ANÁLISIS DE IMPACTO DEL RCM2 EN LA GESTIÓN DE MANTENIMIENTO DE EQUIPOS EN PREPARACIÓN MADERAS EN CMPC, PLANTA MAULE

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1 UNIVERSIDAD DE TALCA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE EJECUCIÓN EN MECÁNICA ANÁLISIS DE IMPACTO DEL RCM2 EN LA GESTIÓN DE MANTENIMIENTO DE EQUIPOS EN PREPARACIÓN MADERAS EN CMPC, PLANTA MAULE TRABAJO DE TITULACIÓN PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO DE EJECUCIÓN MECÁNICA PABLO D. INOSTROZA REYES PROFESOR GUÍA: EDGARDO PADILLA CONTRERAS TALCA CHILE 2008

2 Dedicatoria A Dios, por regalarme tu hermosa sonrisita No temas pequeña hija mía, que aunque lejos de ti me encuentre, no sentirás soledad alguna, porque al mirar el cielo, siempre haz de encontrarme... En mi vida, siempre serás mi Victoria

3 Qué es el Mantenimiento? Es asegurar que todo activo continué desempeñando las funciones para lo cual fue diseñado Resumen La gestión de Mantenimiento de la Planta de Cartulinas de CMPC se centra básicamente en cumplir con las Normas de Gestión y Calidad ISO 9001 y 14001, pero en la práctica no se sigue un modelo de gestión formalmente establecido, que señale como planificar la mantención. Y con este trabajo se busca pretende realizar una comparación entre la gestión actual y desde el punto de vista del RCM2. Y para esto se tomara un equipo específico del área de preparación maderas que nos servirá de ejemplo. Para la aplicación de los conceptos del RCM2 nos basaremos en el curso introductorio de tres días realizado en dependencias de la Planta de cartulinas de CMPC por Ellman Suerio & Asociados Summary What is the Maintenance? It is to assure that all assets I continued carrying out the functions for which it was designed The management of Maintenance of Plant Carton Board CMPC is centered basically in fulfilling the Norms of Management and Quality ISO 9001 and 14001, but actually a model of management is not followed formally established, that it indicates like planning the maintenance. And with this work one looks for tries to make a comparison between the present management and from the point of view of the RCM2. And for this a specific equipment was taken from the preparation area wood that will serve to us as example. For the application of the concepts of the RCM2 we will be based on the basic course of three days made in dependencies of Plant of fine cardboards of CMPC by Ellman - Suerio & Asociated

4 INDICE. Resumen Dedicatoria I II Capítulo I 1 1. Introducción Objetivos Descripción de la Empresa Metodologías y Herramientas Utilizadas Descripción del Departamento de Mantención Estudio de la situación actual Análisis del sistema de la información Equipos e Instalaciones Órdenes de Trabajo 12 Capítulo II 2.1 Características del RMC Etapas generacionales del Mantenimiento Definición de Funciones Efectos de las Fallas Diferencias entre efectos y consecuencias de Falla Tipos de Mantenimiento Como seleccionar el Mantenimiento adecuado Indicadores de Gestión en RCM2 24

5 Capítulo III 3.1 Que es el Análisis del Modo y Efectos de Fallas (FMECA) Cuadro de elaboración para el Análisis Modal Fallas y Efectos Definición de parámetros FMECA 29 Capitulo IV 4.1 Descripción del Equipo en Estudio 34 Conclusiones 37 Bibliografía 39

6 Qué es el Mantenimiento? Es asegurar que todo activo continué desempeñando las funciones para lo cual fue diseñado INTRODUCCION Al iniciar este Programa Especial de Titulación, se nos solicito presentar un tema en el cual ya hubiésemos trabajado, y que un plazo de 16 semanas sea factible desarrollar. Para esa fecha me desempeñaba en el cargo de Planificador Mecánico de Mantención para el área de Fibras y Servicios, y como tema quise analizar la actual gestión de Mantenimiento de la Planta de Cartulinas de CMPC SA, y ver que beneficios se podrían obtener de la implementación del RCM2. Durante esos días, se había conformado un grupo de personas de las especialidades Mecánica, Control, Electricidad y Planificación, para participar de un curso introductorio RCM2 de tres días, en donde se nos enseñaría los principales fundamentos de esta filosofía de mantenimiento y que nos permitiría evaluar su aplicabilidad, alcance y potenciales beneficios dentro de la Empresa. Inicialmente deberé determinar las fortalezas y debilidades del actual sistema de gestión de mantenimiento tomando como base la información disponible del departamento, y a continuación analizar las principales características del RCM2 para hacer una comparación entre ambos sistemas. Se tomara como estudio de caso, un equipo especifico del área de preparación maderas para efectos del desarrollo de esta memoria, ya que analizar toda la planta o un área sería inviable por la escasa disponibilidad de tiempo y falta de conocimientos necesarios sobre el RCM2.

7 ANTECEDENTES DE LA EMPRESA El departamento de mantención de planta Maule, esta constituido por 5 unidades especificas de mantención (mecánica, instrumentista, eléctrica, electro control, planificación), cuenta con cerca de 50 personas entre jefes, supervisores, mecánicos, eléctricos, instrumentista, y personal de turno. Según datos no oficiales, el costo de mantención por tonelada es de US $ 7 por tonelada de cartulina elaborada, mensualmente se obtiene alrededor de toneladas, con un costo mensual de US $ ($ pesos). En el departamento de mantención de planta Maule, las tareas asociadas al mantenimiento predictivo están, a cargo de tres personas en una unidad que se denomina Control Sintomático. En donde se realizan rutas programadas diarias de inspección de equipos (colección de toma de datos y análisis de espectro), también se ven equipos fuera de la ruta programada, los cuales son solicitados por los respectivos líderes de las áreas de la empresa (aumento de temperatura, alta vibración). El área de control sintomático deberá elaborar informes de los equipos que se le detecten fallas, junto con saber la prioridad de la mantención, para así elaborar una planificación de su respectiva mantención, es en esta unidad la que tendrá la labor de ver los repuestos, cuando programarla y ejecutarla, y con que recursos humanos se destinaran para cumplir con el mantenimiento, pudiendo ser personal de planta o contratistas.

8 Fig.1 Plano Disposición General Planta Maderas

9 3- Estudio de la situación actual Con este estudio se pretende dar a conocer en qué etapa de aplicación se encuentra el sistema de información empleado en la compañía, el cual servirá como base para determinar cuales son los problemas que se presentan tanto en la planificación del mantenimiento como en su ejecución en las distintas áreas de la compañía. Resultado de este estudio, se logra apreciar en qué aspectos de la planificación y ejecución están las fortalezas y debilidades del sistema de información, dando una clara visión del desarrollo de éste. Será usado el diagnostico como metodología. Este se lleva a cabo mediante la revisión de registros, observación, entrevistas en terreno de las condiciones y formas en que se realiza la mantención a los equipos, donde se deberá considerar algunos aspectos tales como, operación, tiempo de solución de problemas, etc. Todo esto servirá para analizar el perfil de mantenimiento y planificación de la compañía Análisis del sistema de información En el sistema de información ocupado actualmente como apoyo para la planificación del mantenimiento en la compañía, se logra apreciar varios módulos de trabajo, de los cuales no todos son ocupados o algunos en un porcentaje muy bajo. Un ejemplo de lo antes mencionado es el modulo de historial de equipos, en él no existen todas las intervenciones que anteriormente fueron realizadas. Esto se debe a que no existía una división de conjuntos de equipos y la disposición a realizar la documentación del trabajo realizado, y esto no permite llevar un control de las intervenciones de una forma correcta. Por esta razón se realiza una evaluación del software MPX Mantec, que permite verificar los estados de utilización de las áreas y sub-áreas del software que son utilizadas para la planificación del mantenimiento. El resultado de esta evaluación, por modulo, fueron los siguientes:

10 Equipos e Instalaciones: Este módulo es uno de los que presenta un mayor grado de avance debido al trabajo realizado en el periodo previo y su constante actualización (80 % aprox.). Estructura jerarquizada (Tag y Equipo). Caracterización de equipos e instalaciones. Estado de los equipos. Montaje y desarme de equipos. Gestión de repuestos por equipos. Tipo de codificación (Tag y Equipo). Puntos de medidas y contadores. Clases de objetos. Asignación de documentos Órdenes de Trabajo: Este módulo también presenta un gran porcentaje de avance de utilización (70 % aprox.). Solicitud de trabajo. Orden de trabajo. (fig.2 y fig.3) Mantenimiento Preventivo: Módulo que presenta un bajo porcentaje de implementación debido a problemas de manejos de las ordenes de trabajo (30 % aprox.). Programación de tareas. Lanzamiento automático de OTS. Análisis de costos Mantenimiento Predictivo: Módulo que presenta un porcentaje bajo de utilización (15 % aprox.). Introducción manual de valores de variables. Monitorización.

11 El resto de los módulos existentes en el Mantec MPX, como la Administración de Contratistas y Administración de Proyectos no se utiliza. Llevando el control de estas actividades con el sistema SAP R/ Análisis de los problemas detectados Se puede observar que el principal problema es falta de conocimiento por parte del personal de mantenimiento en el manejo de la información, razón por la cual todavía no se logra tener una buena gestión de la planificación del mantenimiento. De acuerdo al control del mantenimiento este es llevado sólo a nivel de ejecución, esto por no cumplirse con el proceso de devolución de la orden de trabajo. Esto impide tener control de las actividades de mantenimiento y así llevar un registro de los trabajos realizados y los repuestos utilizados en cada operación. El carácter informal de esta actividad, impide aprovechar las ventajas de contar con tareas estandarizadas, para el caso de trabajos repetitivos. Si bien existen procedimientos, estos no se llevan a cabo en terreno lo que provoca, además de lo descrito con anterioridad, que la administración de los costos se lleve a cabo en forma deficiente e incompleta. El control de costos de las horas hombres utilizadas en mantención y reparación, así como la utilización de un presupuesto de gastos destinados a mantención, como una herramienta de control de los gastos reales, son aspectos que aparecen evaluados en forma insuficiente. Lo anterior debido al manejo que se da a la orden de trabajo, ya que no se logra cerrar el ciclo trabajo de esta orden esto por parte de los supervisores. Como se puede apreciar, el departamento de mantención cuenta con muchas falencias que afectan directamente a la gestión del mantenimiento, por lo tanto para realizar la planificación de las actividades de mantención en forma lógica y ordenada es necesario contar con una base de datos que entregue en forma rápida y clara información referente a equipos, componentes, ordenes de trabajo, historiales de mantenimiento, movimiento de inventario, reportes de costos, entre otros. Al mismo tiempo se debe considerar que la información con la cual se cuenta debe ser renovada y analizada luego de cada utilización, ya que con esta nueva información se puede realizar una reprogramación del trabajo si lo requiere y además permite definir a los encargados de cada área que tipo de trabajo se debe realizar en las futuras intervenciones.

12 Fig. 2 Historial Ordenes Trabajo Fig. 3 Modulo Trabajos Programados

13 CARACTERISTICAS DEL RCM2 3. Reseña historia El mantenimiento centrado en Confiabilidad (MCC), ó Reliability-Centred Maintenance (RCM), ha sido desarrollado para la industria de la aviación civil hace más de 30 años. Este proceso permite determinar cuales son las tareas de mantenimiento adecuadas para cualquier activo físico. El RCM ha sido utilizado en miles de empresas de todo el mundo: desde grandes empresas petroquímicas hasta las principales fuerzas armadas del mundo utilizan RCM para determinar las tareas de mantenimiento de sus equipos, incluyendo la gran minería, generación eléctrica, petróleo y derivados, metal-mecánica, etc. 3.1 La Primera Generación La primera Generación cubre el período hasta la II Guerra Mundial. Es esos días la industria no estaba muy mecanizada, por lo que los períodos de paradas ni importaban mucho. La maquinaria era sencilla y en la mayoría de los casos diseñada para un propósito determinado. Esto hacía que fuera confiable y fácil de reparar. Como resultado, no se necesitaban sistemas de mantenimiento complicados, y la necesidad de personal calificado era menor que ahora. 3.2 La Segunda Generación Durante la Segunda Guerra Mundial las cosas cambiaron drásticamente. Los tiempos de la Guerra aumentaron la necesidad de productos de toda clase mientras que la mano de obra industrial bajó de forma considerable. Esto llevó a la necesidad de un aumento de mecanización. Hacia el año 1950 se habían construido equipos de todo tipo y cada vez más complejas. Las empresas habían comenzado a depender de ellas. Al aumentar esta dependencia, el tiempo improductivo de una máquina se hizo más evidente. Esto llevó a la idea de que las fallas se podían y debían de prevenir, lo que dio como resultado el nacimiento del concepto del concepto del mantenimiento programado. En los años 60 esto se basaba primordialmente en la revisión completa del material a intervalos fijos. El costo del mantenimiento comenzó también a elevarse mucho en relación con los otros costos de funcionamiento. Como resultado se comenzaron a implantar sistemas de control y planeación del mantenimiento. Estos han ayudado a poner el mantenimiento bajo control, y se han establecido ahora como parte de la práctica del mismo.

14 3.3 La Tercera Generación Desde mediados de los años setenta, el proceso de cambio en las empresas ha tomado incluso velocidades más altas. Los cambios pueden clasificarse así: Nuevas expectativas: El crecimiento continuo de la mecanización significa que los períodos improductivos tienen un efecto más importante en la producción, costo total y servicio al cliente. Esto se hace más claro con el movimiento mundial hacia los sistemas de producción justo a tiempo, en el que los reducidos niveles de inventario en curso hacen que pequeñas averías puedan causar el paro de toda una planta. Esta consideración está creando fuertes demandas en la función del mantenimiento. Una automatización más extensa significa que hay una relación más estrecha entre la condición de la maquinaria y la calidad del producto. Al mismo tiempo, se están elevando continuamente los estándares de calidad. Esto crea mayores demandas en la función del mantenimiento. Otra característica en el aumento de la mecanización es que cada vez son más serias las consecuencias de las fallas de una instalación para la seguridad y/o el medio ambiente. Nueva Investigación: Mucho más allá de las mejores expectativas, la nueva investigación está cambiando las creencias más básicas acerca del mantenimiento. En particular, se hace aparente ahora que hay una menor conexión entre el tiempo que lleva un equipo funcionando y sus posibilidades de falla. Figura Moubray, J. Reliability-Centered Maintenance. Aladon USA

15 La norma SAE JA1011 especifica los requerimientos que debe cumplir un proceso para poder ser denominado un proceso RCM. Según esta norma, las 7 preguntas básicas del proceso RCM son: 1. Cuáles son las funciones deseadas para el equipo que se esta analizando? 2. Cuáles son los estados de falla (fallas funcionales) asociados con estas funciones? 3. Cuáles son las posibles causas de cada uno de estos estados de falla? 4. Cuáles son los efectos de cada una de estas fallas? 5. Cuál es la consecuencia de cada falla? 6. Qué puede hacerse para predecir o prevenir la falla? 7. Qué hacer si no puede encontrarse una tarea predictiva o preventiva adecuada? Marco conceptual del RCM El RCM muestra que muchas de los conceptos del mantenimiento que se consideraban correctos son realmente equivocadas. En muchos casos, estos conceptos pueden ser hasta peligrosos. Por ejemplo, la idea de que la mayoría de las fallas se producen cuando el equipo envejece ha demostrado ser falsa para la gran mayoría de los equipos industriales. A continuación se explican varios conceptos derivados del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad, muchos de los cuales aún no son completamente entendidos por los profesionales del mantenimiento industrial. El contexto operacional Antes de comenzar a redactar las funciones deseadas para el activo que se esta analizando (primera pregunta del RCM), se debe tener un claro entendimiento del contexto en el que funciona el equipo. Por ejemplo, dos activos idénticos operando en distintas plantas, pueden resultar en planes de mantenimiento totalmente distintos si sus contextos de operación son diferentes. Un caso típico es el de un sistema de reserva, que suele requerir tareas de mantenimiento muy distintas a las de un sistema principal, aún cuando ambos sistemas sean físicamente idénticos. Entonces, antes de comenzar el análisis se debe redactar el contexto operacional, breve descripción (2 ó 3 carillas) donde se debe indicar: régimen de operación del equipo, disponibilidad de mano de obra y repuestos, consecuencias de indisponibilidad del equipo (producción perdida o reducida, recuperación de producción en horas extra, tercerización), objetivos de calidad, seguridad y medio ambiente, etc.

16 Definición de Funciones El análisis de RCM comienza con la redacción de las funciones deseadas. Por ejemplo, la función de una bomba puede definirse como Bombear no menos de 500 litros/minuto de agua. Sin embargo, la bomba puede tener otras funciones asociadas, como por ejemplo Contener al agua (evitar pérdidas). En un análisis de RCM, todas las funciones deseadas deben ser listadas. Fallas funcionales o estados de falla Las fallas funcionales ó estados de falla identifican todos los estados indeseables del sistema. Por ejemplo, para una bomba dos estados de falla podrían ser Incapaz de bombear agua, Bombea menos de 500 litros/minuto, No es capaz de contener el agua. Notar que los estados de falla están directamente relacionados con las funciones deseadas. Una vez identificadas todas las funciones deseadas de un activo, identificar las fallas funcionales es generalmente muy sencillo. Modos de falla Un modo de falla es una posible causa por la cual un equipo puede llegar a un estado de falla. Por ejemplo, impulsor desgastado es un modo de falla que hace que una bomba llegue al estado de falla identificado por la falla funcional bombea menos de lo requerido. Cada falla funcional suele tener más de un modo de falla. Todos los modos de falla asociados a cada falla funcional deben ser identificados durante el análisis de RCM. Al identificar los modos de falla de un equipo o sistema, es importante listar la causa raíz de la falla. Por ejemplo, si se están analizando los modos de falla de los rodamientos de una bomba, es incorrecto listar el modo de falla falla rodamiento. La razón es que el modo de falla listado no da una idea precisa de porque ocurre la falla. Es por falta de lubricación? Es por desgaste y uso normal? Es por "instalación inadecuada? Notar que este desglose en las causas que subyacen a la falla si da una idea precisa de porque ocurre la falla, y por consiguiente que podría hacerse para manejarla adecuadamente (lubricación, análisis de vibraciones, etc.).

17 2.5 Los efectos de falla Para cada modo de falla deben indicarse los efectos de falla asociados. El efecto de falla es una breve descripción de qué pasa cuando la falla ocurre. Por ejemplo, el efecto de falla asociado con el modo de falla impulsor desgastado podría ser el siguiente: a medida que el impulsor se desgasta, baja el nivel del tanque, hasta que suena la alarma de bajo nivel en la sala de control. El tiempo necesario para detectar y reparar la falla (cambiar impulsor) suele ser de 6 horas. Dado que el tanque se vacía luego de 4 horas, el proceso aguas abajo debe detenerse durante dos horas. No es posible recuperar la producción perdida, por lo que estas dos horas de parada representan un pérdida de ventas. Los efectos de falla deben indicar claramente cual es la importancia que tendría la falla en caso de producirse. 2.6 Categoría de consecuencias La falla de un equipo puede afectar a sus usuarios de distintas formas: _ Poniendo en riesgo la seguridad de las personas ( consecuencias de seguridad ) _ Afectando al medio ambiente ( consecuencias de medio ambiente ) _ Incrementando los costos o reduciendo el beneficio económico de la empresa ( consecuencias operacionales ) _ Ninguna de las anteriores ( consecuencias no operacionales ) Además, existe una quinta categoría de consecuencias, para aquellas fallas que no tienen ningún impacto cuando ocurren salvo que posteriormente ocurra alguna otra falla. Por ejemplo, la falla del neumático de auxilio no tiene ninguna consecuencia 3 adversa salvo que ocurra una falla posterior (pinchadura de un neumático de servicio) que haga que sea necesario cambiar el neumático. Estas fallas corresponden a la categoría de fallas ocultas. Cada modo de falla identificado en el análisis de RCM debe ser clasificado en una de estas categorías. El orden en el que se evalúan las consecuencias es el siguiente: seguridad, medio ambiente, operacionales, y no operacionales, previa separación entre fallas evidentes y ocultas. El análisis RCM bifurca en esta etapa: el tratamiento que se la va a dar a cada modo de falla va a depender de la categoría de consecuencias en la que se haya clasificado, lo que es bastante razonable: no sería lógico tratar de la misma forma a fallas que pueden afectar la seguridad que aquellas que tienen consecuencias económicas. El criterio a seguir para evaluar tareas de mantenimiento es distinto si las consecuencias de falla son distintas.

18 2.7 Diferencia entre efectos y consecuencias de falla El efecto de falla es una descripción de que pasa cuando la falla ocurre, mientras que la consecuencia de falla clasifica este efecto en una de 5 categorías, según el impacto que estas fallas tienen. 2.8 Diferencia entre falla funcional y modos de falla La falla funcional identifica un estado de falla: incapaz de bombear, incapaz de cortar la pieza, incapaz de sostener el peso de la estructura... No dice nada acerca de las causas por las cuales el equipo llega a ese estado. Eso es justamente lo que se busca con los modos de falla: identificar las causas de esos estados de fallas (eje cortado por fatiga, filtro tapado por suciedad, etc.). 2.9 Fallas ocultas Los equipos suelen tener dispositivos de protección, es decir, dispositivos cuya función principal es la de reducir las consecuencias de otras fallas (fusibles, detectores de humo, dispositivos de detención por sobre velocidad / temperatura / presión, etc.). Muchos de estos dispositivos tienen la particularidad de que pueden estar en estado de falla durante mucho tiempo sin que nadie ni nada ponga en evidencia que la falla ha ocurrido. (Por ejemplo, un extintor contra incendios puede ser hoy incapaz de apagar un incendio, y esto puede pasar totalmente desapercibido (si no ocurre el incendio). Una válvula de alivio de presión en una caldera puede fallar de tal forma que no es capaz de aliviar la presión si ésta excede la presión máxima, y esto puede pasar totalmente desapercibido (si no ocurre la falla que hace que la presión supere la presión máxima) Si no se hace ninguna tarea de mantenimiento para anticiparse a la falla ó para ver si estos dispositivos son capaces de brindar la protección requerida, entonces puede ser que la falla solo se vuelva evidente cuando ocurra aquella otra falla cuyas consecuencias el dispositivo de protección esta para aliviar. (Por ejemplo, es posible que nos demos cuenta que no funciona el extintor recién cuando ocurra un 4 incendio, pero entonces ya es tarde: se produjo el incendio fuera de control. Es posible que nos demos cuenta que no funciona la válvula de seguridad recién cuando se eleve la presión y ésta no actúe, pero también ya es tarde: se produjo la explosión de la caldera.) Este tipo de fallas se denominan fallas ocultas, dado que requieren de otra falla para volverse evidentes.

19 2.10 Distintos tipos de mantenimiento Tradicionalmente, se consideraba que existían tres tipos de mantenimiento distintos: predictivo, preventivo, y correctivo. Sin embargo, existen cuatro tipos de mantenimiento distintos: _ Mantenimiento predictivo, también llamado mantenimiento a condición. _ Mantenimiento preventivo, que puede ser de dos tipos: sustitución o reacondicionamiento cíclico. _ Mantenimiento correctivo, también llamado trabajo a la falla. _ Mantenimiento detectivo ó "búsqueda de fallas El mantenimiento predictivo o a condición El mantenimiento predictivo o mantenimiento a condición consiste en la búsqueda de indicios o síntomas que permitan identificar una falla antes de que ocurra. Por ejemplo, la inspección visual del grado de desgaste de un neumático es una tarea de mantenimiento predictivo, dado que permite identificar el proceso de falla antes de que la falla funcional ocurra. Estas tareas incluyen: inspecciones (Ej. Inspección visual del grado de desgaste), monitoreos (Ej. vibraciones, ultrasonido), chequeos (Ej. nivel de aceite). Tienen en común que la decisión de realizar o no una acción correctiva depende de la condición medida. Por ejemplo, a partir de la medición de vibraciones de un equipo puede decidirse cambiarlo o no. Para que pueda evaluarse la conveniencia de estas tareas, debe necesariamente existir una clara condición de falla potencial. Es decir, deben haber síntomas claros de que la falla está en el proceso de ocurrir El mantenimiento preventivo (sustitución o reacondicionamiento cíclico) El mantenimiento preventivo se refiere a aquellas tareas de sustitución o re-trabajo hechas a intervalos fijos independientemente del estado del elemento o componente. Estas tareas solo son validas si existe un patrón de desgaste: es decir, si la probabilidad de falla aumenta rápidamente después de superada la vida útil del elemento. Debe tenerse mucho cuidado, al momento seleccionar una tarea preventiva (o cualquier otra tarea de mantenimiento, de hecho), en no confundir una tarea que se puede hacer, con 5 una tarea que conviene hacer. Por ejemplo, al evaluar el plan de mantenimiento a realizar sobre el impulsor de una bomba, podríamos decidir realizar una tarea preventiva (sustitución cíclica del impulsor), tarea que en general se puede hacer dado que la falla generalmente responde a un patrón de desgaste (patrón B de los 6 patrones de falla del RCM). Sin embargo, en ciertos casos podría

20 convenir realizar alguna tarea predictiva (tarea a condición), que en muchos casos son menos invasivas y menos costosas El mantenimiento correctivo o trabajo a la rotura Si se decide que no se hará ninguna tarea proactiva (predictiva o preventiva) para manejar una falla, sino que se reparará la misma una vez que ocurra, entonces el mantenimiento elegido es un mantenimiento correctivo. Cuándo conviene este tipo de mantenimiento? Cuando el costo de la falla (directos indirectos) es menor que el costo de la prevención, ó cuando no puede hacerse ninguna tarea proactiva y no se justifica realizar un rediseño del equipo. Esta opción solo es válida en caso que la falla no tenga consecuencias sobre la seguridad o el medio ambiente. Caso contrario, es obligatorio hacer algo para reducir o eliminar las consecuencias de la falla El mantenimiento detectivo o de búsqueda de fallas El mantenimiento detectivo o de búsqueda de fallas consiste en la prueba de dispositivos de protección bajo condiciones controladas, para asegurarse que estos dispositivos serán capaces de brindar la protección requerida cuando sean necesarios. En el mantenimiento detectivo no se está reparando un elemento que falló (mantenimiento correctivo), no se está cambiando ni reacondicionando un elemento antes de su vida útil (mantenimiento preventivo), ni se están buscando síntomas de que una falla está en el proceso de ocurrir (mantenimiento predictivo). Por lo tanto, el mantenimiento detectivo es un cuarto tipo de mantenimiento. A este mantenimiento también se lo llama búsqueda de fallas o prueba funcional, y al intervalo cada el cual se realiza esta tarea se lo llama intervalo de búsqueda de fallas, o FFI, por sus siglas en inglés (Failure-Finding Interval). Por ejemplo, arrojar humo a un detector contra incendios es una tarea de mantenimiento detectivo Cómo seleccionar el tipo de mantenimiento adecuado? En el RCM, la selección de políticas de mantenimiento esta gobernada por la categoría de consecuencias a la que pertenece la falla. _ Para fallas con consecuencias ocultas, la tarea óptima es aquella que consigue la disponibilidad requerida del dispositivo de protección. _ Para fallas con consecuencias de seguridad o medio ambiente, la tarea óptima es aquella que consigue reducir la probabilidad de la falla hasta un nivel tolerable. _ Para fallas con consecuencias económicas (operacionales y no operacionales), la tarea óptima es aquella que minimiza los costos totales para la organización. 6

21 Aún hoy, mucha gente piensa en el mantenimiento preventivo como la principal opción al mantenimiento correctivo. Sin embargo, el RCM muestra que en el promedio de las industrias el mantenimiento preventivo es la estrategia adecuada para menos del 5% de las fallas!. Qué hacer con el otro 95 %? En promedio, al realizar un análisis RCM se ve que las políticas de mantenimiento se distribuyen de la siguiente forma: 30% de las fallas manejadas por mantenimiento predictivo (a condición), otro 30% por mantenimiento detectivo, alrededor de 5% mediante mantenimiento preventivo, 5% de rediseños, y aproximadamente 30% mantenimiento correctivo. Esto muestra efectivamente que una de las máximas del TPM (Total Productive Maintenance) que dice que todas las fallas son malas y todas deben ser prevenidas, es de hecho equivocada: solo deben ser prevenidas aquellas que convenga prevenir, en base a un cuidadoso análisis costo-beneficio Frecuencia de tareas a condición (mantenimiento predictivo) Para que una tarea a condición sea posible, debe existir alguna condición física identificable que anticipe la ocurrencia de la falla. Por ejemplo, una inspección visual de un elemento solo tiene sentido si existe algún sıntoma de falla que pueda detectarse visualmente. Además de existir un claro sıntoma de falla, el tiempo desde el sıntoma hasta la falla funcional debe ser suficientemente largo para ser de utilidad. La frecuencia de una tarea a condición se determina entonces en función del tiempo que pasa entre el sıntoma y la falla. Por ejemplo, si se está evaluando la conveniencia de chequear ruido en los rodamientos de un motor, entonces la frecuencia va a estar determinada por el tiempo entre que el ruido es detectable, y que se produce la falla del rodamiento. Si este tiempo es de, por ejemplo, dos semanas, entonces la tarea debe hacerse a una frecuencia menor, para asegurarse de esta forma que la falla no ocurra en el tiempo entre chequeos sucesivos. El mismo razonamiento debe seguirse para cualquier tarea predictiva Frecuencia de tareas de sustitución cíclica (mantenimiento preventivo) Una tarea de sustitución cíclica solo es válida si existe un patrón de desgaste. Es decir, si existe una edad en la que aumenta rápidamente la probabilidad condicional de la falla. La frecuencia de la tarea de sustitución depende de esta edad, llamada vida útil. Por ejemplo, si la vida útil de un neumático es de km, entonces la tarea de sustitución cíclica (cambio preventivo del neumático) debería realizarse cada menos de km, para de esta forma evitar entrar en la zona de alta probabilidad de falla.

22 2.18 Frecuencia de tareas detectivas (búsqueda de fallas) El intervalo con el que se realiza la tarea de búsqueda de fallas (mantenimiento detectivo) se denomina FFI (Failure Finding Interval). Existe una relación entre este intervalo y la disponibilidad del dispositivo de protección. Pueden utilizarse herramientas 7 matemáticas para calcular esta relación, y fijar el FFI que logre la disponibilidad objetivo El lugar del rediseño en el mantenimiento Una empresa de rodamientos tenía la siguiente política: si una falla ocurría más de una vez, se rediseñaba el equipo para eliminar la causa de la falla. Como consecuencia de esta política, la planta funcionaba de manera cada vez más confiable, pero los costos del departamento de ingeniería crecían aceleradamente. Como ilustra este ejemplo, en la mayoría de las empresas las sugerencias de cambios de diseño suelen sobrepasar la capacidad de la empresa de llevar adelante estos cambios. Por lo tanto, debe existir un filtro que permita distinguir aquellos casos donde el rediseño es justificado y recomendable de aquellos casos donde no lo es. Es por esto que para aquellos cambios de diseño cuyo objetivo es evitar fallas, suele ser más conveniente evaluar previamente si existe alguna otra forma de manejar las fallas sin necesidad de recurrir al cambio de diseño. Por ejemplo, algunos años después la empresa de rodamientos se dio cuenta que solo en el 20% de los rediseños realizados éste realmente valía la pena, y que para el resto había otras formas de manejar las fallas que eran más costo-eficaces. Debe también tenerse en cuenta que los cambios de diseño suelen llevar tiempo y ser costosos, y que no siempre se sabe con certeza si los mismos serán eficaces en aliviar las consecuencias de las fallas. A su vez, en muchos casos los rediseños introducen otras falla cuyas consecuencias también deben ser evaluadas. Es por todo esto que generalmente el rediseño debe ser seleccionado como ultima opción Patrones de falla en función del tiempo Cuál es la relación entre la probabilidad de falla y el tiempo? Tradicionalmente se pensaba que la relación era bien simple: a medida que el equipo es más viejo, es más probable que falle. Sin embargo, estudios realizados en distintos industrias muestran que la relación entre la probabilidad de falla y el tiempo u horas de operación es mucho más compleja. No existen uno o dos patrones de falla, sino que existen 6 patrones de falla distintos, como se muestra en el informe original de Nowlan & Heap (Figura 1).

23 _ Un patrón A, donde la falla tiene alta probabilidad de ocurrir al poco tiempo de su puesta en servicio (mortalidad infantil), y al superar una vida útil identificable. _ Patrón B, o curva de desgaste. _ Patrón C, donde se ve un continuo incremento en la probabilidad condicional de la falla. Figure 1: Los 6 patrones de falla _ Patrón D, donde superada una etapa inicial de aumento de la probabilidad de falla el elemento entra en una zona de probabilidad condicional de falla constante. _ Patrón E, o patrón de falla aleatorio. _ Patrón F, con una alta probabilidad de falla cuando el equipo es nuevo seguido de una probabilidad condicional de falla constante y aleatoria. 3 Beneficios del RCM La implementación del RCM debe llevar a equipos más seguros y confiables, reducciones de costos (directos e indirectos), mejora en la calidad del producto, y mayor cumplimiento de las normas de seguridad y medio ambiente. El RCM también esta asociado a beneficios humanos, como mejora en la relación entre distintas áreas de la empresa, fundamentalmente un mejor entendimiento entre mantenimiento y operaciones.

24 Establecimiento de Indicadores de gestión comúnmente usados en RCM2 Productividad y competencia son parámetros establecidos dentro de la compañía CMPC, y nosotros como responsables del mantenimiento de los equipos en Planta debemos maximizar sus capacidades productivas y minimizar los costos operativos. Por lo que la condición y disponibilidad de estos, los llevan a tener un rol decisivo en el éxito del Departamento de Mantención. En la actual gestión de Mantenimiento, esto significa una constante búsqueda de nuevas y novedosas formas de incrementar la confiabilidad, disponibilidad y vida útil de plantas y equipos industriales, siempre a través de un control efectivo de costos. El hecho de planificar y programar los trabajos de Mantenimiento a grandes volúmenes de equipos e instalaciones ha visto en la automatización una oportunidad de constantes mejoras, y la posibilidad de plasmar procedimientos cada día más complejos e interdependientes. Los Indicadores de mantenimiento y los sistemas de planificación empresarial asociados al área de efectividad permiten evaluar el comportamiento operacional de las instalaciones, sistemas, equipos, dispositivos y componentes de esta manera será posible implementar un plan de mantenimiento orientado a perfeccionar la labor de mantenimiento. Estos indicadores son: Tiempo Promedio para Fallar (TPPF) - Mean Time To Fail (MTTF) Tiempo Promedio para Reparar (TPPR) - Mean Time To Repair (MTTR) Disponibilidad Utilización Confiabilidad Tiempo Promedio entre Fallos (TMEF) - Mean Time Between Failures MTBF). Tiempo Promedio para Fallar (TPPF) - Mean Time To Fail (MTTF): Este indicador mide el tiempo promedio que es capaz de operar el equipo a capacidad sin interrupciones dentro del período considerado; este constituye un indicador indirecto de la confiabilidad del equipo o sistema. El Tiempo Promedio para Fallar también es llamado "Tiempo Promedio Operativo" o "Tiempo Promedio hasta la Falla".

25 Tiempo Promedio para Reparar (TPPR) - Mean Time To Repair (MTTR): Es la medida de la distribución del tiempo de reparación de un equipo o sistema. Este indicador mide la efectividad en restituir la unidad a condiciones óptimas de operación una vez que la unidad se encuentra fuera de servicio por un fallo, dentro de un período de tiempo determinado. El Tiempo Promedio para Reparar es un parámetro de medición asociado a la mantenibilidad, es decir, a la ejecución del mantenimiento. La mantenibilidad, definida como la probabilidad de devolver el equipo a condiciones operativas en un cierto tiempo utilizando procedimientos prescritos, es una función del diseño del equipo (factores tales como accesibilidad, modularidad, estandarización y facilidades de diagnóstico, facilitan enormemente el mantenimiento). Para un diseño dado, si las reparaciones se realizan con personal calificado y con herramientas, documentación y procedimientos prescritos, el tiempo de reparación depende de la naturaleza del fallo y de las mencionadas características de diseño. Disponibilidad: La disponibilidad es una función que permite estimar en forma global el porcentaje de tiempo total en que se puede esperar que un equipo esté disponible para cumplir la función para la cual fue destinado. A través del estudio de los factores que influyen sobre la disponibilidad, el TPPF y el TPPR, es posible para la gerencia evaluar distintas alternativas de acción para lograr los aumentos necesarios de disponibilidad. Utilización: La utilización también llamada factor de servicio, mide el tiempo efectivo de operación de un activo durante un período determinado Confiabilidad: Es la probabilidad de que un equipo cumpla una misión específica bajo condiciones de uso determinadas en un período determinado. El estudio de confiabilidad es el estudio de fallos de un equipo o componente. Si se tiene un equipo sin fallo, se dice que el equipo es ciento por ciento confiable o que tiene una probabilidad de supervivencia igual a uno. Al realizar un análisis de confiabilidad a un equipo o sistema, obtenemos información valiosa acerca de la condición del mismo: probabilidad de fallo, tiempo promedio para fallo, etapa de la vida en que se encuentra el equipo. Confiabilidad de Sistemas y Componentes. La confiabilidad de un sistema y sus componentes es de suma importancia si queremos conocer la confiabilidad de los activos. Los datos suministrados por los indicadores de confiabilidad debe darnos la distribución de fallos para una o más combinaciones de esfuerzos y ambientes.

26 Uno de los factores a considerar para predecir la confiabilidad de componentes es la tasa de fallo, nivel operativo del equipo, número de ciclos conectados - desconectados, número de horas de funcionamiento, naturaleza y distribución del fallo. Otros aspectos a tomar en cuenta en la configuración de los sistemas es el tipio y grado de redundancia, naturaleza y frecuencia de las acciones de mantenimiento, modos de fallos de componentes sobre sistemas. Existen diferentes procedimientos para obtener una predicción del sistema y componentes, como modelos matemáticos, técnicas de simulación y determinación de valores límites. La tecnología de monitoreo por condiciones realiza un análisis lógico que relaciona los fallos de los componentes con los fallos del sistema. Se utilizan modelos de un conjunto de bloques en el que cada bloque representa un componente o combinación de componentes que realiza una función, cada bloque solo tiene posibles estados mutuamente excluyentes ( Satisfactorio y Fallado). La función representada por cualquier bloque es necesaria para el funcionamiento del sistema. No obstante, el fallo de un bloque no implica fallo del sistema si otro bloque realiza la misma función conteniendo el modelo todas las funciones críticas para el sistema. La tecnología dispone de estrategias para reducir la probabilidad de fallo de un sistema y sus componentes. Consiste en dispositivos mas de una serie de elementos que pueden realizar la misma función. Tiempo Promedio entre Fallos (TMEF) - Mean Time Between Failures (MTBF). El Tiempo Promedio Entre Fallos indica el intervalo de tiempo más probable entre un arranque y la aparición de un fallo; es decir, es el tiempo medio transcurrido hasta la llegada del evento "fallo". Mientras mayor sea su valor, mayor es la confiabilidad del componente o equipo. Uno de los parámetros más importantes utilizados en el estudio de la Confiabilidad constituye el MTBF, es por esta razón que debe ser tomado como un indicador más que represente de alguna manera el comportamiento de un equipo específico. Asimismo, para determinar el valor de este indicador se deberá utilizar la data primaria histórica almacenada en los sistemas de información. El análisis de fallos es el paso más importante en la determinación de un programa de mantenimiento óptimo y éste depende del conocimiento del índice de fallos de un equipo en cualquier momento de su vida útil. El estudio de la confiabilidad se utiliza en el análisis de data operativa para mantenimiento. Es posible conocer el comportamiento de equipos en operación con el fin de: Prever y optimizar el uso de los recursos humanos y materiales necesarios para el mantenimiento. Diseñar y/o modificar las políticas de mantenimiento a ser utilizadas. Calcular instantes óptimos de sustitución económica de equipos. Establecer frecuencias óptimas de ejecución del mantenimiento preventivo.

27 Que es el Análisis del Modo y Efecto de Fallas (AMEF)? El AMEF es una técnica que asegura que el producto resultante del diseño y los procesos de manufactura y ensamble cumpla con las necesidades y expectativas del cliente. De esta manera se apoya no sólo al Control de Calidad, sino al mejoramiento continuo del proceso. Si se identifican modos de fallas potenciales se deberán iniciar acciones de mejora para eliminar las causas o ir disminuyendo la ocurrencia en el proceso. Un AMEF de procesos es una técnica que: a) Evalúa los efectos de la falla potenciales del proceso relacionados con el producto. b) Identifica modos de falla potenciales del proceso relacionados con el producto. c) Detecta causas potenciales de manufactura o ensamble. d) Identifica variables importantes del proceso. e) Establece acciones para mejorar el proceso. f) Enfoca controles para prevención o detección de las condiciones de falla. AMEF (Análisis de Modo y Efecto de Fallos) Es un método inductivo de análisis de la seguridad y/o fiabilidad del funcionamiento de un sistema, utilizando para ello, el estudio sistemático de las causas y consecuencias de los fallos que puedan afectar a los elementos de este sistema. Objetivos del AMEF: Analizar las consecuencias y los fallos que pueden afectar a un producto o un sistema. Identificar los modos de fallo que tienen consecuencias importantes respecto a diferentes criterios: disponibilidad, seguridad Precisar para cada modo de fallo dispone de los medios de detección previstos (detectores, ensayos o inspecciones periódicas). Poner en evidencia los fallos de modo común.

28 ANALISIS MODAL DE FALLOS Y EFECTOS Pag. de. PRODUCTO PARTICIPANTES FECHA DE REALIZACION FECHA DE REVISION FUNCION EFECTO MODO CAUSA DETECCION F G D IPR ACCION CORRECTORA RESPONSABLE ACCION IMPLANTADA F G D IPR Fig. 8 Tabla de Analisis Modal de Fallos y Efectos 1. Producto. Especificar el producto que se está analizando. 2. Participantes. Indicar las personas encargadas del estudio del AMEF. Debe ser un grupo pluridisciplinario: Ingeniería. Métodos, Fabricación. Asimismo se debe contemplar la figura del animador, como auténtico árbitro en la elaboración del AMEF. 3. Fecha de realización. Indicar la fecha en que fue realizado el AMEF. 4. Fecha de revisión. Indicar el número de la última revisión y la fecha correspondiente. 5. Función de la pieza. Indicar lo más brevemente posible la función de la pieza o conjunto que se está analizando. Cuando el conjunto tiene numerosas funciones, hay diferentes modos potenciales de fallo y puede ser preferible relacionar las funciones separadamente. 6. Efectos potenciales del fallo. Suponiendo que ha ocurrido el fallo, describir los efectos del mismo, de acuerdo con las observaciones o experiencias del cliente. Estos efectos al ser percibidos por el cliente tienen la siguiente clasificación: Sin consecuencias Ligera molestia Indispone o incomoda Descontento Gran descontento y/o gastos de reparación Problema de seguridad

29 7. Modo de fallo potencial. Relacionar cada modo de fallo potencial para cada pieza en particular, con la función que realiza la misma. Se supone que el fallo puede ocurrir, pero no necesariamente. Para complementar este punto, se recomienda comenzar con una revisión de los informes realizados en AMEF anteriores, y de los estudios de fiabilidad de componentes parecidos. Deben tenerse también en cuenta aquellos fallos potenciales que solamente ocurrirán bajo ciertas condiciones extremas de funcionamiento. 8. Causas potenciales de fallo. Relacionar todas las causas potenciales de fallo atribuibles a cada modo de fallo. Las causas relacionadas deben ser lo más concisas y completas posibles, de modo que las acciones correctoras puedan ser orientadas hacia las causas pertinentes. Causas típicas de fallos son las siguientes: Uso de material incorrecto Soldadura de mala calidad Material incorrectamente especificado Porosidad Corrosión antes del montaje Dimensiones no de acuerdo a plano Error de montaje Interpretación inadecuada del diseño Par de apriete incorrecto Lubricación insuficiente Sobrecarga Demasiado caliente Mantenimiento inadecuado Demasiado frío Dañado en producción Tratamiento térmico incorrecto Omitido Impurezas en el material Alineación incorrecta Adelgazamiento Excentricidad

30 Marcas de utillajes Desequilibrio Formación de grietas Espesor incorrecto del material Pintura recubrimiento de mala calidad Estructura incorrecta del material, etc. 9. Detección. Reflejar todos los controles actuales diseñados para prevenir las causas del fallo y detectar el efecto resultante. Los controles actuales son aquellos que han estado o se están utilizando para un diseño parecido. Los controles realizados deberán estar orientados a la prevención o detección de las causas específicas de fallo. No debe suponerse que los controles actuales han de ser utilizados en este caso, a menos que estén en la especificación de Ingeniería, sean normas industriales en práctica, sean usadas en un diseño parecido, o hayan sido verificados por el sector afectado. Si son considerados necesarios otros controles específicos de cualquier tipo, estos deberán estar de acuerdo con la acción recomendada y añadidos a la especificación de Ingeniería. Para un diseño completamente nuevo los controles pueden ser sumamente limitados o inexistentes. No obstante, se pueden usar controles planificados, si han sido aprobados por la sección apropiada. 10. Frecuencia. Calcular la probabilidad de ocurrencia en una escala de 1 a 10. en este cálculo deben ser considerados todos los controles cuya misión sea la de prevenir la aparición de la causa de fallo. Cuando se asigna la clasificación por ocurrencia, deben ser consideradas dos probabilidades, a saber: La probabilidad de que se produzca la causa potencial de fallo. Para esta probabilidad deben evaluarse todos los controles actuales utilizados para prevenir que se produzca la causa de fallo en el elemento designado. La probabilidad de que, una vez ocurrida la causa de fallo, ésta provoque el efecto nocivo (modo) indicado. Para este cálculo debe suponerse que la causa del fallo y de modo de fallo no son detectados antes de que el producto llegue al cliente.

31 Se deben combinar mentalmente estas dos probabilidades para calcular la clasificación de la ocurrencia. También deberá observarse que la verificación de dimensiones críticas para una pieza en desacuerdo con el diseño, no influye en el promedio de ocurrencia, debido a que no impide el acontecimiento de la causa potencial del fallo. Se considera como un control de detección. A la pieza en desacuerdo con el diseño, le fue adjudicada una clasificación de ocurrencia de acuerdo con la escala de clasificación, debido a que la probabilidad de que una pieza de este tipo origine un fallo de fatiga es sumamente baja, aún cuando la aparición de una pieza no de acuerdo con el diseño puede ser relativamente alta. 11. Gravedad. F Probabilidad de aparición P1 x P2/1 1 0 a 3/ / a 10/ / a 3/ / a 10/ /1 000 a 3/ /1 000 a 10/ /100 a 3/ /100 a 10/ /100 a 30/ /100 a 100/100 Índice de gravedad de los efectos del fallo (o fallos) en el cliente, en base a una escala de 1 a 10. G Fallo Percepcion del cliente 1 Menor Sin consecuencias 2 Sin degradación de 3 las prestaciones 4 Con señal anticipadad 5 6 Degradación 7 importante de las 8 Con señal anticipada Sin señal anticipada 9 (Avería) 10 Sin señal anticipada Ligeras molestias Indispone o incomoda Descontento Gran descontento y/o gastos de reparación Problema de SEGURIDAD