Tendencias del Mantenimiento Predictivo

Tendencias del Mantenimiento Predictivo Ricardo Santamaría Holek Tecnología Avanzada para Mantenimiento S.A. de C.V. Privada de los Misterios no.1 esq. Ave. de los Arcos Querétaro, Qro. 76020 México Tel. 442-248-1470 e-mail: rsantamaria@tam.com.mx RESUMEN En el presente trabajo, se revisará brevemente de la condición actual del mantenimiento predictivo y sus beneficios. Derivado de las limitaciones que ha mostrado el desarrollo y aplicación de los programas de mantenimiento predictivo, estamos seguros que en el futuro próximo, los esfuerzos estarán encaminados a incrementar la eficiencia en los pasos que nos llevan al correcto diagnóstico de cada máquina, sistema o equipo de la planta. Entonces, el reto es, hacer más rápido el análisis, más preciso y en menor tiempo. En otras palabras, lo que se pretende es, incrementar la productividad del departamento de mantenimiento predictivo. INTRODUCCION Bajo el enfoque moderno de mantenimiento, consideramos que no es el mal necesario de la planta, sino que, por el contrario, gracias a ejecución de las acciones oportunas y bien planeadas de mantenimiento, es posible garantizar la existencia misma de la planta, de sus lineas de producción, el cumplimiento con los volúmenes de producción y niveles de ventas. Entonces, en realidad, mantenimiento es en buena medida el garante de la producción. Además, gracias a la actividad de mantenimiento, podemos cumplir con los programas de calidad, por ejemplo, el JIT (entregas justo a tiempo), programas de calidad Seis Sigma, cumplimiento con normas ISO, QS-9000, TS, integración de programas TPM, cambio rápido de modelos. También garantiza en parte importante, la elevada seguridad del personal. En el pasado (y para muchos desafortunadamente, es presente aún), las prácticas de mantenimiento correctivo no planeado, o también llamado emergencia, llevan al mal uso de los recursos de la empresa, tanto materiales como humanos. Las empresas que pretendan ser competitivas a nivel mundial y mantenerse en el mercado, deberán adoptar una visión distinta y moderna del mantenimiento, por lo que ya no podrán seguir con este tipo de prácticas obsoletas. Por otra parte, la práctica de mantenimiento basado en tiempo o preventivo, han demostrado que puede reducir los tiempos paro no planeados, reducir la cantidad de fallas imprevistas, incrementar la confiabilidad en la operación, pero, tiene un gran inconveniente: su costo es muy elevado. Revisar, ajustar o reparar máquinas cuando aún no lo requieren o cuando es demasiado tarde, se deriva en gastos excesivos y en muchas ocasiones innecesarios. Por eso decimos que, si la máquina no está descompuesta, no la repares! Por otra parte, el mantenimiento basado en condiciones, también llamado predictivo, se lleva a cabo midiendo periódicamente algunas variables físicas de cada máquina, con el uso de los transductores apropiados. Lo anterior se realiza durante la operación normal de los equipos y bajo sus condiciones de velocidad y carga nominales. De forma analógica, se realiza el estudio de los signos vitales, cuya evaluación permite identificar las condiciones reales de operación y confiabilidad de la máquina. Con la evaluación de la condición de la maquinaria pretendemos hacer el mantenimiento correcto en el momento correcto ; ni más, ni menos del requerido, ni antes, ni después de ser realmente necesario. Ahora, deseamos realmente reducir los costos de mantenimiento, pero, sin sacrificar la confiabilidad de la operación. EL MANTENIMIENTO PREDICTIVO. SITUACION ACTUAL El concepto de mantenimiento predictivo o mantenimiento basado en condiciones, comienza a ser aplicado por la industria a principios de la década de los ochenta. Aparecen los primeros equipos portátiles tipo colector de datos con memoria interna para la medición períódica en planta, y con interfases de conexión a las primeras PC disponibles. Pero, solamente hasta entrados los años 90 s, se observa que el mantenimiento predictivo comienza a jugar un papel importante dentro de la industria. Las direcciones, comienzan a identificar la ventaja y necesidad de invertir en el desarrollo de un programa de mantenimiento predictivo. En la actualidad, aún muchas empresas no cuentan con un programa completo de mantenimiento predictivo. En México estimamos, dos de cada tres empresas aún no 1

cuentan con este tipo de programas bien implementado. Algunas empresas tienen avances, aplican una o dos técnicas predictivas, y en muchos casos de forma externa. Es conocido que a través del uso de técnicas como; Análisis de Vibraciones, Termografía Infrarroja, Ultrasonido (activo y pasivo), tribología para los Aceites Hidráulicos y Lubricantes, Análisis de Corriente en Motores, así como otras técnicas menos conocidas aún, pero igualmente útiles, se determinan las condiciones de operación de los equipos, en otras palabras, podemos hacer transparentes las máquinas y conocer su condición real de operación. Entonces, el objetivo central de mantenimiento predictivo es: proveer información sobre la condición de cada máquina o equipo, suficiente, precisa y oportuna para la toma de decisiones. Para llegar al objetivo anterior, según la norma ISO 13374-1 (Condition monitoring and diagnostics of machines Data processing, communication and presentation), se llevarán a cabo los siguientes seis pasos: Adquisición de Datos Manipulación de los Datos Detección de la Condición Determinación de la condición de salud Prognósis o pronóstico de condición Generación de Avisos Consideramos que la falta de observancia de cualquiera de estos pasos, hará que no se alcance satisfactoriamente el objetivo planteado. 1. Subcontratación. Esta opción ha sido adoptada por muchas empresas. En la actualidad se puede contratar una de empresa especializada y dedicada al mantenimiento predictivo. De esta manera, se pueden observar los resultados, la aplicación y beneficios de cada técnica de diagnóstico predictivo. El inconveniente de la subcontratación es su disponibilidad limitada, tal vez cuando se requiera una medición, el proveedor no este disponible. Por otra parte, una ventaja importante es, que los proveedores con el afán de mantenerse competitivos en el mercado, siempre procuran contar con la instrumentación más moderna y actualizada. 2. Compra de equipos. Esta es una decisión que se debe pensar muy bien antes de proceder. Debido al elevado costo para la adquisición de los equipos de diagnóstico, esta no debe ser una compra aislada, debe ser contemplada dentro de un proyecto completo y detallado de implantación del mantenimiento predictivo (con todos los pasos bien detallados). Las estimaciones de costo-beneficio (ROI return of investment) deben ser parte del proyecto, incluyendo tiempo de recuperación de la inversión (payback). Un inconveniente que se presenta comúnmente es la falta de personal calificado para operar adecuadamente los equipos. 3. Algo intemedio. Se puede considerar la posibilidad de comprar algunos de los equipos de diagnóstico (los que tengan mayor frecuencia de uso, o mayor aplicabilidad) y complementar con la subcontratación los servicios más especializados (de menor frecuencia de ejecución y mayor complejidad) o que precisen la adquisición de equipo muy costoso. Por ejemplo, es factible que el usuario haga la parte de colección de datos en campo, los envie por internet al consultor, y este haga la interpretación de los datos con los reportes de diagnóstico. Es necesario realizar un análisis financiero con estimaciones de ahorros de cada diagnóstico y su acción correctiva. De estos reportes, se generará la fuente de los ingresos para la compra o renovación de los equipos, o para ampliar la cobertura del programa de monitoreo con otras técnicas o en otras areas. Fig. 1. Medición de vibraciónes con equipo portátil Debido al elevado costo implantación de un programa de mantenimiento predictivo, existen algunas aternativas que deben ser consideradas: Si no se cuenta con la información financiera adecuada que refleje los beneficios generados por el programa, siempre se tendrá la idea de que el programa de mantenimiento predictivo es costoso. En la práctica, hay quien considera que el predictivo es muy caro y que no tiene recursos suficientes para su implantación. Sin embargo, cuando hay fallas imprevistas que afectan directamente la producción (y que pudieron ser evitadas), entonces si hay todos los recursos necesarios para reparar o reestablecer la operación. Entonces, si hay recursos, pero siguen siendo para reparar, no para prevenir!! Como se mencionó antes, se debe hacer siempre un análisis Costo-Beneficio de los resultados generados por mantenimiento predictivo, estamos seguros y la experiencia nos lo ha mostrdo, que pueden ser mayores a 2

10 veces lo invertido. La rentabilidad del predictivo bien llevado, es muy alta. Derivado de lo anterior, y de las experiencias positivas de algunas empresas. En la actualidad, se ha empezado a considerar cada día más, el incluir al diagnóstico predictivo dentro de las actividades del departamento de mantenimiento. A pesar de los beneficios mencionados, en la mayoría de las empresas que cuentan con avances al respecto, los programas existentes deben ser modernizados, actualizados y expandidos a otras areas o equipos. Existen algunas deficiencias, entre las que podemos citar: 1. Mediciones solamente en maquinaria crítica. La maquinaria y equipo, importantes y secundarios, en ocasiones no son cubiertos por el programa de monitoreo. 2. Demasiado espaciamiento entre las mediciones, lo que genera huecos en la información y las tendencias. 3. Falta de personal calificado. 4. El personal encargado para generar los diagnósticos es insuficiente. 5. Equipamiento obsoleto, en ocasiones, pesado, lento y de análisis totalmente dependiente del usuario. 6. Falta de areas de trabajo adecuadas. 7. Métodos de adquisición de los datos inapropiados, información poco confiable y no representativa de la condición real del equipo o máquinaria. 8. Falta de apoyo de otros grupos de trabajo de mantenimiento y de producción. Todavía vivmos con el concepto de: es más importante producir que prevenir. 9. Diagnóstico tardío. Detección de los problemas, pero en estado avanzado, el costo de reparación es alto. 10. Muchos datos y poco análisis. (fig.2) Cuáles son los retos, 1. Incrementar la productividad en el departamento de mantenimiento predictivo, hacer más con menos o hacer más con lo mismo, en términos de predictivo: generar más diagnósticos en menos tiempo, cubrir más equipos dentro del programa de monitoreo. 2. Generar diagnósticos cada vez más acertados. 3. Certificar al personal técnico para realizar mejor su trabajo. La capacitación contínua y el desarrollo de nuevas habilidades, debe ser parte del programa de mantenimiento predictivo. 4. Adicionar nuevas técnicas de diagnóstico que permitan completar la foto de la máquina. Una sola técnica de diagnóstico puede ser insuficiente para evitar una falla. 5. Convertir los datos colectados en información valiosa útil para la toma de decisiones. 6. Automatizar los procesos de diagnóstico, la generación de reportes, colección de datos y transferencia de la información a los responsables. 7. Utilización intensiva de los medios informáticos o computacionales para la transferencia de datos y reportes. Es importante notar que los problemas encontrados en su fase incipiente, o temprana, son más fácilmente corregidos y el costo asociado es menor. Mientras más tarde se detecte y se corrija el problema, el costo será mayor. En ocasiones las alarmas de los sistemas de diagnóstico, detectan los problemas demasiado tarde. Se debe cuidar que el sistema de monitoreo utilizado, cuente con suficiente sensibilidad para detectar los cambios en el comportamiento o en las variables medidas, para detectar los problemas en la fase incipiente. Lo anterior nos lleva al objetivo de mantener los equipos operando confiablemente, pero a un costo de mantenimiento más bajo. Figura 2. El trabajo de análisis de vibraciones manual es muy intensivo y requiere mucho tiempo. Fig. 3. El costo de mantenimiento se incrementa, de acuerdo al retraso en la identificación del problema y su corrección. 3

TENDENCIAS DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO. Información compartida. Primero queremos hacer notar la diferencia entre información y datos. Cuando nos referimos a datos, son valores de vibración, temperatura, número de partículas, decibeles, niveles de alarmas, etc. Información es, el resultado de la intepretación y análisis de esos datos que describen la condición de la máquina. Los datos son valiosos para el técnico analista, la información tiene valor para todos los demás. Consideramos información cuando existen respuestas precisas a preguntas como: existe alguna falla?, Cuál es la falla y su severidad?, Cuándo se espera que falle?, Cuáles son las recomendaciones para su reparación?. Ahora estamos en la era de la informática, contamos con redes de comunicación en prácticamente todas partes, transmisión de datos vía internet, intranet, sincronización de bases de datos, información compartida por mútiples usuarios, dispositivos de almacenamiento de datos portátiles con gran capacidad de almacenamiento interno (hasta varios gigabytes). Ahora la información puede estar en todas partes. través de, términales de PC, paneles de control, beepers, o teléfonos celulares. El problema en los sistemas de mantenimiento predictivo es que por lo general, cada proveedor cuenta con programas propietarios y estos deben ser instalados en cada PC o terminal donde ser requiera la información. Esto es poco conveniente por las siguientes razones: 1. Costo de las licencias. Para cada terminal de consulta para acceso a la información, es requerida una licencia del programa especializado. Generalmente los programas y sus licencias son muy costosos. 2. Entrenamiento. Los programas especializados, requieren personal capacitado para su correcta operación. 3. Los programas para mantenimiento predictivo resultan muy caros y cuentan con muchas funciones especializadas, requeridas solamente por el analísta. La finalidad de estos programas no es solamente la distribución de la información. 4. Pobre integración entre tecnologías predictivas. Cada fabricante, cuenta con sus protocolos de comunicación hacia sus propios instrumentos, y muy poco se ha avanzado para la integración entre programas de diversos proveedores o de otras tecnologías. Aún, cuando existen programas que ofrecen la integración de varias tecnologías, siempre están enfocados principalmente a la tecnología del fabricante y realizan una labor pobre con las otras técnicas, p.e. programas para análisis de vibraciones, combinados con termografía y ultrasonido. En la actualidad y de aquí para el futuro, a través de programas de uso intensivo, como el Netscape o Internet Explorer, es posible tener un gran avance en la integración de tecnologías y distribución de la información, y esto es mucho más poderoso y más fácil. Fig. 4. Pantalla en terminal de computadora, con la información de la condición de la máquina, y señalamiento visual a través de códigos de colores. En la industria del mantenimiento predictivo, cada fabricante, cuenta con diversos equipos o sistemas para adquisición de datos, almacenamiento y transferencia a una computadora donde residen programas especializados, para analizar y llevar tendencias. Sin embargo, los fabricantes has sido poco exitosos para proporcionar medios para generar y compartir la información que indica la condición de la maquinaria de la planta. La información que no se comparte, pierde su valor. En el pasado, los especialistas de predictivo incrementaban su valor dentro de la empresa protegiendo su información, en la actualidad, estos especialistas incrementan su valor solamente cuando comparten la información que generan con los demás departamentos. Esta información debe estar disponible a Fig. 5. Pantalla en HTML formato para internet con información de la condición de la maquina seleccionada. 4

Para contar con la información en todas partes, en la actualidad algunos fabricantes cuentan con: 1. Poderosas computadoras portátiles, con gran capacidad de almacenamiento de datos (hasta varios Gigabytes), análisis e historiales completos disponibles en piso y en sitios remotos. Transferencia de datos e información entre usuarios y computadoras, con réplicas o sincronización de bases de datos. 2. Servicios de WEB. Los reportes de diagnóstico de condición pueden ser observados a través de cualquier máquina conectada a internet, a través de páginas simples con explorador tipo Windows. Las demás areas solo tendrán la información que requieren para tomar decisiones. 3. Mensajes de texto. Los reportes con recomendaciones, pueden ser enviados a los diversos servicios de recepción de mensajes de texto, p.e. computadoras, teléfonos celulares, PDA, entre otros. 4. Interfases en protocolos OLE. Comunicación y interfase entre los programas de mantenimiento predictivo con los programas de control de procesos. llevada a cabo en la planta, y el análisis de los mismos, podrá ser realizada, a unos cuantos metros o cientos de kilómetros de distancia. A través del uso de protocolos de comunicación WiFi (IEEE 802.11b) para acceso inalámbrico a redes, existe una reducción en el costo de instalación del sistema de monitoreo a la mitad o más, lo anterior, debido al menor uso de cables, tuberías tipo conduit, y sus accesorios de fijación. También, a través de la conexión inalámbrica entre múltiples dispositivos de colección de datos, se pueden establecer redes de monitoreo, dispositivos interconectados y escalables, con la ventaja adicional, que las fallas en la operación del sistema son fácilmente localizables. Equipos portátiles para colección de datos. Los equipos más utilizados para la colección de los datos en campo, han sido desarrollados de manera propietaria y para un solo fin. Por ejemplo, un analizador de vibraciones, solo sirve para colectar y analizar vibraciones. En el desarrollo futuro de los colectores de datos, estos equipos utilizarán robustas computadoras industriales y que permiten su fácil escalabilidad, son de un costo inferior que los equipos dedicados. En estos nueva generación de colectores de datos, operan diversos programas de análisis especializados para las técnicas predictivas, así como los programas de uso común de Microsoft. Fig. 7. Sistemas de monitoreo continuo, permanente e inalámbrico. Fig. 8. Transmisión de datos inalámbrica y vía internet. Concepto de información en cualquier parte. Con la tecnología inalámbrica podremos: Fig.6. Poderosos colectores de datos portátiles con gran capacidad de almacenamiento de datos. Sistemas inalámbricos La tecnología predictiva utilizará en breve, sistemas de colección de datos remota e inalámbrica, usando cables de conexión para distancias cortas únicamente y tal vez en el futuro, totalmente sin cables. La colección de los datos es 1. Reducir el costo de instalación de hardware. 2. Se podrá medir lugares de difícil acceso o peligroso 3. Se podrán realizar análisis a distancia (que permite la reducción de costo de mano de obra para la colección de los datos) 4. Integrar las diversas tecnologías predictivas con mediciones de variables proceso. 5. Autocorrección de operación de una máquina o sistema, acercándonos más al concepto de máquina inteligente 5

6. Utilizar de modo contínuo y automatizado los sistemas de diagnóstico de la condición de la máquina (sistemas expertos) Sistemas de evaluación de la condición de la maquinaria automatizados (sistemas expertos) Como se mencionó, la productividad o capacidad del personal del area de mantenimiento predictivo es fundamental para que los problemas potenciales de la planta sean identificados y corregidos oportunamente. De lo anterior dependen los grandes ahorros o grandes gastos para la empresa. Actualmente, en el área de análisis de vibraciones, ya existen programas de análisis automatizado, que realizan el diagnóstico de una máquina hasta veinte veces más rápido en comparación con el análisis manual. Esto representa una gran ventaja, ya que el analísta, cuenta con más tiempo para evaluar los resultados y aportando sus observaciones, generar el reporte final. Una vez que los reportes son elaborados con ayuda de los sistemas expertos, los analístas contarán con más tiempo para dedicarlo a las máquinas más complejas y que requieran más tiempo de análisis. 2. La cantidad de los datos, debe ser suficiente para que el análisis sea preciso (particularmente importante en sistemas expertos). Con datos pobres e insuficientes, se llega a resultados pobres e insuficientes. 3. La frecuencia de medición. Debido a una incorrecta frecuencia de medición, un problema puede pasar desapercibido o detectado muy tarde. 4. La instrumentación utilizada. Generalmente, la instrumentación con mayor capacidad de diagnóstico, es de costo más elevado. 5. De la preparación y estabilidad del personal. El nivel técnico del personal encargado en fundamental para lograr resultados favorables. La estabilidad en el puesto de trabajo es otro factor importante. 6. Del area de trabajo. Esta debe ser adecuada para el tipo de trabajo a realizar. Por último recomendamos que antes de decidir la adquisición de un sistema para mantenimiento predictivo. Asegurese que el sistema obtiene datos confiables y completos Asegurese que usted obtiene respuestas del sistema, no solo datos. Asegurese que obtendrá soporte, entenamiento adecuados y profesionales. Use la tecnología correcta, para la aplicación correcta Integre los resultados para obtener una fotografía completa y precisa de la condición de la máquina. CONCLUSIONES. Fig. 9. Ejemplo de reporte de sistema experto para análisis de vibraciones, obtenido automáticamente. Para otras técnicas predictivas, los fabricantes han desarrollado programas que permiten preparar y distribuir los reportes en menor tiempo. Problemas que deberán ser resueltos. Estos son algunos de los factores que afectan a la generación de resultados en el area de mantenimiento predictivo. 1. La calidad de los datos. Se deben usar métodos confiables para la instalación de los sensores, Las mediciones deben ser repetitivas y reproducibles. 1. El mantenimiento predictivo, ha demostrado que puede generar grandes ahorros, si las áreas de mantenimiento y operación, actúan oportunamente para restablecer las condiciones normales de operación de las máquinas y equipos. 2. Las técnicas predictivas, han demostrado sus bondades, sin embargo, también se han encontrado serias limitaciones en su aplicación. 3. El acceso a la información útil para la toma oportuna de decisiones, será el futuro. El uso intensivo de medios de comunicación modernos como internet, redes computacionales y sistemas de comunicación inalámbrica, jugarán un importante papel en el futuro del desarrollo de los equipos y técnicas para mantenimiento predictivo. 4. Se buscará cada vez más, el incremento en la productividad del departamento de mantenimiento predictivo, con la finalidad de generar más reportes con recomendaciones, preciosos, que reflejen la fotografía completa de la condición de cada una de las máquinas o equipos de la planta operativa. 6

Referencias. 1 Information Anywhere Connectivity is the future of predictive maintenance, Octubre 2002. 2 US Navy Study Cost Comparision DLI Engieneering Corp/US Navy 1999. 3 Norma ISO 13374-1 2003-03-15 first edition El autor: Ricardo Santamaría Holek Es Ingeniero Mecánico Electricista egresado de la Universidad Nacional Autónoma de México, ha trabajado durante quince años en el ramo del mantenimiento predictivo, desarrollando programas de entrenamiento, impartiendo cursos en México y Latinoamérica. Ha participado en diversos foros relacionados con confiabilidad y mantenimiento predictivo. Cuenta con Niveles I y II certificados en Análisis de Vibraciones, Termografía Infrarroja y Ultrasonido. Actualmente es Gerente General de la empresa Tecnología Avanzada para Mantenimiento S.A.de C.V. localizada en la Cd. de Querétaro, Qro. 7