Curso:
MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD (MCC) RELIABILITY CENTERED MAINTENANCE (RCM) Certificado por:
Desarrollado por:
CARLOS PARRA
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INGECON www.confiabilidadoperacional.com PhD. Ingeniería Industrial Msc. Ingeniería de Mantenimiento
2011
ii AGENDA DEL TALLER: Tópico
Actividad
Objetivos Introducción al Mantenimiento Clase Mundial Optimización de la Confiabilidad Operacional Introducción al MCC Equipo Natural de Trabajo Rol del facilitador MCC Proceso de implantación del MCC Análisis de Criticidad de Sistemas Desarrollo Contexto Operacional Análisis de los Modos y Efectos de Fallas (AMEF) Definición de Funciones Definición Fallas Funcionales Definición de modos de fallas Descripción de los efectos de los modos de fallas Ejercicios Modos de fallas y Efectos
Ejercicios propuestos
Ejercicios propuestos Ejercicios propuestos Ejercicios propuestos
Ejercicios propuestos
Proceso de selección de las actividades de mantenimiento – Árbol lógico de decisión del MCC Índices de control en Mantenimiento Ejercicios propuestos Beneficios de la implantación del MCC / Revisión final
iii
INTRODUCCIÓN En la actualidad, las organizaciones industriales están implantando nuevas técnicas, con el objetivo principal de optimar sus procesos de Gestión del Mantenimiento. Dentro de estas nuevas técnicas, la metodología de gestión del mantenimiento denominada: Mantenimiento Centrado en Confiabilidad
(MCC), constituye actualmente, una de las principales y más efectivas
herramientas para mejorar y optimar el mantenimiento en las organizaciones.
El éxito del MCC a nivel mundial, se ha debido principalmente a que esta filosofía permite establecer
los requerimientos
necesarios de mantenimiento de los distintos equipos en su
contexto operacional, tomando en cuenta básicamente, el posible impacto que pueden provocar las fallas de estos equipos: al ambiente, la seguridad humana y las operaciones, aspectos que en el presente, son considerados de vital importancia dentro de cualquier proceso productivo.
Por lo expuesto anteriormente, el Mantenimiento Centrado en Confiabilidad, se convierte hoy en día, en una de las principales herramientas utilizadas por las organizaciones de categoría Clase Mundial.
iv OBJETIVOS Los objetivos principales de este taller son: Explicar la teoría básica del MCC y describir de forma detallada el proceso de implantación del MCC. Definir los diferentes tipos de funciones de los sistemas y establecer los parámetros de ejecución en términos de seguridad, impacto ambiental, calidad, rangos operacionales y rangos de control. Identificar los caminos por los cuales los sistemas pueden dejar de cumplir sus funciones (fallas funcionales). Identificar las causas (modos de fallas) que provocan las fallas funcionales. Evaluar los riesgos que provocan los modos de fallas, jeraquizarlos en función de su impacto y establecer prioridades de mantenimiento. Comprender y utilizar, el proceso lógico de decisión diseñado por la metodología del MCC, para seleccionar tareas y frecuencias efectivas de mantenimiento. Aplicar los conceptos teóricos del MCC y llevar a cabo aplicaciones prácticas reales, aprovechando la experiencia de cada uno de los participantes.
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GLOSARIO AC
Análisis de Criticidad
ACR
Análisis Causa Raíz
ACRB
Análisis Costo Riesgo Beneficio
AMEF
Análisis de Modos y Efectos de Fallas.
CCPS
Center for Chemical Process Safety.
IBR
Inspección Basada en Riesgos.
OREDA
Offshore Reliability Data.
MCC
Mantenimiento Centrado en Confiabilidad.
UT
Up time o tiempo operativo entre fallas.
TBF
time between failures o tiempo entre fallas.
DT
Down time o tiempo no operativo entre fallas.
TTR
Time to repair o tiempo necesario para reparar.
TO
Time out o tiempo fuera de control.
MTTR
Mean time to repair.
MTBF
Mean time between failures, tiempo medio entre fallas.
MUT
Mean up time, tiempo medio de funcionamiento entre fallas.
MDT
Mean down time, tiempo medio de indisponibilidad entre fallas.
MTTR
Mean time to repair, tiempo medio para reparar.
MTO
Mean out time, tiempo medio fuera de control.
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CONTENIDO
Página Agenda del taller Introducción Objetivos Glosario
........................................................................................................................................... ii .......................................................................................................................................... iii .......................................................................................................................................... iv ............................................................................................................................................v
CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN AL MANTENIMIENTO CLASE MUNDIAL ................................................1 1.1. Evolución del Mantenimiento ......................................................................................................1 1.2. Mantenimiento Clase mundial ......................................................................................................2 1.3. Proceso de Optimización de la Confiabilidad Operacional ...........................................................4 CAPÍTULO 2: TEORÍA BÁSICA DEL MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD ..................6 2.1 Antecedentes del MCC ...............................................................................................................6 2.2 Definición del MCC ....................................................................................................................7 2.3 Proceso de implantación del MCC ...............................................................................................8 2.3.1 Conformación e importantcia de los equipos naturales de trabajo ..................................9 2.3.2 Selección del sistema y definición del contexto operacional .......................................11 2.3.3 Desarrollo del contexto operacional ..............................................................................14 CAPÍTULO 3: AMEF : ANÁLISIS DE LOS MODOS Y EFECTOS DE FALLAS............................................18 3.1 Funciones y estándares de ejecución ...........................................................................................19 3.1.1 Definición de función y tipos de funciones ..............................................................19 3.1.2 Estándares de ejecución ............................................................................................22 3.1.3 Registro de los estándares de ejecución ...................................................................26 3.2 Fallas funcionales........................................................................................................................ 27 3.3 Modos de fallas ............................................................................................................................29 3.3.1 Nivel de identificación de los modos de fallas .........................................................29 3.3.2 Causas Raíces de las fallas funcionales .....................................................................31 3.3.3 Registro de los modos de fallas .................................................................................32 3.4 Efectos de los modos de fallas .....................................................................................................32 3.4.1 Categorías de los efectos de fallas .............................................................................34 CAPÍTULO 4: EL MCC Y LOS MODOS DE FALLAS OCULTOS ................................................................37 4.1 Identificación de las fallas ocultas ............................................................................................37 4.2 Rutinas de mantenimiento para prevenir modos de fallas ocultos...........................................38 CAPÍTULO 5: SELECCIÓN DE LAS ACTIVIDADES DE MANTENIMIENTO ............................................40 5.1 Actividades preventivas ............................................................................................................41 5.2 Actividades correctivas .............................................................................................................43 CAPÍTULO 6: ÍNDICES BÁSICOS DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO ................................................44 6.1 Cálculo de la disponibilidad .....................................................................................................45 6.2 Cálculo de la confiabilidad.......................................................................................................46 CAPÍTULO 7: BENEFICIOS DE LA IMPLANTACIÓN DEL MCC .................................................................50 BIBLIOGRAFÍA ..........................................................................................................................................52 ANEXOS: ANEXO 1: EJERCICIOS PROPUESTOS ..............................................................................................53
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LISTA DE FIGURAS Figuras
Página 1. Evolución del Mantenimiento .....................................................................................................................1 2. Diez mejores prácticas Mantenimiento Clase Mundial ...........................................................................3 3. Áreas a optimizar .....................................................................................................................................3 4. Proceso de gestión de la confiabilidad operacional ................................................................................4 5. Siete preguntas claves del MCC ..............................................................................................................8 6. Proceso de implantación del MCC ............................................................................................................8 7. Integrantes del Equipo Natural de trabajo ................................................................................................9 8. Roles de los participantes de los Equipos Naturales ................................................................................10 9. Criterios a evaluar – Matriz de Criticidad................................................................................................13 10. Matriz de Criticidad .................................................................................................................................14 11. Definición del Contexto Operacional ......................................................................................................15 12. Diagrama Entrada Proceso Salida ............................................................................................................16 13. Flujograma para el desarrollo del AMEF ................................................................................................18 14. Estándar de ejecución deseado / Influencia del mantenimiento ...............................................................24 15. Categoría de las Consecuencias de los modos de fallas ..........................................................................35 16. Identificación de las consecuencias de los modos de fallas ..................................................................40 17. Flujograma de selección de las actividades de mantenimiento ................................................................41 18. Curva de comportamiento de las fallas potenciales .................................................................................42 19. Distribución de fallas ...............................................................................................................................44 20. Curva de la Bañera ..................................................................................................................................47 21. Ejemplo de Distribución de fallas - Equipo X ........................................................................................48 22. Ejemplo de Distribución de fallas – Equipo Y ........................................................................................49 23. Beneficios del MCC ...............................................................................................................................51
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CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN AL MANTENIMIENTO CLASE MUNDIAL 1.1.Evolución del Mantenimiento En la siguiente figura encontramos un resumen que ilustra la evolución del mantenimiento:
Mayor disponibilidad de la maquinaria •Mayor duración de los equipos •Menores Costos
Reparar en caso de avería
1940
1950
1960
1970
•Mayor disponibilidad y MCC confiabilidad •Mayor Seguridad •Mejor calidad del producto •Armonía con el medio ambiente •Maximizar Cont.Operacional •Costos aun menores 1980
1990
2000
Figura # 1. Evolución del Mantenimiento
Años 30 a mediados de años 50 Equipos robustos, sobredimensionados, simples. Los modos de fallas estaban concentrados en el desgaste de pieza y metalúrgicos. No existía alta mecanización de la industria. Poca importancia a los tiempos de parada de los equipos. La prevención de fallas en los equipos no era de alta prioridad gerencial. La política de mantenimiento mayormente aplicada era la de mantenimiento reactivo o de reparación. No había necesidad de un mantenimiento sistemático. Las actividades demandaban poca destreza. Volúmenes de producción bajos. Años 50 hasta mediados de años 70. Por primera vez, se comienza a darle importancia a la productividad. Incremento de la mecanización en las industrias y complejidad de los equipos. Mayor importancia a los tiempos de paros de los equipos. Inicio del concepto de mantenimiento preventivo. Para los años 60 este consistía principalmente en mantenimiento mayores (Over Haul) de acuerdo a una frecuencia fija. Crecimiento rápido de los costos de mantenimiento al compararlos con otros costos de operación. Implantación y crecimiento de sistemas de planificación y control de mantenimiento. Maximizar vida útil de la infraestructura, sistemas, equipos y dispositivos, por incremento del capital asociado a la adquisición de los mismos. Instalaciones, sistemas y equipos con alta capacidad de respaldo Altos niveles de inventario de repuestos
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Mayor involucramiento de las gerencias con la fuerza laboral hacia la definición de las tareas de mantenimiento Computadoras centralizadas, muy lentas, programas que no permitían la interacción efectiva con el usuario
Años 70 hasta el presente Alto grado de mecanización y automatización Demanda por alto valor en la disponibilidad y confiabilidad de la infraestructura, sistemas, equipos y dispositivos Importancia a la productividad y estándar de calidad Importancia relevante a la protección integral de las personas, equipos y ambiente Relevancia de los costos de mantenimiento en su contribución a la optimación y control de costos de las empresas, es decir, tener una alta efectividad en el control de costos. Extensión al máximo de la vida útil de la infraestructura, sistemas, equipos y dispositivos. Alto volúmenes de producción Competitividad como factor de sobrevivencia de las empresas Alto nivel de competencia del personal de mantenimiento Nuevas técnicas e investigación cuestionan lo establecido. Desarrollo acelerado de la tecnología de información, computadoras más rápidas, pequeños programas más amigables, integración de redes a través de estaciones de trabajo, sistemas expertos. Desarrollo del mantenimiento predictivo Énfasis en darle importancia a los valores de confiabilidad y mantenibilidad en la etapa de diseño de la infraestructura, sistemas, equipos y dispositivos. Comienzo en los últimos años de los 70, de la aplicación de las filosofías Mantenimiento Productivo Total (TPM) y del Mantenimiento Centrado en confiabilidad (MCC) 1.2.Mantenimiento Clase Mundial El Mantenimiento Clase Mundial MCM, es el conjunto de las mejores prácticas que reúne elementos de distintos enfoques organizacionales con visión de negocio, para crear un todo armónico de alto valor práctico, las cuales aplicadas en forma coherente generan ahorros sustanciales a las empresas. Características: Promueve constantemente, la revisión y/o actualización de las mejores prácticas en el ámbito mundial. Alinea las prácticas en función de la gente, los procesos y la tecnología. Enfatiza en el desarrollo de estrategias para facultar a las personas en su desempeño. Establece estrategias orientadas a la integración de los diferentes entes que participan en la cadena de valor de los procesos, con visión holística del negocio. Considera fundamental la tecnología de información como habilitador esencial para la integración de los procesos. Asigna un peso específico a la planificación disciplinada, como función del proceso gerencial. Fomenta la identificación de oportunidades de mejoras, generando cambios de paradigmas en el negocio. Orienta y gerencia el cambio planificado, como objetivo estratégico a través del desarrollo y educación permanente de la gente.
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PROCESOS
GENTE PROCESOS ORIENTADOS AL MEJORAMIENTO CONTINUO
TECNOLOGIA
INTEGRACION CON PROVEEDORES
ORGANIZACION CENTRADA EN EQUIPOS DE TRABAJO
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COMPROMISO GERENCIAL
PROCESOS PROACTIVOS PLANIFICACION Y PROGRAMACION
OPTIMIZACIÓN CONFIABILIDAD OPERACIONAL
CONTRATISTAS ORIENTADOS A LA PRODUCTIVIDAD
COMPROMISO GERENCIAL
SIMPLIFICACION DE PROCESOS
GERENCIA DISCIPLINADA PARADA DE PLANTAS
Figura # 2.Diez Mejores Prácticas del Mantenimiento Clase Mundial
Mejoras buscadas
Rangos
Producción
10 – 12%
Paradas imprevistas
50 – 55%
Horas/hombre
35 – 40%
Costos de Mantenimiento
23 – 30%
Costos de producción
12 – 16%
Accidentes
80%
Retrabajo
20 – 40%
Inventarios
10 – 30%
Disponibilidad y Confiabilidad
10 – 15%
Figura 3: Áreas a Optimizar
Comportamiento
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1.3.Proceso de optimización de la Confiabilidad Operacional La Confiabilidad Operacional se define como: “Capacidad de una instalación (infraestructura, personas, tecnología) para cumplir su función (haga lo que se espera de ella), y en caso de que falle, lo haga del modo menos dañino posible”. Una instalación confiable debe incluir tanto continuidad riesgos
operacional como control de
Características del proceso de mejoramiento de la CO: • Mejorar CO se puede conseguir mediante muchas iniciativas. • No existe una única metodología que domine todos sus aspectos. • Depende de la interacción entre los equipos, los procesos, los humanos y el ambiente organizacional. • La presencia ineludible de la incertidumbre coloca a la confiabilidad en el ámbito de las decisiones basadas en riesgo A partir de este concepto, un proceso de Gestión de Confiabilidad se basa en cuatro parámetros fundamentales: (ver Fig. 4)
Figura # 4: Proceso de gestión de la Confiabilidad Operacional
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La Confiabilidad Humana que involucra “la parte blanda” de la empresa, es decir, la estructura organizacional de todo el personal, tipo de gerencia, cultura de la empresa, sistemas administrativos, etc.
La Confiabilidad de Procesos que engloba todo lo concerniente a procedimientos, procesos y operaciones.
La Confiabilidad de Equipos que se orienta hacia la confiabilidad desde su diseño, es decir, involucra el tipo de diseño, cambios del tipo de material, la forma y procedimientos del ensamblaje. El objetivo fundamental de incluir los aspectos de confiabilidad desde el diseño, esta relacionado con el aumento del tiempo promedio operativo (TPO).
La Confiabilidad de los Procesos de Mantenimiento (Mantenibilidad) que se enfoca hacia el mantenimiento de los activos, las habilidades básicas que puede desarrollar el personal, la efectividad y calidad del mantenimiento, con el objetivo de optimizar (disminuir) el tiempo promedio para reparar (TPPR).
Es importante, puntualizar que en un programa de optimización de la confiabilidad operacional de un sistema, es necesario el análisis sistémico de los cuatro parámetros operacionales: confiabilidad humana, confiabilidad de los procesos, mantenibilidad de los equipos y la confiabilidad de los equipos. La variación en conjunto o individual que pueda sufrir cada uno de los cuatro parámetros presentados, afectará el comportamiento global de la confiabilidad operacional de un determinado sistema. Áreas de influencia del proceso de optimización de la Confiabilidad Operacional: Elaboración de los planes de mantenimiento e inspección en equipos estáticos y dinámicos. Solución de problemas recurrentes en equipos e instalaciones que afectan los costos y la confiabilidad de las operaciones. Determinación de tareas de mantenimiento que permitan minimizar los riesgos en las instalaciones Definición de procedimientos operacionales y prácticas de trabajo seguro.
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TEORÍA
BÁSICA
CAPÍTULO 2 DEL MANTENIMIENTO CONFIABILIDAD
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CENTRADO
EN
2.1.Antecedentes del MCC El Mantenimiento Centrado en Confiabilidad se originó hacia el final de la década de los años 60, en un esfuerzo conjunto del gobierno y la industria aeronáutica norteamericana, a fin de establecer un proceso lógico y diseñar actividades de mantenimiento apropiadas con frecuencias optimas para estas actividades, para atender el advenimiento de nuevas aeronaves de mayor tamaño, capacidad y complejidad, así como el crecimiento del parque aéreo. La complejidad de los nuevos sistemas hacía casi imposible que los mismos fueran mantenidos con los antiguos conceptos y políticas. El objetivo de este grupo de trabajo fue establecer procedimientos de mantenimiento apropiados que permitieran reducir los tiempos de parada por mantenimiento, reducir los costos de mantenimiento e incrementar la seguridad de los vuelos. Como resultado de este esfuerzo se publicó el documento “MSG-1: Maintenance Evaluation and Program Development”, el cual formaliza y establece nuevos criterios para el desarrollo de programas de mantenimiento. Anterior a la publicación del MSG-1, los programas de mantenimiento estaban diseñados para ser ejecutados en cada equipo sin considerar la importancia del mismo en el funcionamiento del sistema. La importancia de este documento radica en el cambio de los paradigmas existentes hasta ese momento para la conceptualización de las políticas de mantenimiento. A partir de este documento la orientación cambia desde la evaluación de las funciones del equipo hacia el análisis de las funciones del sistema. Posteriormente, se publicó el documento MSG-2 para generalizar en toda la industria aeronáutica el uso de los procedimientos desarrollados en el MSG-1. En este segundo documento se incorporó una herramienta simple pero poderosa, llamada árbol de decisión lógico. Un árbol de decisión lógico es un diagrama que provee una secuencia de preguntas acerca de una serie de posibles eventos y sus consecuencias, estructurado de manera lógica y jerárquica. Cada pregunta en el árbol de decisión sólo puede ser contestada con un SI ó NO. La respuesta a cada pregunta puede conducir a una acción ó a la próxima pregunta en la secuencia. El árbol es semejante a un mapa lógico de carreteras. Cada posible falla de un sistema es categorizada mediante la aplicación del árbol lógico de preguntas, conduciendo al evaluador a un análisis lógico que finaliza al obtener una respuesta SI. En cada respuesta NO, el evaluador continua con la siguiente pregunta en la secuencia. Si se alcanza el final del árbol, entonces la conclusión lógica es que no se requiere ninguna actividad para la falla bajo evaluación. El documento MSG-2 se convirtió en un estándar de la industria aeronáutica para el diseño y ejecución de políticas de mantenimiento, el cual contiene los lineamientos de lo que actualmente se denomina mantenimiento centrado en confiabilidad. El éxito del RCM en la industria aeronáutica no tuvo precedentes. En un período de 16 años posterior a su implantación, las aerolíneas comerciales no tuvieron incremento en los costos unitarios de mantenimiento, aún cuando el tamaño y complejidad de las aeronaves, así como los costos de labor se incrementaron durante el mismo período. También, para el mismo período, se incrementaron los records de seguridad de las aerolíneas. Los beneficios obtenidos por la industria aeronáutica no fueron un secreto y pronto el MCC fue adaptado y adecuado a las necesidades de otras industrias, tales como la de generación de potencia mediante energía nuclear y solar, manufacturera, de procesamiento de alimentos, minera, transporte marítimo, de procesamiento de hidrocarburos y productos químicos, así como el ambiente militar. En todas ellas se presentan resultados exitosos en mantener ó incrementar la disponibilidad y al mismo tiempo obtener ahorros en los costos del mantenimiento, mediante la
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aplicación del MCC. Todavía, algunos detalles del método se encuentran en desarrollo para adaptarse a las cambiantes necesidades de una amplia variedad de industrias, aún cuando los principios básicos se mantienen. 2.2.Concepto del MCC El MCC sirve de guía para identificar las actividades de mantenimiento con sus respectivas frecuencias a los activos más importantes de un contexto operacional. Esta no es una fórmula matemática y su éxito se apoya principalmente en el análisis funcional de los activos de un determinado contexto operacional, realizado por un equipo natural de trabajo. “El esfuerzo desarrollado por el equipo natural permite generar un sistema de gestión de mantenimiento flexible, que se adapta a las necesidades reales de mantenimiento de la organización, tomando en cuenta, la seguridad personal, el ambiente, las operaciones y la razón costo/beneficio” (1) (Jones, Richard, “Risk - Based Management: A Realibility -Centered Approach”, Gulf Publishing Company, First Edition, Houston, Texas 1995, Pág:1). EL RCM se define de la siguiente forma: “ Filosofía de gestión del mantenimiento, en la cual un equipo multidisciplinario de trabajo, se encarga de optimar la confiabilidad operacional de un sistema que funciona bajo condiciones de trabajo definidas, estableciendo las actividades más efectivas de mantenimiento en función de la criticidad de los activos pertenecientes a dicho sistema, tomando en cuenta los posibles efectos que originarán los modos de fallas de estos activos, a la seguridad, al ambiente y a las operaciones ”. En otras palabras el MCC es una metodología que permite identificar estrategias efectivas de mantenimiento que permitan garantizar el cumplimiento de los estándares requeridos por los procesos de producción. Características generales del MCC: Herramienta que permite ajustar las acciones de control de fallas(estrategias de mantenimiento) al entorno operacional Metodología basada en un procedimiento sistemático que permite generar planes óptimos de mantenimiento / produce un cambio cultural Los resultados de la aplicación del MCC, tendrán su mayor impacto, en sistemas complejos con diversidad de modos de falla (ejemplo: equipos rotativos grandes) Maduración: mediano plazo-largo plazo La metodología MCC, propone un procedimiento que permite identificar las necesidades reales de mantenimiento de los activos en su contexto operacional, a partir del análisis de las siguientes siete preguntas:
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¿Cuál es la función del activo?
Las 7 Preguntas del MCC
¿De qué manera pueden fallar? ¿Qué origina la falla? ¿Qué pasa cuando falla?
AMEF ¿Importa sí falla?
Lógica de decisiones de MCC
¿Se puede hacer algo para prevenir la falla? ¿Qué pasa sí no podemos prevenir la falla?
Figura # 5: Siete Preguntas claves del MCC 2.3.Proceso de implantación del MCC A continuación se presenta el esquema propuesto para implantar el MCC. El éxito del proceso de implantación del MCC, dependerá básicamente del desempeño del equipo natural de trabajo, el cual se encargará de responder las siete preguntas básicas del MCC, siguiendo el siguiente esquema:
Flujograma de implantación del MCC Fase de implantación del MCC
Fase Inicial Conformación del equipo natural de trabajo
Selección del sistema y definición del contexto operacional
Definición de funciones
Determinar fallas funcionales
Identificar modos de fallas
Efectos y consecuencias de las fallas Análsis de los modos y efectos de fallas (AMEF)
Herramienta que ayuda a responder las primeras 5 preguntas básicas del MCC
Figura # 6: Proceso de Implantación del MCC
Aplicación de la hoja de decisión
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2.3.1.Conformación e Importancia de los Equipos Naturales de Trabajo dentro del proceso de implantación del MCC Un Equipo Natural de Trabajo, se define dentro del contexto del MCC, como un conjunto de personas de diferentes funciones de la organización que trabajan juntas por un período de tiempo determinado en un clima de potenciación de energía, para analizar problemas comunes de los distintos departamentos, apuntando al logro de un objetivo común. OPERADOR Experto en manejo/operación de sistemas y equipos
INGENIERO DE PROCESOS
MANTENEDOR
Visión global del negocio
Expertos en reparación y mantenimiento
FACILITADOR
PROGRAMADOR
Asesor metodológico
Visión sistemica de la actividad
ESPECIALISTAS Experto en área
Figura # 7: Integrantes de un Equipo Natural de trabajo
Características de los Equipos naturales: Alineación: Cada miembro esta comprometido con los acuerdos del equipo. Esto demanda que la misión y visión sea compartidas por todos. En este sentido la tendencia es sacarle provecho a los desacuerdos y conflictos para integrar los aportes de los miembros, a fin de lograr soluciones efectivas. Coordinación. Esta característica, implica que cada miembro del equipo teniendo roles y responsabilidades claras se apropia de los compromisos del equipo como si fueran las suyas individuales. De esta forma el trabajo individual se orienta al desempeño común del equipo. En este sentido, el liderazgo, la gerencia y el coaching, son habilidades de todos los miembros. Comprensión. La comprensión es un compromiso compartido. Esto requiere habilidad para distinguir entre “puntos de vista”, “interpretaciones” y “los hechos”, para así coordinar y divulgar el propio punto de vista y ayudar a los otros a considerarlo y considerar el punto de vista del otro. Cualquier miembro del equipo, conoce a los clientes, los suplidores, los procesos de trabajo y los resultados del equipo. Esto significa que los objetivos, metas e hitos son claros y compartidos. Respeto. Apreciar y sentir verdadero aprecio por el otro. Desarrollar y mejorar continuamente la habilidad de ver las cosas, como lo ve la otra persona “ponerse en los zapatos del otro”, pero sin perder la perspectivas de la objetividad de la realidad operacional. Preguntarse siempre: ¿Quién necesita participar en esta reunión y/o decisión? y luego preguntar ¿A quién es necesario informar respecto a los resultados?
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Confianza: Tener confianza en que los demás van a desempeñar sus responsabilidades de manera óptima. Confiar en que cada miembro del equipo buscará insumos requeridos para la toma de decisiones, consolidando la proactividad individual para modelar este clima Roles de Integrantes
FACILITADOR
PROCESOS
• Asegura aplicación de metodologías requeridas. • Ayuda al equipo a obtener mejores resultados. • Centrado en el proceso • Ayuda a construir sentido de equipo y de “ganar/ganar”
TOMA DE DECISIONES
DIFERENTES, PERO COMPLEMENTARIOS
CONTENIDO
LIDER • Toma decisiones para implantación de resultados • Es dueño del problema • Centrado en el contenido
TEAM WORK Y RESULTADOS
MIEMBROS • Aportan ideas y experiencias. • Ayudan al líder a llegar donde quiere ir. • Son los custodios del proceso
Figura # 8: Roles de los participantes Rol del facilitador La función básica del facilitador consiste en guiar y conducir el proceso de implantación del MCC. En otras palabras el facilitador es el encargado de asegurar que el proceso de implantación del MCC se realice de forma ordenada y efectiva. Actividades que debe realizar el facilitador Guiar al equipo de trabajo en la realización del análisis de los modos y efectos de fallas (AMEF), y en la selección de las actividades de mantenimiento. Ayudar a decidir a que nivel debe ser realizado análisis de los modos y efectos de fallas. Ayudar a identificar los activos que deben ser analizados bajo esta metodología (activos críticos). Asegurar que las reuniones de trabajo sean conducidas de forma profesional y se lleven a cabo con fluidez y normalidad. Asegurar un verdadero consenso (entre oper. y mant.). Motivar al equipo de trabajo. Asegurar que toda la documentación a registrar durante el proceso de implantación sea llevada correctamente. Perfil del facilitador y áreas de conocimiento Amplia capacidad de análisis. Alto desarrollo de cualidades personales (liderazgo, credibilidad, seguridad y confianza).
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Habilidades para conducir reuniones de trabajo (facilidad para comunicarse). Teoría básica del MCC. Técnica para realizar un Análisis de Modos y Efectos de Fallas (AMEF). Técnica de evaluación y selección de actividades de mantenimiento (Árbol lógico de decisión). Técnicas de análisis estadístico (confiabilidad, disponibilidad y mantenibilidad). Técnicas de evaluación del riesgo / análisis costo riesgo beneficio. Herramientas computacionales.
2.3.2.Selección del sistema y definición del contexto operacional Una vez que se ha seleccionado el área piloto y se conoce de forma general la importancia de cada una de las áreas de la organización, es necesario que los grupos de trabajo MCC, respondan claramente las dos siguientes preguntas: 1. ¿ Cuál debería ser el nivel de detalle (parte,equipo, sistema,planta...) que se requiere para realizar el análisis de los modos y efectos de fallas del área seleccionada ? 2. ¿ Debería ser analizada toda el área seleccionada, y si no es necesario analizar toda el área , que debería hacerse para seleccionar la parte del área a ser analizada y con que prioridad deben analizarse cada una de las partes (activos) del área elegida ? Para entender lo que significa nivel de detalle (nivel de ensamblaje), es necesario que los grupos de trabajo confirmen o definan los distintos niveles de ensamblaje que presenta una determinada organización. Este nivel de ensamblaje se refiere específicamente al grado de división existente en la organización: corporación, filiales, departamentos, plantas, sistemas, equipos, componentes son ejemplos de división de una determinada organización. A continuación se definen algunos términos necesarios para entender lo que significa el nivel de detalle o ensamble: - Parte: representa el más bajo nivel de detalle al cual un equipo puede ser desensamblado sin que ser dañado o destruido. Engranajes, bolas de cojinetes, ejes, resistores, chips son ejemplos de partes ( Aclaratoria, el tamaño no es el criterio a considerar para establecer cual elemento constituye una parte de un determinado equipo). - Equipo: nivel de detalle constituido por un grupo o colección de partes ubicadas dentro de un paquete identificable, el cual cumple al menos una función de relevancia como ítem independiente. Válvulas, motores eléctricos, bombas, compresores, turbinas son ejemplos típicos de equipos. - Sistema: nivel de detalle constituido por un grupo lógico de equipos los cuales cumplen una serie de funciones requeridas por una planta. La mayoría de los sistemas están agrupados en función de los procesos más importantes de una planta. Por lo general, las plantas están compuestas por varios sistemas mayores tales como: generación de vapor, tratamiento de aguas, compresión, generación de aire, condensado, protección de fuego, etc. - Planta: nivel de detalle constituido por un grupo lógico de sistemas que funcionan en conjunto para proveer un output (electricidad) o un producto (gasolina, asfalto, azufre, etc.) por procesamiento y manipulación de varios input como materiales o recursos (agua, petróleo crudo, gas natural, hierro, carbón, etc.). - Área: nivel de detalle constituido por un grupo lógico de plantas que funcionan en conjunto para proveer varios ouput de una misma clase o de distintas clases. Por ejemplo un grupo de plantas de Hidrógeno constituyen un área denominada Complejo de Hidrógeno.
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“La experiencia de analistas expertos en MCC, ha demostrado claramente que la mayor eficiencia y significancia de los resultados obtenidos por el MCC, es a partir del análisis a los distintos “ sistemas ” como nivel de detalle de una organización . En la mayoría de las plantas, los “sistemas” son usualmente identificados, y estos son usados: para realizar los bloques lógicos funcionales e identificar los procesos asociados al sistema, para los esquemáticos de planta y tuberías y para los diagramas de instrumentación, razones por las cuales el nivel de detalle referido al análisis de los sistemas, ofrece la información más detallada y precisa”. Un camino razonable para explicar el punto de vista anterior y justificar el uso de “sistemas” como nivel de detalle para el proceso de análisis del MCC, consiste en estudiar las otras alternativas y dar respuestas a las siguientes cuestiones: ¿ Por qué el análisis a las “partes ”como nivel de detalle no resulta eficiente ? ¿ Por qué el análisis a las “plantas” como nivel de detalle no resulta eficiente ? Para responder las dos preguntas anteriores, es necesario que los grupos de trabajo tengan un especial cuidado con respecto a la selección del nivel de detalle que se espera del AMEF, ya que, un análisis realizado a un alto nivel de detalle (partes), puede llegar a ser sumamente complicado e irrealizable, o por el contrario, un análisis realizado a un bajo nivel de detalle(planta), podría ser muy superficial y poco eficiente para la gestión de mantenimiento en la organización. Tomando en cuenta la referencia anterior, la definición típica de los sistemas puede servir como un punto de partida para que el grupo de trabajo MCC inicie el proceso de análisis del MCC. En esta parte del proceso es recomendable que los grupos de trabajo, realicen un esquema donde se represente el nivel de detalle al cual se analizará el área seleccionada. Partiendo de que el “sistema” constituye el mejor nivel de detalle para el proceso de análisis, los grupos de trabajo MCC deben responder la segunda pregunta realizada al inicio de esta etapa, ¿ cuáles sistemas con sus respectivos equipos del área seleccionada deben ser analizados y en que orden ? . Para resolver esta pregunta es necesario identificar todos los sistemas existentes con sus componentes en el área seleccionada y jerarquizar de acuerdo a importancia y criticidad, cada uno de estos sistemas con sus respectivos equipos. A continuación se presenta un modelo de jerarquización de sistemas. Jerarquización de sistemas/Justificación de la aplicación del MCC Sistemas con un alto contenido de tareas de Mantenimiento Preventivo (MP) y/o costos de MP. Sistemas con un alto número de acciones de Mantenimiento Correctivo durante los últimos dos años de operación. Sistemas con alta contribución a paradas de plantas en los últimos dos años. Sistemas con altos riesgos con respecto a aspectos de seguridad y ambiente. Equipos genéricos con un alto costo global de mantenimiento. Sistemas donde no existe confianza en el mantenimiento existente.
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Método de evaluación de Criticidad basada en el Concepto del Riesgo Es una metodología que permite jerarquizar sistemas, instalaciones y equipos, en función de su impacto global, con el fin de optimar el proceso de asignación de recursos(económicos, humanos y técnicos). El término “crítico” y la definición de criticidad pueden tener diferentes interpretaciones y van a depender del objetivo que se esta tratando de jerarquizar. Desde esta óptica existen una gran diversidad de herramientas de criticidad, según las oportunidades y las necesidades de la organización, la metodología propuesta , es una herramienta de priorización bastante sencilla que genera resultados semicuantitativos, basados en la teoría del Riesgo (Frecuencia de fallas x Consecuencias : • Riesgo = Frecuencia x Consecuencia Frecuencia = # de fallas en un tiempo determinado Consecuencia = ( ( Impacto Operacional x Flexibilidad) + Costos Mtto. + Impacto SAH )
Los factores ponderados de cada uno de los criterios a ser evaluados por la expresión del riesgo se presentan a continuación :
Ejemplo de un modelo de criticidad. Criticidad Total = Frecuencia de fallas x Consecuencia Consecuencia = (( Impacto Operacional x Flexibilidad ) + Costo Mtto. + Impacto SAH ) Frecuencia de Fallas: Pobre mayor a 2 fallas/año Promedio 1 - 2 fallas/año Buena 0.5 -1 fallas/año Excelente menos de 0.5 falla/año Impacto Operacional:
4 3 2 1
Costo de Mtto.:
Pérdida de todo el despacho Parada del sistema o subsistema y tiene repercusión en otros sistemas.
10 7
Impacta en niveles de inventario o calidad
4
No genera ningín o calidad 3 efecto significativo sobre operaciones y producción
1
Mayor o igual a 20000 $ Inferior a 20000 $ Impacto en Seguridad Ambiente Higiene (SAH): Afecta la seguridad humana tanto externa como interna y requiere la notificación a entes externos de la organización Afecta el ambiente /instalaciones Afecta las instalaciones causando daños severos Provoca daños menores (ammbiente - seguridad) No provoca ningún tipo de daños a personas, instalaciones o al ambiente
Flexibilidad Operacional: No existe opción de producción y no hay función de repuesto. Hay opción de repuesto compartido/almacen
2
Función de repuesto disponible
1
2 1
4
Figura # 9: Criterios a evaluar – Matriz de Criticidad
8 7 5 3 1
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Estos factores son evaluados en reuniones de trabajo con la participación de las distintas personas pertenecientes involucradas en el contexto operacional (operaciones, mantenimiento, procesos, seguridad y ambiente). Una vez que se evaluaron en consenso cada uno de los factores presentados en la tabla anterior, se introducen en la fórmula de Criticidad Total (I) y se obtiene el valor global de criticidad (máximo valor de criticidad que se puede obtener a partir de los factores ponderados evaluados = 200). Para obtener el nivel de criticidad de cada sistema se toman los valores totales individuales de cada uno de los factores principales: frecuencia y consecuencias y se ubican en la matriz de criticidad - valor de frecuencia en el eje Y, valor de consecuencias en el eje X. La matriz de criticidad mostrada a continuación permite jerarquizar los sistemas en tres áreas (ver Figura # 10):
Área de sistemas No Críticos (NC)
Área de sistemas de Media Criticidad (MC)
Área de sistemas Críticos (C)
4 MC
MC
C
C
C
MC
MC
MC
C
C
NC
NC
MC
C
C
NC
NC
NC
MC
C
FRECUENCIA
3 2 1 10
20
30 40 CONSECUENCIA
50
Figura # 10: Matriz General de Criticidad
2.3.3.Desarrollo del Contexto Operacional A continuación se presentan aspectos generales del proceso de definición del contexto operacional:
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DESARROLLO DEL CONTEXTO OPERACIONAL DE SISTEMAS RESUMEN OPERATIVO •Propósito del Sistema • Descripción de Equipos •Descripción del Proceso •Dispositivos de Seguridad •Diagrama Entrada Proceso Salida (EPS) •Metas de Seguridad / Ambientales / Operacionales •Planes Futuros
PERSONAL • Turnos Rotativos • Operaciones •Mantenimiento •Parámetros de Calidad •Gerencia
DIVISIÓN DE PROCESOS • División del proceso en sistemas • Definición de los límites de los sistemas •Listado de componentes para cada sistema, incluyendo dispositivos de seguridad e indicadores
Figura # 11: Definición del Contexto Operacional
Información a ser recopilada para el desarrollo del contexto operacional: Perfil de operación Ambiente de operación Calidad/disponibilidad de los insumos requeridos (Combustible, aire, etc.) Alarmas, Monitoreo de primera línea. Políticas de repuestos, recursos y logística. P&ID´s del sistema. Esquemáticos del sistema y/o diagramas de bloque. Normalmente estos son desarrollados a partir de los P&ID´s.
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Manuales de Diseño y Operación de los Sistemas. Estos proveerán información de la función esperada de los sistemas, como se relacionan con otros sistemas y que límites operacionales y reglas básicas son utilizadas.
Diagramas Entrada Proceso Salida (EPS) Es una herramienta gráfica que facilita la visualización del contexto operacional, en el se identifican: las entradas, los procesos y las salidas principales:
Figura # 12: Diagrama Entrada Proceso Salida A continuación se detallan los factores más importantes del Diagrama EPS: Inputs (entradas): están divididos en tres clases: Materia prima: recursos tomados directamente por el proceso(sistema/equipo) para transformarlos o convertirlos (gas, crudo, madera). Servicios: recursos utilizados por el proceso(sistema/equipo), necesarios para la transformación de la materia prima ( electricidad, agua, vapor). Controles: estos constituyen un tipo especial de inputs, referidos a los sistemas de control y sus efectos sobre los equipos o procesos pertenecientes al área en cuestión. Este tipo de inputs, generalmente no necesitan ser registrados como una función separada ya que su falla siempre esta asociada a una pérdida de ouput en alguna parte del proceso. Ouputs (salidas): los ouputs de un área van a estar asociadas a las funciones inherentes a cada : sistema, equipo o parte (dependiendo del nivel de detalle seleccionado en el paso anterior). Los ouputs pueden ser clasificados en cinco tipos de funciones: Productos primarios: estos constituyen los principales propósitos del sistema/equipo/parte(dependiendo del nivel de detalle), es decir su razón de existencia. Los productos primarios son generalmente especificadas por la tasa de producción y los estándares de calidad aplicados a los ouputs. Productos secundarias: estos productos se derivan de funciones principales que cumple el sistema/equipo/parte dentro del proceso, la pérdida de los productos secundarios puede causar, en la mayoría de los casos la pérdida de las funciones primarias y sus consecuencias pueden ser catastróficas.
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Funciones de protección: son un especial grupo de funciones las cuales protegen tanto al personal como a los procesos. Funciones de control: es realizada por equipos de control especial y su objetivo básico es prevenir las posibles fallas que puedan ocurrir en el proceso a partir del control de variables específicas.
Los procesos: estos deben ser registrados como una descripción de una función a ejecutar por el sistema/ equipo (dependiendo del nivel de detalle seleccionado) en un lugar específico , con el fin de concentrar los esfuerzos de mantenimiento sobre la función que este siendo analizada (que actividades de mantenimiento deben ejecutarse para que el activo cumpla la función dentro del contexto operacional) .
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CAPÍTULO 3 AMEF: ANÁLISIS DE LOS MODOS Y EFECTOS DE FALLA. El Análisis de los Modos y Efectos de Fallas (AMEF), constituye la herramienta principal del MCC, para la optimización de la gestión de mantenimiento en una organización determinada. El AMEF es un método sistemático que permite identificar los problemas antes que estos ocurran y puedan afectar o impactar a los procesos y productos en un área determinada, bajo un contexto operacional dado. Hay que tener presente que la realización del AMEF, constituye la parte más importante del proceso de implantación del MCC, ya que a partir del análisis realizado por los grupos de trabajo MCC, a los distintos activos en su contexto operacional, se obtendrá 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 (ver Figura # 13: Flujograma para el desarrollo del AMEF).
Flujograma de implantación del AMEF Fase de implantación del MCC Selección del sistema y definición del contexto operacional
Definición de funciones
Determinar fallas funcionales
Identificar modos de fallas
Efectos y consecuencias de las fallas Análsis de los modos y efectos de fallas (AMEF)
Herramienta que ayuda a responder las primeras 5 preguntas básicas del MCC
Aplicación de la hoja de decisión
Figura # 13: Flujograma para el desarrollo del AMEF. Por lo expresado anteriormente, se deduce que el objetivo básico del AMEF, es encontrar todas las formas o modos en los cuales puede fallar un activo dentro de un proceso, e identificar las posibles consecuencias o efectos de las fallas en función de tres criterios básicos para el MCC: seguridad humana, ambiente y operaciones(producción). Para poder cumplir con este objetivo, los grupos de trabajo MCC, deben realizar el AMEF siguiendo la siguiente secuencia:
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Explicar las funciones de los activos del área seleccionada y sus respectivos estándares de ejecución. Definir las fallas funcionales asociadas a cada función del activo. Definir los modos de fallas asociados a cada falla funcional. Establecer los efectos o las consecuencias asociadas a cada modo de falla.
3.1.Funciones y estándares de ejecución En esta parte del proceso de implantación del MCC, el grupo de trabajo debe comprender que el objetivo básico del mantenimiento es preservar los activos en un estado que estos puedan cumplir con sus funciones básicas. Esto significa que los requerimientos de mantenimiento de cualquier activo podrán ser determinados si sus funciones están claramente definidas y comprendidas. Para poder cumplir con esta fase del proceso de implantación del MCC, el grupo de trabajo deberá:
Definir función y diferenciar los distintos tipos de funciones según el MCC. Aclarar los estándares de ejecución (operacionales) de cada activo. Registrar los estándares de ejecución esperados asociados a cada función.
3.1.1. Definición de función y explicación de los diferentes tipos de funciones El MCC define el término función, como el propósito o la misión de un activo en un contexto operacional específico (cada activo puede tener más de una función en el contexto operacional). Para decidir cuando un activo no esta trabajando satisfactoriamente, es necesario definir que es lo que el activo debe hacer para trabajar apropiadamente, por lo cual, uno de los aspectos importantes dentro del AMEF para el grupo de trabajo MCC, consiste en definir adecuadamente la función o las funciones asociadas a cada activo en su contexto operacional. Hay que tener presente que cada activo, usualmente tiene más de una función, para el MCC las funciones evidentes de un activo pueden ser divididas en cinco categorías: 3.1.1.1 Funciones primarias. Cada activo es puesto en servicio para cumplir eficientemente una función o varias funciones específicas, las cuales se conocen como funciones primarias y constituyen la razón de ser del activo. Este tipo de funciones primarias, son de especial interés para el desarrollo del MCC. La función primaria de un activo esta usualmente definida por el propio nombre del activo. Por ejemplo la función primaria de una bomba, es bombear algún determinado fluido. Es importante aclarar que las funciones primarias de un activo podrán ser definidas a partir de la descripción de sus salidas. La descripción de cualquier función siempre contendrá claramente definidos los estándares a los cuales el activo será operado y mantenido. Estos estándares serán fijados por las especificaciones de las salidas. Por ejemplo, la función principal de un reactor químico en una planta podría ser listada de la siguiente forma: Calentar hasta 500 Kg. de producto a partir de la temperatura ambiente hasta la temperatura de ebullición (125 º C) en una hora. La función primaria de un mezclador podría ser listada de la siguiente forma: Producir una suspensión de 200 Kg. de producto X en 600 litros de producto Y.
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3.1.1.2. Funciones secundarias En adición a las funciones primarias, la mayoría de los activos tiene un número significativo de funciones secundarias. Estas son usualmente menos obvias que las funciones primarias, pero las consecuencias que podrían generar sus fallas pueden ser más serias que las consecuencias originadas por las fallas de una función primaria, hecho por el cual se justifica el invertir gran cantidad de tiempo y esfuerzo para su análisis con el fin de preservar el buen funcionamiento de este tipo de funciones. Las funciones secundarias, son aquellas otras funciones que el activo esta en capacidad de cumplir en adición a los ouputs principales descritos por las funciones primarias. Típicas funciones secundarias incluyen: Contención: la mayoría de los activos cuyas funciones primarias son transferir material de cualquier tipo (especialmente fluidos) tienen que contener a su vez a estos materiales. Esto incluye a bombas, tuberías, convertidores, sistemas neumáticos e hidráulicos. Esta función debe ser registrada en adición a las funciones primarias, de forma tal que se asegure de que las fallas asociadas a este tipo de funciones (escapes, derrames, grietas) sean tomadas en cuenta. Soporte: algunos activos tienen una estructural función secundaria. Por ejemplo, la función primaria de una pared de un edificio será la de proteger a las personas y equipos de las condiciones climatológicas, pero al mismo tiempo debe soportar el techo y aguantar el peso de las distintas estructuras que conforman la pared (funciones secundarias). Apariencia: la apariencia de algunos activos envuelve específicas funciones secundarias. Por ejemplo, la función primaria de la pintura en la mayoría de los equipos industriales es protegerlos de la corrosión, por otra parte, una pintura de color brillante puede ser usada para mejorar la visibilidad del mismo por razones de seguridad (especialmente en el caso de equipos móviles). Similarmente la función principal de una valla fuera de la compañía, será la de mostrar el nombre de la compañía al cual pertenece, siendo la función secundaria de la valla, el proyectar la imagen de la compañía hacia el exterior. Higiene y seguridad: en la mayoría de los casos, las funciones secundarias de los activos se relacionan con los factores de seguridad e higiene. Es decir, que los activos deben ser capaces de operar de forma segura y limpia (especialmente en la industria de medicamentos y alimentos). A continuación se citan algunos ejemplos de funciones secundarias: - Contener hasta 15 litros de agua (función secundaria de contención). - Soportar la estructura principal del tanque y restringir el movimiento vertical (función secundaria de soporte). - Evitar que se mezclen el aceite y el agua (función secundaria de separación). - Operar de forma segura y confiable en condiciones normales de operación (función secundaria de seguridad). 3.1.1.3. Funciones de protección En la actualidad, los activos a mantener tienden a ser más complejos, lo que hace que el número de caminos por los cuales pueden fallar estos activos se incremente de forma exponencial, trayendo consigo un crecimiento en la variedad y severidad de las consecuencias de fallas. Para tratar de eliminar (o al menos reducir) estas consecuencias de fallas, se ha incrementado el uso de equipos de protección con funciones de protección en los activos a mantener. Las funciones de protección de los equipos de protección de un activo, solo reaccionan cuando algo malo esta ocurriendo, haciendo en la mayoría de los casos que el activo deje de cumplir con
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sus funciones principales.De forma general los equipos de protección cumplen con las siguientes funciones de protección:
Llamar la atención de los operadores por condiciones anormales por medio de luces de seguridad y alarmas de ruido, equipos que responden a los efectos de las fallas. Los efectos de fallas son monitoreados por una gran variedad de equipos: indicadores de nivel, celdas de carga, protectores de sobrecarga y sobrevelocidad, sensores de vibración, indicadores de temperatura o presión, etc. Apagar los activos cuando sucede la falla. Para esto se utilizan también las señales emitidas por los mismos equipos mencionados en el párrafo anterior, pero a distintos niveles (niveles de shut dowm(apagado automático)). Eliminar o descubrir condiciones anormales, las cuales podrían generar fallas cuyos efectos causarían daños bastante serios (equipos contra incendios, válvulas de seguridad, discos de ruptura, equipo de emergencia médica, etc).
En la mayoría de los casos, el propósito de los equipos de protección será básicamente proteger en primer lugar al recurso humano de los posibles efectos de las fallas y en segundo lugar, a los activos (usualmente ambos casos). Algunas veces las funciones de estos equipos son evidentes y en otros casos sus funciones son ocultas.Los equipos de protección deben asegurar que las consecuencias de las fallas de la función(es) a ser protegida(s) en un determinado activo, serán mucho menos serias (impactantes), que si no estuviesen estos equipos de protección. Para el mantenimiento de los equipos de protección hay que tomar en cuenta los siguientes aspectos: Que los equipos de protección usualmente necesitan más rutinas de mantenimiento que los activos que ellos están protegiendo. Que no se pueden considerar los requerimientos de mantenimiento de una función de protección sin considerar los requerimientos de mantenimiento del equipo de protección. De esta forma, solo es posible considerar los requerimientos de mantenimiento de los equipos de protección si se conocen y comprenden sus funciones de protección, por lo cual es necesario registrar las funciones de todos los equipos de protección que constituyen el activo a analizar. Como punto final con respecto a los equipos de protección, se hace referencia a como deben ser descritas las funciones de estos equipos. La mayoría de los equipos de protección actúan por excepción (en otras palabras, cuando algo malo esta ocurriendo), por eso es importante describir correctamente las funciones de los equipos de protección. Por ejemplo la función de protección de una válvula de seguridad puede ser descrita de la siguiente forma: Ser capaz de aliviar la presión en la caldera, si la presión excede los 250 psi. 3.1.1.4.Funciones de Control Al igual que los equipos de protección que cumplen funciones de protección existen también dispositivos de control que cumplen funciones de control en los activos a mantener. El patrón de funcionamiento de los equipos de control consiste en tomar mediciones con dispositivos especiales, los cuales se encargan de captar señales (temperatura, presión, flujo, cantidad de compuesto, etc.) las cuales serán traducidas en valores específicos y comparadas con rangos normales de operación previamente establecidos, permitiendo de esta forma controlar y vigilar el buen funcionamiento de los distintos procesos. Muchos de estos equipos de control están asociados a equipos de protección ya que sus funciones en la mayoría de los casos activan las funciones de los equipos de protección, por lo que resulta
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común que las funciones de los equipos de control se confundan o mezclen con las funciones de los equipos de protección. Básicamente los equipos que cumplen funciones de control indican variables tales como presión, temperatura, velocidad, rata de flujo y niveles de fluido, dentro de un rango específico de operaciones previamente especificado. Los equipos de control comúnmente usados son: - Circuitos de control de volumen. - Válvulas de control de presión. - Gobernadores. - Placas de orificios. - Sensores de presión, flujo y temperatura. A continuación se presenta un ejemplo de la forma como deben ser descritas las funciones de control de tres sensores de presión instalados en un equipo hidráulico, y diseñado para responder si la presión del sistema cae por debajo de los 500 psi. El sistema de control de presión fue diseñado de tal forma que si uno de los tres sensores detecta una presión por debajo de los 500 psi, entonces una alarma(equipo de protección) alerta en la sala de control. Ahora si dos de los sensores detectan presión por debajo de los 500 psi, la máquina es parada automáticamente (shut down). Las funciones asociados a los lazos de control pueden ser descritas de la siguiente forma:
Ser capaz de activar la alarma en el caso de que un sensor detecta una presión por debajo de los 500 psi. Ser capaz de parar el equipo en el caso de que dos sensores detecten una presión por debajo de 500 psi. Ser capaz de enviar una señal de parada del equipo en el caso de que los tres sensores no estén en capacidad de enviar una señal cuando la presión baja de los 500 psi.
3.1.1.5.Funciones subsidiarias Funciones subsidiarias ocurren cuando un activo posee equipos adicionales ajustados a un particular y adicional proceso diferente del proceso principal. En otras palabras son funciones realizadas en el proceso principal por equipos especiales adecuados a procesos específicos que no están relacionados directamente con el producto final del proceso principal. Las funciones subsidiarias de estos equipos especiales son descritas por su propósito u ouput (salida) particular. Ejemplos típicos de equipos que cumplen funciones subsidiarias son: Agitadores: su función es proveer un movimiento de agitación para la mezcla de las partículas que se encuentran suspendidas en una solución determinada. Ventiladores de motor : su función es proveer un flujo de aire frío a través del motor para prevenir el sobrecalentamiento. Válvulas de aislamiento: su función es aislar secciones de tuberías. 3.1.2.Estándares de ejecución Según la filosofía del MCC, el mantenimiento debe asegurar que los activos cumplan eficientemente las funciones para las cuales fueron diseñados dentro de un contexto operacional específico, a partir de actividades de prevención (actuar antes de que ocurra la falla). Por otra parte, cuando las actividades de mantenimiento se realizan por consecuencia de una falla no prevista, se les denomina actividades correctivas de mantenimiento, en estos casos, los activos no podrán cumplir con sus funciones (en otras palabras, son situaciones donde los activos han fallado). Para poder identificar cuando un activo no esta cumpliendo sus funciones, los integrantes del grupo seleccionado de llevar a cabo la implantación del MCC, deberán tener
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claramente definido cuando un activo esta cumpliendo su misión de manera eficiente, pero ¿ cómo se sabe cuando un activo esta cumpliendo su función de forma eficiente?. Con el fin de dar respuesta a la interrogante planteada, se deben conocer e identificar los estándares de ejecución asociados a las funciones de los activos a analizar. El MCC define un estándar de ejecución como: “ El parámetro que permite especificar, cuantificar y evaluar de forma clara la misión de un activo con respecto a la función que según la confiablidad de diseño o la capacidad de diseño es capaz el activo de cumplir, o con respecto a la función que se espera(desea) que el activo cumpla dentro de un contexto operacional específico”. El proceso de identificación de los estándares de ejecución de cada activo no es tarea fácil, ya que cada tipo de función tiene básicamente dos estándares de ejecución (parámetros funcionales ) asociados al activo. Los dos estándares de ejecución asociados a cada función son : El estándar de ejecución deseado (se refiere al parámetro funcional que se desea o espera conseguir del activo en el contexto operacional) El estándar de ejecución asociado a la confiabilidad inherente o a la capacidad inherente (se refiere al parámetro funcional que es capaz de realizar un activo según su confiabilidad o capacidad de diseño). Desde este punto de vista el MCC reconoce dos aspectos relacionados con los estándares de ejecución: La capacidad inherente(de diseño) y la confiabilidad inherente (de diseño) limitan las funciones de cada activo. El mantenimiento no puede aumentar ni la confiabilidad ni la capacidad del activo más allá de su nivel inherente(de diseño). A continuación se presenta un ejemplo relacionado a la descripción de los estándares de ejecución de un activo determinado: Activo: Bomba Centrífuga. Función: Transferir agua del mar al Tanque Y. Estándar de ejecución referido a la confiabilidad o capacidad de diseño del activo: Transferir agua a 1000 litros por minuto. Estándar de ejecución deseado para el activo: Transferir agua del mar al Tanque Y a no menos 800 litros por minuto. El mantenimiento solo puede lograr mejorar el funcionamiento de un activo cuando el estándar de ejecución esperado de una determinada función de dicho activo, esta dentro de los límites de la capacidad de diseño o de la confiabilidad de diseño del mismo (Ver Figura # 14 ).
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MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD Nivel del Estàndar de ejecuciòn deseado
Influencia del Mantenimiento
Estàndar deseado > Estàndar asociado a la confiabilidad o capacidad de diseño.
Mantenimiento no puede ayudar a cumplir el estàndar deseado.
Estàndar deseado = Estàndar asociado a la confiabilidad o capacidad de diseño.
Mantenimiento puede ayudar a cumplir con el estàndar deseado. Influencia del mantenimiento llega hasta aquì y no màs allà.
Estàndar deseado < Estàndar asociado a la confiabilidad o capacidad de diseño.
Mantenimiento pierde efectividad (activo no es el adecuado para cumplir el estàndar deseado)
Figura # 14: Estándar de ejecución deseado / Influencia del Mantenimiento Al analizar el contenido de la figura anterior se infiere lo siguiente: “Para poder implantar el MCC. debe quedar claro, que si el estándar de ejecución esperado de un activo con respecto a una función específica, esta dentro de los limites del estándar asociado a su confiabilidad o capacidad de diseño, entonces el mantenimiento puede ayudar a que el activo consiga el estándar de operación deseado dentro del contexto operacional en el cual se desempeña”. La mayoría de los activos son diseñados y construidos bajo adecuadas condiciones y especificaciones, por lo cual es posible desarrollar programas de mantenimiento que aseguren que los activos cumplan con los estándares de ejecución requeridos (deseados). En otras palabras estos activos son mantenibles . En el otro caso, si el estándar de operación deseado para el desempeño de un activo, excede los límites del estándar de ejecución asociado a su capacidad o confiabilidad de diseño, entonces el mantenimiento no podrá ayudar a conseguir el estándar de ejecución deseado. En otras palabras estos activos no son mantenibles . “La distinción entre que es lo que se desea que un activo haga y que es lo que el activo es capaz de hacer, es uno de los puntos centrales de discusión entre el personal de mantenimiento y producción. Es común y sorprendente, observar como en las plantas ocurren problemas serios relacionados con la confiabilidad de los activos porque el estándar de ejecución deseado excede el límite del estándar de ejecución asociado a la confiabilidad de diseño de los activos (especialmente en los casos de problemas que afectan la calidad del producto), siendo igualmente sorprendente como usualmente el personal de operaciones llega a la conclusión que : aquí algo malo está pasando con la forma como se están manteniendo los activos , mientras que el personal de mantenimiento acusa a operaciones: de “operar el equipo hasta la muerte”.
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En referencia a lo citado anteriormente, esto sucede porque el personal de operaciones tiende a pensar en el estándar de operación que ellos esperan obtener del activo, mientras que el personal de mantenimiento tiende a concentrarse en el estándar de operación que cada activo puede ofrecer según su confiabilidad o capacidad de diseño. Ninguno de los dos esta equivocado, simplemente, cada personal considera las cuestiones a partir de dos puntos de vista diferentes. Para aclarar este punto relacionado al estándar esperado y al estándar asociado a la confiabilidad o capacidad de diseño, tomemos el siguiente ejemplo: un motor eléctrico de capacidad 2 Hp y cuyo estándar de ejecución esperado en el contexto operacional es de 2.5 Hp. El motor eléctrico comenzara a trabajar y eventualmente se quemara de forma prematura. No existirá ningún tipo de mantenimiento que haga que el motor sea capaz de cumplir la función en esta específica condición operacional, a pesar de que el motor este bien diseñado y construido, el mismo simplemente no podrá cumplir con el estándar de ejecución esperado en este contexto operacional. En estos casos , implementar mejores procedimientos de mantenimiento hace poco o nada para ayudar a resolver el problema, las dos opciones principales en este tipo de situaciones son modificar o rediseñar el activo para poder alcanzar el estándar deseado (esto en algunos casos no es posible) o bajar nuestras expectativas y operar el activo dentro de su capacidad de diseño. Hasta ahora se ha podido observar que cada función tiene básicamente dos estándares de ejecución asociados. Hay que tener cuidado con respecto a esta afirmación, ya que cada función de un activo puede a su vez contener varios estándares de ejecución esperados en su descripción. Por ejemplo, los estándares de ejecución esperados asociados a la función principal de una estación de maquinado pueden ser definidos de la siguiente forma: Maquinar una pieza de trabajo en un ciclo de tiempo de 2.25 +/- 0.03 minutos a una profundidad de 11.8 +/- 0.1 milímetros con una tolerancia de bordes de 0.1 y una superficie final de Ra 5√ 0.8 milímetros (rugosidad). En la descripción de la función principal del ejemplo anterior, están contenidos cuatro estándares de ejecución esperados, referidos específicamente: al ciclo de tiempo, a la profundidad, a la tolerancia de los bordes y al acabado final. Por otra parte, los estándares de ejecución están casi siempre relacionados a los ouputs de cada función. Existen otros estándares de ejecución tales como: calidad del producto, seguridad, eficiencia energética , ambiente, entre otros . A continuación se explican específicamente los estándares de ejecución asociados a la calidad del producto y al ambiente: -Calidad del Producto: El conseguir o lograr de forma satisfactoria productos con estándares de calidad, depende ampliamente de la capacidad de los activos con los que se producen estos productos. Similarmente, nuestra habilidad para mantener altos estándares dependerá de la condición operacional de los activos. Como resultado de lo mencionado anteriormente, los estándares de ejecución de los activos podrían incluir productos con criterios de calidad como : estándares de pureza para la industria alimenticia, química y farmacéutica, estándares de dimensión para máquinas de corte, estándares de niveles de llenado o pesado para maquinas de empacado, estándares de dureza en el caso de tratamientos de calor , entre otros. Por ejemplo la función principal de una estación de maquinado podrá ser: Maquinar una pieza de trabajo en un ciclo de 2.25 +/- 0.03 minutos, hasta una profundidad de 11.8 +/- 0.1 mm con una tolerancia de aplanamiento de 0.1 y una superficie final de rugosidad : Ra 5√0.8 mm .
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La función primaria de una maquina empacadora de paquetes de azúcar podrá ser listada de la siguiente forma: Empacar 250 +/- 1 gr. de azúcar dentro de bolsas a una tasa mínima de 75 bolsas por minuto. -Ambiente: Alrededor del mundo, más y más incidentes que afectan seriamente al ambiente ocurren porque algún componente de un activo no se comporta de forma correcta, en otras palabras, el activo ha fallado. Al mismo tiempo los estándares ambientales están siendo incumplidos y las penalizaciones por incumplimiento de estos estándares están siendo cada vez mas fuertes y estrictas.Esto significa que las personas envueltas en el desarrollo de programas de mantenimiento deben conocer exactamente como cada activo puede fallar y las consecuencias que puede ocasionar cada falla con respecto al ambiente. Para esto se requiere de un detallado conocimiento de los estándares internacionales, nacionales, estatales, regionales y municipales relacionados con el ambiente asociados al tipo de operaciones que realice la organización en estudio. Con respecto a esta parte, es necesario que los grupos de trabajo MCC se asesoren con expertos en la materia (pedir el apoyo a protección integral) con el fin de poder realizar el AMEF de forma segura y objetiva ( la mayoría de los estándares ambientales corresponde a la industria petroquímica y química ). Un ejemplo con respecto a la descripción de un estándar esperado ambiental es el referido a la función de una planta de tratamiento de efluentes, la cual debe ser listada de la siguiente forma: Descargar no más de 200 galones por año de un compuesto químico X en las aguas que salen de la planta a una concentración que no exceda de una parte por millón. 3.1.3. Registro de los estándares de ejecución asociados a cada función de cada activo. Para finalizar esta parte es necesario que el grupo de trabajo MCC responda la siguiente pregunta: ¿ cuál estándar de ejecución deberá registrar el grupo de trabajo MCC, cuando este realizando el análisis y la descripción de cada función de cada activo?. La respuesta puede ser encontrada si tomamos en cuenta que para el MCC, cada activo es puesto en servicio para cumplir una o varias funciones esperadas en un lugar determinado bajo unas condiciones especificas. Partiendo desde este punto de vista, el estándar de ejecución esperado debe ser el parámetro a registrar. El estándar de ejecución deseado se refiere a : qué es lo que se quiere o espera que el activo haga en el contexto operacional, el mismo constituye la razón que justifica el porque el activo fue adquirido. “ Registre el estándar de ejecución deseado cuando describa cada función de cada activo ”. Para comprender esta parte se presenta el siguiente ejemplo (citado anteriormente) : Activo: Bomba Centrifuga. Función: Transferir agua del mar al Tanque Y. Estándar de ejecución referido a la confiabilidad o capacidad de diseño del activo:. Transferir agua del mar al Tanque Y a no menos 800 litros por minuto (este será el estándar que deberá ser registrado) “ Recordemos que las funciones (estándares de ejecución esperados) a ser registradas van a depender del nivel de detalle seleccionado para realizar el AMEF. Puede darse el caso de que el nivel de detalle seleccionado sea el “equipo”, en este caso se registrarán específicamente las funciones de cada equipo (ejemplo anterior) en forma individual. Ahora normalmente se da el caso, de que el nivel de detalle seleccionado sea el “ sistema ”, en este caso se
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registrarán todas las funciones tomando en cuenta que dicho sistema esta conformado por un grupo de equipos. Motivos por los cuales las funciones dependerán en gran parte del número de equipos presentes en el sistema”. 3.2.Definir las fallas funcionales asociadas a cada función del activo En la sección anterior se explico como cada activo cumple una función o funciones específicas en un contexto operacional dado. El próximo paso que debe ser cubierto por el grupo de trabajo MCC , en el proceso de análisis de los efectos y modos de falla, es determinar como dejan de cumplir los activos sus funciones. La pérdida de una función es conocida por el MCC como una falla funcional. Para la comprensión de esta fase del proceso de implantación del MCC, el grupo de trabajo MCC deberá tener conocimiento en relación a los siguientes aspectos: El concepto de falla funcional. La relación entre los estándares de ejecución y las fallas funcionales. Las implicaciones que trae consigo, el hecho de que cada estándar funcional asociado a una función puede tener más de una falla funcional. La forma de registrar las fallas funcionales en la Hoja de trabajo diseñada para el AMEF. 3.2.1.Definición de falla funcional “ Falla funcional es definida como una ocurrencia no previsible, que no permite que el activo alcance el estándar de ejecución esperado en el contexto operacional en el cual se desempeña, trayendo como consecuencia que el activo no pueda cumplir con su función o la cumpla de forma ineficiente ” (2) Parra, Carlos, “Course of Reliability- Centered Maintenance”, Universidad de los Andes, Mérida - Venezuela, 1998, página 45. En otras palabras , el cumplimiento de forma no satisfactoria de una determinada función por parte de un activo en su contexto operacional, puede definirse como falla funcional. El nivel de insatisfacción producido por causa de una falla funcional , dependerá básicamente de las consecuencias que pueda generar la aparición de la misma dentro del contexto operacional. 3.2.2. Fallas funcionales y los Estándares de ejecución esperados Para poder identificar de forma clara cuando un activo esta cumpliendo su función de forma eficiente, es necesario que el grupo de trabajo MCC, defina de forma precisa el estándar de ejecución que se espera obtener del activo, dentro del contexto operacional donde el mismo se va a desempeñar. Por ejemplo la definición clara del estándar de ejecución esperado asociado a la función principal de una máquina empacadora de bolsas de azúcar, es presentada a continuación:: - Empacar 250 +/- 1 gr. de azúcar dentro de bolsas a una rata mínima de 75 bolsas por minuto. Este activo entra en falla funcional: Si toda la máquina se detiene repentinamente. Si la máquina empaca más de 251 gr. de azúcar dentro de las bolsas. Si la máquina empaca menos de 249 gr. de azúcar dentro de las bolsas. Si la máquina empaca a una rata menor de 75 bolsas por minuto. El grupo de trabajo MCC debe tener claro que una gran cantidad de esfuerzo y tiempo puede ser ahorrado si el estándar de ejecución esperado es definido de forma precisa y si todo el personal relacionado con el mantenimiento (personal de operaciones y mantenimiento) conoce este estándar de ejecución. El estándar de ejecución esperado deberá ser definido claramente para cada función
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de cada activo con respecto a su contexto operacional, a partir del análisis y el consenso de todos los integrantes del grupo de trabajo MCC (principalmente por el personal de operaciones, mantenimiento e instalaciones). 3.2.3. Diferentes fallas funcionales asociadas a cada estándar de ejecución esperado de una función específica El grupo de trabajo MCC debe estar consiente de que cada estándar de ejecución esperado de cada activo asociado a una función especifica puede tener más de una falla funcional. Las diferentes fallas funcionales pueden incidir sobre una función de forma parcial o total. La pérdida total de una función ocurre cuando un activo se detiene por completo de forma inesperada, la pérdida parcial de una función ocurre cuando el activo no puede alcanzar el estándar de ejecución esperado. Para entender mejor esta parte se presenta el siguiente ejemplo: - El estándar de ejecución esperado asociado a la función primaria de una bomba es el siguiente: bombear agua del tanque X al tanque Y a no menos de 800 litros por minuto. Esta función puede sufrir dos fallas funcionales: La bomba no sea capaz de bombear nada de agua (pérdida total de la función). La bomba transfiera agua a menos de 800 litros por minuto (pérdida parcial de la función). La pérdida parcial de la función ocurre cuando el activo opera de forma ineficiente o cuando el mismo opera por fuera de los límites específicos tolerados . Casi siempre la pérdida parcial de la función es causada por distintos modos de fallas (causa raíz de la falla) que producen consecuencias diferentes. Por otra parte, existen funciones en los activos que tienen varios estándares de ejecución esperados asociados a una función y cuyas fallas funcionales se presentan, cuando uno de estos estándares de ejecución esperados no es alcanzado. Por ejemplo, la función principal de una estación de maquinado es definida de la siguiente forma: - Maquinar una pieza de trabajo en un ciclo de tiempo de 2.25 +/- 0.03 minutos a una profundidad de 11.8 +/- 0.1 milímetros con una tolerancia de bordes de 0.1 y una superficie final de Ra 5√ 0.8 milímetros (rugosidad). Las fallas funcionales asociadas con los estándares de ejecución a la función descrita son: No ser capaz de maquinar la pieza. Maquinar la pieza en un ciclo de tiempo mayor que 2.28 minutos. Maquinar la pieza en un ciclo de tiempo menor que 2.22 minutos. Cortar a una profundidad mayor de 11.9 milímetros. Cortar a una profundidad menor de 11.7 milímetros. Maquinar la pieza por fuera de la tolerancia de borde especificada. Dejar la superficie de la pieza con una rugosidad mayor de la especificada. Es fácil notar, que la mayoría de las fallas funcionales en el ejemplo anterior, están relacionadas con fallas de la máquina al no poder alcanzar ciertos estándares de calidad, lo que indica que la calidad que se espera obtener del producto, es hoy en día un factor predominante, que la gestión de mantenimiento debe tomar en cuenta. Otro aspecto importante a considerar en este punto, es el referido a las fallas funcionales de activos idénticos . En el contexto operacional es común observar como idénticos activos pueden tener diferentes funciones en diferentes situaciones., por lo cual sus fallas funcionales pueden
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diferir en distintas situaciones. Lo importante de este aspecto, es que el grupo de trabajo MCC, entienda que la definición precisa de falla funcional para un activo dependerá en gran parte del contexto operacional donde se desenvuelva el mismo y que activos idénticos pueden sufrir diferentes fallas funcionales, si el contexto operacional es diferente. “Registre todas las fallas funcionales asociadas a cada uno de los estándares de ejecución esperados de cada función de los activos a analizar”. 3.3. Definir los modos de fallas asociados a cada falla funcional Las secciones anteriores se han referido a la definición de las funciones de los activos con sus respectivos estándares de ejecución deseados y sus fallas funcionales. Las funciones de los activos en el contexto operacional y las fallas funcionales dictarán el nivel al cual es requerido el mantenimiento o en otras palabras la definición clara de estos conceptos permitirá establecer los objetivos del mantenimiento con respecto a los activos en su actual contexto operacional. Las fallas funcionales tienen causas físicas que originan la aparición de las mismas, estas causas son denominadas modos de fallas (causas de las fallas funcionales). Las actividades de prevención, anticipación o corrección de fallas funcionales según el MCC, deben estar orientadas a atacar modos de fallas específicos. Esta afirmación, constituye una de las mayores diferencias entre el MCC y forma tradicional de gestionar el mantenimiento, es decir, que para el MCC, las actividades de mantenimiento generadas a partir del análisis realizado por el grupo de trabajo MCC, atacarán específicamente a cada uno de los modos de fallas asociados a cada falla funcional ( cada falla funcional puede tener más de un modo de falla). La identificación correcta por parte del grupo de trabajo MCC de los modos de fallas será el factor básico para la selección adecuada de las actividades de mantenimiento. Con respecto a los modos de fallas el grupo de trabajo debe estar claro en lo referente a los siguientes aspectos: Niveles de falla. Causas raíces de fallas funcionales. Modos de fallas con sus respectivos niveles de ocurrencia que deben ser registrados. 3.3.1. Nivel de identificación de los modos de fallas El nivel al cual se gestiona el mantenimiento de un activo, se relaciona con el nivel al cual se identifica el modo de falla. Muchas veces el nivel al cual se identifica el modo de falla no corresponderá al nivel de detalle seleccionado para analizar el activo y sus funciones , por lo cual , para poder desarrollar un sistema de gestión de mantenimiento de un determinado grupo de activos en un contexto operacional, es necesario identificar el nivel al cual se a producirán los distintos modos de fallas asociados a las funciones de un activo en su actual contexto operacional. Para entender esta parte se utiliza el siguiente ejemplo: - Activo : Bomba centrífuga: P - 101. - Función (con respecto a los estándares de ejecución esperados) : 1.Transferir agua del tanque X hasta el tanque Y a no menos de 800 litros por minuto. - Fallas Funcionales 1.A.No ser capaz de transferir nada de agua. 1.B. Transferir menos de 800 litros por minuto. - Modos de Falla 1.A.1. Cojinetes desgastados (nivel de detalle: parte).
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1.A.2. Eje del impulsor fracturado (nivel de detalle: parte) . 1.A.3. Impulsor trancado por entrada de objeto extraño (nivel de detalle: parte). 1.A.4. Motor quemado (nivel de detalle: equipo). 1.A.5. Línea de succión totalmente bloqueada (nivel de detalle : parte). 1.B.1. Impulsor desgastado (nivel de detalle: parte). 1.B.2. Línea de succión parcialmente bloqueada. 1.B.3........ Para este ejemplo, se consideraran detalladamente los tres modos de fallas que afectan el impulsor de la bomba, todos estos modos de fallas corresponden al nivel de detalle denominado “partes” . El nivel de detalle al cual se identificaron los modos de fallas (nivel de detalle: parte), no corresponden al mismo nivel de detalle seleccionado “equipo ” para realizar el AMEF del activo seleccionado (nivel de detalle seleccionado: equipo: Bomba P-101). Con respecto a este punto, los modos de fallas relacionados con el impulsor de la bomba se detallan a continuación: Impulsor desgastado (modo de falla 1.2.1.): es probable que este fenómeno este relacionado con el tiempo de trabajo de esta parte de la bomba. Si se conoce a fondo cual es el límite de vida útil del impulsor y si las consecuencias de este modo de falla son lo suficientemente serias, entonces se podría decidir prevenir esta falla, cambiando el impulsor antes del cumplimiento de su vida útil. Impulsor trancado por entrada de objeto extraño (modo de falla 1.1.3.): la probabilidad de que un objeto extraño aparezca en la línea de succión de la bomba no tiene nada que ver con el tiempo de servicio de la bomba. La razón de ocurrencia de este tipo de modo de fallas es básicamente aleatoria, por lo cual si las consecuencias de este tipo de modo de fallas son serias y su probabilidad de ocurrencia es considerable, se podría pensar en modificar el sistema, instalando un filtro o una malla en la línea de succión. Eje del impulsor fracturado (modo de falla 1.1.2): el impulsor es una parte de la bomba diseñado adecuadamente para que trabaje bajo ciertas condiciones de alineación y paralelismo, en la mayoría de los casos este modo de falla (fractura del eje) ocurre cuando la bomba es puesta en servicio (al arrancar) porque el impulsor no es montado correctamente . Una de las formas de atacar este modo de falla, consiste en establecer procedimientos de montaje adecuados a partir del entrenamiento del personal encargado de realizar el montaje de esta parte de la bomba. (Las soluciones propuestas para prevenir los modos de fallas anteriores representan solo algunas de las variadas posibilidades que pueden ser tomadas a la hora de prevenir los modos de fallas citados). En el ejemplo se sugirieron tres tipos de actividades diferentes para eliminar los modos de fallas analizados: reemplazo antes del cumplimiento de la vida útil, cambio en el diseño del sistema y un mejor entrenamiento al personal. Esto nos quiere decir que no todos los modos de fallas son tratados con actividades especificas y programadas de mantenimiento, lo cual constituye otra de las ventajas de la filosofía del MCC, es decir su flexibilidad para seleccionar de forma óptima los requerimientos (no solo de mantenimiento) necesarios para ayudar a prevenir los modos de fallas . “El grupo de trabajo MCC debe tener en cuenta; que es casi seguro de que el nivel de detalle al cual se pueden identificar los modos de fallas, será siempre mayor, que el nivel de detalle al cual se identifican las funciones y las fallas funcionales de un determinado activo. Por ejemplo si el sistema constituye el nivel de detalle seleccionado para identificar las
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funciones y las fallas funcionales , los posibles niveles a los cuales se identificaran los modos de fallas serán: grupos de equipos, equipos individuales o parte de equipos ”. 3.3.2. Causas raíces de las fallas funcionales Los modos de fallas a registrar en mucho de los casos serán las causas raíces de las fallas funcionales, estás van a depender del nivel de detalle al cual se este realizando el AMEF. Hay que tener cuidado en este punto, porque es fácil confundir los efectos de las fallas con los modos de fallas que causan esos efectos. Una forma práctica de reconocer la causa raíz o las causas raíces de un modo de falla es preguntándose: ¿qué causo la ocurrencia de la falla funcional ?. A partir de la respuesta o las respuestas a esta pregunta, se obtendrá la descripción de la causa raíz o las causas raíces asociadas a la falla funcional del activo en estudio (recordemos que cada falla funcional puede tener más de un modo de falla). Por ejemplo las causas raíces asociadas a la falla funcional de una bomba se pueden obtener de la siguiente forma: Falla Funcional de la bomba: - No sea capaz de transferir nada de agua al tanque Y. Pregunta: ¿ Qué causo la ocurrencia de esta falla funcional en la bomba ? Respuestas (causas raíces): - Impulsor bloqueado por un objeto extraño. - Motor quemado. - Línea de succión totalmente tapada. - Eje del impulsor roto. (Las cuatro respuestas anteriores constituyen causas raíces de fallas funcionales asociadas a una determinada bomba centrífuga). Para que el grupo de trabajo pueda seleccionar las actividades de mantenimiento que ayuden a prevenir la ocurrencia de las fallas funcionales, es necesario identificar la raíz de cada falla funcional. En otras palabras , para que el grupo de trabajo MCC pueda describir y registrar los modos de fallas, es necesario identificar todas las probables razones por las cuales un activo podría fallar o dejar de cumplir el estándar de ejecución deseado, y no los posibles efectos que provocarían la ocurrencia de estos modos de fallas. A continuación se presentan algunas categorías de causas raíces de fallas funcionales: Sucio: el sucio o el polvo constituyen elementos que comúnmente causan fallas. Estos interfieren directamente sobre las máquinas causando el bloqueo oatascamientos de alguna de las partes principalmente móviles de estas maquinas. El sucio puede causar problemas en la calidad de los productos, ensuciando los mecanismos de máquinas de herramientas causando desalineamientos o por contacto con los productos (alimentos, medicinas y aceites lubricantes). Lubricación inadecuada: la lubricación es asociada a dos tipos de modos de fallas. El primero es relacionado al desgaste excesivo causado por la falta de lubricación. El segundo, concierne a las propiedades químicas propias del lubricante, oxidación, corrosión y efecto de corte provocado por los componentes del mismo aceite lubricante. Ensamblaje no adecuado: la mayoría de las máquinas están constituidas por partes que deben ser ajustadas y alineadas de forma precisa, las consecuencias de este tipo de causas raíces de fallas funcionales generalmente son severas. Los modos de fallas referidos a esta causa son usualmente procedimientos de acople, alineación y ensamblaje, procedimientos de soldaduras y tratamientos térmicos.
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Operación incorrecta: algunas fallas funcionales son causadas cuando las maquinas son operadas incorrectamente. Modos de Fallas típicos incluyen operaciones a velocidades fuera del rango de operaciones o una mala secuencia, mal uso de herramientas o materiales, arranques o paradas rápidas, etc.
3.3.3. Registro de los Modos de fallas El grupo de trabajo MCC debe tener presente que no es posible o deseable que todos los modos de fallas que pueden ocurrir por causa de una falla funcional sean registrados. El registro de los modos de fallas deberá excluir aquellos cuya posibilidad de ocurrencia sea sumamente baja. Para el registro de los modos de fallas se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones: Modos de Fallas asociados a un activo, ocurridas anteriormente en un contexto operacional similar o parecido. Modos de Fallas asociados a un activo, que sin haber ocurrido aún en el actual contexto operacional o en uno similar, tienen una probabilidad de falla razonable (identificada estadísticamente). Modos de Fallas asociados a un activo, cuyos efectos sean severos para la seguridad humana, el ambiente o las operaciones. En el proceso de análisis de los modos de fallas el grupo de trabajo MCC, deberá buscar información relacionada a la ocurrencia de los modos de fallas a partir de : - Los operadores y mantenedores que hayan tenido una larga asociación con los activos a analizar. - Los fabricantes y vendedores de equipos. - Otros usuarios de los mismos equipos. - Los registros técnicos existentes de cada activo. - La base de datos existente en la organización . 3.4.Establecer los efectos o las consecuencias de cada uno de los modos de fallas El objetivo principal del grupo de trabajo MCC, en esta parte del proceso, consiste en identificar lo que sucederá en el contexto operacional si ocurriese cada modo de falla previamente identificado. La identificación de los efectos de fallas deberá incluir toda la información necesaria que ayude a soportar la evaluación de las consecuencias de las fallas. Para identificar y describir de forma precisa los efectos producidos por cada modo de falla, el grupo de trabajo tiene que responder de forma clara las siguientes preguntas: ¿Cómo se evidencia (si puede ser evidente) que un modo de falla ha ocurrido?. Los posibles efectos que provocará cada modo de falla deberán ser analizados por el grupo de trabajo MCC, los cuales se encargaran de decidir si la ocurrencia de cada modo de falla será evidente o no para el personal que labora dentro del contexto operacional donde probablemente se producirán los modos de falla. La descripción del efecto de falla deberá incluir si la ocurrencia del modo de falla se evidencia a partir de una señal lumínica o sonora (o ambas) , y si la señal se presenta en un panel del activo o en una central de control (o ambas). Similarmente, la descripción del efecto de falla, deberá incluir si la aparición del modo de falla se evidencia por efectos físicos, tales como ruidos fuertes, fuego, humo, escapes de vapor, olores inusuales o derrames de líquidos en el piso. ¿ Como podría afectar la ocurrencia de cada modo de falla a la seguridad humana o al ambiente?.
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Sí existe la posibilidad de que alguna persona pueda morir o pueda ser herida, o de que alguna regulación ambiental no pueda ser cumplida, por consecuencia de la ocurrencia de un modo de falla, el efecto de como puede suceder este modo de falla deberá ser descrito por el grupo de trabajo MCC. Afortunadamente, los diseños modernos de las plantas industriales y de sus activos, tienden a disminuir al máximo en la actualidad, la ocurrencia de este tipo de modos de fallas, con la inclusión de nuevas tecnologías específicamente en el área de equipos de control, protección y seguridad. Los modos de fallas que afectan a la seguridad humana o al ambiente, generalmente ocurren por: Actos inseguros (incumplimiento de las normas de seguridad establecidas). Mala operación de los equipos. Escapes y derrames de sustancias químicas: gases, líquidos o, sólidos. Caídas de objetos. Chispazos eléctricos. Presiones excesivas de trabajo (especialmente en tanques de presión y sistemas hidráulicos). ¿Como afectaría la ocurrencia de cada modo de falla a la producción y a las operaciones?. Sí la ocurrencia de un determinado modo de falla afecta de forma directa a la producción o a las operaciones, el grupo de trabajo deberá describir de que forma clara y específica el impacto que traerá consigo la ocurrencia del modo de falla sobre la producción o las operaciones. Los modos de fallas que afectan a las operaciones o a la producción, generalmente actúan de la siguiente forma: Parando completamente los procesos. Reduciendo la rata de producción. Reduciendo la calidad del producto, ya sea por la disminución de la rata de producción o por el incremento de los defectos. Aumentado los costos del proceso por consecuencia básicamente de la aparición de modos de fallas no previstos. Con respecto a las posibles consecuencias de cada modo de falla, el grupo de trabajo debe tener claro, que todo el tiempo ocurrirán modos de fallas dentro del contexto operacional donde se desenvuelven los activos a mantener. En algunos casos los modos de fallas afectaran el producto final, los procesos, la calidad del producto o la eficiencia del servicio prestado, en otros casos, los modos de fallas podrán afectar a la seguridad humana o al ambiente (hay que tener especial cuidado para estos dos casos). Si la aparición de estos modos de fallas no es prevenida, se necesitara de gran cantidad de tiempo y esfuerzo para corregir los mismos, lo cual afectara de forma negativa a la organización, ya que reparar y corregir los efectos provocados por los modos de fallas, consume recursos los cuales podrían ser usados en cualquier otra área de la organización de mejor manera y de forma más eficiente. La naturaleza y la severidad de las consecuencias de los modos de fallas, según el MCC, deben ser los aspectos que gobiernen la selección de las actividades de mantenimiento a ejecutar sobre los activos a mantener en el contexto operacional claramente identificado. En el caso que las consecuencias generadas por los modos de fallas sean muy serias, se deberán considerar actividades para prevenir la aparición estos modos de fallas, o actividades que al menos permitan anticipar a tiempo la aparición del modo de falla y de esta forma, se pueda reducir o eliminar las posibles consecuencias del mismo. Para el MCC, lo mencionado anteriormente aplica
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irrevocablemente, cuando la consecuencia del modo de falla pueda matar o herir a alguna persona, cuando exista la posibilidad de que el modo de falla pueda afectar de forma seria al ambiente, o cuando la incidencia del modo de falla sobre la producción o las operaciones impacte de forma excesiva el aspecto económico (grandes perdidas económicas). Por otro lado, si las consecuencias de los modos de fallas son triviales, es posible, que se pueda decidir , no realizar ninguna actividad de prevención y simplemente realizar una acción correctiva en el momento que aparezca el modo de falla. Esto sugiere que las consecuencias de las fallas son más importantes que sus características técnicas, por lo cual según el MCC, lo que quiere decir que la idea de prevención de las fallas no consiste solo en prevenir la falla en si misma, sino que lo más importante del proceso de prevención de las fallas, consiste en reducir o eliminar las consecuencias que podrían generar las mismas dentro del contexto operacional. “El proceso de prevención de los modos de fallas, tiene mucho más que ver con la eliminación o reducción de las consecuencias de los modos de fallas, que con la prevención misma de los modos de fallas” (3) Parra, Carlos, “Course of Reliability- Centered Maintenance”, Universidad de los Andes, Mérida - Venezuela, 1998, página 55. La cita anterior, permite inferir, que para el MCC, las actividades de mantenimiento óptimas para prevenir los modos de fallas, serán solo aquellas que impidan o minimicen las consecuencias de los modos de fallas, en otras palabras, una actividad de prevención será eficiente, sólo, si esta actividad de mantenimiento, elimina o minimiza la ocurrencia de las posibles consecuencias de los modos de fallas a prevenir dentro del contexto operacional. 3.4.1.Categoría de las Consecuencias de los Modos de Fallas según el MCC Con el fin de poder decidir cual es la mejor actividad de mantenimiento a ejecutar, es necesario que el grupo de trabajo MCC tenga claramente definido el aspecto relacionado a las consecuencias de los modos de fallas. El impacto que cualquier modo de falla puede tener sobre la organización, dependerá, básicamente, de tres factores: 1. Del contexto operacional donde trabaje el activo. 2. Del estándar de ejecución deseado, asociado a una determinada función. 3. De los efectos o consecuencias físicas que puede provocar la ocurrencia de cada modo de falla.
La combinación de los tres factores mencionados, hace que cada modo de falla tenga una forma característica de impactar a la seguridad, al ambiente o a las operaciones. Para poder entender esta parte, la filosofía del MCC, ha clasificado las consecuencias de los modos de fallas en cuatro categorías (ver Figura # 15: Categorías de las Consecuencias de los Modos de Fallas) :
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1.Modos de fallas con consecuencias ocultas.
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Surgen de Funciones que no son evidentes.
2.Modos de fallas con consecuencias sobre la seguridad humana y el ambiente .
3.Modos de fallas con consecuencias operacionales.
Surgen de Funciones que son evidentes.
4.Modos de fallas con consecuencias no operacionales.
Figura # 15: Categorías de las Consecuencias de los Modos de Fallas . -Modos de fallas con consecuencias ocultas. Las consecuencias de este tipo de modo de fallas, se generan a partir de las funciones ocultas o no evidentes que presentan algunos activos en el contexto operacional (especialmente los equipos de seguridad, protección, reserva y control). La aparición de modos de fallas con consecuencias ocultas no será evidente dentro del desarrollo normal de las operaciones de un determinado sistema. Los modos de fallas ocultas, están asociados a las funciones que no son evidentes, por lo cual el grupo de trabajo deberá tener especial cuidado a la hora de analizar este tipo de modos de fallas. Usualmente este tipo de modos de fallas ocurren en los equipos de protección y reserva. En la actualidad las plantas y equipos modernos son afectados por este tipo de modos de fallas, debido al incremento en la utilización de sistemas de seguridad y protección, como consecuencia de las nuevas y estrictas exigencias internacionales en áreas como la seguridad humana, el ambiente, y las mismas operaciones(calidad del producto). - Modos de fallas con consecuencias sobre la seguridad humana y el ambiente.Las consecuencias de los modos de fallas sobre la seguridad y el ambiente surgen a partir de funciones evidentes de los activos, cuyas fallas funcionales afectaran : en primer lugar, a la seguridad humana (muertes, heridas a las personas o condiciones inseguras) y en segundo lugar, al ambiente (incumplimiento de estándares ambientales: internacionales, nacionales, regionales o estatales). - Modos de fallas con consecuencias operacionales. Los modos de fallas que afectan a las operaciones, surgen a partir de funciones evidentes , cuyas fallas funcionales afectaran de forma importante a la producción o las operaciones (cantidad de producto,calidad del producto, calidad del servicio prestado al cliente, costos de operación y costos directos de reparación).
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-Modos de fallas con consecuencias no operacionales. Los modos de fallas con consecuencias no operacionales, surgen a partir de funciones evidentes, cuyas fallas funcionales no afectaran de forma importante (aceptables) a la seguridad , al ambiente o las operaciones . Generalmente, este tipo de modo de falla, solo originará consecuencias económicas (envuelve solo el costo directo de la reparación). “Si el grupo de trabajo MCC, identifica y describe claramente, bajo la metodología de análisis propuesta por el MCC, los cuatro tipos de consecuencias que los modos de fallas de los activos pueden generar en el contexto operacional, se garantiza, que las implicaciones sobre la seguridad, el ambiente y las operaciones(producción) de cada modo de falla, serán tomadas en cuenta. Es decir que las consecuencias sobre la seguridad, el ambiente y las operaciones de cada modo de falla serán estudiadas en un solo ejercicio, lo cual es mucho más efectivo desde el punto de vista económico que considerarlas de forma separada” (4) Parra, Carlos, “Course of Reliability- Centered Maintenance”, Universidad de los Andes, Mérida - Venezuela, 1998, página 62. Guía de preguntas para evaluar las consecuencias de los modos de fallas: ¿Qué evidencias hay de que ocurrió la falla? ¿De qué manera afecta la seguridad y al ambiente? ¿De qué manera afecta la producción o las operaciones? ¿Es necesario parar el proceso? ¿Hay impacto en la calidad? ¿cuanto? ¿Hay impacto en el servicio al cliente? ¿Se producen daños a otros sistemas? ¿Que daños físicos ocasiona la falla? ¿Que debe hacerse para reparar la falla?
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CAPÍTULO 4 EL MCC Y LOS MODOS DE FALLAS OCULTOS Hasta ahora, es evidente que cada activo en la mayoría de los casos tiene más de una función. Cuando estos activos dejan de cumplir sus funciones (fallan), será casi inevitable que alguien se de cuenta que la falla ha ocurrido, en este caso las fallas son clasificadas como fallas evidentes. Sin embargo, algunas fallas ocurren de tal forma que nadie sabe que el activo se encuentra en estado de falla al menos o hasta que alguna otra falla también ocurra, este tipo de fallas no son evidentes por sí solas, y se les conoce como fallas ocultas . Para entender esta parte, supongamos que se tienen dos bombas (B y C) en un contexto operacional dado. En el caso de que la bomba C (de reserva) no este disponible (estado de falla), este hecho no será evidente bajo circunstancias normales de operación, ya que la bomba B, estará trabajando de forma normal. En otras palabras, la falla de la bomba C por sí misma, no tendrá impacto directo al menos o hasta que la bomba B también falle. La bomba C, presenta los dos tipos de características de una función oculta. La primera y más importante, es que la falla de esta bomba por sí misma no será evidente bajo el desarrollo normal de las operaciones, en otras palabras, la aparición de los modos de fallas asociados a las funciones ocultas de los activos, no serán evidentes bajo condiciones normales de operación, en el caso de que estos modos de fallas ocurran por sí solos. El segundo punto con respecto a la falla de la bomba C, se refiere a que la misma no será evidente dentro del proceso operacional, al menos que otras fallas también ocurran. En este caso, la falla de la bomba C, solo tendrá algún tipo de consecuencias, si otra falla - en este caso, la falla de la bomba B - también ocurre. La falla de la bomba B, mientras la bomba C esta en estado de falla es conocido como una falla múltiple. Con respecto a este punto, el grupo de trabajo debe tener claro, que las fallas ocultas por sí solas no tendrán consecuencias directas, pero las mismas tendrán consecuencias indirectas, las cuales consisten en incrementar el nivel de riesgo de las fallas múltiples. “ La única consecuencia de una falla oculta es incrementar el riesgo de una falla múltiple ”. Para este tipo de consecuencias de fallas, se deben seleccionar actividades de mantenimiento que ayuden a prevenir o al menos reduzcan las consecuencias que traerán consigo la aparición asociada de las fallas múltiples, esto quiere decir que el grupo de trabajo , deberá enfocar el esfuerzo para tratar de prevenir las fallas ocultas en función del análisis a las posibles consecuencias de las fallas múltiples. 4.1.Identificación de las fallas ocultas Lo expresado anteriormente nos indica que la aparición de las fallas ocultas por si solas no resultan evidentes, dentro del desarrollo normal del proceso operacional, por lo que para poder identificar o reconocer las fallas ocultas, el grupo de trabajo deberá responder la siguiente cuestión: ¿ Será la pérdida de función causada por este modo de falla, por si mismo, ser evidente dentro del desarrollo de las operaciones bajo circunstancias normales ? Si la respuesta a esta cuestión es no, el modo de falla será oculto (no evidente), y si la respuesta es si, el modo de falla será evidente. Los equipos que cumplen funciones de protección (ocultas), trabajan básicamente de la siguiente forma: - Alertando a los operadores de condiciones anormales.
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- Parando el equipo en el momento que ocurre la falla. - Eliminando o aliviando las consecuencias anormales que se pueden presentar inmediatamente después de la aparición de una falla (consecuencias que causarían mucho más daño, en el caso de que no existiera el equipo de protección). - Previniendo el desarrollo de situaciones peligrosas. En esencia, la función de principal de los equipos de protección es asegurar que las consecuencias de fallas de la función protegida sean mucho menos serias, dado el caso de que esta no tuviera protección. Los equipos de protección, son en la mayoría de los casos, parte de un sistema, con al menos dos componentes:
El equipo de protección. La función a proteger.
De forma general, típicas funciones ocultas incluyen: equipos de emergencia médica, la mayoría de los equipos de detección, combate y protección contra el fuego, los equipos de protección de sobrecarga y sobrevelocidad, los componentes de estructuras redundantes, los sistemas de emergencia de paradas y la mayoría de los sistemas de generación de potencia de emergencia. 4.2.Rutinas de Mantenimiento relacionadas con la prevención de fallas múltiples causadas por modos de fallas ocultos Como se definió anteriormente los modos de fallas ocultos no son evidentes bajo condiciones normales de operación, por lo cual este tipo de fallas no tienen consecuencias directas, pero las mismas propician la aparición de fallas múltiples en un determinado contexto operacional. Uno de los caminos que puede ayudar a minimizar los posibles efectos de una falla múltiple es tratar de disminuir la probabilidad de ocurrencia de las fallas ocultas, chequeando periódicamente si la función oculta esta trabajando correctamente. Estos chequeos son conocidos como las tareas de pesquisa de fallas ocultas. Las tareas de pesquisa de fallas ocultas consisten en acciones de chequeo a los activos con funciones ocultas, a intervalos regulares de tiempo , con el fin de detectar si dichas funciones ocultas se encuentran en estado normal de operación o en estado de falla. -Factibilidad técnica de las tareas de búsqueda de modos de fallas ocultos: La razón fundamental de este tipo de actividad de prevención es chequear si una función oculta esta disponible. La aplicación de las tareas de pesquisa de fallas ocultas esta orientada básicamente a equipos de protección y a componentes de activos tales como circuitos eléctricos o instrumentos de control. El chequeo que trae consigo la aplicación de estas actividades debe realizarse en sitio bajo condiciones reales de operación, o bajo condiciones simuladas de operación. Pueden existir situaciones donde es imposible aplicar una tarea de búsqueda de fallas ocultas . Estas situaciones pueden ser: - Cuando la función oculta de un equipo de protección no puede ser chequeada sin destruir dicho equipo ( como en el caso de fusibles de protección o discos de ruptura). - Cuando es imposible acceder al equipo con funciones ocultas (problema relacionado con el diseño). - Donde resulte sumamente peligroso el simular las condiciones reales de operación del activo con funciones ocultas.
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En otros casos no resulta imposible realizar el chequeo, pero la frecuencia de aplicación es impráctica, ya sea porque esta frecuencia es sumamente alta o porque es sumamente baja. Para que una tarea de pesquisa de fallas resulte técnicamente factible, la misma deberá ser capaz de disminuir la probabilidad de ocurrencia de una falla múltiple a un nivel aceptable y deberá realizarse a una frecuencia de ejecución que sea práctica. La tarea de pesquisa de fallas ocultas será efectiva solo si esta asegura que se alcance la disponibilidad deseada para una determinada función oculta. Finalmente, cuando una tarea de pesquisa de fallas ocultas resulta ser no técnicamente factible para los modos de fallas ocultos, existen dos posibles acciones a ejecutar: 1. Si el modo de falla oculto puede generar una falla múltiple que afecte a la seguridad o al ambiente, el rediseño es obligatorio. 2. Si el modo de falla oculto genera una falla múltiple que no afecta a la seguridad o al ambiente, es recomendable no realizar ninguna actividad de mantenimiento programada, y es posible pensar en un rediseño, si las consecuencias son económicamente muy costosas.
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CAPÍTULO 5 PROCESO DE SELECCIÓN DE LAS ACTIVIDADES DE MANTENIMIENTO BAJO EL ENFOQUE DEL MCC Una vez realizado el AMEF, el equipo natural de trabajo MCC, deberá seleccionar el tipo de actividad de mantenimiento que ayude a prevenir la aparición de cada modo de falla previamente identificado, a partir del árbol lógico de decisión (herramienta diseñada por el MCC, que permite seleccionar el tipo de actividad de mantenimiento más adecuada para evitar la ocurrencia de cada modo de falla o disminuir sus posibles efectos). Luego de seleccionar el tipo de actividad de mantenimiento a partir del árbol lógico de decisión, se tiene que especificar la acción de mantenimiento a ejecutar asociada al tipo de actividad de mantenimiento seleccionada, con su respectiva frecuencia de ejecución, teniendo en cuenta que uno de los objetivos principales del MCC, es evitar o al menos reducir las posibles consecuencias a la seguridad humana, al ambiente y a las operaciones, que traerán consigo la aparición de los distintos modos de fallas. El primer paso para seleccionar las actividades de mantenimiento, consiste en identificar las consecuencias que generan los modos de fallas :
¿ Bajo circunstancias normales será evidente la pérdida de la función causada por este modo de falla para los operadores ?
FALLAS FUNCIONALES EVIDENTES
FALLAS FUNCIONALES NO EVIDENTES
si no ¿ El modo de fallas causa una pérdida de función que pueda herir o dañar a una persona, y/o quebrantar cualquier norma o regulación ambiental ?
si no ¿ Tiene este modo de falla efectos directos sobre la capacidad operacional (calidad, servicio al cliente, procesos de producción y costos de operación) ?
si no
Modos de fallas con consecuencias sobre la seguridad humana y/o el ambiente
Modos de fallas con consecuencias operacionales.
Modos de falla con consecuencias no operacionales.
Modos de fallas con consecuencias ocultas
Figura # 16: Identificación de las consecuencias de los modos de fallas.
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Una vez, identificadas las consecuencias por cada modo de falla, el equipo natural de trabajo debe identificar el tipo de actividad de mantenimiento, apoyándose en el árbol lógico de decisión del MCC.
¿Es evidente a los operarios? S
¿Afecta la seguridad ó el medio ambiente?
N
¿Tareas de búsqueda de fallas?
N
¿Combinación de tareas? S
¿El rediseño puede ser obligatorio?
N
¿Sustitución cíclica? S
N
N
¿Reacondicionamiento cíclico? S
N
¿Sustitución cíclica? S
¿Tareas a Condición? S
N
¿Reacondicionamiento cíclico? S
N
N
S
¿Tareas a Condición? S
¿Afecta las operaciones? S
¿Tareas a Condición? S
N
¿Reacondicionamiento cíclico? S
N
¿Sustitución cíclica? S
N
¿Tareas a Condición? S
N
¿Reacondicionamiento cíclico? S
N
¿Sustitución cíclica? S
N
No realizar mantenimiento programado
No realizar mantenimiento programado
¿El rediseño debe justficarse?
¿El rediseño debe justficarse?
N
¿El rediseño es obligatorio?
Figura # 17: Flujograma de selección de las actividades de mantenimiento
El MCC clasifica las actividades de mantenimiento a ejecutar en dos grandes grupos, las actividades preventivas y las actividades correctivas, estas últimas, se ejecutarán sólo en el caso de no encontrar una actividad efectiva de mantenimiento preventivo. Cada grupo de actividades de mantenimiento, tiene sus respectivos tipos de tareas de mantenimiento, los cuales se mencionan a continuación:
5.1.Actividades Preventivas 5.1.1.Tareas programadas en base a condición Las actividades programadas en base a condición (predictivas), se basan en el hecho de que la mayoría de los modos de fallas no ocurren instantáneamente, sino que se desarrollan progresivamente en un período de tiempo. Si la evidencia de este tipo de modos de fallas puede ser detectada bajo condiciones normales de operación, es posible que se puedan tomar acciones programadas en base a la condición del activo, que ayuden a prevenir estos modos de fallas y/o eliminar sus consecuencias.
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El momento en el proceso en el cual es posible detectar que la falla funcional esta ocurriendo o esta a punto de ocurrir es conocido como falla potencial. De esta forma se puede definir falla potencial: como una condición física identificable la cual indica que la falla funcional esta a punto de ocurrir o que ya esta ocurriendo dentro del proceso. Entre los ejemplos más comunes de fallas potenciales tenemos: * Lecturas de vibración que indiquen inminentes fallas en los cojinetes. * Grietas existentes en metales indican inminentes fallas por metales fatigados. * Partículas en el aceite de una caja de engranajes, indican inminentes fallas en los dientes de los engranajes. * Puntos calientes indican deterioro en el material refractario del hogar de una caldera, etc. El comportamiento en el tiempo de gran parte de los distintos tipos de modos de fallas se ilustra en la Figura # 18: Curva del comportamiento de las fallas potenciales. En esta figura, se muestra como una falla comienza a ocurrir (punto de inicio “I”, muchas veces este punto no puede ser detectado), incrementado su deterioro hasta el punto en el cual la falla puede ser detectada (punto de falla potencial “P”). Si en este punto la falla no es detectada y corregida, continua aumentando su deterioro (usualmente de forma acelerada) hasta que alcanza el punto donde se produce la falla funcional (punto “F”, el activo ha dejado de cumplir su función).
Punto de inicio de falla (falla comienza a ocurrir) 0
Punto de falla potencial
*I
(falla debe ser detectada) *P Punto de falla Funcional
1
F Tiempo de operación
0 = Condición operativa. 1 = Condición no operativa.
Figura # 18: Curva de comportamiento de las fallas potenciales.
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5.1.2.Tareas de reacondicionamiento Como su nombre lo indica, las tareas de reacondicionamiento, se refieren a las actividades periódicas que se llevan a cabo para restaurar un activo (sistema, equipo, parte) a su condición original. En otras palabras las actividades de restauración programada , son aquellas actividades de prevención realizadas a los activos (en la mayoría de los casos equipos mayores) a un intervalo frecuencial menor al límite de vida operativo del activo, en función del análisis de sus funciones en el tiempo. En este tipo de actividades de mantenimiento preventivo, los activos son puestos fuera de servicio, se desarman, se desmontan, se inspeccionan de forma general y se corrigen y reemplazan de ser necesario, partes defectuosas, con el fin de prevenir la aparición de posibles modos de fallas. Las tareas de restauración programadas son conocidas como “overhauls” , y su aplicación más común es en equipos mayores: compresores, turbinas, calderas, hornos, bombas de múltiples etapas, etc. 5.1.2.Tareas de sustitución – reemplazo programado Este tipo de actividad preventiva esta orientada específicamente hacia el reemplazo de componentes o partes usadas de un activo, por unos nuevos, a un intervalo de tiempo menor al de su vida útil ( antes de que fallen). Las actividades de descarte programado le devolverán la condición original al componente, ya que el componente viejo será reemplazado por uno nuevo. La diferencia entre las tareas de descarte programado y las tareas de restauración programada es que las primeras son aplicadas a componentes y/o partes de un activo y no a activos complejos (activos con varios componentes), y a su vez la acción a ejecutar en las tareas de descarte programado es específicamente el reemplazo de un componente viejo por uno nuevo. En el caso de las tareas de restauración programada las acciones a ejecutar pueden ser: ajustar, inspeccionar, mejorar, limpiar, restaurar y hasta cambiar partes viejas por nuevas. 5.1.3.Tareas de búsqueda de fallas ocultas Como se definió anteriormente los modos de fallas ocultos no son evidentes bajo condiciones normales de operación, por lo cual este tipo de fallas no tienen consecuencias directas, pero las mismas propician la aparición de fallas múltiples en un determinado contexto operacional. Uno de los caminos que puede ayudar a minimizar los posibles efectos de una falla múltiple es tratar de disminuir la probabilidad de ocurrencia de las fallas ocultas, chequeando periódicamente si la función oculta esta trabajando correctamente. Estos chequeos son conocidos como las tareas de pesquisa de fallas ocultas. En conclusión, las tareas de pesquisa de fallas ocultas consisten en acciones de chequeo a los activos con funciones ocultas, a intervalos regulares de tiempo, con el fin de detectar si dichas funciones ocultas se encuentran en estado normal de operación o en estado de falla. 5.2.Actividades Correctivas Cuando las actividades de prevención para un determinado modo de falla, no son técnicamente factibles o no son efectivas, las actividades correctivas serán las que se apliquen. Las acciones correctivas a ser ejecutadas en el caso de no conseguir ninguna actividad de prevención serán: 5.2.1.Rediseño, en el caso que no se consigan actividades de prevención que ayuden a reducir los modos de fallas que afecten a la seguridad o al ambiente a un nivel aceptable, es necesario realizar un rediseño que minimize o elimine las consecuencias de los modos de fallas. 5.2.2.Actividades de mantenimiento no programado, en el caso que no se consigan actividades de prevención económicamente más baratas que los posibles efectos que traerán consigo los modos de fallas con consecuencias operacionales o no operacionales, se podra tomar la decisión de esperar que ocurra la falla y actuar de forma correctiva.
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CAPÍTULO 6 ÍNDICES BÁSICOS DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO Para la filosofía del MCC, el control de la gestión del mantenimiento está relacionada con tres indicadores básicos: disponibilidad, confiabilidad y mantenibilidad. A continuación se presentan los parámetros a ser utilizados en el cálculo de estos índices:
Estado operativo UT
TBF UT
1
f1
f2
fi
TO
0 TTR DT
Tiempo Estado de falla
Figura 19: Esquema de distribución de Fallas. Dónde: 1 = condición operacional del equipo. 0 = condición no operacional del equipo. Fi = falla i-ésima UT = up time o tiempo operativo entre fallas. TBF = time between failures o tiempo entre fallas . DT = down time o tiempo no operativo entre fallas. TTR = time to repair o tiempo necesario para reparar . TO = time out o tiempo fuera de control (tiempo difícil de estimar, se relaciona con la logística del mantenimiento: suplidores, transporte, retrasos, ocio). Para un número de fallas = n. MTBF = mean time between failures, tiempo medio entre fallas. MTBF = TBF / n MUT = mean up time, tiempo medio de funcionamiento entre fallas. MUT = UT / n MDT = mean down time, tiempo medio de indisponibilidad entre fallas. MDT = DT / n MTTR = mean time to repair, tiempo medio para reparar.
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MTTR = TTR / n MTO = mean out time , tiempo medio fuera de control. MTO = TO / n
Disponibilidad Este término, puede expresarse, en una primera aproximación, como la proporción de tiempo que un equipo se encuentra apto para cumplir su misión, en condiciones dadas, respecto al tiempo que debió haber cumplido su misión y no lo hizo. Este último período se le denomina indisponibilidad y es, obviamente, improductivo. El concepto de disponibilidad puede ser expresado como: “ La probabilidad de que un equipo se encuentre en condiciones de cumplir su misión en un instante cualquiera. ”· La disponibilidad relaciona básicamente los tiempos de reparación de las fallas (MTTR mantenibilidad) y los tiempos operativos entre fallas (MUT, depende de la tasa de fallas confiabilidad). Mantenibilidad La mantenibilidad puede definirse como: “ La probabilidad de que un equipo sea devuelto a un estado en el que pueda cumplir su misión en un tiempo dado, luego de la aparición de una falla, utilizando procedimientos de mantenimiento preestablecidos”. La mantenibilidad se relaciona básicamente con el diseño y la complejidad del equipo, con el personal calificado que realice el mantenimiento, con las herramientas disponibles y con los procedimientos de mantenimiento. El parámetro fundamental para calcular la mantenibilidad lo constituye el tiempo medio de reparación de las fallas (MTTR). Cuando el MTTR de un determinado equipo es alto, se dice que el equipo tiene una baja mantenibilidad (mientras más tiempo duren las reparaciones de las fallas asociadas a un equipo, su mantenibilidad irá disminuyendo). En el caso contrario, de que el tiempo medio de reparación de las fallas de un determinado equipo sea bajo, se dice que el equipo tiene una alta mantenibilidad. Confiabilidad La confiabilidad puede definirse como: “ La probabilidad de que un equipo cumpla una misión específica (no falle) bajo condiciones de operación determinadas en un período determinado”. La confiabilidad se relaciona básicamente con la tasa de fallas (cantidad de fallas) y con el tiempo medio operativo ( MUT -tiempo medio operativo). Mientras el número de fallas de un determinado equipo vaya en aumento o mientras el MUT de un equipo disminuya, la confiabilidad del mismo será menor. 6.1. Cálculo de la disponibilidad De los tres conceptos mencionados anteriormente, la disponibilidad constituye el parámetro cuya información es la más representativa y útil para la gestión del mantenimiento. El calcular la disponibilidad es más sencillo, en comparación con el cálculo de los otros dos parámetros y relaciona a su vez, a la confiabilidad y a la mantenibilidad. A continuación se presenta la forma de calcular la disponibilidad:
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Disponibilidad operacional (Ao): la disponibilidad operacional es similar a la inherente, solo que esta toma en cuenta el tiempo no operativo del equipo de forma general (desde que el equipo sale fuera de servicio hasta que es otra vez puesto en operación), es decir, que incluye el retraso (más no lo estima ni cuantifica) que trae consigo la logística de las actividades de mantenimiento (compra de repuestos, transportación, tiempo de ocio no determinados, etc.) . La ecuación para calcular la disponibilidad operacional (Ao) es:
Ao
=
MUT x 100% MUT + MDT
Ecuación 1
Dónde MDT = MTTR + MTO
Ao, considera el diseño del equipo, la disponibilidad del personal de mantenimiento, las políticas y procedimientos de mantenimiento y los factores no tomados en cuenta en el diseño de los equipos.La ecuación 1 es utilizada , cuando la gestión de mantenimiento no tiene bien definidos ni los tiempos de reparación (TTR), ni los tiempos relacionados con la logística del mantenimiento (TO). 6.2. Cálculo de la confiabilidad 6.2.1. Distribución de Weibull De forma práctica la aproximación de la expresión más utilizada para calcular la confiabilidad de un equipo mecánico o un componente mecánico, es la desarrollada a partir de la distribución de Weibull (B.S. Dhillon, C. Singh, Engineering Reliability: New Techniques and Aplications, Jhon Wiley and Sons, New York - USA, 1981, pág. 36): R(t) = e ^ (- ( t / V) ^ ø) ,
Ecuación 2.
Dónde: R(t) = confiabilidad del equipo expresada en un valor probabilístico. t = es el intervalo de tiempo en el cual se desea conocer la confiabilidad del equipo, partiendo de un período de tiempo = 0. V = vida característica, se calcula en función del tiempo promedio operativo: MUT ( se puede utilizar el modelo de los mínimos cuadrados para calcular V) – en los casos donde no se pueda modelar V, se puede utilizar directamente el MUT, con un porcentaje de error comprendido entre el 5% y el 10%). ø = es el parámetro de forma que según la distribución de Weibull, relaciona el período de tiempo en el que se encuentra operando el equipo y el comportamiento del mismo ante la probabilidad de ocurrencia de fallas y sus valores son: 0< ø
