Base Material de Estudio de Mantenimiento Básico de Plantas MANTENIMIENTO. CONCEPTOS. EVOLUCION.

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1 MANTENIMIENTO. CONCEPTOS. EVOLUCION. Al igual que otras actividades relacionadas directa o indirectamente con lo servicios, no es fácil clasificar las ocupaciones de Mantenimiento. Si seguimos el criterio de las características de los objetos a mantener, podríamos subdividirlo en cuatro grandes áreas: Mantenimiento y Reparación de Automóviles. Mantenimiento de Aeronaves, embarcaciones flotantes y ferroviarias. Mantenimiento de viviendas, edificios y equipos interiores electrodomésticos. Mantenimiento de Plantas industriales, maquinaria industrial (mecánica y eléctrica). Cómo definiríamos el concepto de Mantenimiento? Podríamos decir que el Mantenimiento es el conjunto de actividades técnicas y administrativas cuya finalidad es conservar, o restituir, un item ( equipo, instalación ), a las condiciones que le permitan desarrollar su función. Dicho de otra forma: Actividad necesaria con el objetivo de garantizar la operación continua de las máquinas durante el proceso productivo. Son las actividades que garantizan el funcionamiento o explotación de una instalación con la máxima seguridad y mínimos costos. Conjunto de actividades que cubren la mayor gama de tecnologías y especializaciones de la Empresa en un solo Departamento. El Mantenimiento tiene una incidencia directa sobre los tiempos de producción y la estructura final de costos de los productos manufacturados. Sobre todo en las industrias con procesos continuos ( plantas eléctricas, plantas químicas, plantas de laminación, etc), que es el caso de nuestra organización CUPET en muchas de sus entidades, el alto valor de las instalaciones hace que la interrupción del flujo productivo reviertan inmediatamente sobre los resultados económicos de la organización. No obstante también en las industrias de procesos discontinuos, la creciente importancia de los tiempos totales de producción, hace que el factor tiempo tenga un efecto directo sobre la competitividad, por ello el objetivo de Mantenimiento no es sólo que se reparen las máquinas lo mejor posible, sino que esto se haga en el menor espacio de tiempo posible, para lo cual es necesario realizar un diagnóstico rápido y preciso de la avería. 1

2 Evolución del Mantenimiento- Algunos entendidos plantean que el Mantenimiento no fue una actividad industrial importante hasta después de la Segunda Guerra Mundial, pero otros dicen que no es tan así, que tuvo dos historias definidas: 1. La historia económica, y 2. La historia técnica. En el aspecto económico diferenciaron la actividad productiva y el Mantenimiento. A las necesidades económicas de la producción, los económicos lo designaron costos de producción, y a las necesidades de Mantenimiento le llamaron gastos. El aspecto técnico nació con la primera herramienta y desde entonces ha evolucionado igualmente como la actividad productiva. Esta evolución industrial se puede dividir en tres generaciones o etapas: a) Etapa Cantidad que cubre el período hasta la II Guerra Mundial En esta etapa es prioritario producir la máxima cantidad a bajo costo. Se desarrollan los métodos de trabajo restándole importancia a la calidad. Los medios de producción carecen de importancia frente a la mano de obra. En esos días la industria no estaba muy mecanizada, por lo que los períodos de parada no importaban mucho. La maquinaria era sencilla y en la mayoría de los casos diseñada para un propósito determinado. Esto hacía que fuera fiable y fácil de reparar. Como resultado, no se necesitaban sistemas de mantenimiento complicados, y la necesidad de personal calificado era menor que ahora. b) Etapa Calidad o durante la Segunda Guerra Mundial. Se caracteriza por el desarrollo de técnicas para el control y la prevención de la calidad. El tiempo de improductividad de un equipo ya tiene importancia. Los tiempos de la guerra aumentaron la necesidad de productos de toda clase mientras que la mano industrial bajó de forma considerable. Esto llevó a la necesidad de un aumento de mecanización. Hacia el año 1950 se habían construido máquinas de todo tipo y cada vez más complejas. La industria había comenzado a depender de ellas Al aumentar esta dependencia, el tiempo improductivo de una máquina se hizo más patente. Esto llevó a la idea de que los fallos de la maquinaria se podían y debían de prevenir, lo que dio como resultado el nacimiento del concepto del mantenimiento preventivo que explicaremos más adelante. 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 planificación del mantenimiento. Estos han ayudado a poner el mantenimiento bajo control, y se han establecido ahora como parte de las prácticas del mismo. c) Etapa Equipos de Producción que surge después de la Segunda Guerra Mundial. El tema principal en esta etapa es producir al mínimo costo con la máxima 2

3 calidad, o lo que es lo mismo obtener la máxima productividad. En esta etapa los cambios pueden clasificarse bajo los títulos de Nuevas expectativas, Nueva investigación y Nuevas técnicas. 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. 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 los fallos de una planta para la seguridad y/o el medio ambiente, y también esto ejerce influencia sobre el mantenimiento Nueva Investigación: La nueva investigación está cambiando nuestras creencias más básicas acerca del Mantenimiento. En particular, se hace aparente ahora que hay una menor conexión entre el tiempo que lleva una máquina funcionando y sus posibilidades de falla. El punto de vista acerca de los fallos en un principio era simplemente que cuando los elementos físicos envejecen, tienen más posibilidades de fallar, mientras que un conocimiento creciente acerca del desgaste por el uso llevó a la creencia de que existía un solo modelo de fallo. Sin embargo, la investigación hecha por la Tercera Generación ha revelado que en la práctica actual no solo ocurre un modelo de fallo sino seis diferentes. Nuevas Técnicas: Ha habido un aumento explosivo en los nuevos conceptos y técnicas del mantenimiento. Se cuentan ahora centenares de ellos, y surgen más cada vez. Estos incluyen: - Técnicas de Condiciones de Monitoreo ( Condition Monitoring ) - Sistemas de Expertos. - Técnicas de Gestión de Riesgos. - Modos de fallos y análisis de los efectos. - Fiabilidad (1) y mantenibilidad (2) (1) Fiabilidad.- Puede expresarse como la probabilidad de que funcione correctamente en las condiciones operativas de diseño durante un determinado período de tiempo. (2) Mantenibilidad.- Facilidad con la que puede realizarse una intervención de Mantenimiento. O se puede expresar como la probabilidad de que un equipo averiado pueda ponerse de nuevo en su estado operativo en un período de tiempo dado 3

4 El problema al que hace frente el personal de mantenimiento, no es solo el aprender cuáles son esas nuevas técnicas, sino también el ser capaz de decidir cuáles son útiles y cuáles no lo son para sus propias empresas. A continuación podemos ver como se ha comportado el mantenimiento a lo largo de la historia, tomando como puntos de referencia aquellos aspectos que actualmente preocupan a los responsables del mantenimiento, que pueden ser: 1. Hay que incrementar la mantenibilidad de las instalaciones 2. La gestión de los recambios es uno de los aspectos a mejorar en la actualidad 3. El reto de los proyectistas actuales se centra en lograr máquinas exentas de Mantenimiento. 4. Mejora de la documentación que acompaña a las máquinas e instalaciones 5. Hay que incorporar el mantenimiento ya en la fase inicial de las instalaciones 6. El mantenimiento cobró importancia después de la Segunda Guerra Mundial Anteriormente habíamos planteado un objetivo del Mantenimiento, que era no solamente reparar los equipos lo mejor posible, sino que esta reparación se hiciera en el menor tiempo posible, pero los objetivos del Mantenimiento se pueden plantear de otras dos formas diferentes: Optimizar la relación entre la producción y la disponibilidad (3) por un lado, y los costos totales de operación y Mantenimiento por otro. Conseguir el Rendimiento Operacional (RO) (4) óptimo de los procesos y sistemas de producción, cuya finalidad es conservar o restituir un sistema, instalación, planta, equipo etc, a las condiciones que le permitan desarrollar su función. (3) Disponibilidad ( Availability ): Capacidad de un equipo para desarrollar su función en un determinado momento, o durante un determinado período de tiempo, en unas condiciones y con un rendimiento definidos. Puede expresarse como la probabilidad de que un equipo pueda encontrarse disponible para su utilización en un determinado momento o durante un determinado período de tiempo. La Disponibilidad de un equipo no implica necesariamente que esté funcionando, sino que se encuentra en condiciones de funcionar. Una medida práctica de la Disponibilidad de un equipo como parámetro de referencia es la definida por la relación entre Tiempo de Operación ( tiempo real de funcionamiento correcto produciendo) y el tiempo total que se necesita que funcione ( tiempo durante el que se hubiese querido producir ). (4) Rendimiento Operacional (RO).- Funcionamiento o explotación de un equipo con máxima disponibilidad. 4

5 Ejercicios: Base Material de Estudio de Mantenimiento Básico de Plantas 1) Qué tuvo en cuenta la historia económica de la evolución del Mantenimiento? 2) La evolución del Mantenimiento se ha dividido en varias etapas. Qué aspecto fue prioritario de la primera etapa y como se llamó dicha etapa? 3) A que etapa de la evolución del Mantenimiento corresponde el auge de nuevas técnicas? 4) Mencione dos de las nuevas técnicas surgidas en el Mantenimiento moderno. 5) Cómo Ud percibe la Organización del Mantenimiento en la estructura de su Empresa? Cree Ud que es un Dpto o Sección clave o importante en la estructura de su Empresa? Tipos de Mantenimiento: Existen varios tipos, formas o estrategias de Mantenimiento, que se pueden agrupar dependiendo de si actúan antes ( preventivo ) o después ( reactivo ) de producirse la avería. El Mantenimiento más tradicional es el Mantenimiento curativo o por avería. Su objetivo es la corrección de una avería cuando ya se ha interrumpido el proceso productivo o cuando está a punto de producirse esta interrupción. En los primeros tiempos de la era industrial eran los propios operarios, que por lo general, disponían de una gran calificación realizaban las labores de reparación y mantenimiento de los simples equipos en aquel momento histórico. A medida que los equipos y maquinaria se fueron haciendo más complejos, se creó una nueva división del trabajo entre las tareas de Operación y de Mantenimiento. Surge otro tipo de Mantenimiento, el Correctivo que igualmente que el Mantenimiento curativo pertenecen al Mantenimiento Reactivo y consiste en la realización de cambios en el montaje y la instalación de algunas partes del equipo una vez que se detecta que éstos provocan reiteradamente una serie de averías. Aproximadamente, a partir de 1920 y a medida que los equipos tecnológicos se fueron haciendo más sofisticados y que fueron aumentando los costos debido a las interrupciones de la producción, se fue imponiendo otro tipo de Mantenimiento, que se llamó Preventivo. Este Mantenimiento Preventivo Planificado (MPP) se aplicó por primera vez en EEUU a finales del siglo XIX para evaluar los procesos de desgaste de los ejes de ferrocarriles, que se rompían antes de la fecha prevista por los fabricantes. La incorporación de la microelectrónica a los equipos provocó profundos cambios al Mantenimiento Preventivo Planificado, pues una gran desventaja de este tipo de Mantenimiento es que rige por un calendario de desgaste teórico de las piezas y no por un proceso de desgaste real, y se cambiaban piezas antes de que estas llegaran realmente al final de su vida útil, o sea, sobremantenimiento. Con el apoyo de sensores electrónicos, se permite obtener una información a tiempo real del proceso de desgaste efectivo de una serie de piezas y componentes críticos. La toma de valores de presión, temperatura, ruido, vibraciones y su relación directa con el 5

6 desgaste de las partes internas del equipo, dio pie al llamado Mantenimiento Condicional o Predictivo. Este tipo de Mantenimiento Predictivo fue aplicado por primera vez en la revisión de aviones militares. Exige procesos de trabajo más sistemáticos y científico-técnicos, no obstante la experiencia práctica acumulada y registrada seguirá siendo decisiva a la hora de determinar donde se instala un sensor para la medición de los parámetros antes mencionados. Otra variante del Mantenimiento Reactivo es el llamado Mantenimiento Mejorativo, que consiste en la realización de mejoras en la geometría de las piezas con el fin no solo de reducir averías redundantes, sino también para mejorar el rendimiento de los equipos. Se diferencia del Correctivo porque los cambios no se refieren al montaje o la posición de las piezas, sino a su propia estructura interna. Como se observa cada vez van en aumento las tareas de Mantenimiento Preventivo o Predictivo con respecto al Mantenimiento Reactivo; esto ha acelerado el acercamiento entre Producción y Mantenimiento. Los operadores como dueños de los equipos van realizando labores de detección de averías ( prediagnósticos) o labores sencillas de Mantenimiento. También la progresiva introducción de turnos de noche y de fin de semana es un poderoso estímulo a ese acercamiento. Estas tendencias llevan a una redefinición de competencias y responsabilidades que hace que los jefes de Mantenimiento adquieran grandes conocimientos y gran respeto en las Empresas. La integración de operaciones simples de Mantenimiento por parte de los operadores y el hecho de que las Empresas tratan de concienciar al conjunto del personal sobre su contribución al cuidado de los equipos, o sea de implantar una actitud y una conciencia determinada en toda la Empresa introduce poco a poco la filosofía de otro tipo de Mantenimiento llamado Mantenimiento Total Preventivo o TPM, herramienta práctica desarrollada por Japón a finales de la década de los ochenta, encaminada hacia un Mantenimiento de Excelencia, aplicando técnicas de mejora continua de los estándares de los procesos mediante la aportación de ideas, a través de la estadística de las experiencias adquiridas, capacitación del personal en general y otras. Si revisamos una de las primeras definiciones de Mantenimiento, nos decía que: Es un conjunto de actividades técnicas y administrativas cuya finalidad es conservar, o restituir, un equipo o instalación, a las condiciones que le permitan desarrollar su función. La función de un equipo puede definirse de muchas formas dependiendo exactamente de donde y como se esté usando, o sea su contexto operacional. Basado en este criterio de asegurar que un equipo continúe desempeñando las funciones deseadas en su contexto operacional, es que surge otro tipo de Mantenimiento llamado Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad o RCM ( Reliability Centred Maintenance). 6

7 Este tipo de Mantenimiento se hace una serie de preguntas para determinar lo que se debe hacer para asegurar las funciones del equipo en cuestión. Cuáles son las funciones del equipo a analizar? De que forma puede fallar? O sea los Modos de Fallos. Qué causa ese fallo? O sea la causa origen de cada modo de fallo. Qué sucede cuando falla? O sea los efectos de ese fallo. Qué ocurre si falla? O sea las consecuencias de ese fallo. Qué se puede hacer para prevenir los fallos? Tareas preventivas. Qué sucede si no puede prevenirse el fallo? Las acciones a falta de. Resumiendo los tipos de Mantenimiento tenemos: Características principales de los Mantenimiento Correctivo, Preventivo y Predictivo. 7

8 Mantenimiento Correctivo Forma más elemental de mantenimiento. No requiere ninguna organización. Expone a la instalación a paradas no previstas. Eleva los costos. Gran cantidad de repuestos para enfrentar la avería. Efectuar reparaciones imprevistas con sobrecostos de movilización de personal. Paradas más frecuentes, pues en cada parada imprevista, la urgencia hace que se repare solo lo afectado, en lugar de aprovechar la parada para un mantenimiento integral. Pérdida de confiabilidad, y manejo ineficiente de los recursos. Mantenimiento Preventivo Reparaciones programadas de forma periódica sobre los equipos, ( llamados ciclos ) en función de las horas de funcionamiento, y análisis de las frecuencias y modos de fallos anteriores, por lo que es un mantenimiento programado. Requiere una organización, que genera gastos en personal y elementos auxiliares, con un meticuloso trabajo de campo. Con respecto al Mtto Correctivo, disminuye el stock de piezas de repuesto, y acorta los períodos fuera de servicio de los equipos. Permite programar las compras y contrataciones con antelación. Programa las paradas de forma que coincidan con periodos de baja actividad, disminuyendo las eventualidades. Mantenimiento Predictivo La programación de las acciones es manejada como en el caso del Mtto Preventivo, pero el momento de ejecutarlas se define no solo por las horas de funcionamiento, sino fundamentalmente por una evaluación de estado real del equipo usando herramientas de diagnóstico, que sin detener el equipo permiten verificar la progresión de los desgastes. Requiere de una inversión en equipos de medición, y personal especializado. Se ha comprobado que reduce las indisponibilidades y costos de Mtto, que reduce más aún los stock de repuestos, y que alarga considerablemente la vida de las máquinas. Necesita alrededor de año y medio para crear una correcta base de datos, así como una clasificación o diferenciación de las máquinas, y selección de los puntos a medir para su aplicación. 8

9 Ciclos de Mantenimiento. El ciclo de mantenimiento se compone de cuatro etapas fundamentales: Organización. Planificación. Ejecución. Control. Para analizar los objetivos del mantenimiento en cada etapa, hay que dar respuesta adecuada a las siguientes preguntas: 1- Qué hacer? 2- Cómo hacerlo? 3- Cuándo hacerlo? 4- Con quién y con qué hacerlo? 5- Cómo marcha lo que debo hacer? O sea, es necesaria la definición de un sistema de Dirección del Mantenimiento, el cual se relacione con las cuatro etapas antes mencionadas. La organización del Mantenimiento debe dar respuesta a las siguientes preguntas: Qué hacer? Cómo hacerlo? Para ello se vale de dos fases: Fase Organizativa: En esta fase de organización se determina la estructura de trabajo, las funciones dentro de la estructura, las relaciones externas e internas, los procedimientos para el flujo y registro de información y documentación. Fase preparatoria: Aquí se define la preparación de los recursos (materiales y humanos), documentación instalaciones, etc. En la organización se debe contar con: La forma de Mantenimiento a utilizar Las diferentes categorías de Planes referidas al mantenimiento y reparaciones. Manual de funciones. Este manual contendrá las funciones, que equivale a definir la responsabilidad de cada cual que ocupe un cargo en la estructura de mantenimiento aprobada. Entre los documentos que debe contener este manual están: 9

10 Base Material de Estudio de Mantenimiento Básico de Plantas Estructura aprobada para el mantenimiento de la Empresa Plantilla de cargos de mantenimiento. Funciones de cada uno de los cargos La Planificación, por su parte debe dar respuesta a las siguientes preguntas: Cuándo hacerlo? Con qué y con quién hacerlo? Esta fase determina las acciones o tareas de Mantenimiento (Preventivo, Predictivo, etc.) a realizar en los equipos o instalaciones, los recursos necesarios (materiales y humanos), así como establecer el balance de las cargas de trabajo con las capacidades de medios y hombres para llevarlas a cabo. Como parte del sistema de Mantenimiento de la entidad, deberá establecer y mantener actualizado un procedimiento que regule la planificación y programación de dicha actividad, que contempla la definición de los objetivos y metas a cumplir y la elaboración del Plan Anual y de los planes operativos de los equipos fundamentales y auxiliares, así como los trabajos que se ejecutan por Gerencia de Proyecto para lo cual deben estar definidos: Planes Anual de Mantenimiento Preventivo Planificado por Especialidades en ciclos de acuerdo a horas de corrida, (horas reales de trabajo de los equipos). Anual de inspección técnica Anual de Fabricación y Recuperación de Piezas de Repuesto Anual de reparaciones,( por parada de planta o escalonadas ). Anual de inversiones con medios propios Anual de Verificación Estatal y no Estatal de medios de medición e instrumentos. Anual de Mantenimiento Constructivo De Presupuestos de Gastos. De reparaciones Generales o Capitalizables Anual de Mejoras de Mantenimiento De lubricación Mensual Operativo de Mantenimiento. En la etapa de planificación todos los planes antes mencionados deben contar con los procedimientos para su confección, ejecución y control. Las normas y los procedimientos de mantenimiento para los equipos, maquinarias, instalaciones, etc., (generales y específicas), deben ser actualizados y aprobados por los niveles correspondientes 10

11 El Plan anual de Mantenimiento se realiza con el propósito fundamental de prever con la suficiente antelación los trabajos a realizar, así como contar con la base necesaria para la elaboración de otros planes y la previsión de los recursos humanos. Para esto se requiere lo siguiente: Elaborar con carácter obligatorio el Plan Anual de Mantenimiento, en cada entidad El plan Anual de Mantenimiento debe estar elaborado antes del cierre del plan de negocios El Plan de Mantenimiento tiene que incluir aspectos de carácter obligatorio Satisfacer las necesidades del Plan de Producción Las necesidades técnicas reales que presentan los equipos El comportamiento de los equipos dado por las inspecciones y el diagnóstico Los ciclos de Mantenimiento de los equipos Las normativas técnicas, de tiempo y de recursos establecidas Los volúmenes reales de trabajo necesario a realizar, tomando como base, los volúmenes típicos, las tareas incluidas en el plan de Desarrollo Técnico y de Mejoras y los criterios específicos del área de tecnología y de la Inspección Técnica. Las posibilidades reales de los recursos materiales, su existencia en almacén nunca deben estar por debajo del 80% antes de comenzar el Mantenimiento, y el 20 % restante, no deben ser renglones de la Ruta Crítica Las acciones para eliminar las principales causas que provocan los tiempos perdidos en la producción, la baja calidad, inservible o rechazada de los productos, así como los desperdicios de materias primas, materiales y energéticos y afectación al medio ambiente, provocado por equipos defectuosos Planificar y presentar las necesidades de proyectos, recursos materiales, y servicios de contratación a terceros, en la etapa prevista para estos fines Elaborar la programación de los trabajos preparatorios, mediante diagrama de barras, ó Ruta Crítica Elaborar el presupuesto de Gastos de Mantenimiento y sus trabajos preparatorios 11

12 Efectuar mensualmente el control de avance de los trabajos preparatorios, y un mes antes de realizar el mantenimiento, realizarlo semanalmente Elaborar el informe para el chequeo diario, una vez comenzado el mantenimiento para el control del avance de los trabajos presidido por el Director o Jefe Técnico de la Entidad Elaborar al concluir el mantenimiento, un informe Resumen Final que señale los trabajos ejecutados, las dificultades enfrentadas, las soluciones aplicadas y las recomendaciones con vista a la próxima reparación El Plan de Fabricación y Recuperación de Piezas de Repuesto recoge los volúmenes y surtidos de partes, piezas y accesorios de repuesto que se requieren fabricar, recuperar y comprar, para satisfacer tanto las necesidades de los planes de Mantenimiento como de las otras áreas de la Entidad, con la tecnología y normas que garanticen la calidad, tiempo de entrega y precio competitivo. La Ejecución, que tiene lugar una vez que se ha completado la elaboración lógica del plan, por lo general se realiza sin programación o con una programación deficiente, presentándose dificultades tales como: Interferencias y desorganizaciones que disminuyen la productividad del trabajo Encarecimiento del trabajo al utilizar más recursos que los necesarios Producto de estos factores los atrasos en la ejecución del Mantenimiento se producen por estar mal distribuidos los trabajos, por que no se han orientado con la anticipación adecuada, por falta de materiales, o que estando en el almacén nadie se preocupó por realizarle el inventario para conocer su existencia. De aquí que los principios básicos de la ejecución sean los siguientes: Precisar con claridad cada uno de los trabajos a realizar. Establecer las fechas de comienzo y culminación de cada trabajo. Confeccionar un balance de las cargas y capacidades dinámico. Que exista retroalimentación constante con la dirección técnica o de ingeniería. Necesidad de que exista una programación flexible a la cual se puedan incorporar los cambios que se produzcan con la operatividad del trabajo. Para la ejecución del Plan de Mantenimiento de la entidad se establece con carácter obligatorio que: 12

13 Al realizar los mantenimientos y reparaciones en cada área, el personal autorizado debe poseer los procedimientos y conocimientos necesarios, que contienen las instrucciones y normas, documentación técnica ( en forma detallada ), para garantizar se ejecute en tiempo programado y con la calidad esperada Se cumplan los procedimientos que permitan iniciar y terminar todos los trabajos de Mantenimiento y Reparaciones de acuerdo con las reglamentaciones de Seguridad Industrial y Medio Ambiente. Se establezcan en forma adecuada la verificación de la certificación de la calidad de materiales, piezas de repuestos y otros recursos a emplear ( período de garantía para su utilización, y fecha de vencimiento de aquellos que lo tienen establecido), así como todo lo relacionado con la norma ISO Se aplique el Sistema de Control de la Calidad en las etapas de preparación, ejecución y entrega de los equipos, concluido el mantenimiento. En el proceso de entrega deben recibirse: - Los documentos de los equipos a producción para su prueba - Actas de pruebas de los equipos - Acta de entrega por el contratista (si el trabajo es con terceros). Este sistema esté elaborado de forma tal que pueda ser aplicado a: Los equipos sin parada de Planta Los equipos con parada de Planta En la ejecución se incluyen, además del plan de Mantenimiento, los Planes de conservación de los equipos, instalaciones o sistemas y los que inciden en la Economía Energética y de Protección del Medio Ambiente. La próxima y última etapa denominada CONTROL tiene lugar cuando se trata de responder a las siguientes preguntas: Cómo marcha lo que debo hacer? Cuánto esfuerzo en tiempo, recursos humanos y materiales, costó, va a costar, y pudo haber costado? 13

14 Evidentemente las respuestas a estas preguntas serán el resultado de evaluar un número de indicadores capaces de reflejar la cantidad, costo, eficiencia, disponibilidad, etc., en los trabajos ejecutados. Con estos indicadores se deben confeccionar informes y documentos que deben cumplir con el sistema de información del mantenimiento (SIM), el cual a su vez se subdivide en el sistema de información a dirección (SID) y el sistema de información operativa (SIO). El Sistema de Registro y Control debe contener los siguientes aspectos: A. - Orden de Trabajo (O.T.) Las Ordenes de Trabajo se emitirán para todos los trabajos de Mantenimiento (programados o no), y debe recoger además de toda la información que indique el solicitante, el equipo, el área y el ejecutor; los datos correspondientes a los gastos presupuestados y reales en que se incurre. Además deben identificarse los efectos de contabilidad si el trabajo es de: Mantenimiento Programado. Imprevisto. Inversión. Capitalizable. Con terceros. B. - Informe Técnico de la Reparación. Se elaborará el informe Técnico de: a) Las reparaciones que por su envergadura lo requieran. b) Las paradas de Planta en que se señale: Lo que se hizo, con su análisis económico. Como quedó lo que se hizo. Lo que quedó por hacer. Porqué no se hizo. Recomendaciones para la próxima parada. Firma y aprobación. Este informe debe estar terminado 30 días posteriores a la culminación de la parada. 14

15 C. - Las Carpetas de Equipos. Las Carpetas de los Equipos deben contener como mínimo: Datos Técnicos del Equipo. (Data Sheet) Año de fabricación. Año de instalación. Datos de los sistemas de protección. Listado de piezas de repuesto y otros aseguramientos (Patrón de Piezas de Equipo). Ciclo de mantenimiento. Reglamentos y Normas de Reparación para todas las especialidades, incluyendo lubricación Relación de planos ubicados en el archivo técnico. Datos de interés proveniente de los informes de reparaciones y de las inspecciones. D. - Cumplimiento de planes. Es necesario el cumplimiento de cada uno de los planes elaborados (mensual, trimestral, anual). E. - Los Imprevistos. Se llevará el control antes la ocurrencia de imprevistos y/o averías, así como, de paralizaciones por estas causas, y los tiempos perdidos. F. - La Preparación de Reparaciones. Se harán chequeos del comportamiento de la preparación de las Reparaciones. Indicadores Técnicos (costo, disponibilidad). Ejercicios: 1) El Mantenimiento se divide en dos grandes ramas. Cómo se llaman los tipos de Mantenimiento que se aplican antes de que ocurra la avería? 2) Por qué se dice que el Mantenimiento curativo es el más tradicional de los Mantenimientos? 3) Qué diferencias existen entre el Mantenimiento mejorativo y el Mantenimiento correctivo? 4) Explique el porque se dice que el MPP se basa en horas de desgaste teórico de las piezas. 5) Explique tres desventajas del Mantenimiento Predictivo. 6) En que criterios se basa el Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad (RCM)? 7) A su criterio qué relación existe entre los Dptos o Direcciones de Mantenimiento y Producción, y de Mantenimiento con la parte Administrativa? 15

16 8) En que etapa del ciclo de Mantenimiento cae la programación? 9) Que papel juega la Planificación y la Programación para efectuar el Mantenimiento en una Empresa? 10) Cómo se distribuyen los recursos humanos y materiales para llevar a cabo una reparación general? 11) Diga si es Verdadero (V) o Falso (F) i. El sistema de Mantenimiento tiene contemplado un plan que regule la Planificación y la Programación de la actividad. ii. La Planificación y Programación del Mantenimiento no tiene porque tener en cuenta los objetivos y metas del Plan Anual que hizo la Empresa. iii. Dentro del sistema de Mantenimiento debe existir un Plan de Lubricación de los equipos fundamentales. iv. No es obligatorio que el Plan Anual de Mantenimiento contenga las necesidades reales técnicas de los equipos. 12) Mencione tres de los aspectos obligatorios que debe tener en cuenta el Plan anual de Mantenimiento. 13) Qué relación debe existir entre los trabajos programados a realizar en la reparación de un equipo y el presupuesto estimado de la actividad de Mantenimiento? Materiales más usados en la Industria Petrolera. Uno de los materiales más usados en la Industria en general es el acero, que no es más que una aleación de Hierro y Carbono que se identifican por los símbolos Fe y C respectivamente. 100% Fe 93,3% Fe Hierro Dulce Acero Fundición 0,003% C 1,7% C 0% C 6,67% C 16

17 De estos dos elementos, el Carbono es el que más influencia tiene sobre el acero, pues es el responsable de muchas de sus propiedades mecánicas. El Hierro es un elemento metálico capaz de alearse con el carbono desde el 0% al 6,67 %. Según el contenido de carbono varían sus propiedades y características. Cuando la aleación contiene un % de Carbono menor de 1,7% se conoce con el nombre de ACERO, material duro y elástico capaz de absorber impactos y que puede deformarse y extenderse en forma de chapas y de alambres. En el gráfico se observa que las tuberías y planchas tienen un contenido de carbono hasta el 0,2 %, porque no es que no existan piezas o tuberías con un % de Carbono mayor, pero se trata de no usar debido a la dureza que presentan y a su baja soldabilidad. Otras herramientas de alto % C Acero Dulce Acero de Herramientas ( medio contenido de C) 0,1 0,2 0,3 0,5 0,9 1,5 Tuberías y láminas de acero Herramientas de baja calidad, cuchillos de cocina. Herramientas de perforación y otras de alto contenido de Carbono. Generalmente el acero se encuentra aleado a otros componentes que mejoran sus propiedades mecánicas. Cuando en su composición predominan el Hierro y el Carbono, y solamente pequeños por cientos de otros elementos como el Mn (hasta 1,6%), Silicio ( por debajo del 0,55% ), como impurezas contiene P y S ( 0,035% máximo ), se le puede llamar no aleados. Ahora bien el Acero al Carbono se subdivide en: 17

18 Aceros de bajo contenido de carbono ( menor de 0,15% de Carbono y manganeso menor de 0,8%) Este tipo de acero no suele endurecerse durante el soldeo por lo que no suele requerir ningún tipo de precaución especial para prevenir la formación de grietas. Aceros de contenido medio de Carbono que incluye los aceros al Carbono Manganeso. En estos aceros se utilizarán para su soldadura electrodos básicos o procesos que favorezcan el bajo contenido en Hidrógeno. Para grandes espesores se requiere precalentamiento. Aceros de alto contenido de Carbono. Estos aceros tienen mayor tendencia al endurecimiento, debiendo utilizarse electrodos de bajo hidrógeno. Poseen gran dureza y excelentes propiedades mecánicas que son alcanzadas mediante el tratamiento térmico ACEROS ALEADOS Los aceros al Carbono cuando se someten a temperaturas por encima de 400ºC pierden su resistencia mecánica, y se hace necesario un acero con otros aleantes que resistan esa temperatura, que son los Aceros de baja aleación que contienen Cromo de 0,5% hasta 9% y Molibdeno desde 0,5% al 1% y entonces pueden utilizarse hasta temperaturas de ºC. Este tipo de acero al Cromo-Molibdeno se utiliza mucho en la industria petrolera, en centrales térmicas y nucleares. En Refinería Ñico López se utiliza en la Unidad de Reformación Pta 1 y en los hornos de Destilación Atmosférica y al Vacío los ASTM A- 335-P12, P-22, P5 Y P9 de 1% Cr ½%Mo, 2 ¼%Cr ½% Mo, 5%Cr ½% Mo, y 9% Cr ½% Mo. Aceros al Níquel Son muy usados en servicios criogénicos, en procesos de fabricación, transporte y almacenamiento de gases licuados ( Oxigeno, gases combustibles, nitrógeno, gases inertes ). Aceros Plaqueados Los aceros plaqueados con acero inoxidable, níquel o alguna de las aleaciones se emplean con frecuencia en aplicaciones donde hay que hacer frente a condiciones corrosivas y no es posible usar ese material de plaqueo en todo el espesor. Los espesores típicos del metal que forma el plaqueado son del 10 al 20% del espesor total de la chapa. El plaqueado se puede realizar por una de las siguientes formas: Por laminación en caliente.- que consiste en la laminación conjunta del material base con una capa fina del material resistente a la corrosión. 18

19 Base Material de Estudio de Mantenimiento Básico de Plantas Por explosión.- con el que se consigue la unión por soldeo en estado sólido de los materiales. Por Soldeo.- siendo los procesos más utilizados: arco sumergido con electrodos en forma de alambre, ó en forma de banda, electrodos revestidos, MIG / MAG. Aceros Inoxidables Los Aceros Inoxidables son aleaciones de Hierro, Carbono, Cromo, Níquel y otros aleantes como Molibdeno, Titanio, Niobio, Manganeso etc. LA INFLUENCIA DE ESTOS ELEMENTOS PRODUCE VARIACIONES EN LAS PROPIEDADES MECANICAS Y CARACTERISTICAS DE ESTOS ACEROS que lo hacen: i. Altamente resistentes a la mayoría de los tipos de corrosión. ii. Altamente resistentes a la oxidación y a la desoxidación en presencia de gases calientes iii. Capaces de mantener alta resistencia a elevadas temperaturas. iv. Excelente soldabilidad. Se pueden dividir en: a. Austeníticos b. Ferríticos. c. Martensíticos d. Austeno-Ferríticos ó Duplex. Los más usados son los Aceros Inoxidables Austeníticos. Son no magnéticos, tienen buena resistencia a la corrosión y a la oxidación a temperaturas de 650ºC, son llamados generalmente Aceros La adición de Nitrógeno se indica con el sufijo N que incrementa la resistencia y la estabilidad de la austenita ( ej: Ac. Inox. Tipo 304N ). El alto contenido de Carbono se indica con el sufijo H. Un bajo contenido de Carbono se indica con el sufijo L (ej: Ac. Inox. Tipo 316L ) La presencia del Níquel en el acero inoxidable austenítico, lo hace estructuralmente cúbico de caras centradas, que lo convierte en un acero de mayor ductilidad y de mayor dureza que el acero carbono y aceros bajo aleados. El acero austenítico no puede ser endurecido por TT. Aceros Inoxidables Ferríticos.- Son magnéticos, no endurecibles por TT. La principal ventaja de este tipo de acero es que provee buena resistencia a la corrosión tipo fisura por stress en presencia de cloruros, buena resistencia a la corrosión atmosférica y a la oxidación. 19

20 El uso del acero inoxidable ferrítico se usa de acuerdo al contenido de Cr. - Los de bajo contenido de Cr (11%) tienen una aceptable resistencia a la corrosión y oxidación. Se usan mucho en los sistemas de gases de escape de los automóviles. - Los de contenido intermedio de Cr son usados para adornos de automóviles y en la fabricación de utensilios de cocina, pero tienen baja dureza y pobre soldabilidad. - Los de alto contenido de Cr (19-30%) son usados donde se requiere alta resistencia a la oxidación y a la corrosión. Estos a menudo contienen pequeñas cantidades de Al ó de Mo y bajo contenido de Carbono. Aceros Inoxidables Martensíticos.- Tienen una aceptable condición para ser conformados en frío y ser soldados, pero requieren pre y post calentamiento después de soldados. El Mo, Va, Nb, y W se añaden para mejorar sus propiedades a elevadas temperaturas. Los aceros martensíticos son conocidos por su moderada resistencia a la corrosión y oxidación a temperaturas de 600ºC. Este tipo de acero es usado en componentes de turbinas de gas y vapor por su buena resistencia a la abrasión. También son muy usados en objetos cortantes ( cuchillería) y en soportes y rodamientos. Generalmente este tipo de acero lo subdividen en dos grandes grupos: I. Grado ingenieril 12% Cr, bajo carbono y II. Grado de cuchillería Alto cromo, alto carbono. Los Aceros Inoxidables Dúplex combinan algunas de las ventajas de los ferríticos y austeníticos, pero también algunas de sus desventajas como es su fragilidad. La ventaja del ac. Inox. Dúplex sobre los austeníticos es su resistencia a la corrosión por fisura y por pitting. Aceros Herramentales Por encima de 0,3% de Carbono el acero tiene amplia utilización en la fabricación de herramientas, también utilizadas en la Industria, como es el caso de las herramientas para los talleres de Mantenimiento, o en el sector de Perforación de petróleo (cuchillas de torno, barrenas, seguetas, etc). Ya por encima del 1,7% de Carbono se define como materiales fundidos, que se pueden dividir en dos grandes categorías: Hierro Fundido. Acero Fundido. 20

21 El Hierro Fundido en sentido general incluye: Hierro fundido gris (Gray Iron) que tiene un contenido de Carbono de 3 a 4 % obtenido del hierro cochino ó pig iron. No es maleable (susceptibilidad del material a ser deformado por rodillos (rolling) o por golpes (hammering). El grafito se presenta en su estructura en forma de escamas u hojuelas. Un buen porciento de Carbono no se combina. El Hierro Fundido tiene excelentes propiedades contra el desgaste. Tiene aceptable resistencia a la corrosión comparado con aceros de baja aleación. Sus principales desventajas son su fragilidad y poca resistencia al impacto. Es usado en tuberías, platillos, accesorios y en máquinas herramientas. CARACTERISTICAS: Alta resistencia al desgaste. Buena resistencia a la corrosión. Bajo coeficiente de expansión térmico. Pobre resistencia al impacto. No puede ser doblado. Alta resistencia a los ácidos. Hierro Fundido Blanco ( White cast iron ) Se obtiene cuando el Carbono es casi totalmente combinado con el Hierro, y es mucho más duro que el Hierro fundido gris. Cuando se desea una superficie bien dura, se aplica un brusco enfriamiento que ayuda a que el Carbono se combine. Malleable Iron SE obtiene dándole un tratamiento térmico ( annealing calentamiento y lento enfriamiento ) al Hierro Fundido Blanco de forma que el Carbono se combine en forma de Carburo de Hierro, obteniendo una estructura fuerte, a su vez dúctil y de fácil maquinabilidad. Ductile Iron Se obtiene combinando la resistencia del acero, con la longevidad del hierro fundido gris. Es un proceso metalúrgico que implica la adición de Magnesio en el lecho de hierro derretido, la estructura de grafito se convierte en forma nodular en lugar de laminar, obteniéndose un material maquinable, con resistencia al desgaste como el gray iron, y a su vez dúctil, con resistencia al impacto. Es muy usado en tuberías de agua y gas. El Acero Fundido ( Cast Steel ) La combinación de alta resistencia y alta ductilidad en un metal ferroso fundido es obtenida en el Acero Fundido. Para obtener alta resistencia el fundidor regula y controla los contenidos de Carbono y aleantes ( Mn, Si, etc ) 21

22 Aleaciones de Cobre Base Material de Estudio de Mantenimiento Básico de Plantas Las aleaciones de cobre son bastante utilizadas en la industria petrolera fundamentalmente en los equipos que manipulan agua de enfriamiento, ya sea agua de mar o agua dulce. Un equipo muy usado en nuestra industria, son los intercambiadores de calor, que pueden utilizar las siguientes aleaciones de cobre. Cobre. Admiralty Metal Muntz Naval Brass o bronce naval. Latón Cobre-Níquel. ( 70 % Cu y 30 % Ni ) Aluminio-Bronce. Monel. ( 30 % Cu y 70 % Ni ) Aleaciones de Cobre y Titanio. Electrodos y varillas o alambres para soldar Uno de los métodos más usados en la industria para la unión de dos piezas es la soldadura, y dentro de esa modalidad, es ampliamente usado el proceso de soldadura eléctrica o soldadura por arco. A las piezas a unir se le llama metal base y al metal del cordón de soldadura formado en el proceso de soldeo, se le llama metal de aporte. En este proceso el material de aporte se obtiene por la fusión del electrodo en forma de pequeñas gotas. Este electrodo puede ser desnudo o revestido. El electrodo desnudo hace que el arco eléctrico formado entre electrodo y metal base sea inestable, hace que el metal aportado, o sea el cordón de soldadura no haya sido protegido a la entrada de Oxigeno y Nitrógeno en el momento de efectuar la soldadura, por lo que resultará un cordón con más defectos que uno soldado en igualdad de condiciones con un electrodo revestido. Por estas razones, el electrodo desnudo es prácticamente obsoleto en el campo de la soldadura eléctrica. El electrodo revestido está compuesto por: Un alambre de sección circular uniforme, denominado alma o núcleo, y de composición normalmente similar a la del metal base. El revestimiento que es un cilindro que envuelve ese núcleo metálico concéntrico a el y de un espesor uniforme, constituido por una mezcla de compuestos que caracterizan el electrodo y que cumple varias funciones, las cuales evitan los inconvenientes del electrodo desnudo. 22

23 El revestimiento del electrodo tiene las funciones principales siguientes: Protegen el metal fundido impidiendo la entrada del Oxigeno y del Nitrógeno del aire que sería muy perjudicial para la soldadura, ya que la vuelve muy porosa. Para ello se producen gases que envuelven el arco; se produce una escoria que protege el metal fundido desde el primer momento de las formaciones de gotas, hasta que solidifique y se enfríe. Compensa la pérdida de elementos de aleación que se produce durante la fusión del metal base, o aporta elementos de aleación para mejorar las características del metal base. Diámetro de los electrodos El diámetro de los electrodos depende de: El espesor del material base a unir. Del tipo de unión entre las piezas. La posición en que se va a soldar. Por tanto se deberán emplear: Electrodos de poco diámetro ( 2; 2.5; 3.2; 4 mm )en : punteado, uniones de piezas de poco espesor, primeras pasadas, soldaduras en posición horizontal, vertical y sobre cabeza. Electrodos de mayores diámetros para uniones de piezas de espesores medios y gruesos, soldaduras en posición plana. El proceso de soldeo por soldadura eléctrica o soldadura por arco con electrodo revestido es un proceso muy utilizado para los aceros al carbono. Como regla general, se utilizarán electrodos con cargas de rotura iguales a los del metal base, y la clasificación según normas AWS ( American Welding Society ) y ASTM ( American Society for Testing of Materials ) se designa de la siguiente manera: Electrodo E XX XX Carga a la rotura en Ksi ( psi x 1000) Posición de Soldeo Tipo de revestimiento 23

24 Por tanto los electrodos E-6010 me dicen que tienen una carga a la rotura de psi, o sea que una muestra del material con que está fabricado ese electrodo resiste psi a la tracción antes de romperse ( las medidas de las probetas para este tipo de pruebas está controlado por normas para estos efectos). Me dice además que este electrodo está diseñado para una posición 1 de soldeo ( para todas las posiciones ), y que tiene el tipo de revestimiento 0 ( según tabla, revestimiento celulósico ). En la bibliografía especializada se encuentran las características de ese tipo de electrodo E-6010 que le indica al especialista de soldadura para lo que es indicado dicho electrodo, que tipo de corriente y con que tipo de polaridad debe soldarse este electrodo. En nuestra industria son muy usados los electrodos E-6010, E-6011, E-6012, E-6013, E-7015, E-7016, E-7018 para piezas de acero al carbono. Electrodos E-502-XX; E-505-XX para piezas de acero aleado al cromo molibdeno con 5% Cr -1% Mo y 9% Cr 1% Mo respectivamente. Electrodos especiales para soldadura de metales disímiles ( de diferentes por cientos de Cromo y Molibdeno, o diferentes por cientos de Cromo y Níquel, o acero al carbón con acero bajo aleado) soldados con electrodo ENiCrFe-2, ENiCrFe-3. Existen otros procesos de soldadura que el metal de aporte no es un electrodo revestido, sino varillas o alambres. Las varillas o alambres como metal de aporte son usados en los siguientes procesos de soldeo: Por arco protegido con gas. o Proceso TIG ó GTAW ( electrodo de Tungsteno no consumible, gas de protección que generalmente es Argón y varilla de aporte consumible). o Proceso MIG / MAG ( el electrodo es alambre consumible, gas de protección que puede ser Argón u otro gas ) Con alambre tubular. Por arco sumergido. Soldeo fuerte y blando. La varilla de aporte en el proceso de soldeo TIG no es siempre necesaria, cuando se sueldan piezas delgadas de menos de 3 mm de espesor. Cuando es necesario la varilla de aporte, ésta puede ser alimentada manual o automáticamente, y deberá tener básicamente una composición química similar a la del material base. 24

25 Los diámetros de varilla usados son: 1.1; 1.6; 2.0; 2.4; 3.2; y 4.8 mm con una longitud de 900 mm. La varilla de aporte deberá tener un ángulo de 15º con respecto a la horizontal, si la pieza a soldar está en posición plana, e igualmente el portaelectrodo tendrá esa misma inclinación de 15º con respecto a la vertical y en un sentido contrario al sentido de avance de la unión soldada. 15º 15º Varilla de aporte Portaelectrodo Pieza a soldar En el proceso MIG / MAG el electrodo que inicia el cortocircuito es un alambre en rollos que es alimentado automáticamente y que pasa por un juego de rodillos que lo mantienen fijo y en una misma posición. La unidad de alimentación de alambre le imprime una velocidad que generalmente es constante. El alambre en este proceso de soldeo MIG / MAG es de pequeño diámetro: 0.6; 0.8; 0.9; 1.1; 1.6; 2.0; 3.0 y 3.2 mm. Se suministran en bobinas para colocar directamente en el sistema de alimentación. Como los alambres son de pequeño diámetro y la intensidad de soldeo es generalmente elevada, entonces la velocidad de alimentación del alambre es alto ( 2.4 a 20.4 m / min). Cuando el alambre es de acero, reciben a menudo un recubrimiento de cobre que mejora el contacto eléctrico, la resistencia a la corrosión y disminuye el rozamiento con los distintos elementos del sistema de alimentación y la pistola. El material de ese alambre que sirve de electrodo consumible, en general es de similar composición química a la del metal base, variándose ligeramente para compensar las pérdidas producidas de los diferentes elementos durante el soldeo, o mejorar alguna característica del metal de aporte. 25

26 Varillas según la norma AWS para soldar hierro y acero con gases de protección R45 R60 R65 R100 - Tiene una composición sencilla al acero de bajo - Están compuestas de acero al carbono o de baja aleación. - contenido de carbono - Se utilizan para acero Puede utilizarse para al carbono o de baja unir hierro forjado y acero de bajo contenido de carbono aleación que se encuentren dentro del rango de resistencia a - Se utiliza para aceros la tracción de al carbono con un Psi ( rango de resistencia Mpa ) de psi ( 310 Mpa ) - Son varillas de soldar a gas para propósitos generales. - Tiene un contenido de carbono y manganeso ligeramente mayor. - Se utiliza para aceros al carbono en el rango de resistencia de Psi ( 415 Mpa ) tracción y para hierro forjado. - Se utiliza para los aceros de baja aleación que caen dentro de este rango de resistencia. - Varillas de propósito general de resistencia media y buena ductilidad. - Se utilizan comunmente para tuberías de acero al carbono en termoeléctricas, tuberías de proceso y otras condiciones de servicio riguroso - Están compuestas de acero de baja aleación que contenga adiciones de cobre, cromo, níquel y molibdeno. - Para soldar aceros aleados que tengan una resistencia a la tracción mínima especificada no mayor de Psi ( 690 Mpa ) - Las soldaduras realizadas con este tipo de varilla responderá a tratamientos térmicos pos soldadura Ej: Templado y Revenido R Significa varilla 45, 60, 65, Designan la resistencia a la tracción aproximada del metal fundido depositado (en Psi x 1000) En el proceso de soldeo con alambre tubular, como bien su nombre lo indica es un electrodo continuo similar a los empleados en el proceso MIG / MAG, con la diferencia de que son huecos y en su interior contienen un fundente que tiene funciones similares a las del revestimiento de los electrodos revestidos. La cantidad de fundente varía de un 15 a un 35% en peso. Fundente Alambre 26