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MANTENIMIENTO PREDICTIVO INDUSTRIAL DIPLOMADO EN ANÁLISIS, PLANIFICACIÓN Y PROGRAMACIÓN DEL MANTENIMIENTO 2012 Departamento de Ingeniería Metalúrgica Ing. Maurizio Edwards Ackroyd Magíster en Gestión de Activos y Mantenimiento Postitulo en Corrosión y Selección de Materiales

Alcances y objetivos • Entregar a los alumnos una visión global del proceso de mantenimiento. • Evaluar y analizar datos históricos de modo de conocer parámetros estadísticos básicos para un mejor análisis. • Profundizar modelos de tiempo optimo de intervención. • Conocer códigos y normas vigentes, asociadas al mantenimiento. • Entregar conceptos básicos del mantenimiento basado en condición. • Conocer y evaluar ventajas y defectos de los diferentes tipos de equipos y técnicas en MBC. • Conceptos de RCM, POD.

BIBLIOGRAFIA • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Monchy, F.Teoría y práctica del mantenimiento industrial 1990 Norma PAS 55 Asset Mangement, 2005 El Arte de Mantener, Rodrigo Pascual J, Depto. Ing. Mecánica, U de Chile, abril 2005. Confiabilidad en sistemas, Ismael Gutierrez A., Ramon Hernandez P., Editorial Universidad de Santiago, 2005. Norma IEC-60812, Analisis de FMEA. Evaluation Criteria for Reliability Centered Maintenance (RCM) processes, Norma SAE JA1011, 1999. Guide to the Reliability-Centered Maintenance (RCM) Standard, Norma SAE JA1012, 2002. Norma ISO 14224, recolección e intercambio de datos de Confiabilidad y mantenimiento de equipos, Industria del petroleo y gas. Mantenimiento, función estratégica, Alan Kardec & Julio Nascif, Editorial Qualitymark, 2002. Life Data Analysis Reference, ReliaSoft Publishing, 2005. Menos es Mas, Jason Jennings, Editorial Norma, 2003. Manual de Gestión de Activos y mantenimiento, Adolfo Arata y Luciano Furlanetto, Editorial RIL, 2005. Organización Liviana y Gestión Participativa, Adolfo Arata y Luciano Furlanetto, Editorial RIL, 2005. Dirección y Gestión de Paradas de Planta, The Theory of Constraints, Turnaround, Shutdowns Maintenance, PhD Luis Jose Amándola, Ediciones Espuela de Plata, España, 2005. Maintenance, Replacement and Reliability; Theory and Applications; Andrew K.S. Jardine, Albert H.C. Tsang, Reliatec, 2004. Standard Definitions for Use in Reporting Electric Generating Unit Reliability, Availability, and Productivity, IEEE Std 762. Norma IEC 61346-1, Sistemas industriales, instalaciones, equipos y productos industriales; principios de estructuración y designaciones de referencia. Management Manual, Guidelines for the Naval Aviation Reliability-Centered Maintenance process, NAVAIR 00-25-403, 01 March 2003. Probability of Detection (PoD) curves, derivation, applications and limitations, Research Report 454, HSE, 2006. Mantenimiento, Toda una experiencia, Maurizio Edwards Ackroyd, 2009

Normas de Referencia • • • • • • • • • • • • • •

ISO 14.224 SAE JA 1011 SAE JA 1012 PAS-55 BS 4778 IEC-60812 IEEE Std 1413.1 IEEE Guide for Selecting and Using reliability Predictions MIL-Std-721C (Definitions of terms for Reliability and Maintainability) MIL-Std-756B (Reliability Modeling and Prediction) MIL-Std-1629A (Procedures for performing a failure mode, effects and criticality analysis) MIL-HDBK-472 (Maintainability prediction) API 580, Risk-based Inspection API 581, Risk Based Inspection Base Resource Documnet NORSOK STD Z-008, Criticality analysis for maintenance purposes

Normas afines IRAM 779: Ensayos por emisión acústica (EA), Terminología. IRAM 776: Monitoreo de emisiones acústicas de estructuras, durante la estimulación controlada. IRAM 711: Ensayos de cilindros de acero sin costura por emisión acústica. En discusión pública. IRAM 701: Ensayos por emisión acústica de tanques metálicos de almacenamiento de líquidos a baja presión y atmosférica. En estudio.

END • Líquidos Penetrantes PT según ASTM E165, ASTM E1417 • Partículas Magnéticas MT según ASTM E709 • Radiografía Industrial RT según ASTM E94 / ASTM E1742 • Visual VT según AWS B1.11 • Creep según ASTM E139 • ASME V

Textos recomendados/ referencia

Mantener Mantención Manutención Mantenimiento Mantenibilidad

Equilibrio Perfecto y seguro

El conocimiento se obtiene con capacitación y entrenamiento. La experiencia se logra con el tiempo y la edad. La pasión se lleva dentro y se nutre con los valores.

Objetivo general “Formar profesionales capaces de mejorar la competitividad de las empresas a través de una adecuada gestión de los activos. Asimismo, que estén en condiciones de analizar la problemática del mantenimiento de activos desde una perspectiva global, diseñando y desarrollando soluciones óptimas a través de la gestión estratégica; de los recursos humanos y materiales de la empresa; de la utilización de herramientas de mantención táctica – operativa; y del monitoreo y control de los activos industriales”.

Escenario Realizando entonces una breve reseña histórica podemos decir que el mantenimiento ha pasado de ser el "mal necesario" de la producción, para convertirse en un "factor clave" de la competitividad. En los últimos tiempos ha habido una evolución de conceptos respecto al mantenimiento, en la década del ´80 se hablaba de Gestión de Mantenimiento, en la década del ´90 se amplio el concepto a Gestión de Activos, hoy desde le 2000 ya se esta hablando de Gestión de Confiabilidad.

Escenario Con el actual escenario y altas exigencias de operación con cero faltas, mas la perversa motivación de cautivar la disponibilidad a lo que de lugar, con sesgos de visión global a largo plazo, hace pensar que, el que verdaderamente tiene las respuestas para una solución, es la persona que la esta viviendo, aunque le cueste verla o ponerla en practica; nos referimos al personal de operaciones y mantenimiento O&M.

En todos los procesos es necesario controlar y mantener constantes algunas magnitudes, como la presión, caudal, nivel, temperatura, velocidad, vibración. Los instrumentos de medición y control permiten el mantenimiento y la regulación de estas constantes en mejores condiciones que las que un operador podría realizar.

Sistema integrado de mantenimiento

Falla Falla Potencial Falla Funcional Fractura Rotura Accidente Perdida Perdida de Función

Falla Potencial ≠ Falla Funcional

Responder/ Definiciones • • • • • • • • • • • •

Modo de Falla Tasa de falla Tiempo fuera de servicio, TFS Disponibilidad Indisponibilidad Confiabilidad Costo de ineficiencia Costo de falla Costo de intervención o ejercicio Priorización Criticidad Probabilidad acumulada de falla

Proceso de Mejora Continua priorizando el cumplimiento de etapas claves

Mantenimiento Predictivo/sintomático/basado en condición Vigilancia

Monitoreo

Diagnostico

Protección

El problema a solucionar en la gestión de mantenimiento tiene dos elementos claves; conocer claramente que tipo de acciones hay que tomar sobre los activos (equipos) y estar en capacidad de ejecutarlas oportunamente. En palabras sencillas:

“Saber que hacer y estar capacitado para hacerlo”. El modelo de gestión de activos conduce la optimización de las estrategias de mantenimiento de las facilidades a través del modelo analítico de mantenimiento, el cual es soportado por técnicas de simulación, procesos analíticos de confiabilidad, que permiten direccionar de manera efectiva los recursos de mantenimiento disponibles.

Introducción Sin duda que los mantenedores tienen nuevas oportunidades y desafíos, que les permitirán mirar el futuro con mayor tranquilidad en la medida que se haga uso de la tecnología y criterios ingenieriles. Lo que permitirá asegurar las mejores decisiones y más fundamentados análisis que en definitiva redundan en mejores acciones o intervenciones sobre los activos a nuestro cargo. Sin duda que los cambios y los nuevos paradigmas atemorizan, es hora de cambiar el rumbo, las imprecisiones e improvisaciones son inaceptables, por lo que los invitamos a navegar en las nuevas olas del mantenimiento

Evolución del mantenimiento

La Gran Herramienta

Valija de herramientas del gerente moderno • • • • • • • • • • • • • • • • • •

OIM - Optimización Integral de Mantenimiento TQM - Gestión Total de la Calidad TPM - Mantenimiento Productivo Total KAIZEN - Metodología Mejora Continua POKA YOKE MUDA - Perdidas RCM – Mantenimiento Centrado en Confiabilidad LCC – Costo del Ciclo de Vida DSP – Diseño Sistémico de Procesos KPI – Gestión por indicadores MBR – Mantenimiento Basado en Riesgo MBC – Mantenimiento Basado en Condición FMEA – Análisis de modos de falla y sus efectos FMECA – Análisis de modos de falla, efectos y criticidad Reliability – Confiabilidad Availability – Disponibilidad Mantenibility – Mantenibilidad RCS – Repuestos centrados en la confiabilidad

El dilema de hoy es elegir que “Herramientas” de la “Valija” son adecuadas para su aplicación en “nuestra” organización, en función del contexto en que nos toca desenvolvernos.

Marco Teórico Básico

Marco Teórico Básico

Marco Teórico Básico

Marco Teórico Básico

Marco Teórico Básico

Conceptos a tener presente • • • • • • • • •

Tasa de falla Probabilidad de falla Probabilidad acumulada de falla Confiabilidad Disponibilidad Mantenibilidad Tiempo promedio entre fallas Tiempo promedio para reparar Otros

Tasa de falla λ(t)

Marco Teórico Confiabilidad/ Reliability (R(t)

Probabilidad de falla f(t)

Marco Teórico/ factor de escala η

Existe un 63,2% de probabilidad que el activo físico falle antes de “η” horas. Ideal seria to > 0 Existe problema si to < 0

Interpretación del factor de forma de Weibull ( β ) β < 1 Candidato para reemplazo preventivo β = 1 Se interviene solo cuando falla, no existe beneficio hacerlo antes β > 1 se deberá estimar el mejor momento para la intervención o cambio

Vida inicial o intrinseca • to < 0 • to = 0 • to > 0

Vida inicial o intrinseca “to”

Vida inicial o intrinseca “to”

Vida inicial o intrinsica “to”

Curva de Davis

Distribución de fallas decreciente Distribución de fallas exponencial con tasa constante

Efectividad de las intervenciones • • •

( a )Tan bueno como nuevo ( b )Tan bueno como antes ( c )Mantenimiento imperfecto

λ

Curva de la bañera

¿Como fallan los equipos?

Primero antes de responder, mejor otra pregunta …. • ¿Conocemos la distribución y relación lógica entre los sistemas y/o equipos?

Comportamiento

Benchmarking para tasas de falla λ(t)

Clase 2

Función Gamma

Función Gamma

Tiempo Optimo de Intervención

Objetivo del mantenimiento de activos físicos • Conseguir un determinado nivel de disponibilidad de la producción en condiciones de calidad exigible, al mínimo costo (Cglo) y con el máximo de seguridad para el personal que las utiliza y mantiene.

Flujo del proceso

Cadena de valor

Gestión de Activos Físicos según PAS-55 Human Assets

Financial Assets

Physical Assets PAS 55

Intangible Assets

Information Assets

Visión Amplia del Negocio

Flujo de análisis y mejora continua

Visión

¿Ideas o prejuicios? • “Conjunto de acciones que permiten mantener o restablecer un bien en un estado especifico o en la medida de asegurar un servicio determinado". • "El mantenimiento es la medicina de las maquinas“. • “Un mal necesario”. • “Al servicio de operaciones”. • “Puro gasto”.

¿Existen normas o códigos que orienten a los mantenedores? • • • •

BS 4778 IEEE Std 1413 ISO 15663, Life Cycle Costing NORSOK Z-008

Clasificación del mantenimiento según marco regulatorio

Según su ejecución en el tiempo

Distribución típica del mantenimiento

OEE OEE = A * E * C OEE ≥ 85% A = Disponibilidad E = Eficiencia C = Calidad

Cont. OEE • OEE = TP / TD TP = Tiempo de Produccion TD = Tiempo disponible

MBT /Mantenimiento basado en tiempo • Trata de planificar las actividades de mantenimiento del equipo de forma periódica, sustituyendo en el momento adecuado las partes que se prevean de dichos equipos, para garantizar su buen funcionamiento.

MBC/ Mantenimiento Basado en Condición • Trata de planificar el control a ejercer sobre el equipo y sus partes, a fin de asegurarse de que reúnan las condiciones necesarias para una operativa correcta y puedan prevenirse posibles averías o anomalías de cualquier tipo.

Creación de Histogramas

Nf

Histograma 70 60 50 40 30 20 10 0

65 45 35

28

23

15 0 1

7

6

2

3

4

5 t

6

7

8

9

Conocer los Costos/Beneficio

Costos en Mantenimiento

Análisis de Costos Básicos

Modelo Optimo del Mantenimiento

Efectividad de las intervenciones • • •

( a )Tan bueno como nuevo ( b )Tan bueno como antes ( c )Mantenimiento imperfecto

λ

Lo primero que debemos realizar es evaluar y revisar algunas interrogantes de nuestra gestión, con el ánimo de mejorar y conocer donde estamos:

• ¿Estamos realizando demasiadas mantenciones a los equipos? • ¿No estamos realizando suficientes mantenciones a los equipos?

• ¿Las estrategias de mantenimiento están bien enfocadas? • ¿Estamos aplicando los tipos apropiados de mantenimiento? •¿Se han identificado los activos críticos? •¿Hemos identificado la herramienta adecuada para evaluar criticidad en forma objetiva? • ¿Las frecuencias con que realizamos las actividades de mantenimiento e inspecciones son las adecuadas?

A1

Mantención preventiva •Mantención preventiva a fecha constante. •Mantención preventiva a edad constante. •Mantención preventiva según condición o sintomática (predictiva).

Diapositiva 168 A1

ACER, 21-06-2009

Mantención Preventiva La mantención preventiva puede ser aplicada considerando diversas estrategias. La elección de cada una de ellas va a depender del beneficio económico que se logre de su aplicación. Para el modelamiento y selección de una política de mantención preventiva debe tenerse en cuenta las condiciones siguientes:

• • •

La tasa de falla del componente en cuestión debe ser creciente. El costo total de la no intervención debe ser superior al costo total de la intervención preventiva. Existen solo dos estados posibles para componentes bajo análisis: funcionamiento o no funcionamiento.

Mantenimiento predictivo o sintomático: • Este mantenimiento consiste en intervenir el activo físico, equipo, o la unidad antes de que falle (exista falla funcional), gracias a un pronostico de su comportamiento futuro. El pronostico de la falla puede basarse en un síntoma o en una estimación estadística.

Ejercicio Diagramas Lógicos

Ejercicio/Tarea • ¿Cual es el MTBF de la planta? • ¿Cual es la Confiabilidad R(2500) de la planta? • ¿Cual será la probabilidad acumulada de falla para t = 4000 h? • A su juicio cual será el equipo de menor confiabilidad

Practica con Diagrama de Weibull

Tarea 4 • Si

R(t) =

β exp(-((t-to)/η))

• Despeje el parámetro “t” de la ecuación. • Encuentre el tiempo t, si β = 1,4 [ - ], η = 1250 [h], to = 100 [h] y R( t ) = 0,72 [ - ]

Por monitoreo, se entendió en sus inicios, como la medición de una variable física que se considera representativa de la condición de la máquina y su comparación con valores que indican si la máquina está en buen estado o deteriorada. Con la actual automatización de estas técnicas, se ha extendido la acepción de la palabra monitoreo también a la adquisición, procesamiento y almacenamiento de datos. De acuerdo a los objetivos que se pretende alcanzar con el monitoreo de la condición de una máquina debe distinguirse entre vigilancia, protección, diagnóstico y pronóstico.

Vigilancia de máquinas. Su objetivo es indicar cuándo existe un problema. Debe distinguir entre condición buena y mala, y si es mala indicar cuán mala es.

Protección de máquinas. Su objetivo es evitar fallas catastróficas. Una máquina está protegida, si cuando los valores que indican su condición llegan a valores considerados peligrosos, la máquina se detiene automáticamente.

Diagnóstico de fallas. Su objetivo es definir cuál es el problema específico. Pronóstico de vida la esperanza a. Su objetivo es estimar cuánto tiempo más Podría funcionar la máquina sin riesgo de una falla catastrófica.

Mantenimiento Basado en Condición MBC • Asociado a Criticidad. • Aumento de Confiabilidad. • Mejorar y/o mantener Disponibilidad. • Erradicar las improvisaciones • Ingenierizar la gestión Operativa y de mantenimiento. • Lograr priorización de actividades y tareas.

MBC/ MP/ Técnicas Disponibles • Análisis de Vibraciones/ monitoreo de frecuencias asociadas a eventos operacionales y su entorno. • Análisis de sonido/ Emisión Acústica • Análisis de aceites/ Físico químico • Análisis de gases disueltos en el aceite GDA • Termografía/ Termo visión • Descargas Parciales DP • Temperatura, Presión, vacío • Corrosión, velocidad de corrosión, dosificación de inhibidores • Pruebas Hidrostática en estanques a presión • Integridad de soldaduras estructurales • Estado e integridad de hormigones

Registrar condición inicial de referencia, para luego contrastar estado, para detectar variaciones del mismo en un tiempo t.

¿Cómo podemos identificar el tipo de mantenimiento mas adecuado?

El análisis probabilístico es una solución

Ejercicios

El análisis de los Costos es una solución

El análisis de la Criticidad es una solución

Clase 3

Técnicas Disponibles • • • • • • •

Emisión Acústica ( EA ) Termografía ( Termo visión ) Ondas Guiadas RX baja potencia, en tiempo real Caracterizador de materiales RX Vibraciones Ensayos No Destructivos ( END ), PT, MT, VT, RT

Descargas Parciales

Emisión Acústica (EA) La Emisión Acústica (EA) es la clase de fenómeno que genera ondas elásticas transitorias por la liberación rápida de energía a partir de fuentes localizadas, o las ondas transitorias generadas de este modo. Todos los materiales producen EA durante la creación y propagación de fisuras y durante la deformación.

Emisión Acústica (EA) Las ondas elásticas se mueven a través del sólido hacia la superficie, donde son detectadas por sensores. Estos sensores son transductores que convierten las ondas mecánicas en ondas eléctricas. De este modo se obtiene la información acerca de la existencia y ubicación de posibles fuentes. Esto es similar a la sismología, donde las ondas sísmicas alcanzan las estaciones situadas en la superficie de la tierra. Luego del procesamiento de las señales, se obtiene la ubicación de los centros sísmicos.

Campo de aplicación de EA •Aplicaciones estructurales de la Emisión Acústica, en recipientes de presión, tubos, plataformas offshore, reactores, aeronáutica, etc. •Monitoreo de procesos de manufactura, soldadura, mecanizado, etc. •Diagnóstico acústico, perdidas, mantenimiento predictivo. •Emisión Acústica y movimientos sísmicos, crack, minas, aplicaciones geotérmicas. •Aplicaciones en el campo de la medicina.

Monitoreo fondo de estanques vía Emisión Acústica

Ubicación lineal de fuentes de Emisión Acústica

x = 0.5 (D - Dt v)

Dt = diferencia en tiempo entre hits v = velocidad de onda constante D = distancia entre censores x = ubicación de la fuente medida a partir del censor en el que se produce el primer hit

EA en la determinación del desgaste de herramientas de corte

EA en la determinación del desgaste de herramientas de corte

Monitoreo de tuberías enterradas vía Emisión acústica

Termografía

Termografía. La Termografía Infrarroja es una técnica que permite, a distancia y sin ningún contacto, medir y visualizar temperaturas de superficie con precisión. Los ojos humanos no son sensibles a la radiación infrarroja emitida por un objeto, pero las cámaras termográficas, o de termovisión, son capaces de medir la energía con sensores infrarrojos, capacitados para "ver" en estas longitudes de onda. Esto nos permite medir la energía radiante emitida por objetos y, por consiguiente, determinar la temperatura de la superficie a distancia, en tiempo real y sin contacto.

Termografía.

La gran mayoría de los problemas y averías en el entorno industrial - ya sea de tipo mecánico, eléctrico y de fabricación - están precedidos por cambios de temperatura que pueden ser detectados mediante la monitorización de temperatura con sistema de Termovisión por Infrarrojos. Con la implementación de programas de inspecciones termográficas en instalaciones, maquinaria, cuadros eléctricos, etc. es posible minimizar el riesgo de una falla de equipos y sus consecuencias, a la vez que también ofrece una herramienta para el control de calidad de las reparaciones efectuadas.

ONDAS GUIADAS

El análisis mediante Cámaras Termográficas Infrarrojas, está recomendado para: •Instalaciones y líneas eléctricas de Alta y Baja Tensión. •Cuadros, conexiones, bornes, transformadores, fusibles y empalmes eléctricos. •Motores eléctricos, generadores, bobinados, etc. •Reductores, frenos, rodamientos, acoplamientos y embragues mecánicos. •Hornos, calderas e intercambiadores de calor. •Instalaciones de climatización. •Líneas de producción, corte, prensado, forja, tratamientos térmicos.

Ventajas del Mantenimiento Preventivo por Termovisión •Método de análisis sin detención de procesos productivos, ahorra gastos. •Baja peligrosidad para el operario por evitar la necesidad de contacto con el equipo.

Ventajas del Mantenimiento Preventivo por Termovisión •Determinación exacta de puntos deficientes en una línea de proceso. •Reduce el tiempo de reparación por la localización precisa de la Falla. •Facilita informes muy precisos al personal de mantenimiento. •Ayuda al seguimiento de las reparaciones previas.

Caracterización de materiales vía instrumentos de análisis ITON

Análisis de Gases Disueltos en Aceite GDA

IEEE STD C57

Corrosión

API 653 Tank Inspection

Monitoreo de vibraciones

Clase 4

A continuación detallamos las razones más habituales por las que una máquina o elemento de la misma puede llegar a vibrar. •Vibración debida al Desequilibrado (maquinaria rotativa). •Vibración debida a la Falta de Alineamiento (maquinaria rotativa) •Vibración debida a la Excentricidad (maquinaria rotativa). •Vibración debida a la Falla de Rodamientos y cojinetes. Vibración debida a problemas de engranajes y correas de Transmisión (holguras, falta de lubricación, roces, etc.)

END

Disponibilidad (A(t)) • La disponibilidad es una función que permita calcular el porcentaje de tiempo total en que se puede esperar que un equipo este disponible para cumplir la función para la cual fue destinado. • La disponibilidad de un ítem no implica necesariamente que este funcionando, sino que se encuentra en condiciones de funcionar.

Confiabilidad (R(t)) • Probabilidad de que el activo funcione sin desperfectos durante un cierto tiempo. • Probabilidad de que un sistema o activo logre su función, en sus condiciones de uso, durante un intervalo de tiempo dado.

Mantenibilidad (M(t)) • Es la probabilidad de que la intervención de mantenimiento se lleve a cabo dentro del tiempo definido. • Condiciones de reaparición de un activo que se ha detenido por una falla en su funcionamiento. • Esta relacionado con la capacidad de recuperación de la función. • Capacidad de cumplir el tiempo definido.

Función • Lo que el propietario o usuario de un activo físico quiere que este haga.

Funciones Secundarias • Funciones con las que un sistema o activo físico tiene que cumplir aparte de su función(es) primaria(s), como aquellas necesarias para cumplir con los requisitos normativos y aquellos relacionados con la protección, control, contención, bienestar, apariencia, eficiencia energética e integridad estructural.

Falla • Se entiende como el cese de la función requerida de un ítem y/o activo; o la incapacidad de satisfacer un patrón de desempeño previo.

Falla Funcional • Es la incapacidad del activo para cumplir una función de acuerdo al parámetro de funcionamiento considerado como aceptable. • Estado en el que un sistema o activo físico es incapaz de realizar una función en particular a un nivel de desempeño deseado.

Falla Oculta • Modo de falla cuyos efectos no se hacen aparentes al equipo operacional bajo circunstancias normales si el modo de falla ocurre por si solo.

Falla Potencial • Condición identificable que indica que una falla funcional esta a punto de ocurrir o esta en proceso de ocurrir.

Fallas

Cglo

Marco Teórico

Distribución de Weibull

Objetivos y metas • Subir al máximo el MTBF • Bajar al máximo posible el MTTR • Costo Global mínimo

Mantenimiento preventivo a edad constante • Este modelo se basa en que el componente se sustituirá en el momento que alcance cierta edad o tiempo de uso. El periodo de sustitución “K” transcurrirá desde la ultima intervención, sea esta preventiva correctiva

Mantenimiento preventivo a edad constante Ctm • • • • •

[ C ⋅ R(t ) + C ⋅ (1− R(t ))] = p

e

MTBF

Ctm = Costo de mantenimiento por unidad de tiempo. Cp = Costo de intervención preventiva Ce = Costo de intervención de emergencia o correctiva. R(tp) = Confiabilidad en el instante tp MTBF = Esperanza de tiempo de vida para un periodo de cambio programado tp

Política de Reemplazo

• De acuerdo al modelo que representa el comportamiento del costo global de mantenimiento en el tiempo, es posible identificar el periodo de sustitución de los componentes analizados que minimice el costo global.

Política de Reemplazo [ C E (c ) =

p

]

+ Cd ⋅ (1 − R(t p )) tp

C p = FS ⋅ Crep + M o ⋅ MTTR

Cd = C p + Ci ⋅ MTTR

Modelo para un mantenimiento sintomático •

Ctm = (Cp + Ce * ( 1- R(tp))) / tp

•

•

Ci = (Fact – Cv) * Pro

•

Cp = Rep + Cmo * Tdet

• • • •

•

Ce = Cp + Ci * Tdet

La idea es encontrar el tp optimo para que Ctm sea mínimo.

• • • • • • •

Ctm =Costo total de mantenimiento por unidad de tiempo. Cp = Costo preventivo Ce = Costo emergencia/correctiva R(tp) = Confiabilidad en el tiempo tp tp = Tiempo optimo de intervención o detención Ci = Costo de ineficiencia Fact = Facturación Cv = Costo variable Pro = Producción Rep = Repuestos Cmo = Costo mano de obra Tdet = Tiempo detención

Modelo para un mantenimiento sintomático • Ctm =Costo total de mantenimiento por unidad de tiempo. • Cp = Costo preventivo • Ce = Costo emergencia/correctiva • R(tp) = Confiabilidad en el tiempo tp • tp = Tiempo optimo de intervención o detención • Ci = Costo de ineficiencia • Fact = Facturación • Cv = Costo variable • Pro = Producción • Rep = Repuestos • Cmo = Costo mano de obra • Tdet = Tiempo detención

CTM = (Cp + Ce * ( 1- R(t))) / t

k = kp/kc r = Cf/Ci Xs = ( k * (1/(β-1)))^(1/β) X = (t –t0)/η kc ≤ ((Ci +Cf)/MTBF) Tp = η * Xs + to k = Cuociente entre costo de mantenimiento preventivo y correctivo. kp = Costo mantenimiento Preventivo kc = Costo mantenimiento Correctivo r = Cuociente entre costo de falla y ejercicio. Cf = Costo de falla Ci = Costo de ejercicio o intervención β = Factor de Forma de Webull. MTBF = Tiempo Promedio entre fallas Xs = Representa al periodo optimo entre intervenciones. X = tiempo normalizado con respecto a la vida característica. Tp = Periodo entre intervenciones preventivas. t0 = Tiempo vida anterior según Weibull. η = Factor de Escala según Weibull, o vida característica.

to = 0 [h] β = 1,5 η = 257 [h] MTBF = 231,9 [h] k = 25.000/24.148 = 1,035 [-] r = 5.000.000/600.000 = 8,33 [-] Xs = ( 1,035 x (1/(1,5 – 1)))^(1/1,5) Xs = 1,62 [-] kc ≤ ((600.000+5.000.000)/231,9) kc ≤ 24.148 [$] Tp = 257 x 1,62 + 0 = 417,50 [h] Tp ≈ 418 [h]

Definición periodo de inspección • kp/ kc = (1 + (S/I))/( 1 +r ) • r=P/I • S < ((kpr/kc) * ( 1 + r ) – 1 ) * I • kp/ kc < kpr/ kc • T < to + η * ( kpr/kc) * ((1/(β1))^(1/ β) • Ts = η * Xs + to

• kp = Costo de mantenimiento predictivo • kpr = Costo de mantenimiento preventivo • kc = Costo de mantenimiento correctivo • S = Costo de medición y análisis • r = Relación entre costo de falla y costo de intervención • P = Costo de falla relacionado a no hacer la mantención • I = Costo de mantenimiento o intervención

Por lo anteriormente expuesto resulta clave poder determinar entonces de la mejor forma el intervalo, en este caso haciendo uso de conceptos de confiabilidad y RCM, basándose en análisis del intervalo P-F considerando los costos asociados y administrando el riesgo de forma prudente. Para ello utilizaremos los conceptos y marco teórico desarrollado por NAVAIR plasmado en documento NAVAIR 00-25-403 quien ha materializado algunas propuestas.

Intervalo P-F

Marco Teórico ESMeff = (EPF/(EPF + EFF)) MTBFnsm = MTBCA + (PFtl / 2) MTBCA = (NE*HD*365*NA) /NFA

Marco Teórico SMEI = HD*DM*M

PF = SMEI * ((Ln (1-ESMeff) / (Ln (1-POD))

PFtl = SMEI * (ESMeff / POD)

Marco Teórico

N = Ln (Pact) / Ln (1-POD)

N = (Ln((-MTBFnsm*COC) / PF) / (CFF-CPF)*Ln(1-POD))) / (Ln(1-POD)) IN = PF / N Pact = (1 – POD)^N

EPF = Equipos con fallas potenciales EFF = Equipos con fallas funcionales POD = Probabilidad de detectar fallas durante la primera inspección HD = Horas día de trabajo normal DM = Días mes de trabajo normal

Resumen de Descripción

M = Meses de evaluación Pact = Probabilidad de falla tolerable Hcoc = Horas hombre para tareas de mantenimiento on-condition Hcff = Horas normales para FF Hst_cff = Horas de sobre tiempo para FF NA = Numero de años NFA = Numero de fallas por año NE = Numero de equipos COC = Costo por mantenimiento basado en condición CFF = Costo de reparación por falla funcional CPF = Costo de reparación por falla potencial MTBCA = Tiempo promedio entre acciones correctivas

MTBFnsm = Tiempo promedio entre fallas con mantenimiento no programado ESMeff = Programa de mantenimiento Existente SMEI = Intervalo existente de mantenimientos programados PF = Tiempo entre falla potencial y falla funcional, con formula larga PFtl = Tiempo entre falla potencial y falla funcional, con intervalos de inspección muy largos N = Numero de inspecciones durante intervalo PF

Resumen de Descripción

iin = Intervalos de inspección con PFtl Iin/h = intervalos de inspección considerando horas normales de actividades NC = Intervalo de inspección por método de consecuencia económica N = IN = Intervalo de inspección Ocop(seg) = Consecuencias en seguridad Ocop(ope) = Consecuencias Operacionales Ocop(eco) = Consecuencias Económicas

Clasificación de Severidad

Rango de Intervalo de inspección

Determinación de los intervalos de intervención relacionadas ala incertidumbre de falla: CBR = Relación de control de costo/beneficio

CBR < 1

La fórmula usada para asegurar esto es como sigue: CBR = Relación de control de costo/beneficio CBF = Costo de la reanudación/del reemplazo antes de la falta, NS = Porcentaje de los artículos que sobreviven al intervalo propuesto de la tarea t = el intervalo propuesto de la tarea CAF = Costo de la reparación/del reemplazo y daño colateral (eventualmente) después de falta (si los impactos operacionales se han convertido a los costes, se aseguran que sean incluidos), MTBF = tiempo medio entre fallas (sin tarea preventiva en el lugar) MTTFp = tiempo medio a la falla de los artículos que fallan antes del intervalo propuesto de la tarea.

Inspección de Grietas utilizando Corrientes de EDDY

Sabemos que:

N = ln (Pact) / ln (1(1- POD)

(1 (1-- POD) = Probabilidad de no detectar fallas potenciales en la primera inspeccion. (1 (1-- POD)^N = Probabilidad de no detectar fallas potenciales en la inspeccion “N” La meta de la inspección es (1 (1-- POD)^N < Pact La inspección mas larga cumplirá el criterios u ocurriría en (1 (1-- POD)^N = Pact

PID = POI x POD I = IN + IT IE = (IN + (IT / W)) POI = 1 – PON Pd = Dd/100 Po = 1 - Pd PID > 0,6

Donde: POI = Probabilidad de existencia POD = Probabilidad de detección PID = Índice de detección PON = Probabilidad de No detectar defectos o discontinuidades Cov = Porcentaje de la cobertura Dd= Distribución del defecto en % Pd = Probabilidad que una unidad contenga un defecto Po = Probabilidad que una unidad no contenga ningún defecto I = Nivel actual o porcentaje real de END IE = Nivel o porcentaje equivalente de END IN = % no apuntados o indicados de END IT = % apuntados o indicados de END W = Factor de ponderación

Disponibilidad A(t) A(t) = UT/(UT – DT) A(t) = MTBF / ( MTBF – MTTR) Indisponibilidad = 1 – A(t)

Factores Críticos que afectan la Disponibilidad A(t) • Frecuencia de las averías (MTBF) • Tiempo necesario para reparar las mismas (MTTR)

Confiabilidad de los Sistemas

Confiabilidad sistema Serie

Confiabilidad sistema Paralelo

Efecto del fraccionamiento

Gráfica Agudas y Crónicas

Alcances • Se establece que aquellas fallas con MTTR muy alto son del tipo Agudas. • Las fallas con “n” muy alto se consideran fallas Crónicas. • Las fallas Crónicas son las que nos bajan o roban la Confiabilidad (A(t)). • Las fallas Crónicas apuntan a problemas en la operación del equipo o de la calidad de materiales usados. • Las fallas agudas apuntan a problemas en las practicas de inspección, mantención preventiva, diseño, o disponibilidad de recursos.

El enfoque ABC (priorización e identificación) • “Usted puede hacer lo que desee, pero no puede hacerlo todo”. • Concentre primero sus esfuerzos en las tareas mas importantes (priorice). • Primero lo primero

Al momento de planificar tener presente • • • • • • • • •

Tener presente las prioridades. Tener a la vista las metas. Organizar las tareas. Organizar la información de uso frecuente y prever el acceso rápido a ella. Confeccionar listas de asuntos pendientes. Saber delegar y cobrar. Especificar los resultados deseados. Identificar los recursos disponibles y sus rendimientos. No olvidar “ Planee su trabajo y trabaje con su plan”

Obtención del Tiempo óptimo de intervención T(t) para una unidad de pulverizadores

Análisis tiempo óptimo de intervención T(t) • Por historial de intervención (por experiencia y practica). Existen planillas, planes maestros y/o hojas de ruta en ejercicio. No siempre justificadas, en algunos casos nos genera sobre mantenimiento, es nuestro caso al revisar costos acumulativos obtenemos kp/kc = 4 • Nuevas propuestas del fabricante, por eventos en otras unidades similares en el resto del mundo. • Ocurrencia periódica que obliga a una intervención constante, ante la eminente falla. (estrategia mantto. Proactivo). • Revisión de datos que justifiquen las intervenciones desde un punto de vista económico y operacional, es decir al mínimo costo global (Cglo), menor al Tiempo optimo (T(t)) y en todo caso no superior al MTBF.

Alcances • Se establece que aquellas fallas con MTTR muy alto son del tipo Agudas. • Las fallas con “n” muy alto se consideran fallas Crónicas. • Las fallas Crónicas son las que nos bajan o roban la Confiabilidad (A(t)). • Las fallas Crónicas apuntan a problemas en la operación del equipo o de la calidad de materiales usados. • Las fallas agudas apuntan a problemas en las practicas de inspección, mantención preventiva, diseño, o disponibilidad de recursos.

¿Estamos realizando demasiadas mantenciones a los equipos? ¿No estamos realizando suficientes mantenciones a los equipos? ¿Las estrategias de mantenimiento están bien enfocadas? ¿Estamos aplicando los tipos apropiados de mantenimiento? ¿Las frecuencias con que realizamos las actividades de mantenimiento e inspecciones son las adecuadas?

Círculo Vicioso del mantenimiento

Planificación Dentro de las propuestas de mejora esta la relacionada con la planificación y programación de actividades, de forma de eliminar o disminuir los tiempos muertos o improductivos; es así como utilizando indicadores de clase mundial podemos decir: Tiempo para planificación: 65% Tiempo para ejecución: 33% Revisión o recoger frutos: 2%

Planificación Coherente con lo anterior podríamos indicar que una buena planificación de la carga de trabajo estaría relacionada con la definición optima de planificadores según sean las Horas Hombre disponibles o manejadas por ellos; según esto podemos indicar que: Un buen planificador puede gestionar hasta 1000 HH/Semana.

Planificación Un buen planificador puede gestionar hasta 1000 HH/Semana. Según esta referencia podríamos indicar, que trabajando 45 horas semanales por hombre, en una dotación promedio de 35 personas por planta, se requiere de:

Planificación N = (Dot*HS)/GHS Donde: N = Numero ideal de planificadores [-] Dot = Dotación promedio [N° personas] HS = Horas de trabajo Semanales [hr] GHS = Gestión de horas hombre planificables semanales. Dot = 35 HS = 45 GHS = 1000 N = (35*45)/1000 = 1,57 ≈ 1,6

Roles Típicos en Gestión del Mantenimiento •Jefe de Plantas •Jefe de Operación •Jefe de Mantenimiento •Jefe de Ingeniería y Proyectos •Supervisores de especialidad •Capataz de áreas/Técnicos Especialistas •Planificador •Programador •Ingeniero en Confiabilidad •Estudios y Capex (IC) •Encargado de Compra •Bodegas y/o almacenes

Beneficios

Introducción El aumento de productividad y calidad que se exige a nuestros activos, debido a un cada vez más competitivo mercado, hace que la función mantenimiento una herramienta competitiva que en los últimos años ha tenido una gran evolución. Los sistemas, maquinas y sus componentes fallan inevitablemente en algún momento. Uno de los desafíos importantes de la ingeniería de la confiabilidad es predecir cuando ocurrirá la falla. Situación de difícil análisis ya que muchas veces no se cuenta con los datos o herramientas mínimas.

Control de Indicadores

Índices Típicos • • • • • • • • • • •

Mantto. Correctivo: 10-15% Mantto. Preventivo: 30-60% Trabajos Urgentes: 30-40% Trabajos Pendientes: 1,5% Semanas Costos Mantto.: 4-9% Costos Mantto. Preventivo: 20% Costos Mantto. Correctivo: 70% Costos de Modificaciones y Mejoras: 10% Ausentismo: 6-10% Horas extras: 5-10% Mano de obra indirecta: 14-30%

A=D*U*R*

• • • •

4 (1/10 )

D = Disponibilidad (90-94%) U = Utilización (85-90%) R = Rendimiento (100-110%) A = Aprovechamiento (85%)

E = ( O * R ) / 100 • E = Eficacia (50-64%) • O = Ocupación (70-80%) • R = Rendimiento (70-80%)

Defectos

Calidad • El Dr. Deming sugiere una nueva y radical definición de la definición de una empresa: Más que hacer dinero, es mantenerse en el negocio y brindar empleo por medio de la innovación, la investigación, la mejora constante y el mantenimiento.

Calidad • La calidad NO proviene de la inspección sino de la mejora del proceso. • La calidad NO se inspecciona se fabrica. • Calidad = Adecuado para el Uso.

Parámetros de Confiabilidad Sin duda que uno de los parámetros de Weibull más interesante, corresponde al factor Beta ( β ), o bien llamado factor de forma, el cual permite identificar fenómenos y zona o clase de la curva, la cual ubica a los activos en familias de fallas, las cuales podrían responder a distintas formas de distribución o agrupación estadística de las mismas. Es por ello que el β, es el parámetro que mas información entrega, y al cual todo mantenedor quiere llegar.

Revisando el diagrama de comportamiento tasa de falla λ(t), podemos observar tres fases claramente identificadas, donde la tercera con 1 < β < 3,7 muestra un sector de alto interés y aplicación industrial; donde intervenciones o acciones de mejora afectan significativamente la vida útil de los equipos o activos. Así también es la zona de efectos asociados a fenómenos de desgaste y ciclos de carga asociados a fatiga o cargas alternantes o dinámicas.

Mejora Confiabilidad del Activo

Integración de proyectos y gestión de activos a largo plazo

RCM

NPR/ IEC 60812 Se deberá identificar todos los modos de fallas posibles, luego evaluar el NPR de cada uno de ellos NPRi, para luego obtener el acumulado o global NPR_sum el cual podría tener valores mayores o iguales al máximo de NPRi, es decir 1000. La idea entonces es priorizar aquellos equipos con NPR_sum mayores, los cuales tendrían mayores formas de fallar [4]. NPR = D x O x S [-] S = (k1*CM)+(k3*RP)+(k2*MA)+(k4*CP) k4 > k3 > k2 > k1 1 ≤ NPRi ≤ 1000 NPR_sum = Σ NPRi NPR_max = máximo (NPR)i k