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 BIBLIOGRAFÍA REFERENCIADA Acuña, J. (2003). Ingeniería de confiabilidad. Cartago: Editorial Tecnología de Costa Rica. Amendola, L. (2006). Gestión de proyectos de activos industriales. Valencia: Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Aramon, M. (2014). Integrating maintenance planning and production scheduling: Making operational decisions with a strategic perspective. Tesis Doctoral para optar al grado de Doctor en Filosofía. Universidad de Toronto, Canadá. Arias, F. (2012). El proyecto de investigación. Introducción a la metodología científica. (6ª ed.). Caracas: Episteme. Belohlavek, P. (2006). OEE: Overall Equipment Effectiveness. Buenos Aires: Blue Eagle Group. Bravo, R. y Barrantes, A. 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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