aplicación de rcm como estrategia de implementación del
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Aplicación de RCM como estrategia de
implementación del mantenimiento
predictivo para la metodología TPM
JHONNY ALEXANDER MAYA VELASQUEZ
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Minas, Departamento de Ingeniería Mecánica
Medellín, Colombia
2018
Aplicación de RCM como estrategia de
implementación del mantenimiento
predictivo para la metodología TPM
JHONNY ALEXANDER MAYA VELASQUEZ
Tesis presentada como requisito parcial para optar al título de:
Magister en Ingeniería Mecánica.
Director:
Ph.D., Fernando Jesús Guevara Carazas
Línea de investigación:
Mantenimiento y gestión de activos
Grupo de investigación:
Gestión, Operación y mantenimiento de activos – GOMAC
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Minas, Departamento de Ingeniería Mecánica
Medellín, Colombia
2018
Contenido IV
La preocupación por el hombre y su destino
siempre debe ser el interés primordial de todo
esfuerzo técnico. Nunca olvides esto entre tus
diagramas y ecuaciones.
Albert Einstein
Agradecimientos
Agradecido con Dios y la Virgen María, por brindarme la oportunidad de realizar y culminar
mis estudios de maestría de manera satisfactoria, sin ellos ninguno de mis proyectos
hubiese sido posibles. A mi esposa e hijo, Juliana y Martín, por acompañarme
incondicionalmente para lograr este sueño, sin su apoyo no estaría contando esta historia,
y a mi madre Miryam por ser mi motor para culminar con éxito mis proyectos personales.
A mi empresa, por ser el apoyo económico vital para completar mi formación y al profesor
Fernando Guevara por la excelente orientación.
Resumen y Abstract IX
Resumen
La siguiente tesis de maestría propone el desarrollo del mantenimiento centrado en
Confiabilidad o Relialibility Centered Maintenance (RCM) usando como estrategia el
establecimiento de la metodología TPM (del inglés Total Productive Maintenance), en
particular, la implementación de mantenimientos preventivos e integración de sistemas de
gestión relacionados con todos los aspectos de la producción de galletas en la empresa.
Con esto, se esperaba dar una nueva orientación a los planes actuales de mantenimiento
preventivo y programado del área, permitiendo buscar el diseño y la planeación de nuevos
programas de mantenimiento basado en condición (MBC). Además, se propuso el
desarrollo de un modelo informático que permitió administrar la metodología del
mantenimiento bajo un enfoque evaluativo, sistemático e independiente al software actual
de la empresa, el cual permita visualizar el comportamiento y la trazabilidad a los equipos
mediante curvas de confiabilidad. Durante este desarrollo se mostró la construcción de la
matriz de criticidad operacional de los equipos, partiendo de premisas y apreciaciones del
área de mantenimiento, abordando la evaluación de esta matriz desde las áreas de
seguridad, calidad, medio ambiente, entre otras.(DANE, 2018)
Palabras clave: Análisis de riesgo, RCM, TPM, CBM, MBC, AMEF, FMECA.
Contenido X
Abstract
The following thesis proposes the development of Reliability Centered Maintenance (RCM)
using as a strategy the establishment of the Total Productive Maintenance (TPM)
methodology, in particular, the implementation of preventive maintenance and integration
of management systems related to all the aspects of cookie production in the company.
With this, it was hoped to give a new orientation to the current plans of preventive and
programmed maintenance of the area, allowing to look for the design and the planning of
new programs of maintenance based on condition (MBC). It was also proposed the
development of a computer model that allowed managing the maintenance methodology
under an evaluative, systematic and independent approach to the current software of the
company, which allows to visualize the behavior and traceability to the equipment through
reliability curves. During this development the construction of the operational criticality
matrix of the equipment was shown, starting from premises and appraisals of the
maintenance area, addressing the evaluation of this matrix from the areas of safety, quality,
environment, among others.
Keywords:
Risk analysis, RCM, TPM, CBM, MBC, AMEF, FMECA.
Contenido XI
Contenido
Pág.
Resumen ........................................................................................................................ IX
Lista de figuras ............................................................................................................ XIII
Lista de tablas .............................................................................................................. XV
Introducción .................................................................................................................... 1
1. Consideraciones iniciales ....................................................................................... 3 1.1 Planteamiento del problema ............................................................................ 3 1.2 Objetivos.......................................................................................................... 5
1.2.1 Objetivo general .................................................................................... 5 1.2.2 Objetivos específicos ............................................................................ 5
2. Marco teórico ............................................................................................................ 9 2.1 Conceptos Previos ........................................................................................... 9
2.1.1 Definición de Confiabilidad .................................................................... 9 2.1.2 Definición de Disponibilidad ................................................................ 10 2.1.3 Mantenibilidad ..................................................................................... 10
2.2 TPM ............................................................................................................... 10 2.2.1 Pilares de TPM.................................................................................... 11 2.2.2 Los seis pasos del mantenimiento planeado ....................................... 12 2.2.3 Efectividad operacional de los equipos (OEE) ..................................... 19
2.3 RCM .............................................................................................................. 21 2.3.1 Fases para implementar RCM ............................................................. 21
3. Estado del arte........................................................................................................ 27 3.1 Revisión modelo optimización para mantenimiento proactivo basado en RCM 28 3.2 Revisión propuesta de modelo de gestión de mantenimiento y sus principales herramientas ............................................................................................................ 28 3.3 Revisión optimización de la programación activos de trasmisión de energía - 29 3.4 Revisión “Reliability and maintainability analysis of strudel production line with experimental data” .................................................................................................... 29 3.5 Revisión “Reliability analysis of an atomated pizza production line” ............... 30 3.6 Revisión análisis de datos de falla ................................................................. 31 3.7 Revisión diseño de una metodología basada en una técnica inteligente para el análisis de los tiempos muertos en una línea de producción .................................... 31
Contenido XII
3.8 Revisión mantenimiento centrado en confiabilidad como estrategia para apoyar indicadores ................................................................................................... 32 3.9 Revisión “Maintenance maturity assessment” ............................................... 32 3.10 Revisión optimización del mantenimiento preventivo utilizando MBC ............ 33
4. Modelo mantenimiento paso cinco TPM. ............................................................. 37 4.1 Modelo recomendado por TPM ..................................................................... 37 4.2 Modelo planteado para la tesis de maestría .................................................. 39
5. Diagnóstico del proceso productivo. ................................................................... 43 5.1 Confiabilidad estadística del proceso ............................................................ 43
5.1.1 Proceso de adquisición de la información. .......................................... 43 5.1.2 Modelo para construcción de curvas de confiabilidad. ........................ 44 5.1.3 Resultados .......................................................................................... 46
5.2 Modos y efectos de falla. ............................................................................... 47 5.2.1 Análisis funcional ................................................................................ 48 5.2.2 Modos de falla .................................................................................... 50 5.2.3 Evaluación severidad de la falla .......................................................... 53
6. Propuesta acciones de mantenimiento basado en condición. ........................... 59 6.1 Mejora y actualización de planes de mantenimiento con una orientación a MBC………………… ................................................................................................ 59
6.1.1 Proceso de capacitación. .................................................................... 60 6.1.2 Protocolo de inspección y evaluación de resultados. .......................... 61
6.2 Diseño de mantenimiento predictivo para la zona de elaboración de pasta. .. 65
7. Desarrollo de herramienta informática monitoreo confiabilidad. ....................... 68 7.1 Cálculo de confiabilidad mediante la herramienta informática. ...................... 68 7.2 Cálculo de FMEA mediante la herramienta informática. ................................ 71
8. Conclusiones y recomendaciones ....................................................................... 75 8.1 Conclusiones ................................................................................................. 75 8.2 Recomendaciones ......................................................................................... 76
Contenido XIII
Lista de figuras
Pág.
Figura 1 Historial de disponibilidad de producción entre el periodo 2010 y 2017. ............ 4
Figura 2 Densidad de falla .............................................................................................. 10
Figura 3 Pasos para la implementación del MP .............................................................. 13
Figura 4 Composición del OEE ...................................................................................... 20
Figura 5 Diagrama de flujo de mantenimiento predictivo ................................................ 38
Figura 6 Adaptado del flujo de mantenimiento predictivo propuesto por TPM. ............... 39
Figura 7 Grafica comportamiento de las averías en los equipos en un lapso de 7 años.. 40
Figura 8 Proceso para cálculo de confiabilidad.. ............................................................. 44
Figura 9 Linealizacion distribucion de Weibull.. .............................................................. 45
Figura 10 Confiabilidad en finción del tiempo con parametros Beta y Eta....................... 46
Figura 11 Diagrama de Pareto. ...................................................................................... 47
Figura 12 Características principales de una línea de producción.. ................................ 48
Figura 13 Matriz de riesgo.. ............................................................................................ 55
Figura 14 CMAK 400-ML ................................................................................................ 60
Figura 15 Número de fallos eléctricos por año en proceso de mezcla.. .......................... 66
Figura 16 Denominación equipos en herramienta de desarrollo.. ................................... 69
Figura 17 Base de datos de fallas.. ................................................................................ 69
Figura 18 Cálculo de variables para la distribución de confiabilidad de Weibull. ............. 70
Figura 19 Soportes para una evaluación de las posibles fallas. ..................................... 72
Contenido XIV
Lista de ecuaciones
Ecuación 1 Confiabilidad. ................................................................................................. 9
Ecuación 2 Función acumulada de falla. ........................................................................ 9
Ecuación 3 Confiabilidad por integración. ..................................................................... 10
Ecuación 4 Disponibilidad. ............................................................................................. 10
Ecuación 5 Indicador de desempeño global. ............................................................... 20
Ecuación 6 Estimacion puntual de confiabilidad. ............................................................. 44
Ecuación 7 Confiabilidad por funcion de Weibull. .......................................................... 45
Ecuación 8 Linuealizacion distribucion de Weibull. ......................................................... 45
Contenido XV
Lista de tablas
Pág.
Tabla 1 Implementación de metodología TPM ................................................................. 5
Tabla 2 Criterios para evaluar características de equipos ............................................. 14
Tabla 3 Metodología RSL para la búsqueda de artículos de investigación. ................... 27
Tabla 4 Metodologías para mejorar la confiabilidad en equipos.. .................................. 34
Tabla 5 Análisis Funcional. . ........................................................................................... 48
Tabla 6 Fallas funcionales.. ............................................................................................ 49
Tabla 7 Modos de falla. .................................................................................................. 50
Tabla 8 Evaluación de severidad de una falla……………………...………………………..54
Tabla 9 Calificación de detección de fallas. …………………….…………………………...54
Tabla 10 Valoración de la ocurrencia. ……………………..…………………………………55
Tabla 11 Registro de capacitación operarios .................................................................. 60
Tabla 12 Registro e identificación de equipos con necesidades de mantenimiento ........ 61
Tabla 13 Rangos de severidad vibratoria para maquinas ISO 10816-1 .......................... 62
Tabla 14 Inspección de elementos eléctricos ................................................................. 63
Tabla 15 Monitoreo periódico de envolvente de aceleración .......................................... 64
Tabla 16 Monitoreo periódico de temperatura ................................................................ 64
Tabla 17 Rutinas de mantenimiento basadas en condición ........................................... 65
Tabla 18 Listado de los modos y efectos de falla ........................................................... 71
Tabla 19 Formato en donde el usuario ingresa los valores de evaluación ..................... 71
Contenido XVI
Introducción
La industria alimentaria tiene grandes aportes en la economía interna del país, esto se ve
reflejado en el estudio realizado por el DANE, el cual indica que para Enero del 2018 las
exportaciones de este sector representaron el 21,4% (posicionándolo como el segundo
con mayor exportación) con un total de 682,1 millones de dólares, donde Estados Unidos
y Reino Unido son nuestros principales clientes(DANE, 2018).
En Antioquia tiene uno de los grupos empresariales más representativos en la industria
alimentaria, esto lo demuestran en su Informe integrado del cierre 2017, (Nutresa, 2017)
el cual habla de su participación como líder en alimentos procesados con un 60,5% del
total en ventas del departamento. Dentro del este documento se señala el amplio portafolio
de productos que ofrece la entidad, donde se agrupan 7 negocios de alimentos diferentes,
estos productos se encuentran en la categoría de productos de consumo inmediato según
su informe. En el portafolio ofrecido por el grupo esta empresa antioqueña, los alimentos
que cuentan con mayor producción son la molinería, almidones, panadería, macarrones y
fideos entre otros, los cuales cerraron el año 2017 con un incremento del 4,8%.
De acuerdo a las investigaciones de Euromonitor Internacional, expertos en
investigaciones de mercado, en su artículo del 22 de diciembre del 2017 (Benavides,
2017), en Colombia se venden 74.300 toneladas de galletas dulces en el año y este
volumen se suman a la venta en el retail financiero con un total de US$401,9 millones. En
la investigación el Grupo empresarial es el líder en el mercado por la venta de galletas, la
cual concentra 34,8% de la participación total nacional en el mercado colombiano.
La empresa a la cual va dirigida este trabajo, de forma análoga al Grupo empresarial, es
reconocida en el país por la gran participación que tiene dentro del mercado de alimentos,
en particular por su venta de galletas desde 1961. Teniendo en cuenta la competencia, el
desarrollo continuo del mercado y la gran demanda de sus productos, la empresa enfoca
sus esfuerzos en garantizar el funcionamiento óptimo de sus procesos gestión de
Introducción 2
producción. Esto permite la implementación de la metodología TPM (Fernandez Ramirez,
2014), cuyo fin es tener una mejora continua desde el punto de vista del mantenimiento y
gestión de los equipo de producción, con el objetivo de maximizar la eficiencia de todo el
sistema productivo, estableciendo un procedimiento eficiente y sin perdidas por el
rendimiento de los equipos. Aunque la empresa se ha esforzado en la construcción de un
programa de mantenimiento, el cual inicia con la identificación de las necesidades de
mantenimiento para cada equipo, basándose en la documentación suministrada por el
fabricante y la experiencia del personal de la planta, posteriormente se determinan los
elementos críticos que requieran ser intervenidos mediante un programa planeado y
finalmente se realiza un cronograma de mantenimiento a un año. Este método incremento
los costos por intervención y la disponibilidad en el 2010 se mantuvo por debajo del 90%,
ya que la técnica empleada hasta ahora no identifica realmente los equipos que necesitan
ser intervenidos. Dado que esta práctica no es suficiente para mantener el rendimiento
ajustado a las expectativas de la empresa, surge la necesidad, desde el departamento de
mantenimiento, de iniciar una actualización de los programas de confiabilidad de los que
equipos con el fin de estar a punto para la ejecución de los últimos dos pasos del pilar de
mantenimiento planeado (MP) en la metodología TPM.
1. Consideraciones iniciales
1.1 Planteamiento del problema
El mantenimiento productivo total es una metodología que mejora los procesos de gestión
en la producción. Una condición necesaria para la incorporación de la misma, es la suma
del trabajo de diferentes áreas generalmente separadas, mantenimiento y producción.
La empresa en estudio, trabaja desde el 2003 en la implementación de esta metodología,
buscando integrar todas las áreas que estén directamente relacionadas con la producción
de galletas (principal actividad económica de la empresa), con el objetivo de eliminar las
averías en los equipos mediante la inclusión de mantenimientos planeados y autónomos.
Sin embrago, a pesar del intento por implementar esta metodología, los paros de la
producción por fallas en los equipos producen inestabilidad en el indicador OEE, que por
sus siglas en ingles corresponde al termino Overall Equipment Effectiveness o “Eficacia
Global de Equipos Productivos”, el cual mide la eficiencia de maquinaria industrial
mediante la producción de disponibilidad, rendimiento y calidad (VEGA MENDOZA, 2009),
este indicador se utiliza como herramienta clave en la identificación de la eficacia real de
cualquier proceso productivo dentro del TPM.
Al analizar el historial de fallas desde el 2010, en donde el mantenimiento afecto
negativamente este indicador con una disponibilidad de 85%, evidenciando que la
implementación del TPM no se realizó de forma efectiva ya que este porcentaje se había
sostenido en el tiempo, a pesar de los programas de mantenimiento preventivo y
programado.
4
Figura 1 Historial de disponibilidad de producción entre el periodo 2010 y 2017.
Este análisis presentado en la figura 1, hace evidente la necesidad de actualizar los
programas de mantenimiento preventivo y programado, que permita buscar variables
diferentes para ser monitoreadas y posteriormente controladas, además que facilite la
localización de sistemas y componentes que la metodología actual no tenga contemplados.
Además se encontró que las labores de prevención y programación se centran solamente
en un historial de fallas vs componentes, sin ningún análisis previo de confiabilidad que
indique so realmente las intervenciones son necesarias.
Debido a lo anterior, se formularon las siguientes preguntas de investigación:
1. ¿En qué momento el área de mantenimiento debería implementar el programa
MBC conociendo que la metodología TPM indica que se debe hacer en el último
paso? ¿Es este el momento adecuado, según las necesidades de la empresa?
2. Si el estado de arte dice que los equipos son más confiables haciendo MBC ¿Por
qué no todas las empresas migran de los preventivo a lo predictivo?
La finalidad de este trabajo fue proponer una dirección y actualización en los programas
de mantenimientos instaurados hasta ese momento, de forma que se encamine el área a
los mantenimientos basados en condición. Además se buscó implementar un modelo que
estudiara los diferentes modos de falla que permitiera identificar sistemas y componentes
084%
085%
086%
087%
088%
089%
090%
091%
092%
093%
094%
2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018
TOTAL DISPONIBILIDAD
5
que realmente necesiten ser intervenidos, para así encontrar los riesgos asociados a
confiabilidad.
Tabla 1 Implementación de metodología TPM
Implementación de la metodología TPM
Antes Después
Causas Efectos Causas Efectos
- Mismas técnicas
de mantto durante
18 años.
- Manttos
innecesarios.
- Altos costos por
recambio de
piezas sin
necesidad.
- Perdidas en
producción por
fallas en equipos.
- Disponibilidad del
85%.
- Averías
reincidentes
- Aplicación de
RCM.
- Cronogramas con
focos de
intervención.
- Implementación
de MBC
- Disminución en
los costos de
mantto.
- Mayor control
sobre los modos
de falla.
- Disponibilidad
superior al 90%.
- Disminución en
averías
reincidentes
Fuente: Elaboracion propia
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo general
Aplicar la metodología RCM para el diseño de nuevos planes de mantenimiento en una
línea de producción de alimentos para atender las necesidades de los pasos 4
(Mantenimiento basado en el tiempo) y paso 5 (Mantenimiento basado en condición) del
pilar de mantenimiento planeado de la metodología TPM.
1.2.2 Objetivos específicos
1. Establecer estadísticamente la curva confiabilidad actual de los equipos del área
de elaboración de pasta.
6
2. Identificar las variables existentes en la programación y planeación de las tareas
de mantenimiento que generan alta demanda en actividades sin un foco de
intervención.
3. Reconocer los efectos y los modos de fallas de los equipos para poder evaluar los
métodos de reducción mediante técnicas de análisis de confiabilidad
4. Optimizar y actualizar los programas de mantenimiento actuales, de forma a
encaminarlos al mantenimiento basado en condición
5. Diseñar el sistema de mantenimiento predictivo de la zona de elaboración de pasta.
6. Desarrollar un programa mediante la herramienta computacional que permita
sostener en el tiempo el historial de fallas vs curva de confiabilidad.
7
2. Marco teórico
A continuación, se hará un breve recuento de la teoría más actual referente a TPM para
entrar a describir la metodología utilizada en la empresa de galletas y su método de
implementación. También se muestra el indicador del OEE como estrategia implementada
en la empresa de galletas.
Por último, se tocará el tema de cómo es la implementación del RCM dentro de una
industria de acuerdo a sus pasos de integración metodológica.
2.1 Conceptos Previos
2.1.1 Definición de Confiabilidad
La confiabilidad es la probabilidad de que un componente o sistema pueda cumplir su
función sin fallar en las condiciones operativas especificadas durante un intervalo de
tiempo dado.
Esta probabilidad, relaciona el tiempo de fallar de los equipos considerando aspectos como
condiciones de operación, fabricantes, condiciones ambientales, entre otras. El tiempo de
falla se obtiene a partir de datos históricos o de pruebas periódicas a los equipos, con esta
información se obtiene una función de distribución de falla F (T)
La confiabilidad es el inverso probabilístico de la función F (t):
R(t) = 1 − F(t) Ecuación 1
De lo anterior se define la función de densidad de falla F (t) como:
F(t) = ∫ f(t)dtt
0 Ecuación 2
10
Reemplazando en (2-1) se obtiene:
R(t) = 1 − ∫ f(t)dtt
0 Ecuación 3
Una distribución típica se muestra en la Figura 2:
Figura 2 Densidad de falla (Davies, 1998)
2.1.2 Definición de Disponibilidad
Es la probabilidad de que un componente o sistema pueda cumplir su función en las
condiciones operativas especificadas en un instante de tiempo dado.
Disponibilidad =Horas totales−Horas Parada por mantenimiento
Horas Totales Ecuación 4
2.1.3 Mantenibilidad
Es la duración y el esfuerzo que hace el equipo de mantenimiento, para restablecer la
función principal de un equipo cuando está en falla.
2.2 TPM
Es un concepto de programa de mantenimiento originaria de Japón, el cual se enfoca en
la eliminación de pérdidas asociadas con paros, para mejorar calidad y costes en los
procesos de producción industrial. Es una herramienta que permite a la empresa aumentar
la productividad en todas sus áreas; su foco es cero fallas, cero incidentes, cero defectos.
11
2.2.1 Pilares de TPM
Cada uno de estos pilares muestra una ruta a seguir para lograr los objetivos de eliminar
o reducir las pérdidas en la producción.
Mejoras enfocadas: Es encontrar una oportunidad de mejora dentro de la planta, esta
oportunidad debe reducir o eliminar las pérdidas y/o maximizar la efectividad global de
equipos y procesos.
Mantenimiento autónomo: “Está compuesto por un conjunto de actividades que se
realizan diariamente por todos los trabajadores en los equipos que operan, incluyendo
inspección, lubricación, limpieza, intervenciones menores, cambio de herramientas y
piezas, estudiando posibles mejoras, analizando y solucionando problemas del equipo y
acciones que conduzcan a mantener el equipo en las mejores condiciones de
funcionamiento. En este pilar Los operarios deben ser entrenados y deben contar con los
conocimientos necesarios para dominar el equipo que opera.”(Perez, 2007)
Los objetivos fundamentales del mantenimiento autónomo son:
Uso del equipo como herramienta para que el personal adquiera conocimiento
sobre el mismo.
Enseñar y generar habilidades para la comprensión y solución de problemas con
los equipos.
Haciendo uso correcto y con supervisión según las pautas de los equipos, evitar el
deterioro de los mismos.
A través de los conocimientos adquiridos por el operario por el uso de la máquina,
mejorar su funcionamiento.
Garantizar que las condiciones físicas del entorno sean las necesarias para que la
maquina funciones sin contratiempos.
Mejorar la seguridad en el trabajo.
Construir un vínculo de pertenencia con el trabajador.
Mantenimiento planeado: El mantenimiento planeado pretende avanzar de manera
sistemática hacia la meta de cero averías en los equipos del proceso. Este mantenimiento
abarca cuatro formas de mantenimiento: el Mantenimiento de averías, el mantenimiento
12
preventivo, el mantenimiento predictivo y el mantenimiento correctivo (Tokumaro, 1995).
En algunos textos de TPM, se consideran además el mantenimiento basado en el tiempo
(TBM) y el mantenimiento basado en condiciones (CBM). Sin embargo, en este trabajo
estos dos tipos de mantenimiento se incluyen dentro del mantenimiento preventivo que es
una combinación de ambos.
Mantenimiento de averías: En este tipo de mantenimiento, se espera a que el
equipo falle, para intervenirlo. Se utiliza cuando las averías no afectan
significativamente la operación de las máquinas, la producción de la planta o
cuando no se genera una pérdida adicional a los costos de reparación. Es
importante en este mantenimiento, capacitar (Perez, 2007)los operarios para que
detecten anomalías cuando se realizan inspecciones diarias.
Mantenimiento preventivo: Es también llamado TBM, y consiste en inspeccionar,
limpiar y remplazar piezas con una periodicidad establecida con anterioridad, con
el fin de evitar averías esporádicas o inesperadas.
Mantenimiento predictivo: También llamado CBM y consiste en utilizar diagnósticos
para evaluar las condiciones reales y el estado en que se encuentran las máquinas
y sus partes.
Mantenimiento correctivo: Este tipo de mantenimiento mejora el equipo y sus
componentes, ya que se corrigen debilidades de diseño de las máquinas y se hacen
los rediseños de las piezas que dificultan el mantenimiento preventivo.
La finalidad de realizar el mantenimiento preventivo y predictivo es eliminar las averías
mediante el análisis de los tiempos medios entre fallas (MTBF) y su control sistemático,
especificando los intervalos de las tareas y creando calendarios de mantenimiento
semanal, mensual, anual, etc. Adicionalmente, esto permite a su vez tener una adecuada
relación de Costo - Eficiencia.
2.2.2 Los seis pasos del mantenimiento planeado
De acuerdo a Tokutaro Suzuki, el tiempo de vida útil que tiene cada uno de los equipos de
la planta, se puede predecir haciendo con eficiencia la gestión de mantenimiento. Esto
consiste en un proceso general de Mantenimiento Planeado con base en el conocimiento
13
general del estado de los equipos, pasando por la sistematización general del
mantenimiento y finalizando en un nivel superior de Mantenimiento Predictivo.
La implementación del mantenimiento planeado paso a paso ayuda acumular los
resultados a medida que se despliegan las actividades y se refuerzan entre sí. Es por esto
que un buen programa de implementación del mantenimiento planeado, como se puede
ver en el Figura 3, muestra que no todas las actividades se deben realizar a la vez, porque
éstas dependen del nivel en que se encuentran los equipos en cada planta en particular.
Una planta con un sistema de mantenimiento débil y averías frecuentes debe poner en
práctica todos los pasos, uno a uno, mientras que una planta con un sistema fuerte de
mantenimiento debe centrarse en aquellas actividades que lleven a reducir las averías y
elevar el rendimiento, eliminando las debilidades de diseño y operación.
Figura 3 Pasos para la implementación del MP Tomada (Perez, 2007)
Paso 1: Evaluar el equipo y su situación actual.
Debido a que en una industria se utilizan varios tipos de equipos, estos deben clasificarse
según su importancia y función en el proceso. Para decidir que equipos serán objeto de
mantenimiento planificado, es necesario preparar un registro de los equipos y priorizar
éstos de acuerdo con criterios preestablecidos. Para ello, son válidos muchos formatos
siempre y cuando quede registrada la información importante como: fabricante, modelo,
14
código de planos, proceso al cual pertenece, fecha de arranque, especificaciones, fechas
de mantenimiento, historia de averías o averías principales, etc.
Luego de tener registro de los equipos hay que evaluarlos y priorizarlos según el
mantenimiento que necesiten. Para este fin, los equipos se evalúan en función de la
seguridad, calidad, operatividad, mantenibilidad, etc., y luego se clasifican como tipo A, B
o C según el requerimiento de cero averías que tengan. La tabla 2 muestra algunos
criterios de evaluación para las características de los equipos.
Tabla 2 Criterios para evaluar características de equipos (Suzuki, 1995).
ATRIBUTO CRITERIOS DE EVALUACIÓN CLASE
Seguridad: Efecto de las
averías sobre personas y
entorno
Una avería del equipo expone a riesgo de explosión y otros peligros;
esta avería causa una polución seria
A
La avería del equipo puede afectar adversamente el entorno B
Otros equipos C
Calidad: Efecto de
averías sobre la calidad
del producto
La avería del equipo tiene un gran efecto sobre la calidad (puede
contaminar el producto o producir reacciones que den origen a un
producto fuera de especificaciones)
A
Una avería del equipo produce variaciones de calidad que pueden
corregirse por el operario de forma rápida
B
Otros equipos C
Operaciones: Efecto de
averías sobre la
producción
Equipos con gran efecto sobre la producción, sin unidades de reserva,
cuyas averías causan que los procesos previos y siguientes paren
completamente
A
Una avería del equipo causa sólo una parada parcial B
Una avería del equipo tiene poco o ningún efecto sobre la producción C
Mantenimiento: Tiempo
y costo de reparación
La reparación del equipo toma 4 o más horas, o bien se producen tres
o más averías por mes.
A
El equipo puede repararse en menos de 4 horas o falla menos de tres
veces por mes
B
15
Debido a que el mantenimiento planificado es también una actividad de planeación,
siempre que se identifique el estado actual, debe identificarse también el estado final o
punto de llegada. En este caso, tal punto de llegada se determina con base en indicadores
como rango de averías, frecuencias, severidades, MTBF (tiempos medios entre averías),
MTRH (tiempos medios de reparación), costos, etc. Antes de comenzar el diseño del
programa de mantenimiento, es necesario tener claramente definidas estas metas de
mejoras.
Paso 2. Restaurar el deterioro y corregir debilidades
Como normalmente el mantenimiento planificado es posterior al mantenimiento autónomo
y este mantenimiento exige mayor tiempo, la implementación de un programa de
mantenimiento planificado no puede forzarse, sino que debe comenzar apoyando las
actividades de mantenimiento autónomo de los operarios. Esto se hace restaurando el
deterioro acelerado y corrigiendo debilidades de diseño hasta que el equipo se lleve hasta
su condición óptima.
Muchos textos incluyen formas de ayudar a los operarios en la restauración del deterioro,
pero básicamente están los siguientes modos:
Preparar “lecciones de un punto”, enseñando a los operarios la estructura y funcionalidad
de los equipos.
Adiestrar in situ a los operarios sobre inspección, restauración y mejoras.
Preparar estándares de inspección y ayudar a los operarios a implementarlos.
Deben existir estándares diarios y estándares periódicos.
Para este fin, es muy útil además una buena gestión en el pilar 4 de formación y
adiestramiento. En cuanto a la corrección de debilidades o mejoras de diseño, es necesario
en primer lugar, identificarlas con ayuda de los operarios y registrarlas sistemáticamente
en formatos establecidos. Generalmente, estas debilidades son las causas de averías
grandes o intermedios que representan mayores pérdidas para las empresas, por lo que
deben corregirse cuanto antes.
16
La predicción de las averías puede facilitarse enormemente mediante algunas actividades
como:
Calibrar cuidadosamente los instrumentos de medida y chequearlos regularmente.
Estudiar el historial de averías y usar estos resultados para formar a los operarios
en la restauración de los procesos hasta su estado ideal.
Siempre que se presente una avería, registrarlo en un informe detallado que
describa su naturaleza, síntomas y acciones tomadas.
Utilizar técnicas como el FMEA (análisis de efectos y modos de avería) para luego
reconstruir el informe de averías según los resultados de estas técnicas.
Utilizar el enfoque RCM (mantenimiento basado en la confiabilidad) puede ayudar a
selecciona el sistema de mantenimiento más apropiado para cada equipo.
Paso 3. Crear un sistema de gestión de mantenimiento
El sistema de gestión de información es sumamente importante en el programa de
mantenimiento. Sin embargo, definir como debe ser este sistema algunas veces es
complejo y depende del número de equipos, procesos, criticidad de equipos, presupuesto
de mantenimiento, etc. Para este fin es necesario primero definir cuáles datos son
necesarios para ejecutar el sistema de mantenimiento existente, luego determinar el grado
de complejidad, diseñar métodos simples de entrada de datos, y sobretodo, tener claro
que un sistema de gestión informatizado no puede funcionar eficazmente si persisten las
averías grandes e intermedias.
No existe un formato universal para la gestión de averías puesto que esta información
depende del tipo de empresa, necesidades y nivel de mantenimiento existente. Sin
embargo, en tal sistema no puede faltar la siguiente información: fechas y horarios (turno
según el caso), clasificación de averías (grandes, intermedios o pequeños), modelo del
equipo, componente que ha fallado, naturaleza de la avería, causa, acción tomada, efecto
sobre la producción, tiempos y número de personas requeridas para la reparación.
Finalmente, el sentido de esta gestión sólo se adquiere cuando se generan informes
periódicos (diarios y/o semanales) que estimulan y hacen posible la discusión de las
averías en equipos de trabajo para tomar medidas preventivas respecto a ellos. Además
17
de que permiten determinar la frecuencia de averías, tiempos de paro y otros datos
necesarios para el restante proceso de implementación.
Cuando se tiene una gestión informatizada del mantenimiento, mediante un software u
hoja de cálculo, este sistema permite además de lo anterior, calcular, asignar y totalizar el
presupuesto de mantenimiento. La información que se genera a partir de este software es
(Alejandro, Basantes, & Oña, 2016):
Informes de gastos y presupuesto de mantenimiento para el mismo período del año
durante los 2 o 3 últimos años.
Información sobre planes de trabajo, costos, uso de materiales previstos, y stocks
de materiales.
Listas de trabajos que incluyan prioridades, tiempos de parada, costos, etc.
Datos de vida útil de los equipos que aseguren la gestión adecuada del
mantenimiento. El sistema debe arrojar datos de MTBF históricos junto con fechas
en las que se prevé que el equipo termine su vida útil.
Gráficos o cuadros que comparen las pérdidas de paradas previstas con los costos
de mantenimiento que ayuden a medir la eficacia del mantenimiento.
Como se distribuye el presupuesto de mantenimiento en averías, mejoras,
mantenimiento planeado y proyectos.
Adicional a la información anterior que se requiere manipular, un buen sistema de
información de mantenimiento debe a su vez, ser capaz de generar y controlar los
repuestos y materiales mediante listas de stocks, pedidos mensuales, uso esperado,
cantidades y razones para almacenar, etc. También debe permitir controlar la información
técnica y los planos mediante registros de equipos, planos de detalle, diagramas de flujo,
catálogos, etc.
-
18
Paso 4: Crear un sistema de Mantenimiento periódico
Antes de abordar la importante tarea de realizar el cronograma de mantenimiento, es
necesario tener información de los elementos de mantenimiento que existen como reserva
(repuestos, lubricantes, planos de detalle, etc.). Luego de tener cierta claridad en este
sentido, el equipo de mantenimiento debe realizar un diagnóstico de los equipos y
componentes que requieren de un mantenimiento periódico. Estos equipos pueden
determinarse por su historial de averías, porque son críticos en un proceso, porque
requieren inspección periódica debido a la susceptibilidad de fallo o desgaste que tienen,
porque la vida útil definida por el fabricante lo amerita o porque es un equipo imposible de
intervenir en producción.
Los planes de mantenimiento que se programen para estos equipos deben estar
determinados para un período mediano de producción (2 a 3 años) incluyendo períodos
anuales, mensuales, semanales y diarios. Es importante además incluir en el plan de
mantenimiento, el “mantenimiento de oportunidad” que puede realizarse a los equipos
cada vez que paren por algún motivo. Un plan de mantenimiento debe diseñarse con base
a los siguientes criterios principales:
Disponibilidad de piezas para reducir el tiempo que toma el trabajo de
mantenimiento.
Minimizar el movimiento de personal durante el mantenimiento, buscando que la
gran mayoría de los técnicos tengan una formación múltiple.
Preparar por anticipado los recursos necesarios para la gestión de mantenimiento
(luz, materiales, energía eléctrica, aire comprimido, agua, etc.).
Paso 5: Crear un sistema de Mantenimiento Predictivo
Debido a que el mantenimiento periódico se basa en el tiempo y asume una tasa hipotética
del deterioro, pueden ocurrir fallos inesperados que incrementen los costos de
mantenimiento, aun teniendo un programa de mantenimiento periódico. Esto se debe a
que los intervalos de servicio óptimos van cambiando con el tiempo por el deterioro real de
los equipos. Para poner en práctica el mantenimiento predictivo o basado en condiciones,
debe ser posible medir las características que indican el deterioro. Entre estas se
encuentran la vibración, temperatura, presión, tasa de flujo, contaminación de lubricantes,
19
reducción del espesor de paredes, crecimiento de defectos metalúrgicos, tasa de corrosión
y resistencia eléctrica.
La selección de las técnicas o equipos de mantenimiento predictivo dependen del equipo
y las condiciones a que está sometido. Los análisis más comunes son el análisis de
vibraciones (aplicado sobre todo a maquinaria rotativa), la medición de espesores, la
inspección visual, la termografía, entre otros.
Paso 6: Evaluar el sistema de mantenimiento planeado
Luego de los 5 pasos anteriores, debe evaluarse el sistema de mantenimiento planeado
para sistematizar las técnicas de mantenimiento más eficaces que conducen a eliminar los
fallos por degradación o pérdida total de las funciones de producción del equipo.
Esta evaluación debe conducir a una integración eficaz del trabajo conjunto de los
departamentos de mantenimiento y producción. El departamento de mantenimiento es
responsable del mantenimiento periódico basándose en un calendario de mantenimiento y
del MP que utiliza equipos de diagnóstico y supervisa las condiciones. El departamento de
producción es responsable de mantener el equipo en las mejores condiciones mediante
chequeos diarios regulares.
2.2.3 Efectividad operacional de los equipos (OEE)
Es un indicador global de la condición de la planta y su productividad. Tiene en cuenta el
tiempo de operación, el rendimiento de las máquinas y la calidad del producto para evaluar
la eficacia con la que se utiliza la planta y con la que esta agrega valor al producto.
El OEE permite medir la productividad de la línea, observar y evaluar los resultados
obtenidos de mejoras propuestas. Con este indicador, es posible observar qué tan eficiente
es la implementación del TPM, para la disminución de tiempos de averías en un
determinado equipo. Este indicador se expresa como el producto de otros indicadores de
disponibilidad, desempeño y calidad, ver Figura 4 (Pasuy, 2017).
Cuando se desea ver el comportamiento de la planta, se utiliza el indicador llamado OEE
vale decir, los indicadores de disponibilidad, desempeño y calidad, evaluados en la planta
en general y no en cada equipo.
20
Es importante resaltar que este indicador es un índice de las posibilidades de mejoramiento
que hay en las máquinas; es muy estricto, ya que si alguno de los tres indicadores referidos
(disponibilidad, desempeño o calidad), es bajo, inmediatamente el resultado, será bajo.
Por ejemplo si se tiene una disponibilidad del 90 %, una calidad del 99.6% y un desempeño
del 88.5%, que si se miran independientemente son valores buenos, pero el indicador del
OEE, será:
𝑂𝐸𝐸 = %𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 ∗ %𝐷𝑒𝑠𝑒𝑚𝑝𝑒ñ𝑜 ∗ %𝐶𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 Ecuación 5
𝑂𝐸𝐸 = 0.90 ∗ 0.996 ∗ 0.885
𝑂𝐸𝐸 = 79.3%
Según los estándares internacionales el OEE debe ser superior al 85%, por lo cual este
indicador de OEE estaría por debajo de dichos estándares y significa que hay un 20.7%
de posibilidades de mejorar la efectividad de las máquinas o de la planta, trabajando en su
disponibilidad y su desempeño. Una explicación de la evaluación de los parámetros de la
OEE es presentada en la figura 4.
Figura 4 Composición del OEE (Tomado de THE JAPAN INSTITUTE OF PLANT MAINTENANCE. TPM New implementation program in fabrication and assembly industries. Portland: Productivity Press. 1996. p. 40)
21
2.3 RCM
Es una metodología para elaborar un plan de mantenimiento en una instalación industrial
y presenta algunas ventajas importantes sobre otras técnicas. Inicialmente fue
desarrollada para el sector de aviación, donde no se obtenían los resultados más
adecuados para la seguridad de la navegación aérea. Posteriormente fue trasladada al
campo militar y mucho después al industrial, tras comprobarse los excelentes resultados
que había dado en el campo aeronáutico.
El mantenimiento centrado en confiabilidad se basa en el análisis de fallos, tanto aquellos
que ya han ocurrido, como los que se están tratando de evitar con determinadas acciones
preventivas y aquellos que tienen cierta probabilidad de ocurrir o pueden tener
consecuencias graves. Durante ese análisis de fallos se debe contestar a seis preguntas
claves:
1. ¿Cuáles son las funciones y los estándares de funcionamiento en cada sistema?
2. ¿Cómo falla cada equipo?
3. ¿Cuál es la causa de cada fallo?
4. ¿Qué consecuencias tiene cada fallo?
5. ¿Cómo puede evitarse cada fallo?
6. ¿Qué debe hacerse si no es posible evitar un fallo?
Los objetivos secundarios pero igualmente importantes son aumentar la disponibilidad, es
decir, la cantidad del tiempo que la planta está en disposición de producir, y disminuir los
costos de mantenimiento.
2.3.1 Fases para implementar RCM
FASE 0: Listado de equipos
El primer paso es listar los equipos de planta para conocer el inventario.
FASE 1: Listado de funciones y Especializaciones
Completar esta fase significa detallar todas las funciones que tiene el sistema que se está
estudiando, cuantificando cuando sea posible como se lleva a cabo esa función.
22
Para que el sistema cumpla su función cada uno de los subsistemas del mismo, deben
funcionar correctamente. Para ello, será necesario listar también las funciones de cada
uno de los subsistemas.
Por último, cada uno de los subsistemas está compuesto por una serie de equipos. Dado
que algunos subsistemas tienes gran cantidad de equipos, de deberá detallar las funciones
de los equipos significativos de este.
Se obtendrán entonces tres listados de funciones:
Las funciones del sistema en su conjunto
Las funciones de cada uno de los subsistemas que lo componen
Las funciones de cada uno de los equipos significativos de cada subsistema
FASE 2: Determinación de fallos funcionales y técnicos
Un fallo es la incapacidad de un ítem para cumplir alguna de sus funciones. Por ello se
dice en el apartado anterior que sí se realiza correctamente el listado de funciones, es muy
fácil determinar los fallos: tendrá un posible fallo por cada función que tenga el ítem
(sistema, subsistema o equipo) y no se cumpla.
Se definirá como fallo funcional aquel fallo que impide al sistema en su conjunto cumplir
su función principal.
Un fallo técnico es aquel que, no impidiendo al sistema cumplir su función principal, supone
un funcionamiento anormal de una parte de éste. Estos fallos, aunque de una importancia
menor que los fallos funcionales, suponen funcionamientos anormales que pueden tener
como consecuencia una degradación acelerada del equipo y acabar convirtiéndose en
fallos funcionales del sistema. __ ______
FASE 3: Determinación de los modos de fallo
Una vez determinados todos los fallos que pueden presentar un sistema, un subsistema o
uno de los equipos significativos que lo componen, deben estudiarse los modos de fallo.
Se podría definir ‘modo de fallo’ como la causa primaria de un fallo, o como las
circunstancias que acompañan un fallo concreto.
23
Cada fallo, funcional o técnico, puede presentar múltiples modos de fallo. Cada modo de
fallo puede tener a su vez múltiples causas, y estas a su vez otras causas, hasta llegar a
lo que se denomina ‘causas raíces’.
No obstante, la experiencia demuestra que si se trata de hacer un estudio tan exhaustivo,
los recursos necesarios son excesivos. El análisis termina abandonándose con pocos
avances. Por tanto, es importante definir con qué grado de profundidad se van a estudiar
los modos de fallo, de forma que el estudio sea abordable y técnicamente factible.
FASE 4: Análisis de la gravedad de los fallos (Criticidad)
El siguiente paso es determinar los efectos de cada modo de fallo y, una vez determinados,
clasificarlos según la gravedad de las consecuencias.
La primera pregunta a responder en cada modo de fallo es, pues: ¿qué pasa si ocurre? a
partir de esta explicación, se establece las consecuencias para la seguridad y el medio
ambiente, para la producción y para el mantenimiento. Se considerarán tres posibles
casos: Fallo crítico, importante y tolerable.
En lo referente a la seguridad y al impacto medioambiental del fallo, se considera que el
fallo es crítico si existen ciertas posibilidades de que pueda ocurrir y ocasionar un
accidente grave, bien para la seguridad de las personas o bien para el medioambiente. El
fallo es importante si, aunque las consecuencias para la seguridad y el medioambiente
fueran graves, la probabilidad de que ocurra el fallo es baja. Por último, se tomará el fallo
como tolerable si tiene poca influencia en estos dos aspectos.
En cuanto a la producción, se puede decir que un fallo es crítico si el fallo supone una
parada de planta, una disminución del rendimiento o de la capacidad productiva y además,
existe cierta probabilidad de que el fallo pudiera ocurrir. Si la posibilidad es muy baja,
aunque pueda suponer una parada o afecte a la potencia o al rendimiento, el fallo debe
ser considerado como importante. Y por último, el fallo será tolerable si no afecta a la
producción, por lo que esto se puede considerar de una manera despreciable.
24
FASE 5: Determinación de medidas preventivas
Determinados ya los modos de fallo del sistema que se analiza y clasificados estos modos
según su criticidad, el siguiente paso es determinar las medidas preventivas que permiten
bien evitar el fallo o bien minimizar sus efectos. Desde luego, este es el punto fundamental
de un estudio RCM.
Las medidas preventivas que se pueden tomar varios tipos: tareas de mantenimiento,
mejoras, formación del personal, modificación de instrucciones de operación y
modificación de instrucciones de mantenimiento. Es aquí donde se ve la enorme potencia
del análisis de fallos: no sólo se obtiene un conjunto de tareas de mantenimiento que
evitarán estos fallos, sino que además se obtendrán todo un conjunto de otras medidas,
como un listado de modificaciones, un plan de formación, una lista de procedimientos de
operación necesarios.
En las tareas de mantenimiento se harán inspecciones visuales, lubricación,
verificaciones del correcto funcionamiento realizados con instrumentos propios del equipo
y verificaciones del correcto funcionamiento realizado con instrumentos externos del
equipo. En las tareas condicionales se incluirán limpiezas condicionales, ajustes
convencionales y cambios de piezas. En las tareas sistemáticas se harán limpiezas ajustes
y sustitución de piezas. _
FASE 6: Agrupación de les medidas preventivas
Determinadas las medidas preventivas para evitar los fallos potenciales de un sistema, el
siguiente paso es agrupar estas medidas por tipos (tareas de mantenimiento, mejoras,
procedimientos de operación, procedimientos de mantenimiento y formación), lo que luego
nos facilitará su implementación.
Plan de Mantenimiento. Era inicialmente el principal objetivo buscado. El plan de
mantenimiento lo componen el conjunto de tareas de mantenimiento resultante del
análisis de fallos.
Lista de mejoras técnicas a implementar. Tras el estudio, se tendrá una lista de
mejoras y modificaciones que es conveniente realizar en la instalación.
25
Actividades de formación. Estarán divididas normalmente en formación para
personal de mantenimiento y formación para personal de operación.
Lista de Procedimientos de operación y mantenimiento a modificar. Se generará
una lista de procedimientos a elaborar o a modificar, que tienen como objetivo evitar
fallos o minimizar sus efectos. Como ya se ha comentado, habrá un tipo especial
de procedimientos, que serán los que hagan referencia a medidas provisionales en
caso de fallo.
FASE 7: Puesta en marcha de las medidas preventivas planteadas
Implementación de mejoras técnicas: La lista de mejoras obtenida debe ser
presentada y abalada a la Dirección de la planta para su realización. Habrá que
calcular el coste que supone y solicitar algunos presupuestos. También habrá que
exponer y calcular los beneficios que se obtienen que la implementación de cada
una de ellas.
Puesta en marcha de las acciones formativas: El RCM tiene como objetivo la
solución a problemas tangibles, y por tanto, se traducen rápidamente en una mejora
de los resultados.
Puesta en marcha de cambios en procedimientos de operación y mantenimiento:
Para la implementación de estos cambios en procedimientos de operación y
mantenimiento es necesario asegurar que todos los implicados conocen y
comprenden los cambios. Para ellos es necesario organizar sesiones formativas en
los que se explique a todo el personal que tiene que llevarlos a cabo cada uno de
los puntos detallados en los nuevos procedimientos, verificando que se han
entendido perfectamente. Este aspecto formativo es el más importante para
asegurar la implementación efectiva de los cambios en procedimientos.
26
27
3. Estado del arte
Para la elaboración de esta tesis de maestría fue clave precisar una minuciosa búsqueda
bibliográfica por algunas de las principales revistas científicas de mantenimiento con
aplicación en RCM, tales como la revista Predictiva21, Reportero industrial y
Mantenimiento en Latinoamérica. También por medio de la metodología de revisión
sistemática de la literatura (RSL), como se muestra en la Tabla 3, se logró realizar una
búsqueda con las palabras claves en los principales motores de búsqueda (Scientist direct,
Scopus y Google Scholar). Esta exploración permitió realizar una selección primaria de
más de 15.000 artículos de investigación en el campo de interés. Además, en la tabla 4 se
presenta el resumen de los artículos consultados y discutidos a continuación.
Tabla 3 Metodología RSL para la búsqueda de artículos de investigación.
A continuación, se realizará una discusión crítica y constructiva de algunas revisiones
bibliográficas encontradas en los motores de búsqueda antes mencionados y que permiten
28
correlacionar los artículos relacionados con la realidad de la empresa en estudio. Esto
permite dar un foco más profundo a los modelos planteados en los objetivos específicos.
3.1 Revisión modelo optimización para mantenimiento
proactivo basado en RCM
Los ingenieros Luis Bejarano y Andrés Fernández de la Universidad Libre de Colombia en
Bogotá, en su tesis de pregrado de ingeniería mecánica “Modelo de optimización para el
mantenimiento proactivo de los equipos para la producción de leche U.H.T de la
Cooperativa Colanta S.A basado en RCM” plantean como modelo de optimización para los
planes de mantenimiento actual, el mantenimiento proactivo mediante de la metodología
RCM. Esto les permitió encontrar la confiabilidad actual de la planta y lograr hacer las
modificaciones necesarias a los planes de mantenimiento. Sin embargo, el concepto de
mantenimiento proactivo no se está siendo del 100% de acuerdo a lo que dice la literatura,
solo están aplicando la metodología de mejora continua, para encontrar las causas que
ocasionando una confiabilidad de la planta entre el 50% y el 70%, esto sin emplear rutinas
de inspección basadas en condición (Vibraciones, Ultrasonido, entre otras) que permitan
eliminar las causa de los problemas (Clavijo & Bueno, 2015).
Para el caso particular de esta tesis, el objetivo es encontrar la curva de confiabilidad del
área en estudio y mejorar los planes de mantenimiento, para posteriormente encaminarlos
a inspecciones basadas en condición y cumplir con el objetivo general de la tesis.
3.2 Revisión propuesta de modelo de gestión de
mantenimiento y sus principales herramientas
El artículo de investigación escrito para la revista chilena de ingeniería, volumen 21 del
2013 llamado “Propuesta de un modelo de gestión de mantenimiento y sus principales
herramientas de apoyo” de los ingenieros Pablo Viveros, Raul Stegmaier, Fredy
Kristjanpoller, Luis Barbera y Adolfo Crespo; mencionan que pese a cualquier modelo de
mejora continua sostenida en el tiempo, la importancia que hoy tienen los objetivos
estratégicos de la gerencia, deben estar alineados con toda la organización llegando hasta
el perfil jerárquico más bajo. Esto, con el fin de generar confianza a los colaboradores de
29
un perfil medio y bajo en una estructura jerárquica (Viveros, Kristjanpoller, Barbera, &
Crespo, 2013).
En la empresa de Galletas estudiada, el modelo de mejora de excelencia operacional que
hoy se implementa y que también hacen parte de los objetivos estratégicos, debe estar
interiorizado por el mismo presidente de la Empresa, para generar confianza y credibilidad
hacia el nivel operativo, en quien recae toda la responsabilidad de ejecutar la metodología
de mejora continua.
3.3 Revisión optimización de la programación activos de
trasmisión de energía -
En la tesis de maestría en ingeniería Eléctrica de la universidad Nacional de Colombia
llamada “Optimización de la programación del mantenimiento de activos de transmisión de
energía en ambientes altamente restrictivos y mercado regulado” del ingeniero Héctor
Fabio Mejía Restrepo, quien en el 2014 elaboro esta tesis, con el fin de encontrar un nuevo
enfoque para la programación del mantenimiento en todas sus modalidades. Encontrando
que la clave para un mantenimiento exitoso radica en la buena planificación y
programación de las tareas a realizar (Mejia Restrepo, 2014).
Para este caso, la empresa de galletas cuenta con un departamento de control y
administración de mantenimiento que permite articular las actividades de la planta sin que
se vea afectada la integridad de las personas y posteriormente de las maquinas. Además
las áreas de mantenimiento cuentan con la implementación TPM, que les permite
estandarizar las actividades diarias de los técnicos y líderes de mantenimiento.
3.4 Revisión “Reliability and maintainability analysis of
strudel production line with experimental data”
En la Journal of Food Engineerin de Marzo del año 2009, los ingenieros Tsarouhas,
Varzakas y Arvanitoyannis escribieron para esa revista el artículo de investigación llamado
“Reliability and maintainability analysis of strudel production line with experimental data –
30
A case study”. Este artículo busco explicar la afectación que tiene la falla de un equipo
cuando este trabaja en línea con los demás, desencadenando aguas abajo y aguas arriba
el paro total del proceso de producción que se esté llevando en ese momento, y la caída
del indicador de confiabilidad del área. Debido a lo anterior se tiene en cuenta la
importancia de hacer un análisis de confiabilidad y mantenimiento para encontrar las
verdaderas causas de la avería y poder hacer una recolección de datos que permita trazar
un plan de seguimiento para eliminar la causa raíz del problema (Tsarouhas, Varzakas, &
Arvanitoyannis, 2009).
Este artículo se aproxima a la realidad del modelo que se propuso en la empresa de
galletas, debido a que el flujo utilizado para resolver la situación del paro total de la línea
productiva, está basado en curvas de confiabilidad que permiten tener una medición clara
de la situación actual de los equipos. Con esta información se puede predecir el momento
correcto para realizar mantenimiento y mejorar así las políticas de mantenimiento.
3.5 Revisión “Reliability analysis of an atomated pizza
production line”
En el mes de Julio de año 2014, la revista Journal of Food Engineerin, publico el artículo
“Reliability analysis of an automated pizza production line” de los ingenieros George
Liberopoulos y Panagiotis Tsarouhas. En él se presentó un análisis estadístico de los datos
de falla de una línea automatizada de producción de pizza, el cual permite conocer de
primera mano aquellos errores que no fueron contemplados en la etapa diseño de un
equipo. De esta manera las lecciones aprendidas en el primer diseño, serán contempladas
en los próximos proyectos (Liberopoulos & Tsarouhas, 2005).
La metodología de proyectos PMO (Metodología de Administración de Proyectos, en su
fase 1 (Capex) cuenta con las herramientas necesarias que permitir anticipar las
correcciones de puntos débiles de diseño en un equipo, antes de pasar a la fase 3
(materialización de la idea) de la metodología mencionada anteriormente.
Sin embargo, la metodología de los ingenieros Liberopoulos y Tsarouhas no cumple con
todas las necesidades de la empresa de galletas, pero si se usa como complemento de las
herramientas de mejora continua como el RCM. Esto permitió encontrar los diferentes
31
modos de falla de manera más ágil y a la vez entender los datos de manera más clara. De
esta manera la gestión se hace más oportuna y la información es en línea.
3.6 Revisión análisis de datos de falla
El ingeniero Samuel Ramírez Castaño en su tesis de maestría “Análisis de datos de falla”
del año 2014, muestra como el análisis Weibull calcula la curva de confiabilidad de los
artefactos electrónicos y eléctricos, encontrando el análisis de fatiga y la vida de los
componentes y materiales. Esto se debe a que la tasa de falla se caracteriza de manera
variable y se ajusta a varias funciones de confiabilidad, permitiendo modelar todos los
periodos de vida de un equipo (arranque, vida útil y desgaste) (Castaño, 2014).
La tesis propuesta por el ingeniero Ramírez da orientación en los trabajos en campo, sin
embargo, se debe tener claridad que las herramientas de confiabilidad solo envían alertas
al departamento de mantenimiento, y estas personas deben saber interpretar esos avisos
para poder actuar de manera acertada, evitando recargar a los técnicos de tareas
innecesarias.
3.7 Revisión diseño de una metodología basada en una
técnica inteligente para el análisis de los tiempos
muertos en una línea de producción
La tesis de maestría del año 2017 del ingeniero Diego Alejandro Garcés Pasuy de la
Universidad Nacional de Colombia llamada “Diseño de una metodología basada en una
técnica inteligente para el análisis de los tiempos muertos de una línea de producción.
Aplicación en una empresa del sector alimenticio de la zona centro de Colombia” busca
incrementar la efectividad operacional de una línea de producción mediante la inclusión de
un árbol de decisión, que permite clasificar y agrupar en subconjuntos la información, para
así llevarla a la herramienta de minería de datos denominada WEKA la cual permite
identificar las principales fallas que generan los tiempos muertos (Pasuy, 2017).
32
De esta tesis se rescató, las herramientas para identificar las fallas más reincidentes dentro
de un área de producción, sin embargo, queda en manos de la persona o departamento
de mantenimiento aplicar de manera real y efectiva los datos y/o tareas que permitan tener
un área con una confiabilidad por encima del 85% de acuerdo a la literatura académica de
este indicador.
3.8 Revisión mantenimiento centrado en confiabilidad
como estrategia para apoyar indicadores
En el artículo de investigación llamado “Mantenimiento centrado en confiabilidad como
estrategia para apoyar los indicadores de disponibilidad y paradas forzadas en la Planta
Oscar A. Machado EDC” de la revista energética del año 2009 y escrita por el ingeniero
Alberto J.Hung C. se habla de cómo utilizaron el RCM para apoyar los indicadores de
disponibilidad y paradas forzadas en las unidades de generación, debido a que la parada
solo tenía una función reactiva dentro de la empresa y era programado de acuerdo a las
sugerencias de los fabricantes. Esto les ocasionó aumento de costos dentro de su
presupuesto debido a cambios de elementos que todavía estaban en buenas condiciones
(Hung, 2009).
3.9 Revisión “Maintenance maturity assessment”
“Maintenance Maturity Assessment: a Method and First Empirical Results in Manufacturing
Industry”. Este es el nombre que le dieron los ingenieros Marco Macchi, Luca Fumagalli,
Paolo Rosa, Klodian Farruku y Matteo Gasparetti en el año 2007 a su artículo de
investigación, el que buscaba conocer el grado de madurez del departamento de
mantenimiento y poderlo clasificar en cinco niveles. Este grado de madurez se encontraba
mediante una encuesta en donde evalúan las innovaciones tecnológicas que el
departamento de mantenimiento utiliza para realizar sus actividades, las políticas de
mantenimiento, entre otras variables que determinan a la empresa dentro de un nivel de
confiabilidad (Macchi, Fumagalli, Rosa, Farruku, & Gasparetti, 2011).
33
La Empresa de galletas que se estudió, no posee una medición actual del estado del
departamento de mantenimiento y aunque los indicadores sean alentadores, se
recomiendo hacer una medición que permita evaluar si las técnicas actuales están
conectadas con el estado del arte moderno, es decir, equipos de monitoreo por condición,
personal capacitado y certificado para tareas de monitoreo, utilización de herramientas
portátiles para agilizar el pedido de repuestos, o retroalimentación en línea de las tareas
realizadas, entre otros. Es importante que la compañía entienda que el departamento de
mantenimiento debe entenderse como una herramienta más para obtener mayor
productividad.
3.10 Revisión optimización del mantenimiento preventivo
utilizando MBC
La revista energética público en el año 2008 el artículo llamado “Optimización del
mantenimiento preventivo, utilizando las técnicas de diagnóstico integral o MBC.
Resultados finales y evaluación económica” de los ingenieros Pedro L. Hernández, Miguel
Carro, Juan Montes de Oca, Luis García y Sergio J. Fernández. Este documento es una
recopilación de varias referencias bibliográficas de artículos de investigación Cubana en
donde el mantenimiento integral es el punto de partida para la introducción al
mantenimiento basado en condición, el cual se fundamenta en la obtención de la relación
fallas - variables de estado de diagnóstico a partir de las matrices de fallas y la de
parámetros fundamentales óptimos, haciendo uso de todas las técnicas del mantenimiento
centrado en confiabilidad (RCM) (Hernández, Oca, Fernández, & Enero, 2008).
Este y el artículo citado anteriormente (llamado “Reliability and maintainability analysis of
strudel production line with experimental data – A case study”) son los que más se
aproximan a la intención que se propone en la empresa de galletas, esto debido a que el
paso a seguir del departamento de mantenimiento en esta empresa, no conoce los medios
para implementar el paso 5 del MP, por lo tanto el artículo de esta revista resume el “como”
desarrollar esta implementación.
Apoyándose en la metodología RSL, se pudo revisar el estado del arte (ver Tabla 4) acerca
de las metodologías empleadas para mejorar la confiabilidad en los equipos de las
34
empresas de alimentos, en ellos de vio el gran esfuerzo por resolver el gran desinterés que
tiene las empresas por el departamento de mantenimiento. Y que antes de implementar
una metodología tan robusta como lo es TPM en el departamento de mantenimiento,
primero se incursionar en técnicas de confiabilidad como el RCM para luego cruzar y
conectar con metodologías de mejora continua.
La metodología planteada en la tesis fue comparada con la disponibilidad del área,
logrando determinar que al obtener las curvas de confiabilidad se permite tener mayor
precisión al momento de tomar decisiones relacionadas con la intervención de las
máquinas y la programación del mantenimiento preventivo, que se deben diseñar
apoyándose en las predicciones del mantenimiento predictivo.
Tabla 4 Metodologías para mejorar la confiabilidad en equipos. Elaboración propia.
AUTORES AÑO CONTRIBUCIÓN
Luis Bejarano
Andrés Fernández
2015 Optimización para el mtto
proactivo
Pablo Viveros
Raul Stegmaier
Fredy Kristjanpoller
Luis Barbera
Adolfo Crespo
2013 Herramientas de apoyo
para la gestión de
mantenimiento
Héctor Fabio Mejía
Restrepo
2014 Optimización de los
programas de
mantenimiento
Tsarouhas
Varzakas
Arvanitoyannis
2009 Confiabilidad y
mantenibilidad
George Liberopoulos
Panagiotis Tsarouhas
2004 Análisis estadístico para
conocer errores de diseño
Samuel Ramirez Castaño 2014 Análisis Weibull
35
Diego Alejandro Garces
Pasuy
2017 Metodología de técnica
inteligente mediante la
herramienta WEKA
Alberto J.Hung C 2009 RCM
Marco Macchi
Luca Fumagalli
Paolo Rosa
Klodian Farruku
Matteo Gasparetti
2007 Clasificación del grado de
madurez del mantenimiento
en una empresa
Pedro L. Hernández Miguel
Carro
Juan Montes de Oca
Luis García
Sergio J. Fernández.
2008 Utilización del diagnóstico
integral como introducción
al MBC
El efecto de esta revisión bibliográfica se expone en la elaboración de la tesis y solo serán
referenciados los artículos, libros o normas que hayan servido de material para la
construcción del mismo.
36
37
4. Modelo mantenimiento paso cinco TPM.
Esta tesis busca proponer una metodología de mantenimiento basado en condiciones
mediante la introducción del RCM como estrategia de implementación de los pasos 4 y 5
del pilar de mantenimiento planeado (MP). Además, propone mejoras significativas al
programa de mantenimiento actual, sin embargo, esto a su vez implicará el cambio de
procedimientos por las diferencias de diseño, numero de partes y configuración de las
mismas. El modelo planteado es el producto de las actividades realizadas en el desarrollo
curricular de la maestría en ingeniería mecánica de la Universidad Nacional de Colombia
y del estudio teórico que éste trae.
Se espera que la utilidad de este trabajo sea extensible a programas futuros y mejoras de
los actuales.
A continuación, se muestra el modelo planteado por la metodología TPM para la
introducción del mantenimiento basado en condición en los equipos de la empresa de
Galletas. Posteriormente a esta revisión, se propone el modelo de estudio de la tesis de
maestría como complemento al modelo original de la metodología japonesa.
4.1 Modelo recomendado por TPM
Este modelo fue extraído de Eiji Ohshima,ed.,Diccionario practico de diagnóstico de
equipos y mantenimiento predictivo (Suzuki, 1995).
El mantenimiento basado en condición que propone TPM se divide en tres etapas:
Plan de diagnóstico.
38
Diagnóstico de equipos.
Evaluación y reparación.
Esta metodología dice que, una vez introducido los procedimientos de diagnóstico de
equipos y seleccionas las unidades a diagnosticar, se prepara un diagrama de flujo de
mantenimiento predictivo, tal como muestra en figura 5. Cuando se aplique esto a un
equipo, el concepto de “diagnóstico simple” consistirá en el descubrimiento de
anormalidades y del “diagnóstico de precisión” en diagnosticarlas.
Figura 5 Diagrama de flujo de mantenimiento predictivo (Suzuki, 1995)
Seleccionar equipos para mantenimiento predictivo
Preparar plan de diagnosticos
Realizar diagnosticos simples
* Datos de input* Revisar
¿Por encima de valor umbral?
Realizar diagnosticos de presicion
¿Es necesario reparar?
Planificar trabajo de reparacion
Realizar reparacion
Evaluar deterioro
Realizar detalles de reparacion
SI
SI
SI
Plan de diagnostico
Diagnostico de equipos
Evaluar/Reparar
39
4.2 Modelo planteado para la tesis de maestría
El siguiente modelo es una adaptación del propuesto por TPM y busca entender,
inicialmente, el estado actual de los equipos dentro del área a implementar, encontrando
maquinas que por su historial de fallas se tengan que someter a la implementación de la
metodología RCM.
Figura 6 Adaptado del flujo de mantenimiento predictivo propuesto por TPM. Elaboración propia basado en (Suzuki, 1995).
40
De acuerdo a la adaptación del flujo propuesto en la figura 6, se debe conocer primero el
historial de fallas del área de elaboración de galletas para poder identificar equipos que
realmente necesitan foco de intervención. Con esta actividad, se da cumplimiento dentro
de la metodología TPM, al plan maestro del paso 1 de mantenimiento planeado (conocer
y entender la situación actual de los equipos), en donde dice que se debe tener registro de
las averías del área para hacer trazabilidad.
Gracias a esto, el área cuenta con un historial de 7 años, el cual sirvió como de herramienta
de trabajo para la metodología TPM. Con este historial, la empresa ha mantenido en
condiciones operables los equipos del área realizando mantenimientos preventivos.
Para poder obtener este historial, se empleó el desarrollo de una herramienta informática
que será entregada digitalmente. A continuación, se muestra el comportamiento de las
averías durante estos 7 años de historial del área. En esta grafica se puede visualizar que
gracias a la implementación confiabilidad (RCM) en combinación con TPM, la
disponibilidad de los equipos en esta zona está por encima del 90% comparado con el año
2010 que fue del 85%, tal como se muestra en la figura 7.
Figura 7 Grafica comportamiento de las averías en los equipos en un lapso de 7 años. Elaboración propia.
0
20
40
60
80
100
120
140
2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020
AVERIAS 2010 -2017
41
5. Diagnóstico del proceso productivo.
Este capítulo realiza una evaluación cuantitativa del proceso de producción en una primera
etapa, según modelos de confiabilidad. Luego de identificados los principales focos de
disminución de operatividad del proceso, se procede a realizar un estudio FMEA, para así
llegar a evaluación de fallas y comenzar a esbozar como aumentar la productividad del
sistema.
5.1 Confiabilidad estadística del proceso
Con el fin de caracterizar de una manera objetiva y analizable el estado operativo del
proceso, se recopila el histórico de fallas en (ReliabilityWeb, n.d.)el periodo de tiempo siete
años, de los dos sistemas de información de la empresa; información con la cual se
construye las curvas de confiabilidad.
5.1.1 Proceso de adquisición de la información.
La compañía cuenta con dos sistemas de adquisición y gestión de la información, esto
debido a la división clara entre departamento de Mantenimiento y el departamento de
Producción.
El departamento de Mantenimiento, cuenta con un sistema de base de datos SAP, en el
cual se registra el histórico de manera secuencial de todas las actividades de
mantenimiento sobre cualquier activo de la línea de producción. Independientemente, el
departamento de Producción, usa el sistema de base de datos SIP, el cual sólo registra
actividades de mantenimiento que interrumpan los ciclos productivos de la empresa. Por
44
lo anterior, para obtener la información completa para una caracterización de los equipos,
ambas fuentes de información deben de ser consultadas.
De las anteriores bases de datos se extrae la información de hora, fecha de falla y tiempo
de reparación, con lo cual se tienen los datos de MTTF y duración de la falla, con esta
información se procede como se muestran la Figura 8.
Figura 8 Proceso para cálculo de confiabilidad. Elaboración propia.
5.1.2 Modelo para construcción de curvas de confiabilidad.
Para la construcción de las curvas de confiabilidad y del estado dentro de la curva de
confiabilidad, se realizan los siguientes pasos:
Estimación de la confiabilidad puntual con cada uno de los datos de la base de
datos:
𝑅(𝑡(𝑖)) = 1 −𝑖
𝑛+1 Ecuación 6 -
Donde 𝑖 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑒𝑣𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎 y 𝑛 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑒𝑣𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎.
• Se realiza una estimación puntual con los datos, para el cálculo de MTTF y duración de la falla.
Cáculo de confiabilidad
• Con el valor de confiabilidad, se encuentra el factor de forma y valor de Weibull
Linealización
• Con las estimaciónes que se encontraron, se construye y ubica en la curva de la bañera.
Cálculo de curva de confiabilidad
45
La modelación de las curvas se realiza a partir de la distribución de Weibull, donde
tenemos que la confiabilidad está dada por:
𝑅(𝑡) = 𝑒−(
𝑡
𝜃)
𝛽
Ecuación 7 -
Donde 𝜃 = 𝑃𝑎𝑟á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑐𝑎𝑙𝑎 𝑦 𝛽 = 𝑃𝑎𝑟á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎. Por tanto, para
encontrar el valor de los parámetros de dicha distribución se realiza una
linealización de la distribución de Weibull tal como se puede consultar en
(ReliabilityWeb, n.d.).
Del proceso de linealización se llega a:
𝑙𝑛 (−𝑙𝑛 (𝑅(𝑡(𝑖)))) = 𝛽𝑙𝑛(𝑡) − 𝛽𝑙𝑛𝜃 Ecuación 8 -
Ecuación que se asemeja a la ecuación de una recta 𝑦 = 𝑙𝑛(𝑡)𝑥 − 𝑏, 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑦 =
𝑙𝑛 (−𝑙𝑛 (𝑅(𝑡(𝑖)))) , 𝑥 = 𝑙𝑛(𝑡) , 𝛽 = 𝑙𝑎 𝑝𝑒𝑛𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎 , 𝑏 =
𝑖𝑛𝑡𝑒𝑟𝑐𝑒𝑝𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑟𝑒𝑐𝑡𝑎 𝑦 𝜃 = 𝑒−
𝑏
𝛽 .
Figura 9 Linealizacion distribucion de Weibull. Elaboración propia.
Con el anterior proceso se construye una línea con el objetivo de obtener los factores de
46
forma propios de una distribución de Weibull, con los que se tiene información sobre la
zona de la curva de la bañera que se encuentra el proceso o un equipo en especial.
Figura 10 Confiabilidad en finción del tiempo con parametros Beta y Eta. Elaboración
propia.
5.1.3 Resultados
Con el fin de acotar el objeto de investigación y que de igual forma tenga un efecto
significativo para el proceso de unificación del área de proceso y mantenimiento, se debe
de identificar cual equipo dentro del proceso de producción es el que representa mayor
pérdida de confiabilidad y por tanto operatividad. Para realizar este proceso se realiza un
diagrama de Pareto.
47
Figura 11 Diagrama de Pareto. Elaboración propia.
Del diagrama de Pareto, es claro que el equipo con mayor número de fallas es la
mezcladora vertical L_Green N1, con un registro de 20 falla operacionales en el periodo
2013-2017. Con esto queda claro que un estudio FMEA es pertinente, especialmente sobre
este equipo.
5.2 Modos y efectos de falla.
El estudio de modos y efectos de falla es un proceso relativamente estandarizado, con el
cual se pretende llegar a un resultado que permita identificar el origen y señalar el impacto
de una falla en un sistema, partiendo de un estudio funcional del equipo o sistema.
De los resultados de los estudios de confiabilidad y es análisis de Pareto se justifica la
puntualización del estudio de modos y efectos de falla a un solo equipo, la mezcladora
vertical L Green N1. Con la disminución de la frecuencia de falla de este equipo, la
confiabilidad completa del proceso aumenta partiendo de la base de datos que se ha
consultado. Para esto se propone un estudio de efectos y modos de falla, con lo cual se
identifica el origen, señal e impacto de una falla, para lo cual se debe de seguir el
procedimiento a continuación descrito.
0,0%10,0%20,0%30,0%40,0%50,0%60,0%70,0%80,0%90,0%100,0%
0
5
10
15
20
25 Análisis de pareto 2013 - 2017
48
5.2.1 Análisis funcional
Un análisis funcional comienza con un estudio de flujo de proceso, con una identificación
de los grupos funcionales de un equipo, la identificación de los componentes constitutivos
de cada función y por último la descripción del rol de cada componente.
Figura 12 Características principales de una línea de producción. Elaboración propia.
En la anterior Figura 12 se evidencia, a grandes rasgos, la línea de producción de mezcla,
con lo cual es claro que las mezcladoras hacen parte de un proceso de secuencia lineal,
lo que evidencia lo indiscutiblemente indispensable para el funcionamiento del proceso.
Tabla 5 Análisis Funcional. Elaboración propia.
Numeración
funcional
FUNCIÓN
1 Permitir la apertura y cierre del volcador para retirar la pasta y hacer
verificaciones de la refrigeración de los ingredientes
2 Permitir el desmontaje de los diferentes elementos para limpieza y
mantenimiento
3 Liberar el freno cuando se acciona el refrigerador de apertura y/o cierre
4 Evitar fugas de aceite
5 Permitir el bloqueo inmediato de la máquina en caso de emergencia
49
6 Detenerse automáticamente en cualquier parte del recorrido del volcador
7 Permitir la rotación del eje principal 29 RPM
8 Permitir la formación de la película lubricante entre los piñones
9 Permitir el acoplamiento entre el motor y el reductor
10 Permitir la refrigeración del motor mediante el ventilador
11 Contener entre 0,5 y 1 litro de aceite.
12 Permitir que la corriente del motor este siempre por debajo de 2,25 amp-
Nominal
13 Permitir que los gases al interior del reductor sean liberados
14 Permanecer en buenas condiciones estéticas
Siguiendo con el estudio funcional, se establecen las funciones operativas que debe de
cumplir el equipo en cuestión en la tabla 5, para que se considere en correcta operación.
Estas funciones son numeradas con el fin de establecer una correspondencia con sus
efectos y modos de falla.
Tabla 6 Fallas funcionales. Elaboración propia.
1.1 El volcador no tiene movimiento al oprimir el botón de abrir-cerrar
1.2 El equipo tiene movimientos intermitentes al oprimir el botón de abrir-cerrar
1.2 El equipo se bloquea durante su recorrido cuando se cierra o abre el volcador
2.1 El equipo no permite el desmontaje de algunos elementos para hacer limpieza y mantenimiento.
3.1 El freno no permite ejercer el movimiento en el volcador
3.2 El botón de apertura no funciona
3.3 El freno no se libera al momento de oprimir el botón de abrir-cerrar
4.1 El equipo permite la fuga
5.1 El equipo se bloquea luego de oprimir el paro de emergencia pero no vuelve a restablecer la condición inicial
5.1 El equipo sigue en movimiento a pesar que se oprime el paro de emergencia
6.2 El equipo luego de oprimir el stop de parada en fase, este continua con movimiento
6.3 El equipo se bloquea luego de oprimir el paro de emergencia pero no vuelve a restablecer la condición inicial
7.1 El equipo permite el giro del piñón a más de 29 RPM
7.2 El equipo permite el giro del piñón a menos de 29 RPM
50
7.3 El equipo no permite el movimiento del volcador
8.1 El equipo no tiene película lubricante entre los piñones
9.1 El equipo no permite el acoplamiento entre el motor y el reductor
10.1 El equipo no permita la refrigeración del motor
10.2 El equipo tiene refrigeración parcial
11.1 El equipo contiene más de 1 litro de aceite
11.2 El equipo contiene menos de 0,5 litros de aceite
12.1 El equipo presenta corrientes por encima de 2,25 amp
13.1 El equipo retiene los gases al interior del reductor
14.1 El equipo no tiene buena presentación estética
Para saber conocer cómo una falla se expresa o qué efectos tiene sobre cada una de las
funciones operativas del equipo, se deben listas las fallas funcionales que cada operación
puede reportar. Esto es asignado gracias a la experticia del grupo de trabajo y al histórico
de fallas, muestra de este trabajo, una parte del proceso en la tabla 6.
5.2.2 Modos de falla
De una revisión bibliográfica y de la experiencia operativa del personal del proceso, se
identifican los modos de falla posibles para cada componente identificado previamente en
el análisis funcional.
Tabla 7 Modos de falla. Elaboración propia.
1.1
1 Pulsador de inicio con contacto malo
2 Motor sin potencia eléctrica
3 Linea suelta en pulsador
4 PLC en falla
5 Puente rectificador malo
6 Motoreductor desacoplado totalmente del sistema de transmisión
7 Motor se queda en dos fases
8 Pega mecánica entre piñones de transmisión
51
1.2
1 Pulsador de inicio con contacto sulfatado
2 PLC en falla
3 Motoreductor acoplado parcialmente con el sistema de transmisión
1.3
1 PLC en falla
2 Linea floja en contactor
3 Activación de seguridades del equipo
4 Puente rectificador malo
5 Motor se queda en dos fases
6 Térmico disparo por sobrecorriente
2.1 1 Desgaste y/o deformación en las cabezas de los tornillos
2 Diseño inadecuado del equipo
3.1
1 Puente rectificador malo
2 Motor sin potencia eléctrica
3 Cuña que acopla entre motor y reductor destruida
4 Contactor pegado
5 Térmico disparo por sobrecorriente
3.2
1 Pulsador de inicio con contacto malo
2 Linea floja en Pulsador
3 Linea floja en contactor
4 PLC en falla
5 Falla en alimentación de voltaje hacia el pulsador
3.3
1 Puente rectificador malo
2 Pulsador de inicio con contacto malo
3 Linea floja en contactor
4.1
1 Retenedores malos
2 Aceite con viscosidad baja
3 Tapón de drenado y/o llenado no ajusta bien
5.1
1 Contactor pegado
2 Pulsador de inicio físicamente malo
3 Bobinado de motor y/o freno malo
52
4 PLC en falla
5 Falsa alarma en las seguridades de la maquina
6 Pulsador de inicio con contacto malo
7 Térmico disparo por sobrecorriente
5.2
1 Contactor del motor principal pegado y no sale
2 CPU del PLC con humedad
3 PLC en falla
6.1
1 Contactor del motor principal pegado y no sale
2 CPU del PLC con humedad
3 PLC en falla
4 Contactor pegado
5 Pulsador de stop con contacto malo
6.2
1 Contactor pegado
2 Pulsador de paro de emergencia físicamente malo
4 PLC en falla
5 Falsa alarma en las seguridades de la maquina
6 Pulsador de inicio con contacto malo
7 Térmico disparo por sobrecorriente
7.1 1 Variador de frecuencia desprogramado
2 Relación de poleas con dificultad
7.2 1 Variador de frecuencia desprogramado
2 Relación de poleas con dificultad
3 Variador de frecuencia con exceso de temperatura
7.3
1 Variador de frecuencia del motor alarmado
2 Motor con exceso de temperatura
3 Sistema de acoplamiento en el House con dificultades
4 Bocin de la transmisión del House reventado
8.1
1 No se forma la película lubricante
2 Mala selección del lubricante
3 Mala selección de la frecuencia de lubricación
53
4 Exceso de temperatura entre los piñones disminuyendo la
consistencia de la grasa
9.1 1 Cuña que acopla entre motor y reductor destruida
10.1 1 La velocidad actual está por debajo de las RPM permitidas para
refrigerar el motor mediante el ventilador
11.1
1 El personal que realiza la lubricación no tiene claridad de la cantidad
de lubricante del reductor
2 El equipo no tiene un programa de LCC (lubricación centrada en
confiabilidad)
11.2
1 El personal que realiza la lubricación no tiene claridad de la cantidad
de lubricante del reductor
2 El equipo no tiene un programa de LCC (lubricación centrada en
confiabilidad)
12.1
1 Los rodamiento del motor están malos
2 El bobinado del motor tiene la impedancia registra anomalías
3 En algún componen de la maquina se está presentado pega
mecánica
13.1 1 El sistema de respiración del house se encuentra obstruido
14.1 1 El equipo no tiene estándar de limpieza como inspección
5.2.3 Evaluación severidad de la falla
Para la evaluación de la severidad de la falla, se realiza una valoración de cada una por
medio de la ponderación de los efectos, sumando a un análisis de severidad, ocurrencia y
detección.
Donde la severidad, se evalúa según la Tabla 8, que es evaluación de la ponderación de
cada uno de los efectos que puede tener una falla. Con esto se realiza una evaluación
integral de varios aspectos que genera una falla.
54
Tabla 8 Evaluación de severidad de una falla. Elaboración propia basada en (Moubray,
2004) -
La detección por su parte, en la tabla 9, hace referencia a la capacidad humana o técnica
de detectar de manera oportuna cada una de las fallas. Este es principalmente uno de los
factores que se pueden mejorar en etapas futuras con una adecuada implementación de
desarrollos técnicos o técnicas de monitoreo.
Tabla 9 Calificación de detección de fallas. Elaboración propia basada en (Moubray, 2004)
-
Detección
Detección Factor
Seguro, siempre se detectaran causas potenciales, mecanismos y modos de fallas subsecuentes. 1
Media, mediana probabilidad para detectar causas potenciales, mecanismos de modos de fallos
subsecuentes 2
baja probabilidad para detectar causas potenciales, mecanismos de modos de fallos
subsecuentes 3
nula probabilidad para detectar causas potenciales, mecanismos de modos de fallos
subsecuentes 4
Oculta Seguridad Medio Ambiente Efecto operacional Repación Imagen
0
No existen fallas ocultas
que puedan generar fallas
múltiples No afecta No afecta
Se pierde menos
de $ 1,000,000
De 0 a
$500,000 No afecta
1 Baja probabilidad de fallas
Afecta levemente una
persona
Afecta leve al medio
ambiente y puede
controlarse
Se pierde entre
$1,000,000 y
$2,000,000
De $500,000
a $1,000,000
Afecta levemente la
imagen frente al
departamento de
mantenimeinto
2
En condiciones ocultas
simpre general fallas y
general fallas múltiples
Afecta levemente de 2 a 5
persona
Afecta leve al medio
ambiente, puede controlarse
y puede revertirse los
efectos en menos de seis
meses.
Se pierde entre
$2,000,000 y
$4,000,000
De
$1,000,000 a
$5,000,000
Afecta levemente la
imagen frente al
departamento de
producción
3
Baja probabilidad detectar
fallas y genera fallas
múltiples Afecta más de 5 personas
Afecta leve al medio
ambiente, puede controlarse
y puede revertirse los
efectos entre 6 a 12 meses.
Se pierde entre
$4,000,000 y
$6,000,000
De
$5,000,000 a
$15,000,000
Afecta la imagen frente
a la compañía
4
fallas siempre ocultas y
daños multiples ocultos
para el sistema
Genera incapacidad
permanente o muerte de
una o más personal
Afecta leve al medio
ambiente, puede controlarse
y no puede revertirse los
efectos en 12 meses.
Se pierde mas de $
6,000,000
Mas de
15,000,000
Afecta la imagen frente
a Grupo Empresarial
Severidad
55
La evaluación de la ocurrencia se da según la frecuencia del modo de falla analizado, con
lo cual se da una escala sugerida, la cual relaciona frecuencias y fallas para así dar una
clasificación de las mismas.
Tabla 10 Valoración de la ocurrencia. Elaboración propia basada en (Moubray, 2004)
-
Para realizar la evaluación integral de estas características de cada falla, se deben
multiplicar estos valores para formar el NPR (Número de Prioridad de Riesgo) = Ocurrencia
x Detección x Severidad, donde el resultado se evidencia en el material digital adjunto de
manera virtual con el trabajo.
Figura 13 Matriz de riesgo. Elaboración propia basada en (Moubray, 2004)
56
Como resultado final del proceso de análisis de efectos y modos de falla, se obtiene una
matriz de caracterización de los modos de fallo, con lo cual se define un rumbo de diseño
de nuevos planes de mantenimiento orientado a modos de falla prioritarios.
57
6. Propuesta acciones de mantenimiento
basado en condición.
En el siguiente capítulo se da conocer que acciones de monitoreo de condición fueron
llevadas a cabo en el marco de la implementación de planes de mantenimiento basados
en condición, esto en marco de avanzar en los pasos de la implementación de paso cinco
en el pilar de mantenimiento programado en TPM.
6.1 Mejora y actualización de planes de mantenimiento
con una orientación a MBC.
Con las herramientas desarrolladas hasta ahora, se puede identificar por medio de un
estudio de datos e históricos de falla, que componentes representan una falla con altos
impactos sobre lo operatividad del sistema. Por eso, con intenciones de dar un monitoreo
y de tomar decisiones basadas en condición, se implementan una serie de técnicas
diagnósticas.
Para lograr este objetivo se hace uso del equipo CMAK 400-ML, el cual por medio de una
pistola de ultrasonido detecta los sonidos de alta frecuencia producidos por los equipos en
operación o por perdidas y los convierte audibles. Cuenta con termómetro de sensor
infrarrojo de doble laser, instrumento de medición sin contacto de largo alcance para
detectar la temperatura del cualquier objeto. Además, cuenta con acelerómetro, que mide
de forma simultanea las señales de vibración que indique desgastes avanzados,
condiciones anómalas de lubricación o procesos de desgate tribológico.
60
Figura 14 CMAK 400-ML (“CMAK400-ML,” n.d.)
Para poder hacer una implementación efectiva del proceso de monitoreo de condición, se
estable un ciclo de capacitación a operarios, un protocolo de inspección y un método de
evaluación de resultados ajustados a una normativa.
6.1.1 Proceso de capacitación.
Dado que es un equipo que mide una amplia gama de variables operativas de los equipos,
una capacitación detallada sobre el uso del mismo, brindada por personal experto del
proveedor es indispensable. Con esto se logra un reconocimiento del kit de monitores, las
instrucciones operación, el conocimiento de los modos de operación, métodos de
adquisición de datos e interpretación básica de resultados.
Tabla 11 Registro de capacitación operarios. Elaboración propia.
Autorizados Por SGM Para Prestar El Kit de Monitoreo Básico de Condición
Personas Que Recibieron La Capacitación Por Parte de SKF
REGISTRO NOMBRE ÁREA ROL EMPRESA ASISTIÓ CAPACITACIONES
Confidencial Operario 1 Elaboración
de pasta
Mecánico de
Hornos
Empresa de
galletas Si 3
Confidencial Operario 2 Elaboración
de pasta
Mecánico de
Hornos
Empresa de
galletas Si 3
61
Confidencial Operario 3 Elaboración
de pasta
Técnico
Mantenimiento
Empresa de
galletas Si 3
Confidencial Operario 4 Elaboración
de pasta
Técnico
Mantenimiento
Empresa de
galletas Si 3
Confidencial
Operario 5
Elaboración
de pasta Coordinador
Empresa de
galletas Si 3
Confidencial Elaboración
de pasta
Empresa de
galletas
Confidencial Operario 6 Elaboración
de pasta
Coordinador
Contratistas
Empresa de
galletas Si 3
Confidencial Operario 7 Elaboración
de pasta Coordinador
Empresa de
galletas Si 3
Con el anterior proceso de capacitación, se debe tener en la cuenta que aunque no se
logra una certificación oficial del manejo del kit, se logra un avance en la calidad de los
procedimientos.
6.1.2 Protocolo de inspección y evaluación de resultados.
Los equipos que se inspeccionan se seleccionan basándose en los estudios de
confiabilidad y modos de falla. Con esto se hace una intervención efectiva en el proceso
de producción de galletas. En la siguiente tabla se da un ejemplo de la marcación de los
equipos a monitorear con este tipo de técnicas de inspección ya mencionadas.
Tabla 12 Registro e identificación de equipos con necesidades de mantenimiento.
Elaboración propia.
N° MOTOR No SERIE RPM MARCA VOLTAJE AMP. COS φCLASE
AISLAM. IP HP / KW UBICACIÓN
1 191 NAC 616-002-D440 2925/3525 ABB 440 28 0,89 F 5515/17 KW
20/23 HP
Soplante filtros de inyección linea 1
AERZEN Nº 8 (MC 211)
2 1383NAC616006- D436
TIPO MBT 200 L -22945/3545 ABB 440 66 0,89 F 55
37/ 43 KW 50 /
58 HPSoplante linea 1 AERZEN Nº 1 ( MC 220)
3 1583 1LG4-253-2AB90-Z-250M 3570 SIEMENS 440 87 0,89 F 55 55 KW Soplante linea 2 AERZEN Nº 3
4 197 BE522902 2525 BAUER 440 39,1 0,89 F 30 hp 22,4KW Esterilizador Quiebra huevos linea Nro 1
5 No tiene MEBP200MLB2 3550 ABBMotors 440 69 0,89 F 55 43 kw Esterilizador linea Nro 2
6 1614 28 setos BT48813 1170 Weg 220/440 56.4/28.2 0,89 F 55 20hp/15kw Mezcladora Horizontal H 3
7714 No tiene 1175 ABB 220/440 60 0,89 F 55 30 hp 22,4KW Mezcladora Vertical 1
62
Con los equipos ya definidos, se establecen rutinas periódicas de inspección, con
resultados de datos puntuales de los valores de las variables monitoreadas.
Tabla 13 Rangos de severidad vibratoria para maquinas ISO 10816-1. (ISO, 2014)
Para la técnica de termografía, se propuso una implementación para los principales
elementos eléctricos como: tableros, contactores, motores. Dado que en año 2012 se
presentaron 28 eventos relacionados con daños térmicos, como método de mitigación se
plantea una frecuencia de inspección inicial de cada seis meses.
63
Tabla 14 Inspección de elementos eléctricos(Transequipos, 2017)
Con lo anterior se da muestra de la evaluación que se hace de cada medición puntual del
estado de componentes a interés, sin embargo, el uso de información por líneas de
tendencia es importante para el diagnóstico de más modos de falla que son de naturaleza
creciente y de evolución por fenómenos tribológicos de obsolescencia.
64
Tabla 15 Monitoreo periódico de envolvente de aceleración. Elaboración propia.
Tabla 16 Monitoreo periódico de temperatura. Elaboración propia.
Fecha P1 P2 P3 P4 Alert Danger
13/08/2014 1,02 1,7 1,47 1,71 4 9
27/08/2014 2,09 2,28 2,33 1,34 4 9
11/09/2014 2,36 3,22 2 2,44 4 9
9/10/2014 2,07 1,91 1,83 2,9 4 9
23/10/2014 2,03 1,59 1,5 1,95 4 9
7/11/2014 2,19 2,58 2,94 3,05 4 9
26/11/2014 2,89 3,39 2,56 2,92 4 9
05/12/2014 1,3 3,29 1,88 3,16 4 9
18/12/2014 3,3 3,62 3 3,27 4 9
08/01/2015 2,28 2,73 2,38 2,7 4 9
05/02/2015 2,32 3,75 1,91 2,73 4 9
04/03/2015 4,56 4,31 2,89 4,97 4 9
08/04/2015 2,34 3,71 2,51 2,4 4 9
28/04/2015 2,49 3,35 2,46 4,49 4 9
27/05/2015 2,39 1,99 1,34 2,03 4 9
25/06/2015 2,2 2,52 2,32 2,75 4 9
4 9
4 9
4 9
4 9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
ago
.-14
ago
.-14
sep.-
14
sep.-
14
oct.-1
4
oct.-1
4
nov.-
14
nov.-
14
dic
.-14
dic
.-14
dic
.-14
ene
.-15
ene
.-15
feb.-
15
feb.-
15
mar.
-15
mar.
-15
abr.
-15
abr.
-15
may.-1
5
may.-1
5
jun.-
15
jun.-
15
Alert Danger P1
P2 P3 P4
ENVOLVENTE DE ACELERACION DEL COJINETE (ge)
Fecha P1 P2 P3 P4
13/08/2014 42,1 41,5 36,8 36,9
27/08/2014 39,1 38,6 33,8 33,7
11/09/2014 38,9 38,2 34,2 33,6
9/10/2014 33,9 33,9 30,1 30
23/10/2014 35,1 35,2 31,7 31,7
7/11/2014 38,5 38 33,9 34,5
26/11/2014 38 37,5 33,3 33,4
05/12/2014 39,4 38,8 34,9 34,5
18/12/2014 40,4 38,9 35,4 35,1
08/01/2015 38,5 37,9 33,6 33,5
05/02/2015 37,8 37,1 33,2 32,8
04/03/2015 39,5 39,7 36,2 36,1
08/04/2015 36,4 36,3 32,4 33
28/04/2015 41,5 40,3 35,5 36,5
27/05/2015 36,9 36,4 33,1 32,8
25/06/2015 47 45,8 37,9 37,9
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
ago.-14
ago.-14
ago.-14
sep.-
14
sep.-
14
sep.-
14
sep.-
14
oct
.-14
oct
.-14
oct
.-14
oct
.-14
oct
.-14
nov.
-14
nov.
-14
nov.
-14
nov.
-14
dic
.-14
dic
.-14
dic
.-14
dic
.-14
dic
.-14
ene.-15
ene.-15
ene.-15
ene.-15
feb.-15
feb.-15
feb.-15
feb.-15
mar.-1
5
mar.-1
5
mar.-1
5
mar.-1
5
abr.-1
5
abr.-1
5
abr.-1
5
abr.-1
5
abr.-1
5
may.
-15
may.
-15
may.
-15
may.
-15
jun.-
15
jun.-
15
jun.-
15
jun.-
15
P1 P2 P3 P4
TEMPERATURA (°C)
65
6.2 Diseño de mantenimiento predictivo para la zona de
elaboración de pasta.
De las anteriores implementaciones técnicas de diagnóstico que evalúan la condición de
los componentes con modos de falla críticos en el proceso, se establecen cuadros de
decisión basados en la condición real de los equipos. En Tabla 17 se establecen las
frecuencias de monitoreo en función de la condición. En caso de detectarse anomalías no
concluyentes y de obtener valores críticos según los protocolos de evaluación, se
programan acciones inmediatas y reajustes de monitoreo.
Tabla 17 Rutinas de mantenimiento basadas en condición. Elaboración propia.
66
De la implementación de las técnicas de diagnóstico focalizadas en equipos con modos de
fallo críticos, se realiza un seguimiento en las dos líneas de mezclado, donde se evidencia
una reducción de fallas imprevistas pese a los planes de mantenimiento programados.
Muestra de esto son las fallas asociadas a temas eléctricos.
Figura 15 Número de fallos eléctricos por año en proceso de mezcla. Elaboración propia.
67
68
7. Desarrollo de herramienta informática
monitoreo confiabilidad.
En el presente capítulo, se muestra el desarrollo, la lógica y la relación de variables de
entrada y salida de la herramienta informática que se ha utilizada en el estudio de
confiabilidad y los estudio de FMEA. Se aclara que el propósito del capítulo, no es
demostrar el detalle del funcionamiento de la herramienta, por tal motivo se anexa de
manera virtual la herramienta, en ella se podrá consultar el detalle del funcionamiento.
7.1 Cálculo de confiabilidad mediante la herramienta
informática.
La herramienta se desarrolló en Microsoft Excel del paquete de Office, por medio de la
programación de Macros. Para el uso de esta herramienta es necesario ingresar el registro
de falla que se extraen de las bases de datos previamente mencionadas, para lo cual, la
información de tiempo para la falla y variables temporales que caracterizan la falla son
indispensables.
69
Figura 16 Denominación equipos en herramienta de desarrollo. Elaboración propia.
La herramienta permite al usuario seleccionar entre el estudio de confiabilidad de equipos
puntuales o de un estudio de general del proceso, cuando todos los equipos son
estudiados al tiempo.
Figura 17 Base de datos de fallas. Elaboración propia.
Fecha y hora Inicio
Falla
Fecha y Hora fin de
falla
Duración
[min]TTF [h]
7/01/2010 9:00 7/01/2010 9:15 15 0,0
14/01/2010 8:39 14/01/2010 12:00 200 167,4
15/01/2010 8:48 15/01/2010 19:00 611 20,8
18/01/2010 5:00 18/01/2010 8:00 180 58,0
18/01/2010 11:00 18/01/2010 14:00 180 3,0
18/01/2010 20:00 18/01/2010 22:00 120 6,0
19/01/2010 10:00 19/01/2010 12:00 120 12,0
20/01/2010 17:30 20/01/2010 18:30 60 29,5
21/01/2010 20:00 21/01/2010 23:00 180 25,5
22/01/2010 8:30 22/01/2010 12:30 240 9,5
23/01/2010 6:00 24/01/2010 10:00 1680 17,5
25/01/2010 7:00 25/01/2010 11:00 240 21,0
27/01/2010 3:00 28/01/2010 14:00 2100 40,0
28/01/2010 15:00 28/01/2010 21:00 360 1,0
1/02/2010 12:00 1/02/2010 14:00 120 87,0
4/02/2010 15:40 4/02/2010 18:00 140 73,7
9/02/2010 20:00 10/02/2010 1:00 300 122,0
10/02/2010 4:00 10/02/2010 6:33 152 3,0
10/02/2010 16:02 10/02/2010 18:00 118 9,5
70
Tal como ya se ha mencionado en el trabajo, estos datos son usados para hacer un cálculo
de las demás variables necesarias para la distribución de confiabilidad de Weibull. Esta
transformación de los datos es mostrada a continuación, en ella se evidencia que, cada
dato es organizado y jerarquizado para posteriormente ser usado en la construcción de la
curva de confiabilidad.
Figura 18 Cálculo de variables para la distribución de confiabilidad de Weibull.
Elaboración propia.
De este apartado la confiabilidad, como ya se ha mostrado previamente, es el resultado
de procesamiento de los datos históricos de falla para la construcción de las curvas de la
bañera y para el cálculo de los parámetros de la distribución de Weibull, que se usan para
analizar y encontrar en que zona de la curva de la bañera se encuentran los activo.
i R(t(i)) Ln(t) Ln(-Ln(R(t)))
89 0,118811881 5,120464145 0,756222382
41 0,594059406 3,035393595 -0,652435359
65 0,356435644 4,060443011 0,031112525
12 0,881188119 1,098612289 -2,067638298
18 0,821782178 1,791759469 -1,628213531
30 0,702970297 2,48490665 -1,042873069
52 0,485148515 3,384390263 -0,323930903
48 0,524752475 3,238678452 -0,438770729
27 0,732673267 2,251291799 -1,167784172
39 0,613861386 2,862200881 -0,717468292
42 0,584158416 3,044522438 -0,620671977
57 0,435643564 3,688879454 -0,185208661
8 0,920792079 -5,82077E-11 -2,494702186
76 0,247524752 4,465908119 0,33378627
74 0,267326733 4,299550413 0,277088901
84 0,168316832 4,804021045 0,577684236
71
7.2 Cálculo de FMEA mediante la herramienta informática.
La herramienta informática permite el estudio paso por paso de los efectos y modos de
falla, que ha sido un pilar para la implementación de paso cinco en TPM.
Inicialmente el uso de esta herramienta necesita de un estudio funcional donde se indiquen
los modos y efectos de falla, los cuales debe de ser listados y organizados como se hace
referencia en la tabla.
Tabla 18 Listado de los modos y efectos de falla. Elaboración propia con base en (Moubray,
2004)
Una vez identificados los modos y efectos de falla, la herramienta presta un apoyo para la
evaluación del NPR, esto lo realiza por medio de una tabla donde el usuario ingresa los
valores de evaluación con apoyo de material guía que se encuentra dentro del mismo
documento.
F FF MF
1
2
3
4
5
6
7
8
1
2
3
1
2
3
4
5
6
1
22 1
Desgaste y/o deformacion el las cabezas de los tornillos
Diseño inadecuado del equipo
Pega mecanica entre piñones de transmision
2
Pulsador de inicio con contacto sulfatado
PLC en falla
Motoreductor acoplado parcialmente con el sismetema de transmision
3
PLC en falla
Linea floja en contactor
Activacion de seguridades del equipo
Puente rectificador malo
MODO DE FALLA (CAUSA DE FALLA)
1
1
Pulsador de inicio con contacto malo
Motor sin potencia electrica
Linea suelta en pulsador
PLC en falla
Puente rectificador malo
Motoreductor desacoplado totalmente del sistema de transmision
Motor se queda en dos fases
Motor se queda en dos fases
Termico disparo por sobrecorriente
72
Tabla 19 Formato en donde el usuario ingresa los valores de evaluación. Elaboración
propia a partir de. (Moubray, 2004)
Luego de una evaluación de las fallas, se realiza un procedimiento similar en la evolución
general del sistema de producción de mezclas, donde los soportes para una evaluación de
las posibles fallas operacionales también son anexados por el medio ya mencionado.
Figura 19 Soportes para una evaluación de las posibles fallas. (Mejía, Bueno, Muñoz,
Contreras, & Olarte, 2014)
FO Kfo x FO SF Ksf x SF MA Kma x MA IC Kic x IC OR Kor x OR OC Koc x OC
2 1 1 0,05 0 0 0 0 1 0,05 0 0 1 0,3 0,4 0,8
2 1 1 0,05 0 0 0 0 1 0,05 0 0 1 0,3 0,4 0,8
2 1 1 0,05 0 0 0 0 1 0,05 0 0 1 0,3 0,4 0,8
2 1 1 0,05 0 0 0 0 1 0,05 0 0 1 0,3 0,4 0,8
2 1 1 0,05 0 0 0 0 1 0,05 0 0 1 0,3 0,4 0,8
1 1 1 0,05 1 0,2 0 0 1 0,05 1 0,3 1 0,3 0,9 0,9
2 1 1 0,05 0 0 0 0 1 0,05 0 0 1 0,3 0,4 0,8
1 1 1 0,05 0 0 0 0 1 0,05 1 0,3 1 0,3 0,7 0,7
2 1 1 0,05 0 0 0 0 1 0,05 0 0 1 0,3 0,4 0,8
2 1 1 0,05 0 0 0 0 1 0,05 2 0,6 1 0,3 1 2
DETECCIONOCURRENCIA SEVERIDADNRP=
OxDxS5% 20% 10% 5% 30% 30%
Kfo (oculto) Ksf (seguridad) Kma (ambiente)
Kic (Efecto
operacional) Kor (reparacion) Koc (imaagen)
73
Con la herramienta se permite una evaluación de fallas operativas sobre todo el sistema,
con lo cual, se tiene una visión clara para la toma de decisiones sobre las acciones de
mantenimiento que se deben realizar, si acciones preventivas o correctivas de
mantenimiento.
74
8. Conclusiones y recomendaciones
8.1 Conclusiones
La estrategia de la metodología TPM complementada con la metodología RCM
permite realizar una gestión completa del mantenimiento. La primera incluye al área
de producción como el primer acercamiento para mantener las condiciones ideales
de los equipos (limpieza, lubricación y ajuste), la segunda metodología
complementa esas condiciones ideales mediante la identificación de posibles
puntos de avería a través de la identificación de los modos de falla. Posteriormente
es posible contemplar tareas que necesiten mantenimiento predictivo o MBC.
Adicionalmente, la implementación del TPM permite llevar un sistema completo de
información con utilidad no solo al departamento de mantenimiento sino también al
departamento de compras, producción, calidad, etc.
Como se pudo visualizar en el estudio de diagnóstico por métodos cuantitativos, la
disponibilidad de los equipos del área de mezcla en el año 2010 fue del 85%. A
partir de este año, con la implementación técnicas de monitoreo de condición en
equipos críticos según el estudio de FMEA, se logra una mejora progresiva en la
disponilidad general de la línea de producción llegando a 2017 a una disponibilidad
del 93%. Con lo cual se demuestra la efectividad de la migración de paso cuatro a
paso cinco en una implementación de metodología TPM en el mantenimiento de
un proceso productivo.
Con las curvas de confiabilidad del análisis Weibull, se puede diagnosticar la vida
útil y operativa de componentes o sistemas, permitiendo encontrar un punto dentro
de la curva de confiabilidad que permita realizar mantenimiento en el tiempo exacto,
Conclusiones 76
sin tener mantenimientos innecesarios o incurrir en una avería por no realizar
mantenimiento oportunamente.
La implementación del RCM logra mejorar los planes de mantenimiento, debido a
un conocimiento objetivo funcional y de los modos-efectos de falla. Con esto se
tiene una mejor evaluación sobre las reales necesidades de mantenimiento que
tiene cada equipo en la línea de producción, con lo cual la aplicación de técnicas
diagnósticas fue más efectiva.
La trazabilidad al indicador del tiempo promedio de reparación (MTTR) y al tiempo
promedio entre fallas (MTBF) ha sido el único referente para la evaluación de
estado de equipos del proceso productivo, sin embargo, este indicador a lo largo
de los últimos cinco años no ha aportado realmente como parámetro de toma de
decisiones para un mantenimiento basado en condición. Por tanto, el
planteamiento de complementar estos indicadores con el estudio de confiabilidad
aporta un gran avance para programación de mantenimiento basado por condición.
Finalmente, la importancia de un sistema de mantenimiento adecuado puede verse
traducida en grandes cifras de ahorro y rentabilidad para una empresa. Ya que
permite reducir las pérdidas de una cadena productiva y optimizando el desempeño
de los equipos, y además, facilita cuantificar los gastos de mantenimiento, para
llevar un control sobre ellos.
8.2 Recomendaciones
Muchas metodologías de mantenimiento comienzan con la identificación de las
necesidades de mantenimiento para cada equipo, mediante la documentación del
fabricante y la experiencia del personal de planta, luego se determinan los
elementos críticos que requieren ser intervenidos mediante un programa planeado,
y finalmente se realiza una programación del mantenimiento en un cronograma
basado en el tiempo que normalmente nunca se cumple al 100% o por el cual al
Conclusiones 77
ser ejecutado origina mantenimientos innecesarios, que impide tener un foco de
intervención a aquellos equipos o componentes que realmente requieren atención.
Es por este motivo que se recomienda utilizar RCM a los equipos nuevos antes de
poner en práctica un plan de mantenimiento robusto, para así logra optimizar los
planes en el nuevo plan de mantenimiento logrando así focos de intervención
adecuados.
Dado el avance que ha mostrado con la implementación de técnicas de monitoreo
de condición, se presenta una gran oportunidad mejorar la detectabilidad de un
gran número de fallas hasta ahora ocultas mediante el monitoreo de los aceites
lubricantes. Con este plan se podría monitorear tanto el estado de los componentes
por medio del estudio de las partículas de desgaste metálicos y además se lleva
un monitoreo de las propiedades físico-químicas del aceite lubricante.
Cuando el departamento de mantenimiento quiera iniciar con técnicas de
diagnóstico o mantenimiento basado en condición (MBC), se recomienda que los
técnicos seleccionados para realizar rutas de confiabilidad con equipos especiales,
estén certificados en nivel de vibración de categoría 1 de acuerdo a la norma ISO
18436 del 2014 (Standard, 2014) que se encuentra en la biblioteca del núcleo de
mecánica de la Universidad Nacional de Medellín en donde el técnico pueda
desarrollar las siguientes habilidades:
I. Comprender los principios de vibraciones y las unidades de medida
II. Recolecta datos confiables y repetibles.
III. Identifica errores en los datos.
IV. Ajusta las mediciones y transfiere los datos al sistema del computador.
V. Compara datos contra alarmas.
VI. Identifica desviaciones en tendencias y valores.
VII. Identifica desviaciones en los equipos, de manera visual.
Cuando el departamento de mantenimiento de la empresa en estudio llegue al paso
5 de mantenimiento planeado (MP), se recomienda seguir el flujo de mantenimiento
predictivo adaptado y propuesto en esta tesis de maestría que se vio en el capítulo
Conclusiones 78
4, esto con el fin de conocer cómo está el área en temas de confiablidad y así saber
el estado del equipo.
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