DIPLOMADO LOMADO EN INGENIERIA DE MANTENIMIENTO M ANTENIMIENTO Y CONFIABILIDAD Estrategias egias de optimización optimizaci de mantenimiento Ing. José Manuel Páez MODULO I Optimizar Quiere decir buscar mejores resultados, más eficacia o mayor eficiencia en el desempeño de alguna tarea. De allí que términos sinónimos sean mejorar, optimar o perfeccionar. Se dice que se ha optimizado algo (una actividad, un método, un proceso, un sistema, etc.) cuando se han efectuado modificaciones en la fórmula usual de proceder y se han obtenido resultados que están por encima de lo regular o lo esperado. En este sentido, optimizar es realizar una mejor gestión de nuestros recursos en función del objetivo que perseguimos. Ing. José Manuel Páez Historia del mantenimiento Primera Generación Desde las primeras herramientas de la historia, el hombre ha tenido la necesidad de mantener en buen estado sus equipos. Las fallas en las máquinas, eran causadas por llevar hasta el límite la capacidad de trabajo de estas, hasta que ya no eran capaces de hacer su función, de manera que el mantenimiento lo recibían cuando ya era imposible hacer uso de estas. Este tipo de mantenimiento recibe el nombre de “Mantenimiento ante fallo”. Esta clase de fallas siguen repitiéndose hoy en día, aunque con menor frecuencia debido a la evolución del mantenimiento. Este período cubre la etapa hasta la II Guerra Mundial, y se caracteriza por el mantenimiento correctivo. En aquellos tiempos el tiempo medio entre averías (MTBF) no importaban demasiado, debido a que la industria no estaba muy mecanizada. La maquinaria existente era sencilla y fácil de reparar. El mantenimiento se limitaba a la limpieza y lubricación de las máquinas, de manera que no era ni un mantenimiento sofisticado, ni se requería de un personal cualificado para ejercerlo. Segunda Generación En el transcurso de la II Guerra Mundial aumentó la demanda de todo tipo de productos, al mismo tiempo que la mano de obra industrial bajo drásticamente. A causa de esto, la mecanización aumentó por necesidad. Ing. José Manuel Páez Ing. José Manuel Páez Tercera Generación A partir de mediados de los 70, todavía se han experimentado cambios más significativos en cuanto el papel del mantenimiento dentro de la empresa. Cuarta generación Desde inicios de los noventa, el mantenimiento se ha caracterizado por la sistematización de los procedimientos, actividades y estrategias. Otros avances como la automatización computarizada de sus procesos, ayudan también a alcanzar un mayor grado de confiabilidad en los equipos. Ing. José Manuel Páez Tipos de mantenimiento En la práctica existen varios tipos de mantenimiento diferenciados por la planificación, objetivos, necesidades… En estos momentos, las grandes empresas realizan una combinación de los diferentes tipos, de manera que existe un plan de mantenimiento para optimizar los recursos y disponibilidad de los equipos. Las diferentes clases de mantenimiento que se puede encontrar en una industria son: Ing. José Manuel Páez Mantenimiento ante fallo Mantenimiento predictivo En este caso las operaciones de mantenimiento se efectuaran tras el fallo. El objetivo principal es reparar la máquina para que vuelva a funcionar en el menor tiempo posible (se reparan o se sustituyen las piezas que han fallado). Este método corrige las desventajas del mantenimiento preventivo, ya que cambia las sustituciones por inspecciones. De forma que en vez de cambiar las piezas cada cierto tiempo, se inspeccionan periódicamente. Cada pieza inspeccionada deberá cumplir una clase de parámetros, y en caso de no cumplirlos se deberá intervenir mediante una operación correctiva (reparación o sustitución). Mantenimiento correctivo Este tipo de mantenimiento es muy similar al anterior, ya que también actúa tras el fallo, pero se diferencia por la búsqueda del problema del fallo. Tras provocarse el fallo en la máquina se busca, diagnostica y se corrige la causa del fallo. Mantenimiento preventivo El objetivo principal del mantenimiento preventivo en prevenir el fallo en los equipos. El más empleado es el mantenimiento planificado (PPM, “Planed Preventive Maintenance”), basado en una sustitución de piezas periódica. Normalmente la sustitución se realiza independientemente del estado del estado de la pieza, donde se tiene en cuenta el número de ciclos o tiempo trabajado. Mantenimiento productivo total Este sistema está basado en la concepción japonesa del "Mantenimiento al primer nivel", en la que el propio usuario realiza pequeñas tareas de mantenimiento como: reglaje, inspección, sustitución de pequeñas cosas, etc., facilitando al jefe de mantenimiento la información necesaria para que luego las otras tareas se puedan hacer mejor y con mayor conocimiento de causa. • Mantenimiento: Para mantener siempre las instalaciones en buen estado • Productivo: Esta enfocado a aumentar la productividad • Total: Implica a la totalidad del personal, (no solo al servicio de mantenimiento) Ing. José Manuel Páez Ing. José Manuel Páez El R.C.M (mantenimiento centrado en confiabilidad) Las siete preguntas del R.C.M Los comienzos del mantenimiento R.C.M datan de finales de los 50. En aquel momento el número de accidentes en la aviación mundial superaba los 60 accidentes por millón de despegues (si esto estuviera ocurriendo hoy en día, estaríamos hablando de dos accidentes diarios) y dos tercios de estos eran causados por fallas en los equipos. Ing. José Manuel Páez Una vez seleccionados los elementos a revisar, el R.C.M responde a una serie de preguntas de cada equipo que son las siguientes: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. ¿Cuáles son las funciones del equipo? ¿De qué forma puede fallar? ¿Cuál es la causa de la falla? ¿Qué sucede al fallar el equipo? ¿Qué ocurre al fallar? ¿Qué se puede hacer para prevenir el fallo? ¿Qué sucede si no se puede prevenir el fallo? Ing. José Manuel Páez 1. Funciones del equipo 3. Modo de avería Cada equipo es adquirido para satisfacer una necesidad con unos estándares determinados, y en el momento que no la cumplan estará provocando la falla en el equipo. En cada equipo se establece un contexto operacional, en el que deben constar estos cuatro factores: • Régimen de operación del equipo • Disponibilidad de la mano de obra y repuestos • Consecuencias de la indisponibilidad del equipos (pérdida de producción, reducción de la producción…) • Objetivos de seguridad y medio ambiente Una vez identificada la falla, el siguiente paso es intentar identificar los hechos que la han podido causar. Estos hechos son los denominados modos de falla, y son los encargados de definir la razón por la cual ha fallado. 4. Efectos de falla Los efectos de falla describen los que ocurriría si no se lleva a cabo ninguna tarea específica para anticipar, prevenir o detectar una falla. 2. Falla funcional La falla funcional es la incapacidad que tiene un equipo en llevar a cabo sus funciones por las cuales ha sido adquirido. Las fallas funcionales únicamente describen la incapacidad de lograr la función deseada, pero no se extiende más allá de esto, ya que ni explica ni detalla las causas de la falla. 5. Consecuencia de la falla Una vez ya determinadas las funciones, fallas funcionales, modos de fallo y los efectos, se procede a evaluar la importancia de cada falla. Estas consecuencias serán las que marcarán la decisión de si se ha de tratar de prevenir la falla o no. Ing. José Manuel Páez Ing. José Manuel Páez 6. Prevención de la falla ANALISIS DE CRITICIDAD El mejor método para mejorar la disponibilidad de la planta es tener implantado algún tipo de mantenimiento rutinario. El mantenimiento a aplicar puede variar bastante según la política de la empresa o los equipos a mantener. En algunos equipos las fallas son repetitivas, en otros las consecuencias que puede causar la falla no es significativa, pero cuando las consecuencias de pueden ser significativas se ha de actuar para evitar daños mayores. Será en estos casos cuando el mantenimiento ha de actuar para prevenir estas fallas o al menos reducir las consecuencias. 7. Sin opciones de prevenir la falla Es una metodología que permite establecer jerarquías entre: • • • • Instalaciones Sistemas Equipos Elementos de un equipo Aparte de comprobar si la realización de las tareas preventivas es factible o no, el R.C.M se ocupa también de si merece la pena o no hacerlas. Si se comprueba que no vale la pena realizar este tipo de tareas, se efectúan otro tipo tareas de mantenimiento llamadas “a falta de”, que tratan ya con el estado de falla. Ing. José Manuel Páez Ing. José Manuel Páez Activo: Término contable para cualquier recurso que tiene un valor, un ciclo de vida y genera un flujo de caja. Puede ser humano, físico y financiero intangible. Por ejemplo: el personal, centros de trabajo, plantas y equipos, entre otros. Acción/recomendación: Es la asignación para ejecutar una tarea o serie de tareas para resolver una causa identificada en la investigación de una falla o problema. Análisis de Criticidad de Modo de Falla y Efectos (FMECA, Failure Mode, Effects and Criticality Analysis): Es un método que permite cuantificar las consecuencias o impacto de las fallas de los componentes de un sistema, y la frecuencia con que se presentan para establecer tareas de mantenimiento en aquellas áreas que están generando mayor repercusión en la funcionalidad, confiabilidad, mantenibilidad, riesgos y costos totales, con el fin de mitigarlas o eliminarlas por completo. Afectación: Es la limitación y condiciones que se imponen por la aplicación de una ley al uso de un predio o un bien particular o federal, para destinarlos total o parcialmente a obrar de utilidad pública. Causa de falla: Circunstancias asociadas con el diseño, manufactura, instalación, uso y mantenimiento que hayan conducido a una falla. Ing. José Manuel Páez Ing. José Manuel Páez Confiabilidad operacional: Es la capacidad de una activo (representado por sus procesos, tecnología y gente) para cumplir sus funciones o el propósito que se espera de este, dentro de sus límites de diseño y bajo un Contexto Operacional determinado. Consecuencia: Resultado de un evento. Puede existir una o más consecuencias de un evento, las cuales sean expresadas cualitativa o cuantitativamente. Por ello, los modelos para el cálculo deben considerar los impactos en seguridad, higiene, ambiente, producción, costos de reparación e imagen de la empresa. Consecuencia de una Falla: Se define en función a los aspectos que son de mayor importancia para el operador, como el de seguridad, el ambiental y el económico. Contexto Operacional: Conjunto de factores relacionados con el entorno; incluyen el tipo de operación, impacto ambiental, estándares de calidad, niveles de seguridad y existencia de redundancias. Criticidad: Es un indicador proporcional al riesgo que permite establecer la jerarquía o prioridades de procesos, sistemas y equipos, creando una estructura que facilita la toma de decisiones acertadas y efectivas, y permite direccionar el esfuerzo y los recursos a las áreas donde es más importante y/o necesario mejorar la confiabilidad y administrar el riesgo. Ing. José Manuel Páez Defecto: Causa inmediata de una falla: desalineación, mal ajuste, fallas ocultas en sistemas de seguridad, entre otros. Efecto de falla: Describe lo que ocurre cuando acontece cada modo de falla. Falla: Terminación de la habilidad de un ítem para ejecutar una función requerida. Falla funcional: Es cuando el ítem no cumple con su función de acurdo al parámetro que el usuario requiere. Jerarquización: Ordenamiento de tareas de acuerdo con su prioridad. Modo de falla: Es la forma por la cual una falla es observada. Describe de forma general como ocurre y su impacto en la operación del equipo. Efecto por el cual una falla es observada en un ítem fallado. Hechos que pueden haber causado cada estado de falla. Ing. José Manuel Páez Descripción de la metodología de Análisis de Criticidad. Mecanismo de falla: Proceso físico, químico u otro que ha conducido un deterioro hasta llegar a la falla. Para determinar la criticidad de una unidad o equipo se utiliza una matriz de frecuencia por consecuencia de la falla. En un eje se representa la frecuencia de fallas y en otro los impactos o consecuencias en los cuales incurrirá la unidad o equipo en estudio si le ocurre una falla. Prioridad: La importancia relativa de una tarea en relación con otras tareas. Riesgo: Este término de naturaleza probabilística está definido como la “probabilidad de tener una pérdida”. Comúnmente se expresa en unidades monetaria. Matemáticamente se expresa como: R(t)= P(t) x C Dónde: R(t) es el riesgo en función del tiempo P(t) es la probabilidad de ocurrencia de un evento en función del tiempo, y C sus consecuencias. Ing. José Manuel Páez La matriz tiene un código de colores que permite identificar la menor o mayor intensidad de riesgo relacionado con el Valor de Criticidad de la instalación, sistema o equipo bajo análisis Ing. José Manuel Páez Pasos del análisis de criticidad Para realizar en Análisis de Criticidad debes seguir los siguientes pasos: Elementos a tomar en cuenta para determinar la criticidad • Primer paso-Definir el nivel de análisis: La criticidad se determina cuantitativamente, multiplicando la probabilidad o frecuencia de ocurrencia de una falla por la suma de las consecuencias de la misma, estableciendo rasgos de valores para homologar los criterios de evaluación. Se deberán definir los niveles en donde se efectuará el análisis: instalación, sistema, equipo o elemento, de acuerdo con los requerimientos o necesidades de jerarquización de activos. Criticidad = Frecuencia x Consecuencia Ing. José Manuel Páez Ing. José Manuel Páez • Segundo paso-Definir la Criticidad: La estimación de la frecuencia de falla y el impacto total o consecuencia de las fallas se realiza utilizando criterios y rangos preestablecidos. Estimación de la frecuencia de la falla funcional: Para cada equipo puede existir más de un modo de falla, el más representativo será el de mayor impacto en el proceso o sistema. La frecuencia de ocurrencia del evento se determina por el número de eventos por año. Criterios y rasgos para estimar las consecuencias de las fallas Criterios para estimar la frecuencia Ing. José Manuel Páez Los daños al personal, impacto a la población y al ambiente serán categorizados considerando los criterios que se indican en la tabla Categoría de los Impactos. Los Impactos en la Producción (IP) cuantifican las consecuencias que los eventos no deseados generan sobre el negocio. Este criterio se evaluara considerando los siguientes factores: Ing. José Manuel Páez El valor resultante permitirá categorizar el IP de acuerdo con los criterios de la tabla Categoría de los Impactos. Los impactos asociados a Daños de las instalaciones (DI) se evaluaran considerando los siguientes factores: • Equipos afectados • Costos de Reparación • Costos de Reposición de Equipos DI = (Costos de Reparación + Costos de Reposición de Equipos) Tiempo Promedio para Reparar (TPPR), Producción Diferida, Costos de Producción (aceite y gas). El valor resultante permitirá categorizar el DI de acuerdo con los criterios de la tabla Categoría de los Impactos. IP = (Producción Diferida x TPPR x Costo Unitario del Producto) Ing. José Manuel Páez Ing. José Manuel Páez Tercer Paso-Cálculo del nivel de criticidad: Para determinar el nivel de criticidad de una instalación, sistema, equipo o elemento se debe emplear la fórmula: Criticidad = Frecuencia x consecuencia Para las variables se utilizan los valores preestablecidos como “categorías” de las tablas Categoría de las Frecuencias de Ocurrencia y Categoría de los impactos, respectivamente. Una vez obtenido el valor de la criticidad, se busca en la Matriz de Criticidad diseñada para PEP, para determinar el nivel de criticidad de acuerdo con los valores y la jerarquización establecidos. Categorías de impactos Ing. José Manuel Páez Ing. José Manuel Páez • Cuarto paso-Análisis y Validación de los resultados: Sexto paso-Determinar la criticidad. Los resultados obtenidos deberán ser analizados a fin de definir acciones para minimizar los impactos asociados a los modos de falla identificados que causan la falla funcional. Este análisis final permitirá validar los resultados obtenidos, a fin de detectar cualquier posible desviación que amerite la reevaluación de la criticidad. Permite completar la metodología, sin formar parte de la misma. Cuando en la evaluación de un activo obtenemos frecuencias de ocurrencias altas, las acciones recomendadas para llevar la criticidad de un valor más tolerable deben orientarse a reducir la frecuencia de ocurrencia del evento. Si el valor de criticidad se debe a valores altos en alguna de las categorías de consecuencias, las acciones deben orientarse a mitigar los impactos que el evento (modo de falla o falla funcional) puede generar. Quinto paso-Definir el nivel de análisis: El resultado obtenido de la frecuencia de ocurrencia por el impacto permite “jerarquizar” los problemas, componentes, equipos, sistemas o procesos, basado en la criticidad. El cuál es el objetivo de la aplicación de la metodología. Ing. José Manuel Páez Séptimo paso-Sistema de Seguimiento de control: Después de la selección de las acciones de mejora en las frecuencias de ocurrencia de los eventos y mitigación de impactos se debe crear y establecer en Seguimiento y Control, para garantizar el monitoreo de le ejecución de las acciones seleccionadas y el cumplimiento de las recomendaciones consecuentes de AC. Ing. José Manuel Páez Consecuencias de Falla y el MCC PMO (optimización del mantenimiento planeado) •En qué forma es importante cada falla (consecuencias de la falla)? Lo primero que debemos hacer es determinar con que se ve relacionada dicha consecuencia de falla, si es con la seguridad de las personas o el medio ambiente, si afecta algún tipo de norma o reglamentación, si afecta la producción, o es el costo o afecta un componente particular y lo siguiente es determinar el grado del problema causado basados en un flujograma de proceso y un análisis de criticidad. Independientemente de la forma en que se desarrolle el programa de mantenimiento siempre existirá la necesidad de su revisión y actualización basada en el historial de fallas, en los cambios operacionales y la aparición de nuevas tecnologías de mantenimiento predictivo. El proceso genérico para realizar dichos análisis se conoce como Planned Maintenance Optimisation (PMO). PMO se ha usado, desde que el mundo se industrializó y la humanidad entendió los beneficios de la ejecución de mantenimiento preventivo. PMO como metodología de análisis se ha mejorado con el objetivo de reflejar la lógica de decisión de RCM, desde su formulación en 1978. El MCC clasifica las consecuencias de fallas en cuatro grupos: •Falla con consecuencias ocultas. •Falla con consecuencias sobre seguridad y medio ambiente. •Falla con consecuencias operativas. •Fallas con consecuencias no operativas Ing. José Manuel Páez Ing. José Manuel Páez Como y porque es PMO más rápido que RCM Las razones principales porque PMO es más rápido que RCM son mencionadas a continuación, y se detallan más adelante en este documento. Diferencias Funcionales entre RCM y PMO RCM y PMO son dos productos completamente diferentes con el mismo objetivo; definir los requerimientos de mantenimiento de los activos. Sin embargo los Gerentes de Activos deben entender que están diseñados para ser usados en situaciones totalmente diferentes. RCM fue diseñado para desarrollar el programa inicial de mantenimiento durante la etapa de diseño del ciclo de vida de los activos (Moubray 1997) mientras que PMO ha sido diseñado para usarlo una vez los activos están en uso. 1. Los modos de falla insignificantes no son analizados por PMO mientras que RCM analiza todos los modos de falla posibles 2. Usando la metodología de PMO varios modos de falla se unen y se analizan en conjunto, mientras que RCM analiza cada modo de falla por separado 3. Con PMO el análisis detallado de las funciones es un paso opcional. La función del equipo se determina en el análisis de consecuencias de falla, ya que en definitiva la perdida de la función es la consecuencia de cualquier falla. Ing. José Manuel Páez Ing. José Manuel Páez PMO es seis veces más rápido que RCM Los beneficios positivos de iniciar un proceso de análisis de mantenimiento que es seis veces más rápido que RCM y que genera el mismo resultado no se exageran. Los beneficios se listan a continuación: •Los recursos para la realización de análisis generalmente son los más escasos en las organizaciones. PMO permitirá al equipo de trabajo cubrir el área de análisis seis veces más rápido con el recurso asignado, lo cual se reflejará en un menor impacto en la operación y las actividades del día a día de la planta. PMO permitirá que la organización se dedique más a la implementación que al análisis. •El análisis de mantenimiento como muchas otras inversiones esta sujeto a rendimientos decrecientes, por ello el uso de RCM resulta inconveniente, ya que su costo sólo permite un análisis limitado a las áreas cuello de botella de la planta. Debido a que PMO es mucho más económico que RCM, se pueden analizar muchos más equipos en la planta, incluyendo aquellos que representan ganancias pequeñas pero no insignificantes. Debilidades de PMO La única debilidad valida de PMO comparado con RCM, para una planta que ya esta en operación es que PMO no lista absolutamente todos los modos de falla. Esto puede ser muy importante desde la perspectiva del manejo de inventarios, sin embargo sí el objetivo y la motivación de la realización de un análisis de mantenimiento es el de generar un plan de mantenimiento efectivo y con enfoque claro, esta debilidad es irrelevante. •En aquellas áreas en donde los modos de falla representan consecuencias de seguridad y al medio ambiente, el uso de PMO permitirá que estos se manejen mucho más rápido que usando RCM. Ing. José Manuel Páez Ing. José Manuel Páez
