(s)
Modo
potencial
de falla
Tipo de falla: oculta
o evidente
Descripción
de la parte
Severidad
Equipo de trabajo: Gerente de Mantenimiento, Gerente de Producción, Gerente de Procesos, Jefe de Seguridad Industrial y Planificador de Mantenimiento.
Ladrillos
refractarios
Termopozos
Sobrecalentamiento.
7
Mala
especificación del
material.
Evidente
127
5
Tabla 25. (cont.)
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLAS POTENCIALES (AMEF DE PROCESOS)
Responsable del Proceso: Cabot Corporation - Negroven, S.A.
Ítem: Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Preparado por: Asdrúbal Guillén. Planificador de Mantenimiento
Fecha inicial: 08/12/2014
Número de AMEF: NV-0001
Fecha del AMEF: 13/03/2015
128
Termopozos
Corroídos
Riesgo de falsa
lectura. Mal
funcionamiento
de la
sofocación.
Deterioro del
precalentador
de aire de baja
presión (LPA)
Corroída
Deformada
Inspección en
paradas
programadas.
Revisar la
especificación
Ingeniero de
mantenimiento /
Mecánico (Mayo 2016)
4
20
10
años
FTM
Inspección anual
Mecánico (Enero 2016)
5
25
10
años
FTM
CBM
Termografía
semestral
Contratista /
Ingeniero de
mantenimiento
(Enero - 2016)
2
5
Evidente
1
No existe un
control actual
de
prevención
No existe un
control actual
de detección
Oculta
1
No existe un
control actual
de
prevención
No existe un
control actual
de detección
Evidente
Deterioro del
equipo.
5
Pintura
descuidada.
Deterioro del
equipo. Parada
de unidad.
5
Responsabilidades
y fecha meta de
cumplimiento
FTM
DOM
Seguimiento
automático
de variables
7
Acción(es)
recomendada(s)
70
20
meses
Inspección
visual
Sobrecalentamiento.
Mala especificación
del material.
Política de
mantenimiento
Controles
de
detección
MTBF
Controles
de
prevención
NPR
Causa(s)
potencial(es)
de falla(s)
Detección
Efecto(s)
potencial(es)
de falla(s)
Controles actuales
Ocurrencia
Modo
potencial
de falla
Tipo de falla: oculta
o evidente
Descripción
de la parte
Severidad
Equipo de trabajo: Gerente de Mantenimiento, Gerente de Producción, Gerente de Procesos, Jefe de Seguridad Industrial y Planificador de Mantenimiento.
Carcasa
Estrés.
Sobrecalentamiento.
Refractario
ineficiente.
128
Tabla 25. (cont.)
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLAS POTENCIALES (AMEF DE PROCESOS)
Responsable del Proceso: Cabot Corporation - Negroven, S.A.
Ítem: Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Preparado por: Asdrúbal Guillén. Planificador de Mantenimiento
Fecha inicial: 08/12/2014
Número de AMEF: NV-0001
Fecha del AMEF: 13/03/2015
Carcasa
Puntos de
sofocación
Ventilador de
emergencia
Fundida
Deterioro del
equipo. Parada
de unidad.
Obstruidos
Demora en
arranques y en
cambios de
grado.
No arranca
en
emergencia:
Falla de aire
de baja
presión
(LPA)
Daño del
precalentador
de aire.
Evidente
8
Refractario
ineficiente.
Falla de
presostato.
Control eléctrico.
Problema
mecánico.
Evidente
Responsabilidades
y fecha meta de
cumplimiento
Acción(es)
recomendada(s)
Política de
mantenimiento
MTBF
1
No existe un
control actual
de
prevención
No existe un
control actual
de detección
3
24
5
años
FTM
CBM
2
Análisis de
calidad del
agua
Seguimiento
de variables
por el
operador de
producción
3
30
18
meses
OTF
Inspección en
paradas
programadas
Operador /
Mecánico (Febrero
- 2016)
FTM
Prueba anual de
ventilador de
emergencia.
Rutina de
mantenimiento
preventivo
mensual
Electricista /
Mecánico (Abril 2016)
Chequeo de
Evidente
Controles
de
detección
Inspección y
prueba de
válvulas On-Off
de inyección y
retorno de aceite,
en paradas
programadas.
Inspección
operacional diaria
Sobrecalentamiento.
5
Controles
de
prevención
NPR
8
Temperatura de
reacción excesiva.
Llama desviada
hacia el
refractario.
Refractario
ineficiente.
129
Causa(s)
potencial(es) de
falla(s)
Detección
Efecto(s)
potencial(es)
de falla(s)
Controles actuales
Ocurrencia
Modo
potencial
de falla
Tipo de falla: oculta
o evidente
Descripción
de la parte
Severidad
Equipo de trabajo: Gerente de Mantenimiento, Gerente de Producción, Gerente de Procesos, Jefe de Seguridad Industrial y Planificador de Mantenimiento.
1
características
del motor
129
No existe un
control actual
de detección
4
32
10
años
Contratista /
Instrumentista /
Operador (Marzo 2016)
Tabla 25. (cont.)
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLAS POTENCIALES (AMEF DE PROCESOS)
Responsable del Proceso: Cabot Corporation - Negroven, S.A.
Ítem: Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Preparado por: Asdrúbal Guillén. Planificador de Mantenimiento
Fecha inicial: 08/12/2014
Número de AMEF: NV-0001
Fecha del AMEF: 13/03/2015
130
Lazo cerrado
de
enfriamiento
Pieza de
transición
dañada
Parada de
producción.
Altos costos de
reparación.
Sistema de
suministro de
oxígeno
No entrega
oxígeno
Producción
adicional no
disponible.
Sistema de
suministro de
nitrógeno
No se
purgan las
líneas de
aceite al
cortar
producción
Obstrucción de
accesorios de
inyección (Oil
tips). Demora
para arrancar.
Variación de
flujo
Variación de
calidad. Parada
de unidad.
Flujo de
aceite al
anillo
Evidente
48
10
meses
DOM
FTM
Revisión del
diseño:
Tratamiento del
agua circulante
Prueba mensual
de bombas de
agua
2
12
10
años
FTM
Prueba anual del
sistema de
seguridad
Instrumentista
(Enero - 2016)
2
30
1 año
FTM
Prueba semestral
del sistema de
seguridad
Instrumentista
(Enero - 2016)
28
2
años
DOM
CBM
FTM
Revisar diseño.
Reemplazo por
condición.
Mantener rutina
de calibración
Ingeniero de
mantenimiento /
Instrumentista
(Enero - 2016)
3
Análisis de
calidad del
agua
Sistemas de
alarmas
asociadas a
las variables
controladas
2
1
No existe un
control actual
de
prevención
Sistemas de
alarmas
asociadas a
las variables
controladas
3
No existe un
control actual
de
prevención
Sistemas de
alarmas
asociadas a
las variables
controladas
2
Calibración
sin un
formato ni un
tiempo
controlado
Seguimiento
automático de
variables
130
Responsabilidades
y fecha meta de
cumplimiento
7
Desgaste de
tapón y asiento de
la válvula de
control.
Evidente
Acción(es)
recomendada(s)
5
Falla del sistema
de seguridad.
Evidente
Política de
mantenimiento
6
Falla del sistema
de seguridad.
Evidente
Controles de
detección
MTBF
8
Falla de control
eléctrico de las
bombas.
Obstrucción del
canal de
refrigeración.
Controles
de
prevención
NPR
Causa(s)
potencial(es) de
falla(s)
Detección
Efecto(s)
potencial(es)
de falla(s)
Controles actuales
Ocurrencia
Modo
potencial
de falla
Tipo de falla: oculta
o evidente
Descripción
de la parte
Severidad
Equipo de trabajo: Gerente de Mantenimiento, Gerente de Producción, Gerente de Procesos, Jefe de Seguridad Industrial y Planificador de Mantenimiento.
2
Electricista /
Mecánico /
Ingeniero de
mantenimiento
(Mayo - 2016)
Tabla 25. (cont.)
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLAS POTENCIALES (AMEF DE PROCESOS)
Responsable del Proceso: Cabot Corporation - Negroven, S.A.
Ítem: Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Preparado por: Asdrúbal Guillén. Planificador de Mantenimiento
Fecha inicial: 08/12/2014
Número de AMEF: NV-0001
Fecha del AMEF: 13/03/2015
131
Variación de
calidad. Parada
de unidad.
No cierra
bien
Control manual
de la
temperatura.
Variación de
flujo
Variación de
calidad. Parada
de unidad.
Temperatura
de aceite
Flujo de gas
natural
7
Falla de medidor
de flujo másico.
6
Desgaste de
tapón y asiento de
la válvula de
control.
6
Agua en línea de
alimentación de
aire.
Descalibración de
posicionador, I/P,
etc.
Evidente
Evidente
Evidente
5
Seguimiento
automático de
variables
2
2
Calibración
sin un
formato ni un
tiempo
controlado
Seguimiento
automático de
variables
2
1
Calibración
sin un
formato ni un
tiempo
controlado
Seguimiento
automático de
variables
1
Calibración
sin un
formato ni un
tiempo
controlado
Seguimiento
automático de
variables
131
Responsabilidades
y fecha meta de
cumplimiento
Variación de
flujo
Evidente
Calibración
sin un
formato ni un
tiempo
controlado
Acción(es)
recomendada(s)
Flujo de
aceite al
anillo y/o
stinger
7
Desgaste de
tapón y asiento de
la válvula de
control.
Política de
mantenimiento
Variación de
calidad. Parada
de unidad.
Controles de
detección
MTBF
Variación de
flujo
Controles
de
prevención
NPR
Flujo de
aceite al
stinger
Causa(s)
potencial(es) de
falla(s)
Detección
Efecto(s)
potencial(es)
de falla(s)
Controles actuales
Ocurrencia
Modo
potencial
de falla
Tipo de falla: oculta
o evidente
Descripción
de la parte
Severidad
Equipo de trabajo: Gerente de Mantenimiento, Gerente de Producción, Gerente de Procesos, Jefe de Seguridad Industrial y Planificador de Mantenimiento.
70
3
meses
DOM
CBM
FTM
Revisar diseño.
Reemplazo por
condición.
Mantener rutina
de calibración
Ingeniero de
mantenimiento /
Instrumentista
(Enero - 2016)
28
15
meses
FTM
Mantener rutina
de calibración con
la frecuencia
establecida
Planificador de
mantenimiento /
Instrumentista
(Julio - 2016)
2
12
3
años
DOM
CBM
Revisar diseño.
Reemplazo por
condición.
Mantener rutina
de calibración
Ingeniero de
mantenimiento /
Instrumentista
(Enero - 2016)
2
12
5
años
FTM
Mantener rutina
de calibración con
la frecuencia
establecida
Planificador de
mantenimiento /
Instrumentista
(Julio - 2016)
Tabla 25. (cont.)
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLAS POTENCIALES (AMEF DE PROCESOS)
Responsable del Proceso: Cabot Corporation - Negroven, S.A.
Ítem: Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Preparado por: Asdrúbal Guillén. Planificador de Mantenimiento
Fecha inicial: 08/12/2014
Número de AMEF: NV-0001
Fecha del AMEF: 13/03/2015
Disparo del
reactor por
alta
temperatura
Parada de
unidad.
7
Termocupla
dañada. Boquilla
obstruida.
Evidente
3
No existe un
control actual
de
prevención
Temperatura
de
sofocación
Variación de
temperatura
Variación de
calidad. Parada
de unidad.
7
Termopozo
deformado y/o
corroído. Falla de
transmisor o
válvula de control.
Evidente
Evidente
Responsabilidades
y fecha meta de
cumplimiento
1
Variación de
calidad. Parada
de unidad.
Acción(es)
recomendada(s)
Evidente
Calibración
sin un
formato ni un
tiempo
controlado
Variación de
flujo
Política de
mantenimiento
6
Agua en línea de
alimentación de
aire.
Descalibración de
posicionador, I/P,
etc.
Flujo de
aditivo
MTBF
Variación de
flujo
Variación de
calidad. Parada
de unidad.
Efecto(s)
potencial(es)
de falla(s)
NPR
6
Falla de la bomba
o del variador de
velocidad.
Modo
potencial
de falla
Controles
de
prevención
Controles de
detección
Detección
132
Severidad
Ocurrencia
Controles actuales
Causa(s)
potencial(es) de
falla(s)
Descripción
de la parte
Flujo de aire
de baja
presión (LPA)
Tipo de falla: oculta
o evidente
Equipo de trabajo: Gerente de Mantenimiento, Gerente de Producción, Gerente de Procesos, Jefe de Seguridad Industrial y Planificador de Mantenimiento.
1
Calibración
sin un
formato ni un
tiempo
controlado
Seguimiento
automático de
variables
2
12
5
años
FTM
Mantener rutina
de calibración con
la frecuencia
establecida
Planificador de
mantenimiento /
Instrumentista
(Julio - 2016)
Seguimiento
automático de
variables
2
12
5
años
FTM
Mantener rutina
de calibración con
la frecuencia
establecida
Planificador de
mantenimiento /
Instrumentista
(Julio - 2016)
Seguimiento
automático de
variables
1
21
1 año
FTM
Inspección diaria
de parámetros
operacionales
Instrumentista
(Enero - 2016)
FTM
DOM
Mantener rutina
de calibración con
la frecuencia
establecida.
Inspección en
paradas de los
termopozos.
Chequeo de la
especificación de
termopozos
Planificador de
mantenimiento /
Instrumentista /
Mecánico /
Ingeniero de
mantenimiento
(Mayo - 2016)
2
Calibración
sin un
formato ni un
tiempo
controlado
132
Seguimiento
automático de
variables
2
28
2
años
Tabla 25. (cont.)
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLAS POTENCIALES (AMEF DE PROCESOS)
Responsable del Proceso: Cabot Corporation - Negroven, S.A.
Ítem: Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Preparado por: Asdrúbal Guillén. Planificador de Mantenimiento
Fecha inicial: 08/12/2014
Número de AMEF: NV-0001
Fecha del AMEF: 13/03/2015
Presión de
aire de alta
presión
(HPA) al
piloto
Evidente
1
Calibración
sin un
formato ni un
tiempo
controlado
Seguimiento
automático de
variables
2
14
10
años
FTM
DOM
Mantener rutina
de calibración con
la frecuencia
establecida.
Inspección en
paradas de los
termopozos.
Chequeo de la
especificación de
termopozos
1
Pruebas de
arranque del
equipo
Seguimiento
automático de
variables
1
6
5
años
OTF
Corrección de
fallas
133
Responsabilidades
y fecha meta de
cumplimiento
Falla del
regulador de
presión.
Acción(es)
recomendada(s)
6
Política de
mantenimiento
Demora en el
arranque.
MTBF
No enciende
el reactor
Evidente
Controles de
detección
NPR
7
133
Temperatura
de gasproducto al
Filtro
principal
Controles
de
prevención
Detección
Variación de
temperatura
Riesgo de daño
a las mangas
del Filtro
principal.
Disparo de
unidad.
Termopozo
deformado y/o
corroído. Falla de
transmisor o
válvula de control.
Mala operación
del enfriador de
gases tipo
Venturi.
Efecto(s)
potencial(es)
de falla(s)
Controles actuales
Ocurrencia
Causa(s)
potencial(es) de
falla(s)
Modo
potencial
de falla
Tipo de falla: oculta
o evidente
Descripción
de la parte
Severidad
Equipo de trabajo: Gerente de Mantenimiento, Gerente de Producción, Gerente de Procesos, Jefe de Seguridad Industrial y Planificador de Mantenimiento.
Planificador de
mantenimiento /
Instrumentista /
Mecánico /
Ingeniero de
mantenimiento
(Mayo - 2016)
Instrumentista
(Enero - 2016)
Tabla 25. (cont.)
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLAS POTENCIALES (AMEF DE PROCESOS)
Responsable del Proceso: Cabot Corporation - Negroven, S.A.
Ítem: Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Preparado por: Asdrúbal Guillén. Planificador de Mantenimiento
Fecha inicial: 08/12/2014
Número de AMEF: NV-0001
Fecha del AMEF: 13/03/2015
Bloqueo /
Venteo de
gas a
quemador
principal, gas
a piloto, gas
a quemador
de
calentamiento
y bloqueo de
gas de alto
No enciende
el reactor
Daño del
refractario.
Demora en el
arranque.
Evidente
Responsabilidades
y fecha meta de
cumplimiento
Acción(es)
recomendada(s)
Política de
mantenimiento
9
Falla de válvulas
de seguridad
Shut-Off,
solenoide y/o
micro switches.
Falla del sistema
de seguridad.
Evidente
MTBF
9
Falla del sistema
de seguridad.
Mecanismo de las
válvulas On-Off
de inyección y
retorno de aceite.
Diafragma de los
actuadores rotos.
NPR
Pase de
aceite al
reactor
después de
cortada la
producción
Causa(s)
potencial(es) de
falla(s)
Ocurrencia
Bloqueo /
Drenaje de
aceite al
anillo,
bloqueo del
stinger
(válvulas OnOff)
Efecto(s)
potencial(es)
de falla(s)
Tipo de falla: oculta
o evidente
Modo
potencial
de falla
Controles actuales
Controles
de
prevención
Controles de
detección
Detección
134
Descripción
de la parte
Severidad
Equipo de trabajo: Gerente de Mantenimiento, Gerente de Producción, Gerente de Procesos, Jefe de Seguridad Industrial y Planificador de Mantenimiento.
2
Chequeo de
válvulas
Seguimiento
de variables
por el
operador de
producción
3
54
2
años
FTM
Prueba en
paradas del
sistema de
seguridad
Instrumentista
(Enero - 2016)
1
Chequeo de
válvulas
Seguimiento
de variables
por el
operador de
producción
2
18
3
años
FTM
Prueba en
paradas del
sistema de
seguridad
Instrumentista
(Enero - 2016)
calentamiento
134
Tabla 25. (cont.)
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLAS POTENCIALES (AMEF DE PROCESOS)
Responsable del Proceso: Cabot Corporation - Negroven, S.A.
Ítem: Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Preparado por: Asdrúbal Guillén. Planificador de Mantenimiento
Fecha inicial: 08/12/2014
Número de AMEF: NV-0001
Fecha del AMEF: 13/03/2015
135
Válvulas de
cuchilla:
Bloqueo de
gas-producto
al
precalentador
de aceite,
bloqueo de
gas-producto
al Filtro
principal,
bloqueo de
gas-producto
al Lavador de
gases
(Scrubber)
Trabadas
Riesgo de
deterioro del
reactor.
Contaminación.
Fuga de
aceite
Riesgo de
deterioro del
reactor.
Contaminación.
Sellos dañados.
Evidente
1
Inspección
visual
No existe un
control actual
de detección
Demoras en los
arranques.
Responsabilidades
y fecha meta de
cumplimiento
6
2
Acción(es)
recomendada(s)
6
Demoras en los
arranques.
Sistemas de
alarmas
asociadas a
las variables
controladas
Política de
mantenimiento
Evidente
Chequeo de
válvulas
Controles de
detección
MTBF
6
Corrosión y
depósitos de
producto en las
guías de la
cuchilla.
Controles
de
prevención
NPR
Causa(s)
potencial(es) de
falla(s)
Detección
Efecto(s)
potencial(es)
de falla(s)
Ocurrencia
Modo
potencial
de falla
Controles actuales
Severidad
Descripción
de la parte
Tipo de falla: oculta
o evidente
Equipo de trabajo: Gerente de Mantenimiento, Gerente de Producción, Gerente de Procesos, Jefe de Seguridad Industrial y Planificador de Mantenimiento.
72
2
meses
DOM
FTM
Revisar diseño.
Inspección
mensual
Ingeniero de
mantenimiento /
Mecánico /
Electricista
(Febrero - 2016)
2
12
5
años
FTM
Inspección en
paradas
programadas
Mecánico (Enero 2016)
2
14
10
años
FTM
Prueba en
paradas del
sistema de
seguridad
Mecánico (Enero 2016)
Posicionamiento
Bloqueo de
aditivo
No abre
Deterioro de la
bomba.
7
Falla del sistema
de seguridad o del
actuador de la
válvula.
Evidente
1
Chequeo de
la bomba
135
de la válvula
de control.
Sistemas de
alarmas
asociadas a
las variables
controladas
Tabla 25. (cont.)
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLAS POTENCIALES (AMEF DE PROCESOS)
Responsable del Proceso: Cabot Corporation - Negroven, S.A.
Ítem: Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Preparado por: Asdrúbal Guillén. Planificador de Mantenimiento
Fecha inicial: 08/12/2014
Número de AMEF: NV-0001
Fecha del AMEF: 13/03/2015
Responsabilidades
y fecha meta de
cumplimiento
Acción(es)
recomendada(s)
Política de
mantenimiento
Controles de
detección
MTBF
Controles
de
prevención
NPR
Causa(s)
potencial(es) de
falla(s)
Detección
Efecto(s)
potencial(es)
de falla(s)
Controles actuales
Ocurrencia
Modo
potencial
de falla
Tipo de falla: oculta
o evidente
Descripción
de la parte
Severidad
Equipo de trabajo: Gerente de Mantenimiento, Gerente de Producción, Gerente de Procesos, Jefe de Seguridad Industrial y Planificador de Mantenimiento.
136
Posicionamiento
Bloqueo de
agua al
ventilador del
lavador de
gases
(Scrubber)
No abre
Ensuciamiento
del área.
Contaminación.
6
8
Falla mecánica.
Obstrucción de
línea neumática.
Falla del sistema
de seguridad.
Evidente
1
Chequeo de
sistema de
aire
5
Flotador trabado.
Evidente
1
No existe un
control
actual de
prevención
No existe un
control actual
de detección
5
Rosca mal
sellada.
2
No existe un
control
actual de
prevención
Seguimiento de
variables por el
operador de
producción
Evidente
1
No existe un
control
actual de
prevención
de la válvula de
control.
Sistemas de
alarmas
asociadas a las
variables
controladas
Falla del sistema
de seguridad o del
actuador de la
válvula.
2
12
5
años
FTM
Prueba en
paradas del
sistema de
seguridad
Mecánico (Enero 2016)
2
16
10
años
FTM
Prueba en
paradas del
sistema de
seguridad
Mecánico (Enero 2016)
2
10
10
años
FTM
Inspección en
paradas
programadas
Instrumentista
(Enero - 2016)
30
20
meses
FTM
Inspección en
paradas
programadas.
Rutina semestral
de limpieza
Mecánico (Enero 2016)
Posicionamiento
Bloqueo de
aire de
emergencia
No abre
Daño del
precalentador
de aire.
Rotámetros
de líneas de
gas natural y
aire de piloto
Mala
indicación
Demora de
arranque.
Fuga
Ensuciamiento
del área.
Contaminación.
Manómetros
de las líneas
de aceite
Evidente
136
de la válvula de
control.
Sistemas de
alarmas
asociadas a las
variables
controladas
3
Tabla 25. (cont.)
ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLAS POTENCIALES (AMEF DE PROCESOS)
Responsable del Proceso: Cabot Corporation - Negroven, S.A.
Ítem: Reactor U2 XF-7036 (DC21111)
Preparado por: Asdrúbal Guillén. Planificador de Mantenimiento
Fecha inicial: 08/12/2014
Número de AMEF: NV-0001
Fecha del AMEF: 13/03/2015
137
Juntas de
expansión de
las líneas de
aire de baja
presión
(LPA), líneas
de gasproducto
Válvula de
bloqueo
manual de
aire de baja
presión (LPA)
Válvulas de
bloqueo
manual y
drenaje de
aceite
Fuga
Contaminación
sónica.
Ensuciamiento
del área.
Trabada
Demora en
arranques.
Fuga
Ensuciamiento
del área.
Contaminación.
7
Fatiga.
6
Lubricación
deficiente.
7
Empaques
dañados.
Evidente
Evidente
Evidente
2
1
Chequeo de
válvulas
Sistemas de
alarmas
asociadas a
las variables
controladas
2
3
Chequeo de
válvulas
No existe un
control actual
de detección
3
28
20
meses
12
10
años
63
1 año
Responsabilidades
y fecha meta de
cumplimiento
No existe un
control actual
de detección
Acción(es)
recomendada(s)
2
No existe un
control actual
de
prevención
Política de
mantenimiento
Controles de
detección
MTBF
Controles
de
prevención
NPR
Causa(s)
potencial(es) de
falla(s)
Detección
Efecto(s)
potencial(es)
de falla(s)
Controles actuales
Ocurrencia
Modo
potencial
de falla
Tipo de falla: oculta
o evidente
Descripción
de la parte
Severidad
Equipo de trabajo: Gerente de Mantenimiento, Gerente de Producción, Gerente de Procesos, Jefe de Seguridad Industrial y Planificador de Mantenimiento.
FTM
Inspección en
paradas
programadas.
Rutina semestral
de limpieza
Mecánico (Enero 2016)
FTM
Lubricación anual
Mecánico (Enero 2016)
FTM
Inspección en
paradas
programadas.
Rutina semestral
de limpieza
Mecánico (Enero 2016)
Nota. OTF: Operar hasta la falla, FTM: Mantenimiento por tiempo fijo, CBM: Mantenimiento basado en la condición, DOM: Mantenimiento
por mejoría
137
4.4. Estrategias de mantenimiento adecuadas al sistema productivo de
la empresa
Una vez realizado el análisis de los modos y efectos de fallas del
reactor de la unidad II de procesos, se procedió a proponer las estrategias
adecuadas para el sistema productivo de la empresa. En este sentido, se
combinan las distintas políticas de mantenimiento, las cuales permiten
responder de manera precisa a las necesidades de cada uno de los
componentes que conforman el equipo analizado.
En primer lugar, se desarrollaron planes de mantenimiento preventivo
para cada uno de los componentes del reactor de la unidad II, los cuales
consisten en la ejecución de distintas inspecciones rutinarias; tales como,
rutinas preventivas del reactor, calibraciones de instrumentos y rutinas de
mantenimiento
preventivo
de
los
equipos
asociados
al
adecuado
funcionamiento del reactor; como el lavador de gases, las bombas del lazo
cerrado de enfriamiento y la bomba de aditivo de dicho equipo. (Ver
programa de mantenimiento en anexo 1)
Calibración de instrumentos: Se realizará una rutina de calibración de
los instrumentos asociados al reactor de la unidad II de procesos, la cual
será generada por el Planificador de Mantenimiento y ejecutada por el
Instrumentista del departamento de mantenimiento. Ésta calibración tendrá
una frecuencia de ejecución semestral, según lo establecido por el fabricante
de los instrumentos, y se llevará un control preventivo de fallas, a los fines de
ajustar los parámetros de calibración establecidos por el proceso, y evitar así,
la generación de producto fuera de especificaciones a causa de instrumentos
fuera de rango de calibración (Ver anexo 2). Los instrumentos calibrados
utilizando éste formato serán los siguientes:
138
- TCV2106H: Válvula de control de temperatura de aceite del reactor de la
unidad II.
- TT2107B: Transmisor de temperatura de sofocación del reactor de la
unidad II.
- TT2107A: Transmisor de temperatura de sofocación del reactor de la
unidad II.
- FCV2106B: Válvula de control de flujo de aceite al stinger del reactor de la
unidad II.
- FT2103A: Transmisor de flujo de gas natural del reactor de la unidad II.
- FT2101A: Transmisor de flujo de aire de baja presión del reactor de la
unidad II.
- I/P2107A: Control de presión de la válvula de control de sofocación del
reactor de la unidad II.
- TCV2107A: Válvula de control de temperatura de sofocación del reactor de
la unidad II.
- FCV2101A: Válvula de control de flujo de aire de proceso del reactor de la
unidad II.
- FCV2106A: Válvula de control de flujo de aceite al anillo del reactor de la
unidad II.
Calibración del transmisor de flujo másico: Se desarrolló un formato de
calibración específico para el transmisor de flujo de aditivo del reactor de la
unidad II (FT2105A), para cumplir con las especificaciones de calibración del
fabricante del equipo. La calibración tendrá una frecuencia de realización
anual, y será generada por el Planificador de Mantenimiento y ejecutada por
el Técnico Instrumentista del departamento de mantenimiento. Ésta rutina de
calibración tiene la finalidad de evitar la variación de flujo de aditivo, el cual
puede producir desviaciones en la calidad del producto y paradas de la
unidad II de procesos (Ver anexo 3).
139
Inspección del reactor de la unidad II: El Planificador de Mantenimiento
generará una rutina de mantenimiento preventivo del reactor de la unidad II
de la planta, la cual será realizada semanalmente por el Mecánico de turno
del departamento de mantenimiento, a los fines de registrar el estado de
todos los componentes del equipo, y tomar las acciones pertinentes al
momento de existir algún desajuste en ellos, que puedan causar problemas
de calidad y/o paradas de la unidad de proceso (Ver anexo 4).
Inspección del lavador de gases de la unidad II: Se verificarán los
distintos componentes del lavador de gases, con la finalidad de prevenir
fallos en el equipo que puedan causar deterioros al reactor, contaminación
ambiental y demoras en el arranque de la unidad II. La rutina de
mantenimiento preventivo, tendrá una frecuencia trimestral, y será generada
por el Planificador de Mantenimiento y ejecutada por el Mecánico de turno
del departamento de mantenimiento (Ver anexo 5).
Inspección de las bombas del lazo cerrado de enfriamiento: Existen dos
bombas de lazo cerrado de enfriamiento, una que se encuentra en servicio y
otra en estado de espera o de relevo. Estas bombas se intercambian cada
dos semanas; por tal motivo, el Planificador de Mantenimiento generará la
rutina de mantenimiento preventivo correspondiente, con una frecuencia
quincenal, y la misma será realizada por el Mecánico de turno del
departamento de mantenimiento, en conjunto con un Operador de
producción. Esta rutina de mantenimiento preventivo, se realizará a los fines
de mantener el correcto funcionamiento de las bombas, y de ésta manera,
evitar daños por sobrecalentamiento en la pieza de transición, lo cual
conllevaría a paradas de la unidad y altos costos en la reparación de dicha
pieza (Ver anexo 6).
140
Inspección de la bomba de aditivo: Se generará una rutina de
mantenimiento preventivo, con una frecuencia mensual, la cual será
realizada por el Mecánico de turno y el Electricista de turno del departamento
de mantenimiento de la empresa, a los fines de evaluar el estado de
funcionamiento de la bomba, y tomar las acciones correctivas de ser
necesario, para evitar deficiencias en el flujo del aditivo al reactor; para así
prevenir fallas que puedan generar producto fuera de especificaciones de
calidad (Ver anexo 7).
Finalmente, se desarrolló la implementación del mantenimiento
predictivo del reactor; tales como ensayos metalográficos del Windbox, el
cual consiste en realizar un estudio de las características estructurales de
las piezas metálicas que conforman este componente, específicamente los
tornillos, los cuales se ven expuestos a altas temperaturas; y por último,
estudios de termografías, para evaluar puntos calientes en zonas de la
carcasa y analizar la condición de los ladrillos refractarios. Estos análisis,
serán realizados por una empresa especialista contratada, y se mantendrá
un registro por parte del departamento de ingeniería de mantenimiento.
En la siguiente tabla, se describe cada una de las mejoras orientadas,
donde se incluyen todas las actividades de mantenimiento preventivo y
predictivo antes descritas; las cuales se desarrollarán con la finalidad de
maximizar la efectividad global del reactor de la unidad II de procesos.
141
Tabla 26. Mejoras orientadas para el reactor de la unidad II.
Nro.
Propuesta
1
2
142
3
4
Recursos
necesarios
- Capacitación del
personal de
instrumentación
- Contratista con
certificado de
acreditación para
la calibración de
patrones
- Capacitación del
personal de
instrumentación
- Contratista con
certificado de
acreditación para
la calibración de
patrones
Recursos
disponibles
Apoyo de la empresa
Plan de acción
- Instrumentista
- Equipos de
calibración
- Patrones de
calibración
- Taller de
instrumentación
- Disposición del
equipo de trabajo
- Materiales de
papelería
- Contratación de
contratista certificada
Implementar las
rutinas de calibración
de los instrumentos
asociados al reactor
de la unidad II de
procesos
- Instrumentista
- Equipos de
calibración
- Patrones de
calibración
- Taller de
instrumentación
- Disposición del
equipo de trabajo
- Materiales de
papelería
- Contratación de
contratista certificada
Implementar rutina
de calibración para el
transmisor de flujo de
aditivo al reactor de
la unidad II
- Disposición del
equipo de trabajo
- Materiales de
papelería
- Responsabilizar al
personal en
funciones específicas
- Disposición del
- Capacitación de
equipo de trabajo
personal mecánico
- Equipo de
- Materiales de
- Control de
trabajo mecánico papelería
desempeño
- Herramientas
- Responsabilizar al
- Motivación de
personal en
personal
funciones específicas
- Capacitación de
personal mecánico
- Equipo de
- Control de
trabajo mecánico
desempeño
- Herramientas
- Motivación de
personal
142
Implementar rutina
de mantenimiento
preventivo
correspondiente a la
inspección del
reactor de la unidad II
Implementar rutina
de mantenimiento
preventivo
correspondiente a la
inspección del
lavador de gases de
la unidad II
Frecuencia de
la tarea
Responsables
Semestral
- Planificador de
Mantenimiento
- Jefe del
Departamento de
Electricidad e
Instrumentación
Anual
- Planificador de
Mantenimiento
- Jefe del
Departamento de
Electricidad e
Instrumentación
Semanal
- Planificador de
Mantenimiento
- Jefe del
Departamento de
Mantenimiento
Mecánico
Trimestral
- Planificador de
Mantenimiento
- Jefe del
Departamento de
Mantenimiento
Mecánico
Tabla 26. (cont.)
Nro.
Propuesta
Recursos
necesarios
Recursos
disponibles
Apoyo de la empresa
Plan de acción
Frecuencia de
la tarea
- Disposición del
equipo de trabajo
- Materiales de
papelería
- Responsabilizar al
personal en
funciones específicas
Implementar rutina
de mantenimiento
preventivo
correspondiente a la
inspección las
bombas del lazo
cerrado de
enfriamiento
6
- Capacitación de
personal mecánico
- Equipo de
- Control de
trabajo mecánico
desempeño
- Herramientas
- Motivación de
personal
- Disposición del
equipo de trabajo
- Materiales de
papelería
- Responsabilizar al
personal en
funciones específicas
Implementar rutina
de mantenimiento
preventivo
correspondiente a la
inspección la bomba
de aditivo
- Empresa
especialista en
ensayos
metalográficos
- Ingeniero de
mantenimiento
Realizar el estudio de
- Disposición del
las características
equipo de trabajo
estructurales de las
- Contratación de
piezas metálicas que
empresa especialista conforman el
Windbox
Anual
- Ingeniero de
mantenimiento
Realizar estudios de
termografías, para
- Disposición del
evaluar puntos
equipo de trabajo
calientes en zonas de
- Contratación de
la carcasa y analizar
empresa especialista
la condición de los
ladrillos refractarios
Semestral
143
5
- Capacitación de
personal mecánico
- Equipo de
- Control de
trabajo mecánico
desempeño
- Herramientas
- Motivación de
personal
7
8
- Empresa
especialista en
estudios de
termografías
143
Responsables
Quincenal
- Planificador de
Mantenimiento
- Jefe del
Departamento de
Mantenimiento
Mecánico
Mensual
- Planificador de
Mantenimiento
- Jefe del
Departamento de
Mantenimiento
Mecánico
- Planificador de
Mantenimiento
- Jefe de Ingeniería
de Mantenimiento
- Ingeniero de
Mantenimiento
- Ingeniero de
Compras
- Planificador de
Mantenimiento
- Jefe de Ingeniería
de Mantenimiento
- Ingeniero de
Mantenimiento
- Ingeniero de
Compras
4.5. Indicador de efectividad global de los equipos (OEE) en el sistema
de gestión del departamento de mantenimiento
La efectividad global de los equipos (OEE), es una medida que
representa el porcentaje del tiempo en que un equipo produce realmente
negro de humo dentro de las especificaciones de calidad exigida por los
clientes, comparadas con el tiempo que fue planeado para hacerlo; en
definitiva, éste indicador muestra cuánto producto se ha producido dentro de
especificaciones, con los equipos funcionando a velocidad nominal y sin
presentar paradas de planta.
En tal sentido, se determinó la necesidad de implementar el indicador
de efectividad global (OEE), para todos los equipos que conforman ambas
unidades de producción de la empresa. De esta manera, se podrá evaluar el
comportamiento, en cuanto a la confiabilidad del sistema productivo, de cada
uno de los equipos, una vez se ejecuten las estrategias de mantenimiento
preventivo y predictivo específicas para cada uno de ellos.
Finalmente, se desarrolló un formato para calcular el indicador de
efectividad global de los equipos (OEE), el cual formará parte del sistema de
gestión de mantenimiento, y se realizará todos los meses, para cada uno de
los equipos que conforman ambas unidades de producción de la empresa
(Ver anexo 8).
144
CONCLUSIONES
Luego de presentados sistemáticamente los resultados de esta
investigación, que evidencian el cumplimiento pleno de los objetivos, se
analizaron e interpretaron tales hechos, con lo que se llegó a una serie de
conclusiones, entre las cuales se exponen a continuación las más
resaltantes, organizadas en función de cada uno de los objetivos específicos:
El método de análisis de criticidad AHP (análisis jerárquico) aportó la
base teórica y metodológica adecuada para el diagnóstico de los equipos de
la unidad II de Negroven, S.A.; el equipo de mayor criticidad de la unidad II
de Negroven, S.A. es el Reactor U2 XF-7036, el cual además, quedó en el
mayor nivel de criticidad por criterio en cuanto a frecuencia, severidad y
costos. Después es seguido cercanamente por el Intercambiador de Aire RX
U2 y el Intercambiador de Aceite RX U2.
El estado inicial del indicador de efectividad global (OEE) del Reactor
U2 XF-7036 es de 49,25%, valor promedio durante ese período de tiempo y
que fija la condición actual como “Inaceptable”. El análisis de la evolución
mensual del OEE demostró que de los 12 meses, sólo en una ocasión (Abril
de 2014) se obtuvo un resultado “Aceptable” y en otras tres mediciones
resultó “Regular” (Octubre de 2013, Diciembre de 2013 y Septiembre de
2014); mientras que las ocho mediciones restantes, equivalentes al 66,67%
de los casos, resultaron con desempeño “Inaceptable”. Para superar esto, se
desarrolló la herramienta preventiva FMEA, que permitió establecer acciones
de mejora.
145
El análisis de modos y efectos de fallas potencial (FMEA) de proceso,
con alcance en el subsistema Reactor del sistema unidad II, resultó
conceptual y metodológicamente adecuado para la determinación de los
riesgos de falla del Reactor U2 XF-7036, descomponiendo el reactor en 39
partes, definiendo 52 modos de falla, sus causas y efectos. Se pudo
evidenciar que 27 de los 52 modos de falla (51,92%) no tienen registro y
control histórico, por lo que al analizar los tiempos de falla se asumieron los
que proporciona el fabricante; para el resto, el cálculo del MTBF indicó que
siguen una distribución de probabilidad Weibull para 15 modos de falla y una
distribución Normal para los 10 modos de falla restantes.
En cuanto a las políticas de mantenimiento declaradas en el AMEF se
estableció de los 52 modos de fallas encontrados que 5 operen hasta la falla
(OTF), 46 por mantenimiento por tiempo fijo (FTM), 7 por mantenimiento
basado en la condición (CBM) y 15 por mantenimiento por mejoría (DOM);
esto debido a que, para algunos modos de fallas, existe más de una política
de mantenimiento, en función a que se recomendaron distintas acciones
para, de esta manera, robustecer el proceso.
Se demostró que del Reactor U2 XF-7036, la parte con mayor prioridad
de riesgo es la identificada como Pieza Soporte (Flameholder), con un NPR
de 189, debido a que tiene una severidad y detección muy altos, porque en
Negroven, S.A. no se lleva un control de prevención ni de detección de fallas
de este componente. Como parte de las estrategias de mejora, para este
caso, se propuso implementar una inspección con frecuencia anualizada por
parte del Instrumentista, Electricista o Ingeniero de Mantenimiento.
Para el equipo de mayor criticidad se logró generar un conjunto de
estrategias de gestión de mantenimiento, las cuales estuvieron orientadas a
las necesidades de cada uno de los componentes del equipo, obteniendo los
146
respectivos planes preventivos de calibración e inspección, planteando su
frecuencia y personal responsable. Se pudo determinar, que el elemento
que requiere un plan predictivo es el Windbox, analizando frecuentemente la
integridad estructural de los tornillos mediante estudios metalográficos,
detectando igualmente puntos calientes en la carcasa y de los ladrillos
refractarios.
Se generó un formato para la medición y registro del OEE; el
instrumento resultó adecuado a las políticas de mantenimiento de la
empresa, y es capaz de ser aplicado con una frecuencia de control mensual
a todos los equipos de las unidades I y II.
Se
logró
proponer las mejoras técnicamente adecuadas para
incrementar la gestión de mantenimiento que conduce a optimizar la
efectividad global de los equipos (OEE), principalmente del que presenta
mayor criticidad y que pueden maximizar la confiabilidad del proceso
productivo de la unidad II de la empresa Negroven, S.A.
147
RECOMENDACIONES
A continuación se formulan las recomendaciones que se generan en
concordancia con los objetivos, resultados y conclusiones hasta ahora
presentados respectivamente:
A partir de los resultados del diagnóstico, considerando que la
detección de fallas es el criterio de mayor interés se sugiere implementar
planes de capacitación sobre criticidad de equipos al personal de la gestión
de mantenimiento y sobre identificación rápida de fallas, todo lo cual es
necesario para reducir la criticidad en general y particularmente del Reactor
U2 XF-7036, que fue el que resultó con mayor nivel de criticidad.
Así también, se sugiere extender el estudio a otros equipos de la unidad
II de Negroven, S.A., siguiendo el orden jerárquico que se obtuvo con esta
investigación. Luego, especial interés debe darse al Intercambiador de Aire
RX U2 y al Intercambiador de Aceite RX U2, debido a que estos equipos
tuvieron niveles de criticidad muy cercanos al reactor ya referido.
Considerando el estado inicial del indicador de efectividad global (OEE)
del Reactor U2 XF-7036 de 49,25%, y que fija su condición actual como
“Inaceptable”, se sugiere analizar las condiciones internas y externas de
operación que se dieron en Abril de 2014 cuando se tuvo un desempeño
“Aceptable”,
a
fin
de
asimilarlas
a
funcionamiento.
148
las
condiciones
normales
de
A partir del resultado obtenido con el análisis de modos y efectos de
fallas (FMEA) al Reactor U2 XF-7036, se recomienda implementar las
acciones de mejora que se generaron para cada pieza de este equipo, con la
frecuencia y responsables establecidos, siguiendo el número de prioridad de
riesgo (NPR) determinado para cada una.
Respecto al sistema productivo de la empresa, se recomienda
implementar en forma inmediata las estrategias propuestas: calibración
semestral de los instrumentos del reactor, calibración anual del transmisor de
flujo de aditivo, inspección semanal del reactor, inspección trimestral del
lavador de gases, inspección quincenal de las bombas de enfriamiento,
inspección mensual de la bomba de aditivo, análisis anual de la estructura
del Windbox, evaluación semestral de puntos calientes en la carcasa del
reactor y análisis semestral de los ladrillos refractarios. Posteriormente a la
implementación, realizar la medición periódica del OEE durante un tiempo
suficiente para estimar el efecto que tales estrategias generen, hacer los
ajustes necesarios y una vez alcanzado el funcionamiento adecuado,
extender a otros equipos.
Finalmente, se recomienda implementar en la gestión de mantenimiento
de Negroven, S.A., el formato propuesto para la medición y registro de OEE
en los equipos de las unidades de producción, acción con la que se tendrá la
base de información para un sistema de mejora continua.
149
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Incluye evaluación y administración de proyectos de investigación. (4ª
ed.) México: Editorial Limusa, S.A.
Tuarez, C. (2013). Diseño de un sistema de mejora continua en una
embotelladora y comercializadora de bebidas gaseosas de la Ciudad de
Guayaquil por medio de la aplicación del TPM (Mantenimiento
Productivo Total). Proyecto de Graduación previo a la obtención del
título de Magister en Gestión de la Productividad y la Calidad. Escuela
Superior Politécnica del Litoral, Ecuador.
153
ANEXOS
154
Anexo 1
Programa de mantenimiento preventivo y predictivo del
reactor de la unidad II
155
Plan de mantenimiento preventivo y predictivo
Estrategias de mantenimiento del reactor XF-7036 (DC21111)
Elaborado por: Asdrúbal Guillén
Descripción de la actividad
156
Mantenimiento preventivo
Calibración de válvula de control de temperatura de aceite al reactor de
la unidad II (TCV2106H)
Calibración de transmisor de temperatura de sofocación al reactor de
la unidad II (TT2107B)
Calibración de transmisor de temperatura de sofocación al reactor de
la unidad II (TT2107A)
Calibración de válvula de control de flujo de aceite al stinger del reactor
de la unidad II (FCV2106B)
Calibración de transmisor de flujo de gas natural al reactor de la
unidad II (FT2103A)
Calibración de transmisor de flujo de aire de baja presión del reactor
de la unidad II (FT2101A)
Calibración de control de presión de la válvula de control de sofocación
al reactor de la unidad II (I/P2107A)
Calibración de válvula de control de temperatura de sofocación al
reactor de la unidad II (TCV2107A)
Calibración de válvula de control de flujo de aire de proceso al reactor
de la unidad II (FCV2101A)
Calibración de válvula de control de flujo de aceite al anillo del reactor
de la unidad II (FCV2106A)
Frecuencia
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembrr
Diciembre
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
Semestral
x
Semestral
x
x
x
Semestral
x
x
Semestral
x
x
Semestral
x
x
Semestral
x
x
Semestral
x
x
Semestral
x
x
Semestral
x
x
Semestral
x
x
Calibración del transmisor de flujo másico (FT2105A)
Anual
x
Inspección del reactor de la unidad II
Semanal
x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x
Inspección del lavador de gases de la unidad II
Trimestral
x
Inspección de las bombas del lazo cerrado de enfriamiento
Quincenal
Inspección de la bomba de aditivo
Mensual
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Mantenimiento predictivo
Ensayos metalográficos del Windbox
Anual
Estudios de termografías
Semestral
x
x
x
156
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Anexo 2
Calibración de instrumentos del reactor de la unidad II
157
NEGROVEN, S.A.
Mantenimiento
RIF.: J000507872
ANEXO DE LA ORDEN DE TRABAJO
Nro. Orden:
Nro. Orden Principal:
Nro. Equipo:
HOJA DE CALIBRACIÓN DE INSTRUMENTOS
INSTRUMENTO A CALIBRAR
INSTRUMENTO PATRÓN
CÓDIGO
CÓDIGO
TOLERANCIA
TOLERANCIA
ENTRADA
UNIDAD ( ) A
(%)
0
25
50
75
100
REQUIERE AJUSTE:
ENTRADA
UNIDAD ( ) A
(%)
0
25
50
75
100
ERROR
(A - B)
(%)
VALOR ENCONTRADO
UNIDAD ( ) B (%)
SI________
NO_________
ERROR
(A - B)
(%)
VALOR ACTUAL
UNIDAD ( ) B (%)
DENTRO DE TOLERANCIA:
SI __________
NO __________
OBSERVACIONES: ______________________________________________________
_______________________________________________________________________
Ejecutante: _________
Fecha: ________
Sup. Área: _________
158
Fecha: ________
Anexo 3
Calibración de transmisor de flujo másico del reactor XF-7036
159
NEGROVEN, S.A.
Mantenimiento
RIF.: J000507872
ANEXO DE LA ORDEN DE TRABAJO
Nro. Orden:
Nro. Orden Principal:
HOJA DE CALIBRACIÓN DE TRANSMISOR DE FLUJO MÁSICO
INSTRUMENTO A CALIBRAR
INSTRUMENTO PATRÓN
CÓDIGO
CÓDIGO
TOLERANCIA
TEMPERATURA EN EL SENSOR "T" (°F)
VALORES RESISTIVOS IDEALES (OHMS)
BOBINA PRINCIPAL
BOBINAS DE POSICIÓN
2570 + ( T x 0,489 )
195 + ( T x 0,368 )
TOLERANCIAS (OHMS)
BOBINA PRINCIPAL: +/- 200
BOBINAS DE POSICIÓN: +/- 19
MÍNIMO
MÁXIMO
BOBINA PRINCIPAL
MÍNIMO
MÁXIMO
VALORES MEDIDOS (OHMS)
BOBINAS DE POSICIÓN
IZQUIERDA
DERECHA
DENTRO DE TOLERANCIA:
SI __________
NO __________
OBSERVACIONES: ______________________________________________________
_______________________________________________________________________
Ejecutante: _________
Fecha: ________
Sup. Área: _________
160
Fecha: ________
Anexo 4
Rutina de mantenimiento preventivo del reactor XF-7036
161
NEGROVEN, S.A.
Mantenimiento
RIF.: J000507872
ANEXO DE LA ORDEN DE TRABAJO
Nro. Orden:
Nro. Orden Principal:
INSPECCIÓN DE REACTOR U2
Vibración
Tensión
Temperatura
Suciedad
Ruido
Roce
Fisura
Desgaste
Corrosión
Bien
COMPONENTES
Stinger
Pieza de soporte
Mirillas
Tablero de ignición
Pieza de transición
Refractarios
Cuerpo
Puntos de sofocación
Válvulas de cuchilla
Válvulas manuales
Mangueras
Aislamiento térmico
Juntas de expansión
Accesorios de extracción
Instalaciones eléctricas
Bases
Tuberías e instrumentos de:
Aire de enfriamiento
Gas
Aceite
Agua de enfriamiento
Aire de combustión
Aditivo
Aire de alta presión
Agua de sofocación
Oxígeno
OBSERVACIONES: ______________________________________________________
_______________________________________________________________________
X = Bien
P = Programar trabajo
Ejecutante: _________
Fecha: ________
E = Requiere trabajo de emergencia
Sup. Área: _________
162
Fecha: ________
Anexo 5
Rutina de mantenimiento preventivo del lavador de gases de
la unidad II
163
NEGROVEN, S.A.
Mantenimiento
RIF.: J000507872
ANEXO DE LA ORDEN DE TRABAJO
Nro. Orden:
Nro. Orden Principal:
INSPECCIÓN DEL LAVADOR DE GASES U2
Rango del equipo: 900 °F
Electroválvula
Bien
Regular
Mal
Actuador
Válvula de agua
Switch de posición
cerrada
Bien
Regular
Mal
Bien
Regular
Mal
Switch de posición
abierta
Bien
Regular
Mal
Scrubber
Paredes
Tuberías
Bien
Regular
Mal
Válvula manual
Bien
Regular
Mal
Válvula manual
Bien
Regular
Mal
Bien
Regular
Mal
Válvula de cuchilla unidad
Actuador
Sensores Inductivos
Bien
Regular
Mal
Bien
Regular
Mal
Válvula de cuchilla scrubber
Actuador
Sensores Inductivos
Bien
Regular
Mal
Bien
Regular
Mal
Tuberías
Bien
Regular
Mal
Tuberías
Bien
Regular
Mal
OBSERVACIONES: ______________________________________________________
_______________________________________________________________________
Ejecutante: _________
Fecha: ________
Sup. Área: _________
164
Fecha: ________
Anexo 6
Rutina de mantenimiento preventivo de las bombas del lazo
cerrado de enfriamiento del reactor XF-7036
165
NEGROVEN, S.A.
Mantenimiento
RIF.: J000507872
ANEXO DE LA ORDEN DE TRABAJO
Nro. Orden:
Nro. Equipo:
Nro. Orden Principal:
INSPECCIÓN DE BOMBA DE LAZO CERRADO DE ENFRIAMIENTO
REACTOR U2
Vibración
Tensión
Lubricante
Temperatura
Motor y Bomba
Suciedad
Tubería
Ruido
Válvula
Fuga
Sellos
Fisura
Motor
Bomba
Carcasa
Eje
Mecánico
Succión
Descarga
Check
Entrada
Salida
Base
Carcasa
Anclaje
Acople
Motor
Bomba
Vástago de
la válvula
Desgaste
Rodamientos
Corrosión
Bien
COMPONENTES
Succión
Descarga
Caja de conexiones
Botonera
Fosa y rejilla
Tornillería
Punto grasero
Temperatura:
A: _____
B: _____
C: _____
D: _____
OBSERVACIONES:________________________________________________________
________________________________________________________________________
X = Bien
P = Programar trabajo
Ejecutante: _________
Fecha: ________
E = Requiere trabajo de emergencia
Sup. Área: _________
166
Fecha: ________
Anexo 7
Rutina de mantenimiento preventivo de la bomba de aditivo
del reactor XF-7036
167
NEGROVEN, S.A.
Mantenimiento
RIF.: J000507872
ANEXO DE LA ORDEN DE TRABAJO
Nro. Orden:
Nro. Orden Principal:
INSPECCIÓN DE BOMBA DE ADITIVO DEL REACTOR U2
Vibración
Tensión
Temperatura
Suciedad
Ruido
Fuga
Fisura
Desgaste
Corrosión
Bien
COMPONENTES
Motor
Rodamientos del motor
Instalación eléctrica
Ejes
Carcasa
Sellos de carcasa
Sellos de eje
Tubería de entrada
Tubería de salida
Filtros
Check
Dámper
Lubricante
Base
Pintura
Otros
Temperatura:
A: _____
B: _____
C: _____
D: _____
OBSERVACIONES: ______________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
X = Bien
P = Programar trabajo
Ejecutante: _________
Fecha: ________
E = Requiere trabajo de emergencia
Sup. Área: _________
168
Fecha: ________
Anexo 8
Formato para realizar el cálculo de la efectividad global de los
equipos (OEE)
169
NEGROVEN, S.A.
Mantenimiento
RIF.: J000507872
ANEXO DE LA ORDEN DE TRABAJO
Nro. Orden:
Nro. Orden Principal:
Nro. Equipo:
CÁLCULO DEL OEE
Mes: ____________
Año Fiscal: ________
Tiempo de producción mensual
Descansos cortos (Proceso continuo)
Descansos Almuerzos (Proceso continuo)
Capacidad estándar de producción
Tiempo de inactividad (Down Time)
Producción total mensual
OQ generado al mes
720
0
0
3,94
Horas
Minutos
Minutos
Toneladas métricas / Hora
Horas
Toneladas métricas
Toneladas métricas
Tiempo programado de operación mensual
Tiempo de producción mensual – descansos
___________ Horas
Tiempo disponible de operación mensual
Tiempo programado de operación mensual – Downtime
___________ Horas
Capacidad real de producción
Producción total mensual / Tiempo disponible de operación mensual
___________ TM/hora
Cantidad de producción de Negro de Humo dentro de las especificaciones de calidad
Producción total mensual - OQ generado al mes
___________ TM
DISPONIBILIDAD
Tiempo disponible de operación mensual / Tiempo programado de operación mensual
____ %
RENDIMIENTO
Capacidad real de producción / Capacidad estándar de producción
____ %
CALIDAD
Producto dentro de especificaciones / Producción total mensual
____ %
OEE
DISPONIBLIDAD*RENDIMIENTO*CALIDAD
Ejecutante: _________
Fecha: ________
_______ %
Sup. Área: _________
170
Fecha: ________
APÉNDICES
171
Apéndice A
Cálculo del máximo autovalor en Matlab
172
Se realizaron los siguientes pasos en la herramienta computacional
Matlab para obtener el máximo autovalor de la matriz:
>> % Se declara la variable "a"
>> syms a
>> % Se introduce la matriz cuyo determinante se desea calcular:
>> T=[1-a,1/3,1/2,3;3,1-a,2,4;2,1/2,1-a,3;1/3,1/4,1/3,1-a]
T=
[ 1 - a, 1/3, 1/2,
3]
[
3, 1 - a,
2,
4]
[
2, 1/2, 1 - a,
3]
[ 1/3, 1/4, 1/3, 1 - a]
>> % Se calcula el determinante de T:
>> det(T)
ans =
a^4 - 4*a^3 - (13*a)/9 - 5/72
>> % Se efectúa el cálculo de los autovalores:
>> A=[1,1/3,1/2,3;3,1,2,4;2,1/2,1,3;1/3,1/4,1/3,1];
>> eig(A)
ans =
4.0875 + 0.0000i
-0.0199 + 0.5960i
-0.0199 - 0.5960i
-0.0478 + 0.0000i
>> % El máximo autovalor es λmax = 4,0875
173
Apéndice B
Cálculo de OEE del año fiscal 2014
174
NEGROVEN, S.A.
Mantenimiento
RIF.: J000507872
ANEXO DE LA ORDEN DE TRABAJO
Nro. Orden: 841010
Nro. Orden Principal: 801009
Nro. Equipo: DC21111
CÁLCULO DEL OEE
Mes: _Octubre___
Año Fiscal: _2014 __
Tiempo de producción mensual
Descansos cortos (Proceso continuo)
Descansos Almuerzos (Proceso continuo)
Capacidad estándar de producción
Tiempo de inactividad (Down Time)
Producción total mensual
OQ generado al mes
720
0
0
3,94
0
2.186,49
127,55
Horas
Minutos
Minutos
Toneladas métricas / Hora
Horas
Toneladas métricas
Toneladas métricas
Tiempo programado de operación mensual
Tiempo de producción mensual – descansos
720
Horas
720
Horas
3,04
TM/hora
Tiempo disponible de operación mensual
Tiempo programado de operación mensual – Downtime
Capacidad real de producción
Producción total mensual / Tiempo disponible de operación mensual
Cantidad de producción de Negro de Humo dentro de las especificaciones de calidad
Producción total mensual - OQ generado al mes
2.058,94
TM
DISPONIBILIDAD
Tiempo disponible de operación mensual / Tiempo programado de operación mensual
100 %
RENDIMIENTO
Capacidad real de producción / Capacidad estándar de producción
77,08%
CALIDAD
Producto dentro de especificaciones / Producción total mensual
94,17%
OEE
DISPONIBLIDAD*RENDIMIENTO*CALIDAD
Ejecutante: A. Guillén
Fecha: 14-01-2015
72,58
Sup. Área: G. Molina
175
%
Fecha: 14-01-2015
NEGROVEN, S.A.
Mantenimiento
RIF.: J000507872
ANEXO DE LA ORDEN DE TRABAJO
Nro. Orden: 841011
Nro. Orden Principal: 801009
Nro. Equipo: DC21111
CÁLCULO DEL OEE
Mes: _Noviembre__
Año Fiscal: _2014 __
Tiempo de producción mensual
Descansos cortos (Proceso continuo)
Descansos Almuerzos (Proceso continuo)
Capacidad estándar de producción
Tiempo de inactividad (Down Time)
Producción total mensual
OQ generado al mes
720
0
0
3,94
576,37
469,47
31,14
Horas
Minutos
Minutos
Toneladas métricas / Hora
Horas
Toneladas métricas
Toneladas métricas
Tiempo programado de operación mensual
Tiempo de producción mensual – descansos
720
Horas
143,63
Horas
Tiempo disponible de operación mensual
Tiempo programado de operación mensual – Downtime
Capacidad real de producción
Producción total mensual / Tiempo disponible de operación mensual
3,27
TM/hora
Cantidad de producción de Negro de Humo dentro de las especificaciones de calidad
Producción total mensual - OQ generado al mes
438,33
TM
DISPONIBILIDAD
Tiempo disponible de operación mensual / Tiempo programado de operación mensual
19,95%
RENDIMIENTO
Capacidad real de producción / Capacidad estándar de producción
82,96%
CALIDAD
Producto dentro de especificaciones / Producción total mensual
93,37%
OEE
DISPONIBLIDAD*RENDIMIENTO*CALIDAD
Ejecutante: A. Guillén
Fecha: 14-01-2015
15,45 %
Sup. Área: G. Molina
176
Fecha: 14-01-2015
NEGROVEN, S.A.
Mantenimiento
RIF.: J000507872
ANEXO DE LA ORDEN DE TRABAJO
Nro. Orden: 841012
Nro. Orden Principal: 801009
Nro. Equipo: DC21111
CÁLCULO DEL OEE
Mes:
Diciembre
Año Fiscal: _2014 __
Tiempo de producción mensual
Descansos cortos (Proceso continuo)
Descansos Almuerzos (Proceso continuo)
Capacidad estándar de producción
Tiempo de inactividad (Down Time)
Producción total mensual
OQ generado al mes
720
0
0
3,94
55
2.025,34
123,09
Horas
Minutos
Minutos
Toneladas métricas / Hora
Horas
Toneladas métricas
Toneladas métricas
Tiempo programado de operación mensual
Tiempo de producción mensual – descansos
720
Horas
665
Horas
3,05
TM/hora
Tiempo disponible de operación mensual
Tiempo programado de operación mensual – Downtime
Capacidad real de producción
Producción total mensual / Tiempo disponible de operación mensual
Cantidad de producción de Negro de Humo dentro de las especificaciones de calidad
Producción total mensual - OQ generado al mes
1.902,25
TM
DISPONIBILIDAD
Tiempo disponible de operación mensual / Tiempo programado de operación mensual
92,36%
RENDIMIENTO
Capacidad real de producción / Capacidad estándar de producción
77,30%
CALIDAD
Producto dentro de especificaciones / Producción total mensual
93,92%
OEE
DISPONIBLIDAD*RENDIMIENTO*CALIDAD
Ejecutante: A. Guillén
Fecha: 14-01-2015
67,06 %
Sup. Área: G. Molina
177
Fecha: 14-01-2015
NEGROVEN, S.A.
Mantenimiento
RIF.: J000507872
ANEXO DE LA ORDEN DE TRABAJO
Nro. Orden: 841013
Nro. Orden Principal: 801009
Nro. Equipo: DC21111
CÁLCULO DEL OEE
Mes: ___Enero____
Año Fiscal: _2014 __
Tiempo de producción mensual
Descansos cortos (Proceso continuo)
Descansos Almuerzos (Proceso continuo)
Capacidad estándar de producción
Tiempo de inactividad (Down Time)
Producción total mensual
OQ generado al mes
720
0
0
3,94
274,97
1.493,30
121,74
Horas
Minutos
Minutos
Toneladas métricas / Hora
Horas
Toneladas métricas
Toneladas métricas
Tiempo programado de operación mensual
Tiempo de producción mensual – descansos
720
Horas
445,03
Horas
Tiempo disponible de operación mensual
Tiempo programado de operación mensual – Downtime
Capacidad real de producción
Producción total mensual / Tiempo disponible de operación mensual
3,36
TM/hora
Cantidad de producción de Negro de Humo dentro de las especificaciones de calidad
Producción total mensual - OQ generado al mes
1.371,56
TM
DISPONIBILIDAD
Tiempo disponible de operación mensual / Tiempo programado de operación mensual
61,81%
RENDIMIENTO
Capacidad real de producción / Capacidad estándar de producción
85,17%
CALIDAD
Producto dentro de especificaciones / Producción total mensual
91,85%
OEE
DISPONIBLIDAD*RENDIMIENTO*CALIDAD
Ejecutante: A. Guillén
Fecha: 14-01-2015
48,35 %
Sup. Área: G. Molina
178
Fecha: 14-01-2015
NEGROVEN, S.A.
Mantenimiento
RIF.: J000507872
ANEXO DE LA ORDEN DE TRABAJO
Nro. Orden: 841014
Nro. Orden Principal: 801009
Nro. Equipo: DC21111
CÁLCULO DEL OEE
Mes: __Febrero___
Año Fiscal: _2014 __
Tiempo de producción mensual
Descansos cortos (Proceso continuo)
Descansos Almuerzos (Proceso continuo)
Capacidad estándar de producción
Tiempo de inactividad (Down Time)
Producción total mensual
OQ generado al mes
720
0
0
3,94
0
357,41
58,33
Horas
Minutos
Minutos
Toneladas métricas / Hora
Horas
Toneladas métricas
Toneladas métricas
Tiempo programado de operación mensual
Tiempo de producción mensual – descansos
720
Horas
720
Horas
0,50
TM/hora
Tiempo disponible de operación mensual
Tiempo programado de operación mensual – Downtime
Capacidad real de producción
Producción total mensual / Tiempo disponible de operación mensual
Cantidad de producción de Negro de Humo dentro de las especificaciones de calidad
Producción total mensual - OQ generado al mes
299,08
TM
DISPONIBILIDAD
Tiempo disponible de operación mensual / Tiempo programado de operación mensual
100 %
RENDIMIENTO
Capacidad real de producción / Capacidad estándar de producción
12,60%
CALIDAD
Producto dentro de especificaciones / Producción total mensual
83,68%
OEE
DISPONIBLIDAD*RENDIMIENTO*CALIDAD
Ejecutante: A. Guillén
Fecha: 14-01-2015
10,54 %
Sup. Área: G. Molina
179
Fecha: 14-01-2015
NEGROVEN, S.A.
Mantenimiento
RIF.: J000507872
ANEXO DE LA ORDEN DE TRABAJO
Nro. Orden: 841015
Nro. Orden Principal: 801009
Nro. Equipo: DC21111
CÁLCULO DEL OEE
Mes: ___Marzo ___
Año Fiscal: _2014 __
Tiempo de producción mensual
Descansos cortos (Proceso continuo)
Descansos Almuerzos (Proceso continuo)
Capacidad estándar de producción
Tiempo de inactividad (Down Time)
Producción total mensual
OQ generado al mes
720
0
0
3,94
5,75
1.064,89
45,09
Horas
Minutos
Minutos
Toneladas métricas / Hora
Horas
Toneladas métricas
Toneladas métricas
Tiempo programado de operación mensual
Tiempo de producción mensual – descansos
720
Horas
714,25
Horas
1,49
TM/hora
Tiempo disponible de operación mensual
Tiempo programado de operación mensual – Downtime
Capacidad real de producción
Producción total mensual / Tiempo disponible de operación mensual
Cantidad de producción de Negro de Humo dentro de las especificaciones de calidad
Producción total mensual - OQ generado al mes
1.019,80
TM
DISPONIBILIDAD
Tiempo disponible de operación mensual / Tiempo programado de operación mensual
99,20%
RENDIMIENTO
Capacidad real de producción / Capacidad estándar de producción
37,84%
CALIDAD
Producto dentro de especificaciones / Producción total mensual
95,77%
OEE
DISPONIBLIDAD*RENDIMIENTO*CALIDAD
Ejecutante: A. Guillén
Fecha: 14-01-2015
35,95
Sup. Área: G. Molina
180
%
Fecha: 14-01-2015
NEGROVEN, S.A.
Mantenimiento
RIF.: J000507872
ANEXO DE LA ORDEN DE TRABAJO
Nro. Orden: 841016
Nro. Orden Principal: 801009
Nro. Equipo: DC21111
CÁLCULO DEL OEE
Mes: ___Abril___
Año Fiscal: _2014 __
Tiempo de producción mensual
Descansos cortos (Proceso continuo)
Descansos Almuerzos (Proceso continuo)
Capacidad estándar de producción
Tiempo de inactividad (Down Time)
Producción total mensual
OQ generado al mes
720
0
0
3,94
23,90
2.464,64
129,37
Horas
Minutos
Minutos
Toneladas métricas / Hora
Horas
Toneladas métricas
Toneladas métricas
Tiempo programado de operación mensual
Tiempo de producción mensual – descansos
720
Horas
696,10
Horas
Tiempo disponible de operación mensual
Tiempo programado de operación mensual – Downtime
Capacidad real de producción
Producción total mensual / Tiempo disponible de operación mensual
3,54
TM/hora
Cantidad de producción de Negro de Humo dentro de las especificaciones de calidad
Producción total mensual - OQ generado al mes
2.335,27
TM
DISPONIBILIDAD
Tiempo disponible de operación mensual / Tiempo programado de operación mensual
96,68%
RENDIMIENTO
Capacidad real de producción / Capacidad estándar de producción
89,86%
CALIDAD
Producto dentro de especificaciones / Producción total mensual
94,75%
OEE
DISPONIBLIDAD*RENDIMIENTO*CALIDAD
Ejecutante: A. Guillén
Fecha: 14-01-2015
82,32 %
Sup. Área: G. Molina
181
Fecha: 14-01-2015
NEGROVEN, S.A.
Mantenimiento
RIF.: J000507872
ANEXO DE LA ORDEN DE TRABAJO
Nro. Orden: 841017
Nro. Orden Principal: 801009
Nro. Equipo: DC21111
CÁLCULO DEL OEE
Mes: ____Mayo___
Año Fiscal: _2014 __
Tiempo de producción mensual
Descansos cortos (Proceso continuo)
Descansos Almuerzos (Proceso continuo)
Capacidad estándar de producción
Tiempo de inactividad (Down Time)
Producción total mensual
OQ generado al mes
720
0
0
3,94
0
711,38
59,12
Horas
Minutos
Minutos
Toneladas métricas / Hora
Horas
Toneladas métricas
Toneladas métricas
Tiempo programado de operación mensual
Tiempo de producción mensual – descansos
720
Horas
720
Horas
0,99
TM/hora
Tiempo disponible de operación mensual
Tiempo programado de operación mensual – Downtime
Capacidad real de producción
Producción total mensual / Tiempo disponible de operación mensual
Cantidad de producción de Negro de Humo dentro de las especificaciones de calidad
Producción total mensual - OQ generado al mes
652,26
TM
DISPONIBILIDAD
Tiempo disponible de operación mensual / Tiempo programado de operación mensual
100 %
RENDIMIENTO
Capacidad real de producción / Capacidad estándar de producción
25,08%
CALIDAD
Producto dentro de especificaciones / Producción total mensual
91,69%
OEE
DISPONIBLIDAD*RENDIMIENTO*CALIDAD
Ejecutante: A. Guillén
Fecha: 14-01-2015
22,99 %
Sup. Área: G. Molina
182
Fecha: 14-01-2015
NEGROVEN, S.A.
Mantenimiento
RIF.: J000507872
ANEXO DE LA ORDEN DE TRABAJO
Nro. Orden: 841018
Nro. Orden Principal: 801009
Nro. Equipo: DC21111
CÁLCULO DEL OEE
Mes: ___Junio___
Año Fiscal: _2014 __
Tiempo de producción mensual
Descansos cortos (Proceso continuo)
Descansos Almuerzos (Proceso continuo)
Capacidad estándar de producción
Tiempo de inactividad (Down Time)
Producción total mensual
OQ generado al mes
720
0
0
3,94
45,88
1.667,91
80,70
Horas
Minutos
Minutos
Toneladas métricas / Hora
Horas
Toneladas métricas
Toneladas métricas
Tiempo programado de operación mensual
Tiempo de producción mensual – descansos
720
Horas
674,12
Horas
2,47
TM/hora
Tiempo disponible de operación mensual
Tiempo programado de operación mensual – Downtime
Capacidad real de producción
Producción total mensual / Tiempo disponible de operación mensual
Cantidad de producción de Negro de Humo dentro de las especificaciones de calidad
Producción total mensual - OQ generado al mes
1.587,21
TM
DISPONIBILIDAD
Tiempo disponible de operación mensual / Tiempo programado de operación mensual
93,63%
RENDIMIENTO
Capacidad real de producción / Capacidad estándar de producción
62,80%
CALIDAD
Producto dentro de especificaciones / Producción total mensual
95,16%
OEE
DISPONIBLIDAD*RENDIMIENTO*CALIDAD
Ejecutante: A. Guillén
Fecha: 14-01-2015
55,95
Sup. Área: G. Molina
183
%
Fecha: 14-01-2015
NEGROVEN, S.A.
Mantenimiento
RIF.: J000507872
ANEXO DE LA ORDEN DE TRABAJO
Nro. Orden: 841019
Nro. Orden Principal: 801009
Nro. Equipo: DC21111
CÁLCULO DEL OEE
Mes: ___Julio___
Año Fiscal: _2014 __
Tiempo de producción mensual
Descansos cortos (Proceso continuo)
Descansos Almuerzos (Proceso continuo)
Capacidad estándar de producción
Tiempo de inactividad (Down Time)
Producción total mensual
OQ generado al mes
720
0
0
3,94
18,52
1.390,69
80,54
Horas
Minutos
Minutos
Toneladas métricas / Hora
Horas
Toneladas métricas
Toneladas métricas
Tiempo programado de operación mensual
Tiempo de producción mensual – descansos
720
Horas
701,48
Horas
1,98
TM/hora
Tiempo disponible de operación mensual
Tiempo programado de operación mensual – Downtime
Capacidad real de producción
Producción total mensual / Tiempo disponible de operación mensual
Cantidad de producción de Negro de Humo dentro de las especificaciones de calidad
Producción total mensual - OQ generado al mes
1.310,15
TM
DISPONIBILIDAD
Tiempo disponible de operación mensual / Tiempo programado de operación mensual
97,43%
RENDIMIENTO
Capacidad real de producción / Capacidad estándar de producción
50,32%
CALIDAD
Producto dentro de especificaciones / Producción total mensual
94,21%
OEE
DISPONIBLIDAD*RENDIMIENTO*CALIDAD
Ejecutante: A. Guillén
Fecha: 14-01-2015
46,18
Sup. Área: G. Molina
184
%
Fecha: 14-01-2015
NEGROVEN, S.A.
Mantenimiento
RIF.: J000507872
ANEXO DE LA ORDEN DE TRABAJO
Nro. Orden: 841020
Nro. Orden Principal: 801009
Nro. Equipo: DC21111
CÁLCULO DEL OEE
Mes: ___Agosto___
Año Fiscal: _2014 __
Tiempo de producción mensual
Descansos cortos (Proceso continuo)
Descansos Almuerzos (Proceso continuo)
Capacidad estándar de producción
Tiempo de inactividad (Down Time)
Producción total mensual
OQ generado al mes
720
0
0
3,94
9,40
1.877,06
151,05
Horas
Minutos
Minutos
Toneladas métricas / Hora
Horas
Toneladas métricas
Toneladas métricas
Tiempo programado de operación mensual
Tiempo de producción mensual – descansos
720
Horas
710,60
Horas
2,64
TM/hora
Tiempo disponible de operación mensual
Tiempo programado de operación mensual – Downtime
Capacidad real de producción
Producción total mensual / Tiempo disponible de operación mensual
Cantidad de producción de Negro de Humo dentro de las especificaciones de calidad
Producción total mensual - OQ generado al mes
1.726,01
TM
DISPONIBILIDAD
Tiempo disponible de operación mensual / Tiempo programado de operación mensual
98,69%
RENDIMIENTO
Capacidad real de producción / Capacidad estándar de producción
67,04%
CALIDAD
Producto dentro de especificaciones / Producción total mensual
91,95%
OEE
DISPONIBLIDAD*RENDIMIENTO*CALIDAD
Ejecutante: A. Guillén
Fecha: 14-01-2015
60,84
Sup. Área: G. Molina
185
%
Fecha: 14-01-2015
NEGROVEN, S.A.
Mantenimiento
RIF.: J000507872
ANEXO DE LA ORDEN DE TRABAJO
Nro. Orden: 841021
Nro. Orden Principal: 801009
Nro. Equipo: DC21111
CÁLCULO DEL OEE
Mes: ___Septiembre__
Año Fiscal: _2014 __
Tiempo de producción mensual
Descansos cortos (Proceso continuo)
Descansos Almuerzos (Proceso continuo)
Capacidad estándar de producción
Tiempo de inactividad (Down Time)
Producción total mensual
OQ generado al mes
720
0
0
3,94
83,62
2.174,11
110,97
Horas
Minutos
Minutos
Toneladas métricas / Hora
Horas
Toneladas métricas
Toneladas métricas
Tiempo programado de operación mensual
Tiempo de producción mensual – descansos
720
Horas
636,38
Horas
3,42
TM/hora
Tiempo disponible de operación mensual
Tiempo programado de operación mensual – Downtime
Capacidad real de producción
Producción total mensual / Tiempo disponible de operación mensual
Cantidad de producción de Negro de Humo dentro de las especificaciones de calidad
Producción total mensual - OQ generado al mes
2.063,14
TM
DISPONIBILIDAD
Tiempo disponible de operación mensual / Tiempo programado de operación mensual
88,39%
RENDIMIENTO
Capacidad real de producción / Capacidad estándar de producción
86,71%
CALIDAD
Producto dentro de especificaciones / Producción total mensual
94,90%
OEE
DISPONIBLIDAD*RENDIMIENTO*CALIDAD
Ejecutante: A. Guillén
Fecha: 14-01-2015
72,73 %
Sup. Área: G. Molina
186
Fecha: 14-01-2015
Apéndice C
Cálculo del tiempo medio entre fallas (MTBF)
187
El cálculo del tiempo medio entre fallas (MTBF), de los modos de fallas
de cada una de las partes del reactor de la unidad II de procesos, se realizó
como se describe en el siguiente ejemplo:
Descripción de la parte: Accesorios de inyección (Oil tips)
Modo de falla: Obstruidos
Efectos de falla: Variación de calidad. Parada de unidad
Causa de falla: Residuos de metal y otros materiales en las líneas de aceite.
En la Tabla C1, se muestran las órdenes de trabajo generadas en el
año 2014, correspondientes a los accesorios de inyección (Oil tips)
obstruidos.
Tabla C1. Órdenes de trabajo generadas en el año 2014 de accesorios de
inyección (oil tips) obstruidos.
Número
orden
796061
799941
806856
811612
813853
821255
825934
832000
836182
839121
842460
846954
Descripción de falla
Oil tips de la pieza de transición obstruidos
Oil tips de la pieza de transición obstruidos
Oil tips de la pieza de transición obstruidos
Oil tips de la pieza de transición obstruidos
Oil tips de la pieza de transición obstruidos
Oil tips de la pieza de transición obstruidos
Oil tips de la pieza de transición obstruidos
Oil tips de la pieza de transición obstruidos
Oil tips de la pieza de transición obstruidos
Oil tips de la pieza de transición obstruidos
Oil tips de la pieza de transición obstruidos
Oil tips de la pieza de transición obstruidos
Número
unidad
DC21111
DC21111
DC21111
DC21111
DC21111
DC21111
DC21111
DC21111
DC21111
DC21111
DC21111
DC21111
Fecha
13/01/2014
06/02/2014
02/04/2014
05/05/2014
19/05/2014
25/06/2014
23/07/2014
01/09/2014
29/09/2014
17/10/2014
24/11/2014
23/12/2014
El tiempo aproximado para el mantenimiento o sustitución de los
accesorios de inyección es de tres horas. Por lo tanto, dicho tiempo se
188
desprecia para el cálculo del tiempo medio entre fallas (MTBF), y se
considera el tiempo de funcionamiento del equipo desde la fecha en que
ocurre una falla hasta la ocurrencia de la próxima.
En este sentido, la Tabla C2 detalla los tiempos que duraron los
accesorios de inyección (Oil tips) de la pieza de transición en funcionamiento
durante el año 2014. Para determinar el primer tiempo entre fallas, se tomó la
última orden de trabajo del año 2013, correspondiente al modo de falla
descrito,
para
así
determinar
cuánto
tiempo
duró
el
equipo
en
funcionamiento, hasta presentarse la primera falla del año 2014.
Tabla C2. Tiempos entre fallas de los accesorios de inyección (oil tips) en el
año 2014.
Fecha de la falla
Tiempo entre fallas (días)
20/12/2013
13/01/2014
24
06/02/2014
24
02/04/2014
55
05/05/2014
33
19/05/2014
14
25/06/2014
37
23/07/2014
28
01/09/2014
40
29/09/2014
28
17/10/2014
18
24/11/2014
38
23/12/2014
29
Con respecto al análisis de los datos, se requiere definir previamente a
que distribución de probabilidad, en este caso continua, se ajustan mejor los
datos. Este análisis se realizó con el software Minitab versión 17, el cual
permite hacer un análisis de varias distribuciones (Normal, Weibull,
Lognormal, Exponencial, entre otras) y seleccionar cual caracteriza mejor el
problema a través del valor de correlación.
189
De esta manera, en el menú "Estadísticas", de la herramienta
computacional
Minitab
versión
17,
se
seleccionó
la
opción
"Confiabilidad/Supervivencia", luego "Análisis de distribución (censura por la
derecha)" y finalmente "Gráfica de ID de distribución - censura por la
derecha" que es el módulo que realiza la comparación de distribuciones.
En la ventana de "Gráfica de ID de distribución - censura por la
derecha" se seleccionó la variable que contenía los tiempos entre fallas y se
especificó comparar entre las distribuciones Normal, Weibull, Lognormal y
Exponencial. Luego, en la ventana de "Opciones", se seleccionó el criterio de
estimación "Mínimos cuadrados (tiempo de falla(X) en el rango(Y))", ya que
es el criterio más utilizado en estudios de confiabilidad, específicamente para
el tiempo medio entre fallas (MTBF). Finalmente, se obtuvieron las gráficas
que se presentan en la Figura C1.
Figura C1: Análisis de correlación de distribuciones continuas, realizado con
el programa Minitab17 del tiempo medio entre fallas (MTBF) con los datos de
la Tabla C2.
190
Así pues, los resultados del coeficiente de correlación obtenidos,
demuestran que la función que mejor describe los tiempos entre fallas es la
distribución Weibull, por tener el valor más cercano a 1. El valor de
correlación, para dicha distribución, resultó igual a 0,985, siendo el más alto
entre
los
cuatro
referentes.
Por
tanto,
se
comprueba
que
hay
correspondencia positiva, entre los tiempos entre fallas y los valores de la
función de densidad que genera la distribución Weibull.
Otro motivo que sustenta el uso de la distribución Weibull para el
cálculo del tiempo medio entre fallas (MTBF) es, que es considerada la
técnica más adecuada para estudiar la tasa de fallos de un sistema, y tiene la
característica de que, para valores específicos de sus parámetros, se
comporta como una distribución normal o exponencial.
A partir de lo anterior, y en el caso del cálculo del tiempo medio entre
fallas (MTBF), se utilizó la distribución Weibull, realizando el análisis a través
del software Minitab versión 17. En principio, se creó un proyecto en el cual,
en la hoja de trabajo se cargaron los tiempos entre fallas mostrados en la
Tabla C2. Igualmente, se consideró que la muestra de datos tiene una
censura Tipo I; es decir, que los datos fueron medidos durante un período de
tiempo determinado (no hasta un número de fallas) y que la censura es por la
derecha, ya que se desconoce el tiempo de vida del sistema en estudio.
A
continuación,
se
utilizó
la
herramienta
de
análisis
“Confiabilidad/supervivencia” de la opción “Estadísticas”. Dentro de esta
herramienta, se usó el “Análisis de distribución (censura por la derecha)” y se
solicitó al programa la “Gráfica de revisión General de distribuciones”. Esta
aplicación generó las gráficas de Función de Densidad de Probabilidad,
Weibull, Función de Supervivencia y la de Función de Riesgo; así como
también generó los datos estadísticos propios de esta distribución, parámetro
191
de escala (η), parámetro de forma (β), media (MTBF), correlación, entre
otros.
En la Figura C2 se muestran los resultados obtenidos con el software
Minitab versión 17 a partir de los datos de la Tabla C2. De ella destacan η =
34,2260, β = 3,11966, media (MTBF) = 30,6175 y correlación = 0,985.
Figura C2: Análisis de Weibull realizado con el programa Minitab17 del
tiempo medio entre fallas (MTBF) con los datos de la Tabla C2.
Entre los resultados, se observa que el tiempo medio entre fallas
(MTBF), llamado también valor esperado de la distribución Weibull E(t),
resultó de 30,6175 días; es decir, se espera que ocurra una falla en el reactor
de la unidad II de procesos cada 30,6175 días, para el modo de falla
descrito. Como el tiempo medio entre fallas (MTBF) se calcula para planificar
gestión de mantenimiento, resulta un criterio más previsivo aproximar hacia
abajo, y por eso se toma 30 días.
192
Por otro lado, considerando el valor de escala (η), se puede asegurar
que en el 63,2% de las veces que ocurra una falla, ésta se dará en un tiempo
menor o igual a 34,2260 días. Asimismo, la gráfica de la Función de
Densidad de Probabilidad indica que, como era de esperarse, el
comportamiento es similar a la distribución Normal debido al valor de forma
(β) entre 3 y 4.
Finalmente, a partir de la gráfica de Función de Supervivencia, se
observa que pasado 10 días del tiempo entre fallas, el porcentaje esperado
de funcionamiento del sistema baja sostenidamente; mientras que, en la
gráfica de Función de Riesgo se puede apreciar que la tasa de fallo aumenta
exponencialmente, por lo que al pasar más tiempo sin falla, la probabilidad
de que ocurra una aumenta, ello explica que la pendiente se incremente. En
este caso, pasado el tiempo entre fallas de 30 días, la tasa de fallo aumenta
con mayor velocidad que antes de pasado ese lapso de tiempo. Este
comportamiento idealmente debería ser modificado para tener una tasa de
fallo que se incremente más lentamente.
193