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1 Divulgación Implantación gradual de estrategias de mantenimiento dentro de un proceso RCM 135 Implantación Implantación gradual de estrategias de mantenimiento dentro gradual de un de proceso RCM estrategias de Roberto Calixto Rodríguez, Salvador Sandoval Valenzuela y Rogelio Rea Soto mantenimiento Resumen dentro de un analysis. On the other hand, to manage a gradual implementation of strategies for La identificación de todas las posibles fallas en una maintenance programs, using the risk and proceso instalación prioritization RCM criteria for distributing the industrial y la determinación de effort of the implementation in phases, targeting resources to the failure mechanisms that estrategias de mantenimiento para enfrentarlas y posteriormente incorporarlas a los provide greater benefit in reducing risk. programas de mantenimiento (implantarlas), puede demandar una gran cantidad Introducción de recursos. En este trabajo se presenta un enfoque que logra, por un lado, reducir el número de fallas a analizar sin perder precisión, mediante el empleo de criterios de selección en los distintos pasos de un análisis de Mantenimiento Basado en Confiabilidad (RCM por sus siglas en inglés). Por otro, logra hacer una implantación gradual de estrategias a los programas de mantenimiento, empleando el riesgo como criterio de priorización, para distribuir el esfuerzo de la implantación en fases, dirigiendo los recursos hacia los mecanismos de falla que ofrezcan mayor beneficio en la reducción del riesgo. Abstract Identifying all possible failures within an industrial installation and determining maintenance strategies to prevent them, as well as incorporate them into maintenance programs can be a time consuming task. This paper presents an approach that achieves, on one hand, to reduce the number of failures to analyze, without losing accuracy by using selection criteria in the different steps of RCM Una vez que se ha completado el análisis RCM se cuenta con un conjunto de mecanismos de falla asociados a estrategias de mantenimiento. RCM (Reliability Centered Maintenance) es una herramienta a través de la cual se puede mantener alta la confiabilidad de los componentes de sistemas y de esta forma contribuir a lograr alta disponibilidad de los procesos industriales. RCM permite, metodológicamente y con base en las características de cada falla, determinar la estrategia de mantenimiento más conveniente para enfrentarla. La mayoría de las estrategias de mantenimiento están orientadas a reducir la probabilidad de ocurrencia de las fallas, i.e. mantienen la confiabilidad de los componentes y por lo tanto aumentan la disponibilidad de los procesos. Algunas otras estrategias podrían minimizar la severidad de las consecuencias, pero todas están orientadas a reducir los riesgos en los procesos industriales. En una instalación industrial, las causas físicas que provocan fallas funcionales en los sistemas que la conforman pueden ser del orden de miles. Para ese universo de fallas es necesario tomar acciones

2 136 Boletín IIE octubre-diciembre-2012 Divulgación orientadas a prevenir la ocurrencia de algunas de ellas debido a su importancia. Por un lado se deben prevenir aquéllas cuya ocurrencia pudiera tener efectos que impacten en la seguridad del personal y al ambiente. Por otro, se pueden prevenir aquéllas que son económicamente convenientes para evitar pérdidas de producción o daños a equipos. De acuerdo con el estándar SAE-JA1011, para que un proceso se califique como RCM se deben contestar, de manera obligatoria y satisfactoria siete preguntas (SAE-JA1011, 1999; SAE-JA1012, 2002). El contestar estas siete preguntas a todo sistema y componente de una instalación industrial, podría llevar a la identificación de una cantidad abrumadora de fallas, para las que se deben determinar estrategias de mantenimiento con el fin de enfrentarlas y posteriormente incorporarlas a los programas de mantenimiento (implantarlas). Lo anterior demandaría una gran cantidad de recursos. Para limitar el esfuerzo que supone aplicar RCM a todo sistema de una instalación industrial, el mismo SAE-JA1012 menciona una actividad de selección de sistemas a incluir en dicho proceso. Sin embargo, aun con ese enfoque, el esfuerzo que implica llevarlo a la práctica podría desmotivar la aplicación del RCM en instalaciones grandes. Desarrollo del análisis RCM El SAE-JA1012 propone el uso de criterios de selección de sistemas, para incluir solamente sistemas importantes al proceso RCM. Para lograr reducciones adicionales al esfuerzo de implantación del RCM, se deben observar criterios adicionales a los propuestos por el SAE-JA1012 en otros puntos del proceso RCM. En la figura 1 se representa, dentro del área mayor, el universo de posibles fallas de todos los sistemas de una instalación. También se representa en las áreas más pequeñas, cómo ese universo de posibles fallas se puede reducir al aplicar otros criterios. El área I representa el universo de fallas de los sistemas importantes para una instalación. El área II representa el universo de fallas que impactan a las funciones importantes de los componentes de los sistemas considerados. El área III representa el universo de fallas, asociados a los modos de falla importantes. El área IV representa el universo de mecanismos de falla importantes. Dentro de esos mecanismos de falla importantes se pueden definir conjuntos de mecanismos de falla asociados por niveles de riesgo: riesgos inaceptables (rojo), riesgos en región ALARP (amarillo), riesgos aceptables (verde). A su vez, dentro de los riesgos aceptables hay conjuntos de mecanismos de falla con riesgos similares. Como resultado de la etapa de análisis RCM se obtienen las estrategias de mantenimiento y son las siguientes: programar mantenimiento con base en condición, rehabilitación programada, reemplazo programado, programar búsqueda de fallas, combinar actividades, rediseño y no programar mantenimientos. En este trabajo se propone un enfoque que logra hacer reducciones adicionales al esfuerzo de implantar RCM a una instalación grande, sin perder precisión y permitiendo la implantación gradual de estrategias a los programas de mantenimiento. Figura 1. Universo de fallas en una instalación industrial.

3 Divulgación Implantación gradual de estrategias de mantenimiento dentro de un proceso RCM 137 La etapa de análisis del RCM comprende las siguientes actividades: 1. Seleccionar los sistemas a analizar. Para seleccionar los sistemas a incorporar a un proceso RCM se pueden considerar los siguientes criterios (SAE-JA1011, 1999): sistemas que son importantes para la seguridad; el ambiente o la operación de la instalación; sistemas que manifiesten baja confiabilidad o disponibilidad; sistemas que tengan un intenso programa de mantenimiento correctivo o programa de mantenimiento preventivo, entre otros. 2. Seleccionar las funciones. Una vez que se ha seleccionado un sistema y se ha dividido en subsistemas y componentes, lo siguiente es seleccionar las funciones importantes que deben cumplir los componentes, para eso se pueden emplear criterios tales como considerar solo funciones primarias (necesarias para que los subsistemas y sistemas cumplan con su función). Se debe tomar en cuenta que un componente cumple al menos una función primaria y puede cumplir funciones secundarias. 3. Seleccionar los modos de falla a analizar. Para cada función seleccionar modos de falla importantes que representen la falla funcional del componente. En este punto puede haber varios modos de falla. Se deben emplear únicamente modos de falla críticos (los que cesan de forma inmediata las funciones principales del componente) y aquéllos que hayan ocurrido. Esto dejaría fuera a muchos de los modos de falla degradados e incipientes (Calixto R. et al, 2009). 4. Para los modos de falla seleccionados incluir únicamente los mecanismos de falla (causas físicas) importantes, éstos pueden ser los más probables, los que pueden conducir a las mayores consecuencias y aquéllos de los que se tenga registro de su ocurrencia. 5. Calificar los mecanismos de falla con base en el riesgo. Para cada mecanismo de falla se describen los efectos asociados a su ocurrencia; las protecciones o salvaguardias existentes para enfrentar la ocurrencia de ese mecanismo de falla; se determinan las consecuencias o pérdidas asociadas, y se califica el mecanismo de falla con base en el riesgo. Los mecanismos de falla se califican a partir de matrices de riesgo (Calixto R. et al, 2009; Rea R. et al, 2008). En esas matrices se visualizan tres regiones: una de riesgo no aceptable (indicada típicamente con el color rojo), una de riesgo aceptable (indicada típicamente por el color verde) y una intermedia denominada ALARP (indicada típicamente con el color amarillo). Las siglas ALARP significan: tan bajo como sea razonablemente práctico, del inglés As Low As Reasonably Practicable. 6. Determinar la estrategia de mantenimiento para cada mecanismo de falla. La estrategia de mantenimiento está orientada a reducir el riesgo asociado al mecanismo de falla. Si en este punto se tienen los recursos necesarios para determinar e implantar estrategias de mantenimiento a todos los mecanismos, se procede a realizar esas actividades. Para instalaciones industriales grandes, en este punto se puede tener una gran cantidad de meca-

4 138 Boletín IIE octubre-diciembre-2012 Divulgación nismos de falla, del orden de miles. Determinar estrategias de mantenimiento a todos esos mecanismos es un trabajo abrumador y la implantación demandará un gran esfuerzo. Por lo anterior es necesario realizar la determinación de estrategias de mantenimiento y la implantación por fases, tal como se ilustra en la figura 2. De acuerdo con esta figura, primero se determinan las fases de implantación (en la siguiente sección se muestra un caso práctico para definir fases de implantación). Posteriormente se asigna una estrategia de mantenimiento a cada mecanismo de falla perteneciente a la fase que se va a implantar. Cuando se tengan las estrategias de todos los mecanismos de falla de la fase se implantan en los programas de mantenimiento. Por ejemplo, en una primera fase se determinan las estrategias de mantenimiento para los mecanismos de falla en las regiones de riesgo no tolerable (roja) y región ALARP (amarilla) y se implantan. En fases posteriores se continúa con el proceso de determinación de estrategias e implantación para otros grupos de mecanismos de falla (e.g. los más cercanos a la región ALARP, ver figura 2), y así sucesivamente hasta donde se considere conveniente. Caso práctico de definición de fases para implantación de estrategias El enfoque de análisis RCM presentado aquí es altamente sistemático y detallado, y puede llevar a generar una gran cantidad de mecanismos de falla. Por ejemplo, en la tabla 1 se muestra el número de mecanismos de falla encontrados en diversas instalaciones industriales, pertenecientes a un mismo tipo de industria y con distintos grados de variaciones en sus diseños. El número de mecanismos de falla reportados en dicha Tabla 1. Número de mecanismos de falla en diferentes instalaciones. Figura 2. Actividades dentro del análisis. Instalación No. de fallas A 2180 B 2382 C 1970 D 1175 E 1268 F 1444 G 2192

5 Divulgación Implantación gradual de estrategias de mantenimiento dentro de un proceso RCM 139 Tabla 2. Distribución porcentual de mecanismos de falla para siete instalaciones industriales, para categorías de riesgo en áreas roja y amarilla (R y A), y verde. Área Instalación A B C D E F G R y A Verde Total Figura 3. Distribución porcentual acumulada para mecanismos en verde, de acuerdo con la categoría de riesgo. tabla están representados por el conjunto de fallas contenidas dentro del área IV de la figura 1, para cada instalación. La clasificación por categoría de riesgo con base en una matriz de 6 x 6 permitió obtener los resultados presentados en la tabla 2, que corresponden a las siete instalaciones listadas en la tabla 1. Por ejemplo, con los criterios indicados en las secciones anteriores, para el análisis de la instalación A se encontraron 2180 mecanismos de falla, de éstos, 11.4 % corresponden a riesgos no tolerables y en región ALARP y en la región de riesgo tolerable se encuentra el 88.6% restante. Como se observa en la tabla 1, para las siete instalaciones analizadas, el primer criterio permite enfocar los recursos entre el 9.2% y el 14.8 % de los mecanismos de falla identificados. Al trabajar sobre un número reducido de mecanismos de falla que representan los mayores riesgos en la instalación, el personal de la misma estará ganando experiencia en la aplicación del método y al mismo tiempo estará enfocando los recursos en las fallas que representan los mayores riesgos. En este punto, una gran cantidad de mecanismos de falla aun no tienen definida una estrategia de mantenimiento. Para las instalaciones mencionadas como ejemplo, esos mecanismos de falla representan entre el 85.2% y el 90.8%, por lo que una vez concluida la incorporación del primer bloque de mecanismos de falla con estrategia, se puede continuar con la incorporación de otro bloque de mecanismos de falla. La sugerencia es emplear nuevamente la priorización de las fallas en función del riesgo. En ese sentido, el siguiente bloque podría incluir los mecanismos de falla cuyo riego asociado es cercano a los mecanismos de falla en región ALARP. La tabla 3 muestra cómo se sugiere distribuir los bloques de mecanismos de falla asociados a riesgos tolerables, para determinar estrategias e implantarlos. Gráficamente, la figura 3 muestra cómo se dividen las categorías de riesgo en tres zonas. En el grupo I se encuentran las categorías 9 y 8; en el grupo II se encuentran las categorías 6, 5 y 4, y en el grupo III se encuentran las categorías 3, 2 y 1.

6 140 Boletín IIE octubre-diciembre-2012 Divulgación Tabla 3. Distribución porcentual de mecanismos en el área verde, por grupos, para siete instalaciones. Grupo A B C D E F G I II III Total Tabla 4. Distribución porcentual acumulada de mecanismos en el área verde, por grupos. Grupo A B C D E F G I II III Figura 4. Actividades a realizar dentro de la etapa de implantación de RCM. La tabla 3 muestra la fracción porcentual de mecanismos de falla en cada uno de los grupos. La tabla 4 muestra la distribución porcentual acumulada de mecanismos en el área verde, por grupos que se muestran gráficamente en la figura 3 y en los cuales se propone dividir el conjunto de mecanismos de falla asociados a riesgos tolerables. Por ejemplo, para la instalación A se sugiere iniciar con la determinación e implantación de estrategias para el 11.4% de los mecanismos de falla (que corresponde a los mecanismos de falla con riesgo no tolerable y en región ALARP). En una segunda fase se propone determinar e implantar estrategias para el 16.4% de los mecanismos de falla calificados como V9 y V8 (marcado como grupo I en la figura 3). En una tercera fase se propone realizar el 32.6% de los mecanismos de falla calificados como V6, V5 y V4 (grupo II en la figura 3). En una última fase se propone realizar el 39.6% de los restantes mecanismos de falla, calificados como V3, V2 y V1 (grupo III en la figura 3). Implantación de estrategias a los programas de mantenimiento Una vez que se ha completado el análisis RCM se cuenta con un conjunto de mecanismos de falla asociados a estrategias de mantenimiento, las cuales deberán incorporarse a los programas de mantenimiento de la instalación, tal y como se ilustra en la figura 4. Cada mecanismo de falla asociado a una estrategia deberá incluirse en la base de datos de gestión del mantenimiento de la instalación. Dado que la realización de las actividades para cumplir con la estrategia de mantenimiento debe documentarse en las órdenes de trabajo, se deberá asegurar que se cuenta con el formato de orden de trabajo adecuado y si no es así se deberá desarrollar uno, de tal forma que este proceso deberá seguirse para cada estrategia asociada a los mecanismos de falla del bloque, hasta que todas las estrategias sean incorporadas a los programas de mantenimiento. Por lo tanto, a esta etapa del proceso RCM se entrará cada vez que se tenga alguna estrategia de mantenimiento por incorporar, a los programas de mantenimiento de la instalación.

7 Divulgación Implantación gradual de estrategias de mantenimiento dentro de un proceso RCM 141 Recopilación de datos y la retroalimentación La recopilación de datos y la retroalimentación al análisis inicial permite mantener el proceso RCM dentro de un ciclo de mejora continua. También permite incorporar de manera gradual, fallas no consideradas inicialmente, ya sea a nivel sistema, subsistema, componente, función, modo de falla o mecanismo de falla. Adicionalmente, la etapa de recopilación de datos de falla y de mantenimiento provee la información necesaria para obtener indicadores de desempeño. Las actividades a realizar dentro de esta etapa se presentan en la figura 5. Las fallas de equipo proveerán la información para determinar en forma real, la frecuencia de ocurrencia de las fallas y que podrían reafirmar o modificar la calificación del mecanismo de falla en función del riesgo y quizás de la estrategia, además de proveer información para el cálculo de la confiabilidad de los equipos y otros indicadores. Por su parte, la documentación de las actividades de mantenimiento permite realizar el cálculo de otros indicadores, tales como relación entre tipos de mantenimiento, costos totales por tipo de mantenimiento, entre otros. Cuando un indicador muestre una desviación con respecto a valores de referencia, la información deberá ser retroalimentada al análisis. Asimismo, cualquier cambio en los procesos deberá ser retroalimentado al análisis, por ejemplo, cambios debidos a la modificación de políticas de la organización o cambios motivados por el cumplimiento con la normatividad. Conclusiones Los resultados de los análisis RCM realizados y presentados como ejemplo, muestran que para un tipo de industria, el esfuerzo inicial se encuentra entre un 9% a un 15% de las fallas identificadas. Lo anterior implica una primera fase de implantación de entre 150 a 200 estrategias de mantenimiento, trabajo que es fácilmente manejable. También distribuye los mecanismos de falla restantes en fases fácilmente manejables. Debido a que el enfoque de incorporación de fallas al proceso RCM no es limitativo, éste puede extenderse en la medida en la que la instalación esté dispuesta a destinar recursos para continuar con el esfuerzo y convertirlo en una cultura de la mejora continua. Lo anterior dará por resultado programas de mantenimiento permanentemente optimizados. Figura 5. Actividades a realizar dentro de la etapa de recopilación de datos y retroalimentación del proceso RCM. El esquema de incorporación de RCM en una instalación industrial presentado en este trabajo permite que, de manera gradual, el personal de la instalación se familiarice con el método y su aplicación, y al mismo tiempo permite que se obtengan los mayores beneficios posibles del método. También permite enfocar, de forma inicial, los recursos disponibles en la instalación, en aquellos mecanismos que son importantes en términos del riesgo que representan.

8 142 Boletín IIE octubre-diciembre-2012 Divulgación Referencias SAE-JA1011. Evaluation Criteria for Reliability-Centered Maintenance (RCM) Processes, surface vehicle / aerospace standard, SAE-JA1012. A Guide to the Reliability-Centered Maintenance (RCM) Standard, surface vehicle / aerospace recommended practice, ISO Petroleum, petrochemical and natural gas industries - Collection and exchange of reliability and maintenance data for equipment, Second Edition, Calixto R., Sandoval S. y Rea R. Uso de matrices de riesgo en un proceso de Mantenimiento Basado en Confiabilidad (RCM), VII Congreso Internacional en Innovación y Desarrollo Tecnológico CIINDET Rea R., Calixto R. y Sandoval S. Aplicación de la metodología de Mantenimiento Basado en Confiabilidad en la industria petrolera, 6º Congreso Internacional en Innovación y Desarrollo Tecnológico, CIINDET, Cuernavaca, Morelos, México, De izquierda a derecha: Salvador Sandoval Valenzuela, Rogelio Rea Soto y Roberto Calixto Rodríguez. ROBERTO CALIXTO RODRÍGUEZ Maestro en Ciencias en Ingeniería Mecánica por el Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET) en Ingeniero Químico por la Universidad Autónoma de Zacatecas en En 1990 ingresó a la Gerencia de Energía Nuclear (GEN) del IIE. Ha colaborado en trabajos relacionados con tecnología de la seguridad, análisis de seguridad en la industria nuclear y análisis de riesgos en instalaciones convencionales. En la industria petrolera ha participado como analista de riesgos en diferentes proyectos de análisis de riesgos de instalaciones petroleras, tanto en tierra como costa fuera. También ha participado como Jefe de Proyecto y analista de estudios de mantenimiento basado en confiabilidad (RCM) en instalaciones petroleras, y de generación y transmisión de energía eléctrica. Desde 1999 participa como instructor y Jefe de Proyecto en los programas de capacitación en análisis de riesgos, análisis causa raíz y RCM que ofrece el IIE tanto a la CFE, como a PEMEX. SALVADOR SANDOVAL VALENZUELA Maestro en Ciencias en Integración de Procesos por la University of Manchester Institute of Science and Technology, Inglaterra en Ingeniero Químico por la Universidad Autónoma de Zacatecas en Ingresó a la Gerencia de Energía Nuclear (GEN) del IIE en Ha dirigido y participado en proyectos relacionados con el análisis de seguridad en la industria nuclear. En la industria petrolera ha dirigido y participado en varios proyectos de análisis de riesgos y Mantenimiento Basado en Confiabilidad (RCM) de instalaciones, tanto en tierra como costa afuera. En la industria eléctrica ha participado en varios proyectos de RCM de instalaciones de generación y transmisión. Desde 1999 forma parte del grupo de instructores que imparte capacitación en RCM, técnicas de análisis de riesgos, análisis de accidentes y análisis causa raíz, tanto en la industria petrolera como en la eléctrica. ROGELIO REA SOTO Maestro en Ciencias en Ingeniería de Confiabilidad y Análisis de Riesgos por la Heriot-Watt University, Edimburgo, Escocia. Ingeniero Eléctrico por el Instituto Tecnológico de Tepic. Ingresó al Grupo de Análisis Probabilístico de Seguridad de la Gerencia de Energía Nuclear (GEN) del IIE en Ha desarrollado trabajos para la industria nuclear, hidroeléctrica y transmisión de energía eléctrica de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), así como producción, transporte y distribución de hidrocarburos de Petróleos Mexicanos (PEMEX). Cuenta con veinte años de experiencia en materia de análisis de riesgos, análisis de vulnerabilidades de sistemas y mantenimiento basado en confiabilidad (RCM). Desde 1999 forma parte del grupo de instructores que imparte capacitación en técnicas de análisis de riesgos e investigación de accidentes en Pemex Exploración y Producción y la CFE. Actualmente es Jefe de Proyecto del Grupo de Análisis de Riesgos de la GEN.

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