ASPECTOS GENERALES DEL MONITOREO DE CONDICIÓN Por: Ing. Alejandro Jimenez F. Consultor de CBM.
La Gestión de Mantenimiento de un activo consiste en la programación de labores de inspección, monitoreo, reparación, ajuste, lubricación y limpieza de los Componentes del activo, de manera que se pueda extraer el máximo provecho del mismo invirtiendo la menor cantidad de recursos posible. La gestión de mantenimiento basado en el mantenimiento correctivo o reactivo, signif ica ica realizar tareas de reparación o remplazo de componentes una vez que una falla haya ocurrido. Esto implica el riesgo de asumir cuantiosas pérdidas que generan las paradas imprevistas, pérdidas que son de diversas índole: costo por tiempo muerto de producción, costo de mano de obra laborando en tiempo extraordinario, costos de compra de repuestos con tiempos de entrega de emergencia, costo de reparación de daños colaterales, costos asociados a la afectación del negocio debida a la parada (entregas tardías, devoluciones por calidad deficiente, desprestigio, etc.) Recibe el nombre de Monitoreo de Condición a todos aquellos programas de medición de parámetros operativos o variables físico-químicas de sistemas mecánicos mecánicos o eléctricos y el diagnóstico de la condición de tales sistemas mediante mediante el seguimiento de la tendencia de las magnitudes medidas. El objetivo es programar tareas de mantenimiento con base de la detección realizada mediante el monitoreo monitoreo de los parámetros operativos de tal manera que se eviten paradas inesperadas y sus consecuencias. A partir del historial h istorial de mediciones se puede graficar la tendencia te ndencia en el tiempo de la magnitud del parámetro que representa la salud de la maquinaria. Un incremento progresivo de ese parámetro puede ser un indicativo de la evolución de una falla que puede terminar en una parada imprevista Las tareas de inspección de Monitoreo de Condición pueden responder a varias técnicas:
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Termografía Infrarroja Análisis de aceites Pruebas eléctricas en motores Inspección visual Monitoreo de parámetros de proceso: presión, temperatura, etc. Análisis de vibraciones
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¿Cuáles son los Beneficios del Monitoreo de Condición / Proactivo?
Compañías que invierten en equipos de supervisión, gastan un 25% menos en el mantenimiento de sus plantas, comparadas a compañías que no invierten en equipos de este tipo.* *Fuente: DTI Boardroom report on maintenance in British Industry 1988. Una planta regular que invierte $400,000.oo por año en mantenimiento, ahorra unos $95,000.00 teniendo un sistema de supervisión – más ahorros adicionales en producción, energía y equipos auxiliares.** *Fuente: An Engineer’s Guide; Pruftechnik Ltd 2002.
¿Por qué no lo tienen todas las compañías? Las razones de por qué una empresa puede no implementar este tipo de metodologías son muchas siendo la principal, una falta de comprensión e información, para entender qué es lo que realmente se necesita para la supervisión de condiciones en una planta. También el temor a que los costos de implementación sean mayores a la amortización de los equipos necesarios para un sistema de supervisión y por otro lado, temor a no poder manejar un sistema de supervisión y a no poder interpretar los datos de mediciones correctamente. ElPersonal de mantenimiento tiene que ser altamente capacitado para poder obtener resultados óptimos de la inversión.
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¿Cómo implementar exitosamente un Programa de Monitoreo de Condición? Una de las principales causas del fracaso en la implementación del Monitoreo de Condición es el desconocimiento por parte de técnicos, ingenieros y gerentes respecto de cómo implementar y cómo gestionar un programa de Mantenimiento basado en una o varias técnicas predictivas. Una alarmante cantidad de las empresas que realizan alguna inversión en Monitoreo de Condición, ya sea en adquisición de instrumentos de medición así como contratación de servicios a terceros, obtienen resultados por debajo de los esperados de acuerdo a las expectativas iniciales, o simplemente desconocen si realmente el Monitoreo de Condición ha aportado algún beneficio real a la empresa. Un análisis detallado de factores que afectan el nivel de éxito en la gestión predictiva en las empresas, tiene siempre un factor común: asesoría y entrenamiento deficiente en todos los niveles (no solo en el aspecto técnico): Técnicos han recibido entrenamiento básico solamente en el uso de instrumentos de medición Ingenieros y supervisores, no han sido entrenados en la teoría de interpretación y análisis de la información recopilada por estos instrumentos. Niveles gerenciales desconocen los verdaderos alcances de la técnica. Tampoco han tenido acceso a información que les permita cuantificar el beneficio potencial vs. Inversión de dinero y recursos. Se adquieren instrumentos que no están acordes con las aplicaciones específicas de la planta. No se tienen herramientas para evaluar el nivel técnico de proveedores de servicios ni su capacidad de diagnóstico. Se desconocen y por lo tanto no se aplican aspectos fundamentales de medición y administración de cualquier sistema de gestión. •
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El asegurar el éxito de un Programa de Monitoreo de Condición comienza por procurar adecuada asesoría y entrenamiento de previo al planeamiento de la implementación y durante la misma. La capacitación es la llave abre la puerta de la obtención de resultados esperados: aumento de la producción y ahorro de costos de mantenimiento y costos operativos en general. Por otro lado, es de suma importancia reconocer que a estas alturas del desarrollo metodológico del mantenimiento basado en condición, ya existen una serie de lineamientos, recomendaciones y estándares emitidos por Organizaciones de alcance global, respecto de las mejores prácticas en esta materia. La consulta de esos criterios es cada vez más obligada para asegurar a nuestras organizaciones que las tácticas implementadas siguen criterios probados y no son producto del sentimiento o la subjetividad de un individuo. Los estándares internacionales emitidos por organizaciones como: ISO, IEC, IEEE, ASNT, API, etc, brindan lineamientos en las siguientes áreas de acción:
Procesos de capacitación y certificación de especialistas Criterios de severidad de condición Metodologías de implementación y análisis de la información Lineamientos para el diagnóstico, etc.
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ANALISIS DE VIBRACIONES MECÁNICAS. Es de todas las técnicas predictivas la más conocida y también la que se considera que aporta más información sobre la condición de la maquinaria rotativa El análisis de vibración a equipo rotativo presenta dos niveles de alcances en cuanto a cobertura:
Nivel 1. Medición de valores globales y seguimiento de tendencias. El incremento en las magnitudes de vibración por encima de un valor fijado previamente permite conocer que se están gestando cambios en la condición operativa del equipo y por lo tanto determinar la necesidad de aplicar estudios más profundos para diagnosticar el problema específico.
Nivel 2. Análisis y Diagnóstico. Los equipos que superan los valores de alarma fijados son sujetos a mediciones de alto nivel de tareas como: espectros de frecuencia, análisis de fase, análisis de señal en el dominio del tiempo, etc. Con esta información es posible diagnosticar con la ayuda de datos históricos el problema específico. Problemas que ofrezcan un mayor nivel de complejidad o que escapen al ámbito de la maquinaria rotativa, requieren la aplicación de pruebas mucho más avanzadas y muy específicas, dirigidas a confirmar o descartar una condición específica. Tales pruebas son ejecutadas y analizadas por especialistas con un mayor nivel de capacitación y experiencia. (Nivel 3)
TERMOGRAFÍA INFRARROJA . Es el método de no contacto más usado para la medición de temperatura de componentes mecánicos y eléctricos. La ventaja de la Termografía respecto de otros métodos de monitoreo de temperatura, además de poder medir en zonas inaccesibles o peligrosas (por ejemplo, contactos eléctricos, transformadores, líneas de distribución, etc.) es que se genera una imagen de distribución de la energía radiante de los componentes, con lo cual se obtiene no solamente una medición puntual de temperatura sino también, con apropiadas técnicas de análisis, la distribución de temperatura en una región del sistema. Es posible diagnosticar falsos contactos, sobrecalentamiento, desbalance de carga entre fases, fallas en aislamiento, fugas, problemas mecánicos, etc. Como se ve, es una técnica que tiene un alcance muy amplio, desde maquinaria de cualquier tipo, pasando por sistemas eléctricos de control, de potencia, de transmisión, e inclusive pruebas en materiales, para mostrar la degradación, desgaste, corrosión o pérdidas de integridad superficial. Aun cuando el uso de ciertas paletas de colores parezcan sugerir lo contrario. La Termografía Infrarroja es una prueba meramente superficial, es decir, brinda información sobre la firma térmica de una superficie, pero no ofrece ningún dato sobre lo que ocurre, dentro de la misma.
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ALINEACIÓN LÁSER DE MAQUINARIA. Si bien es cierto la alineación de maquinaria podría clasificarse como una tarea correctiva, se considera esta técnica como una especialidad del mantenimiento proactivo debido a que actualmente existen instrumentos de medición de alta tecnología que nos permiten realizar una tarea de alineación de alta precisión y tener acceso a los beneficios que esto aporta: reducción del consumo energético de los equipos, aumento en la vida útil de las partes, disminución en el nivel de vibración, etc. Equipos de medición existentes en el mercado que utilizan el principio láser óptico permiten obtener resultados de altamente precisos. Alineación de acoples, planitud, rectitud, plomada, alineación de agujeros, etc. son algunas de las tareas de alineación de precisión.
PRUEBAS ELÉCTRICAS EN MOTORES Y GENERADORES El avance en la tecnología ha permitido manufacturar instrumentos de medición de variables eléctricas en motores y generadores que han permitido diagnosticar en línea, o al menos sin desarmar ninguna pieza, problemas específicos en motores o generadores: problemas en barras, calidad de energía, problemas en rotor, estator, aislamiento, etc. Algunos instrumentos miden algún parámetro específico orientado a alguna zona de falla de un motor. Otros sin embargo, miden en la misma batería de mediciones, diversos parámetros que, ya sea individualmente o por control cruzado entre ellos permiten detectar la presencia de anomalías en las máquinas eléctricas.
ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS. Se aplican para la evaluación de materiales, soldadura, espesor de paredes, fatiga, corrosión, fisuras, etc. Se han desarrollado técnicas de prueba que permiten diagnosticar la condición de materiales y estructuras.
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Los ensayos no destructivos de acuerdo a su alcance se pueden clasificar en: Pruebas Superficiales: Permiten examinar y diagnosticar la presencia de anomalías en la superficie del material Pruebas Volumétricas: Permiten evaluar la presencia de anomalías en el interior del material. Las principales técnicas de ensayos no destructivos son: ultrasonido estructural y aerotransportado, partículas magnéticas, líquidos penetrantes, inspección visual, emisión acústica, rayos láser, corrientes de Eddy, y otras.
Justificación de Programas de Monitoreo de Condición Una de los desafíos más difíciles del Ingeniero o Gerente de Mantenimiento es plantear una necesidad técnica en términos en los que el personal administrativo o contable, o bien las personas con capacidad de toma de decisión puedan entender. Está muy claro que el ingeniero de mantenimiento es afín a temas técnicos, le fascina profundizar en aspectos de diseño, o de desempeño de la maquinaria o sistemas pero siempre en un ámbito meramente técnico. Por el contrario las esferas de las Altas Gerencias se mueven hablando otro idioma: el dinero. Aunque para el personal técnico, una nueva adquisición, o la justificación de implementar una solución novedosa, sea muy evidente a partir de una necesidad técnica, para la Gerencia cualquier justificación sobre una necesidad específica en una planta pasa por un análisis costo-beneficio. La justificación de la necesidad de implementar estrategias de gestión de Monitoreo de Condición comienza por entender el concepto del Costo de No Hacer vs el Costo de Hacer . En este caso “No hacer” significaría no implementar ninguna iniciativa relacionada con Monitoreo de Condición. Es de esperar que gracias a “esta estrategia” se dé la ocurrencia de eventos de fallas inesperadas los cuales como ya se vio vienen acompañadas
de altos costos, tanto de reparación como de pérdida de producción entre otros muchos. La naturaleza de los costos involucrados con este tipo de esquemas de mantenimiento no siempre es evidente, hay una gran cantidad de costos ocultos relacionados con eventos inesperados, entre los que podemos citar: Costos de unidades no producidas, costos por remplazo, daño o reconstrucción de activos, costos de mano de obra, costos, por suministro de partes en condición de “emergencia”, costos relacionados con pérdidas
ambientales, o pérdidas del mercado, o de imagen, etc. Costo de “NO HACER” Una estrategia para aproximar los costos de no hacer, es analizar el registro de los eventos inesperados, durante un año y tomar de él los casos más representativos, y aproximar un costo total por la ocurrencia de tales eventos. En un período de tiempo es posible analizar cientos de fallas, pero de seguro unas pocas, representarán una cantidad importante de los costos totales de mantenimiento en un año. Es en este tipo de fallas que podemos centrar nuestra atención, ya que es relativamente fácil de demostrar que un sencillo programa de inspecciones predictivas pudo haber evitado la ocurrencia de talles fallas. Entre los tipos de costos más importantes a tomar en cuenta están: Costo de la No Producción Costo de Refacciones Costo de reparaciones o reconstrucciones de partes Costo de Mano de Obra Costos relacionados con la Seguridad Ocupacional
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Costos relacionados con el impacto ambiental Otros.
Esquemas de ejecución del Monitoreo de Condición La otra cara de la moneda es la implementación del Monitoreo de Condición, y lo primero que debemos entender aquí es que hay distintos esquemas que pueden ser seleccionados para cumplir con los objetivos que el Monitoreo de Condición exige:
Es de esperar que los costos asociados a la implementación del Monitoreo de Condición dependan de cual modelo de implementación haya sido seleccionado.
Contrato Externo: Consiste en la tercerización de las tareas de inspección de mantenimiento y el diagnóstico de la maquinaria y sistemas. Las ventajas de este modelo, es que se le encarga actividades muy especializadas y para las que se requiere de mucho entrenamiento y experiencia a empresas consultoras, de manera que sean ellas quienes corran con todos los riesgos que entrenar y certificar a un equipo humano conllevan. Es esencial notar que hay una serie de actividades relacionadas con la gestión del Monitoreo de Condición que no puede ser delegado a la empresa externa, por lo que es imprescindible que a lo interno designen los responsables del cumplimiento con esas tareas relacionadas con la gestión, como por ejemplo: costeo, control de indicadores de gestión, retroalimentación entre departamentos, coordinación de actividades de difusión y sensibilización, fijación de tareas de mejorar continua, etc. Hay varios elementos que deben ser tomados en cuenta si se selecciona este tipo de esquema de implementación:
Selección del Proveedor: tomando en cuenta aspectos como: • • • • •
Atestados del personal técnico y especialistas Equipamiento Personal disponible Capacidad para hacer control cruzado entre varias técnicas Experiencia en el tema
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Flexibilidad Capacidad logística y estructura organizativa Calidad de los reportes, resultados y recomendaciones
Nombrar un coordinador interno que se encargue de ser el enlace entre el asesor externo y los diferentes departamentos y jefaturas de la plata. El coordinador debe ser responsable de velar por el cumplimiento de las frecuencias de medición y por la ejecución de las recomendaciones dictadas por el asesor externo
Valores agregados del asesor externo: Reuniones de análisis de avance, Análisis de casos especiales, planes de mejora continua del programa, etc.
Implementación con personal y equipo de la planta: Consiste en que la ejecución de todas las labores relacionadas con el Monitoreo de Condición, sean ejecutadas por personal propio del dueño de los activos. Este esquema de gestión conlleva una inversión inicial superior, ya que la empresa debe plantearse la adquisición de equipamiento, entrenamiento de un equipo humano, la contratación de consultoría para el diseño y auditoría del programa, y el mantenimiento que el programa requiera (calibración de equipos, expansiones, re-certificaciones, etc.). Entre los puntos clave a tomar en cuenta están: • • •
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Definir las técnicas de monitoreo por aplicar Definir las características de los equipos por adquirir vs las aplicaciones existentes en planta Análisis de inversión inicial y costos de mantenimiento de los equipos: calibraciones, verificaciones de funcionamiento, actualizaciones de firmware, actualizaciones de software, posibilidades de expansión a nuevas funciones Entrenamiento de Uso de Equipo Entrenamiento teórico introductorio en cada técnica Definir programa de implementación en un período de tiempo con objetivos específicos medibles progresivos: ejemplo, seleccionar un área piloto, seleccionar máquinas críticas, implementar mediciones de nivel I, etc.
Esquemas Mixtos: Son aquellos que permiten la implementación a lo interno de la empresa así como un cierto nivel de involucramiento por parte de consultores externos para las tareas más especializadas. Se considera como un esquema ideal para empresas que están iniciando en el tema del Monitoreo de Condición y por lo tanto es necesario que su equipo de trabajo atraviese una cierta curva de aprendizaje. Normalmente las labores de medición y discriminación de valores globales, son realizadas por el equipo humano interno, mientras que el análisis y el diagnóstico por el personal de la empresa consultora externa. Con frecuencia la inversión inicial necesaria es inferior, con relación a esquemas de implementación a lo interno, ya que no es necesario que la empresa adquiera equipos con máxima capacidad tecnológica, sino instrumentos más sencillos y de bajo costo.
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