LIBRO - INGEMAN - APROXIMACIÓN A LA CONFIABILIDAD - Aplicaciones Practicas.pdf

APROXIMACIÓN A APROXIMACIÓN A LA CONFIABILIDAD. APLICACIONES PRÁCTICAS

Monografía elaborada por la

Red Temática Nacional Sobre Seguridad de Funcionamiento y Calidad de Servicio de Sistemas Productivos

ISBN 978-84-693-7236-4 DL SE-6778-2010 Monografía elaborada por la Red Temática Nacional Sobre Seguridad de Funcionamiento y Calidad de Servicio de Sistemas Productivos (DPI2008-05060-E)

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APROXIMACIÓN A LA CONFIABILIDAD, APLICACIONES PRÁCTICAS PRÓLOGO Al meditar sobre el alcance de esta interesante Monografía sobre “ Seguridad de Funcionamiento y Calidad de Servicio de los Sistemas Productivos”, he sentido cierta curiosidad por comparar el “espíritu “, que se esconde tras esta Publicación, con el “ estado del arte”, que iluminaba las tareas de quienes nos ocupábamos de temas parecidos hace 50 ó 60 años. años. También esta lectura me ha sugerido la idea de hacer hacer un pequeño resumen sobre la evolución de las Técnicas que sucesivamente se han venido utilizando, a lo largo de todos estos años, años, intentando con con ellas superar los retos con los que, ante distintas coyunturas, debíamos enfrentarnos. Con ambas cosas he buscado estimular a los lectores de este trabajo a descubrir en él, con alguna perspectiva, el avance que su publicación representa y a revelarles las oportunidades de las que pueden beneficiarse, beneficiarse, si conseguimos motivarlos a poner en práctica algunas de las muchas orientaciones en en el mismo contenidas. Estas orientaciones pueden ayudar a mejorar la gestión no sólo de los responsables en las Empresas de definir las especificaciones a cumplir por los complejos Sistemas Productivos de hoy sino también de quienes deban diseñarlos, comprarlos, utilizarlos, mantenerlos. Repasando Conferencias impartidas en Cursos y Ponencias presentadas en Congresos, durante los años 50 y 60 del siglo pasado, constato que se consideraba como una limitación, propia e inevitable de los medios de producción entonces existentes, su posibilidad de sufrir averías de manera casi imprevista y, además, en los momentos más inoportunos (mientras estuvieran desarrollando su trabajo). Estos contratiempos obligaban a tener que realizar reparaciones inmediatas (mediante el llamado Mantenimiento Correctivo) con los gastos a él asociados como consecuencia del coste de las horas de trabajo del personal responsable de la localización del fallo

(tarea no siempre intuitiva ni inmediata), del importe de los medios humanos y técnicos necesarios para las reparaciones correspondientes, del valor de los materiales y los repuestos repuestos precisos, de la pérdida de ingresos correspondientes a los tiempos de producción perdidos, etc, etc. Como es obvio estos gastos había que intentar minimizarlos y para ello parecía imprescindible: 1,- Evitar estas paradas imprevistas implantando Mantenimiento Preventivo que que permitiera, mediante diversas técnicas, eliminar ciertas averías y programar las paradas inevitables con el fin de ganar eficacia en su reparación y para ejecutarlas en los momentos de menor impacto negativo en el proceso productivo. 2,- Optimizar aquel Mantenimiento Preventivo sustituyendo las intervenciones preventivas, programadas inicialmente en función del tiempo de funcionamiento de los distintos Sistemas Productivos, por otras acciones aconsejadas por valores constatados en ciertos parámetros que debían mantenerse dentro de un rango preestablecido. Así surgió el Mantenimiento Predictivo. 3.3.- Introducir mejoras en los diseños de tales sistemas para facilitar la localización de los fallos, para aumentar la eficacia en los trabajos de reparación, para disponer de los sensores adecuados, para poder emplear repuestos normalizados, para disponer de elementos en redundancia activa o pasiva, etc, etc. Sucesivamente comenzaron a utilizarse los conceptos de Fiabilidad (valorando el Tiempo Medio Entre Fallos -el conocido MTBF-, el tiempo medio entre revisiones, el tiempo medio entre desmontajes y otros parámetros más o menos representativos de la respuesta de los componentes individuales y de los sistemas-como conjunto- a la severidad severidad del trabajo a que estaban siendo sometidos sometidos en su su empleo normal), de Mantenibilidad (valorando el Tiempo Medio necesario para las las Reparaciones Reparaciones –el conocido MTTR-, de Disponibilidad (valorando (valorando el porcentaje de tiempo que estuviera el sistema operativo durante toda su vida o la probabilidad de que se encontrara en condiciones de trabajar en un instante dado o la probabilidad de que cumpliera sin fallos una misión determinada). En paralelo hizo su aparición en escena el Análisis de

Riesgos (valorando la frecuencia prevista para un evento y las posibles consecuencias negativas que de él podrían derivarse) y se empezaban a explorar las posibles aplicaciones de los Árboles de Fallos para establecer, entre otras muchas cosas, los Conjuntos de Corte capaces capaces de darnos informaciones estadísticas valiosas para modificar las partes convenientes de cualquier sistema con miras a disminuir la probabilidad de ocurrencia de un fallo. En los años años posteriores han venido poniéndose poniéndose en servicio diversos Planes de Mantenimiento Optimizado como el conocido RCM (Reliability RCM (Reliability Centered Maintenance) o el Análisis RAMS (Reliability, (Reliability, Availability, Maintainability and Safety) o los modernos estudios sobre renovación de Equipos comparando la Inferioridad de Servicio que tendríamos que afrontar, por unidad de tiempo, si no cambiásemos un Sistema Productivo antiguo por otro nuevo frente a las Economías de Conservación que supondría, también por unidad de tiempo, el hecho de continuar utilizando el sistema antiguo. Recopilar las ideas, que subyacían en todos estos conceptos y técnicas operativas del pasado más o menos reciente (muchas de las cuales ya son historia), y resumir las inquietudes, que preocupaban a quienes tenían la responsabilidad de utilizarlas, tiene muchísimo interés para afrontar el futuro y esto se ha conseguido, y de manera brillante, en este magnífico trabajo sobre Confiabilidad. Este nuevo concepto, a pesar de su carácter necesariamente cualitativo, permite desarrollar modelos aptos para representar con generalidad las especificaciones a exigir a los Sistemas Productivos actuales y también permite aportar, a la vez, ideas sobre aspectos específicos en el uso y mantenimiento de los mismos. Esta combinación, que sin perder de vista la generalidad faculte para descender al pragmatismo de lo cotidiano, no es fácil de conseguir y los responsables de esta Publicación, sin duda, lo han logrado. Por otra parte, familiarizarse con el uso habitual de las ideas integradas en el concepto de la Confiabilidad también ayuda a configurar logísticamente muchas

actividades de un sistema tan complicado como puede ser la propia Empresa, si tenemos en cuenta el sentido de Logística establecido por la Society of Logistcs Engineers (SOLE), que la define como el arte y la ciencia que deben tutelar las actividades técnicas, la gestión y la ingeniería para interrelacionar de forma adecuada necesidades y recursos de diseño, de aprovisionamiento y de mantenimiento necesarios para alcanzar objetivos, desarrollar planes y servir de soporte a todas las operaciones. Baste para comprobar la ayuda que esta Publicación puede ofrecer en este sentido analizar, con algún detenimiento y sólo a título de ejemplo, ejemplo, algunas de las muchas aportaciones de esta Publicación como puedan ser la figura 2.1, 2.1, en en la que se pone de manifiesto las posibilidades de ahorro en la ejecución del proyecto de un sistema si se tienen en consideración, desde el principio de su programación, las recomendaciones de su Confiabilidad necesaria, o la figura 1.4 , que permite minimizar los costes de explotación de un dispositivo si perseguimos el nivel óptimo de la Confiabilidad que precisa para cumplir satisfactoriamente la función requerida por el mismo. mismo . Agradezco sinceramente a la Red Temática Nacional sobre Seguridad de Funcionamiento y Calidad de Servicio la oportunidad que me ha ofrecido de prologar esta Publicación

Luis García Pascual Madrid, Octubre 2010

PROLOGO Este libro es una monografía que ofrece una aproximación práctica a la problemática asociada con la confiabilidad de los equipos de producción. Como se detalla posteriormente, la confiabilidad es un término de reciente cuño que expresa un concepto concep to general, también denominado seguridad de funcionamiento (en inglés “dependal “dependality”), ity”), que no tiene carácter carácter cuantitati cuantitativo vo y que engloba engloba al conjunto conjunto de propiedades utilizadas para describir la disponibilidad de un sistema de producción y los factores que la condicionan: fiabilidad, mantenibilidad y logística (también denominada en algunos casos soporte o sostenibilidad) de mantenimiento. La confiabilidad se ha convertido en una indiscutible ventaja competitiva de la empresa industrial moderna, permite la reducción de costes de fabricación y el incremento de la calidad de los productos a la vez que garantiza una operación con mayores niveles de seguridad y de protección medioambiental. Es un área donde concurren modernas y muy distintas tecnologías conjuntamente con métodos de investigación y de dirección de operaciones. Conforme las organizaciones actuales van asimilando estas metodologías reaccionan acometiendo la transformación de sus organizaciones, en unidades de negocio más proactivas, eficientes y de más alto nivel tecnológico. Este trabajo puede ayudar a estas organizaciones a conocer la relación de la confiabilidad con diversas áreas de negocio y a explorar diferentes oportunidades de mejora posibles en seguridad de funcionamiento y para cada escenario particular. Con esta intención se ha dividido el trabajo en tres partes fundamentales: Parte 1. Introducción a la confiabilidad; Parte 2. Técnicas para la mejora de la confiabilidad, y; Parte 3. Terminología internacional y soporte informático. Cada una de estas partes cubre un contenido diferente con diferentes propósitos:

• La Parte 1 incluye una introducción al concepto de confiabilidad de dispositivos en

el contexto amplio de la calidad de servicio, para ello se ha utilizado la normativa internacional actualizada sobre la materia. Igualmente se enfoca la visión de la seguridad de funcionamiento desde la perspectiva de la fase preparatoria (de un dispositivo industrial o incluso de un proyecto de ingeniería más complejo) y desde la fase operativa (viendo su interrelación con aspectos específicos de producción y mantenimiento) de los equipos o dispositivos. Finalmente se incluye una visión cuantitativa, y práctica a la vez, para la medida de la confiabilidad y del riesgo de los dispositivos, a partir de la mejor información y datos sobre su comportamiento existentes en nuestros sistemas. • La Parte 2 es un parte eminentemente práctica. En ella se presentan diferentes métodos y técnicas para el diseño, demostración, control y mejora continua de la confiabilidad de dispositivos en diferentes fases fases de su ciclo de vida. Se repasan igualmente aspectos importantes que relacionan el factor humano y la confiabilidad. Se presentan numerosos casos que describen situaciones reales, analizadas con un adecuado nivel de detalle, y que pueden resultar de gran ayuda para el lector en el desempeño de su actividad profesional. • La Parte 3 incluye gran cantidad de documentación adicional sobre terminología, sistemas de información y distintas fuentes de información sobre confiabilidad existentes a nivel internacional. Se pretende incluir el estado del arte en estos apartados, que se irá actualizando en futuras ediciones del trabajo. Para finalizar comentar la vocación de este trabajo de ser una obra viva que irá a buen seguro mejorando su contenido y calidad con el paso del tiempo, conforme miembros de la red vayan añadiendo aportaciones de interés al mismo. Red Temática sobre Seguridad de Funcionamiento y Calidad de Servicio de Sistemas Productivos.

AGRADECIMIENTOS La Red Temática sobre Seguridad de Funcionamiento y Calidad de Servicio cumple en 2010 cuatro años consecutivos de actividad. Está red ha estado financiada en sus inicios por el Ministerio de Educación y Ciencia, y ahora por el Ministerio de Ciencia e Innovación, a través de las convocatorias de acciones complementarias correspondientes al área de Diseño y Producción Industrial (DPI: 2006-27208-E, DPI: 2007-29939-E, DPI: 2008-05060-E y DPI2009-08164-E) asociadas a los proyectos de investigación del Plan Nacional (DPI:2004-01843 y DPI 2008-01012) cuyo investigador principal es el profesor Adolfo Crespo Márquez de la Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla. La creación de esta red vino motivada por los siguientes objetivos: • Conseguir coordinar a grupos de investigación y desarrollo tecnológico y a las empresas que trabajan en la actualidad en nuestro país en distintos métodos, modelos y algoritmos para optimizar la seguridad de funcionamiento de los sistemas de producción; • Coordinar esfuerzos dedicados al análisis del problema anterior desde la perspectiva de la fase de preparación (fase de proyecto, fabricación, montaje y puesta a punto de los sistemas) con aquellos que profundizan en el análisis del problema desde el punto de vista de la fase de operación (fase de producción/utilización y mantenimiento) de los sistemas productivos; y • Estudiar conjuntamente posibilidades actuales para el diseño, desarrollo y puesta a punto de herramientas “software” para la resolución de estos problemas y su potencial transferencia a empresas interesadas en este tipo de investigación en distintos sectores y entornos productivos. La red la componen grupos de diferentes centros de investigación y empresas, a saber: • Centros de investigación: Escuela Superior de Ingenieros de Sevilla, Universidad Politécnica de Valencia, Instituto Universitario de Sistemas Inteligentes y Aplicaciones Numéricas en Ingeniería (IUSIANI) y Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad de las Palmas de Gran Canaria, Mondragón Unibersitatea, TECNUN de la Universidad de Navarra, Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad de Vigo, la Escuela Técnica Superior de Ingenieria Industrial de la Universidad Politécnica de Catalunya y la Universidad Henri Poincaré de Nancy (Francia).

• Empresas: IBERDROLA GENERACIÓN, IBERINCO, ENAGAS, Sociedad Andaluza

para el Desarrollo de la Sociedad de la Información (SADESI), Fundación TEKNIKER, PMM Institute for Learning, INGEMAN y Mirakonta. La red quiere mostrar su gratitud a todas aquellas personas que han dedicado su tiempo y aportado su mejor contribución a este trabajo, en concreto: • Antonio Sola Rosique, de IBERDROLA GENERACIÓN, ha colaborado en la

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elaboración del Capítulo sobre terminología internacional y en el Capítulo de introducción a la confiabilidad. Antonio José Fernández Pérez, de IBERINCO, ha colaborado en la elaboración del Capítulo de introducción a la confiabilidad. Luis Améndola y Tibaire Depool, de PMM Institute for Learning, ha colaborado en el Capítulo sobre confiabilidad en la fase de preparación y en el de técnicas de fiabilidad humana. Ricardo Conde Cavero, de ENAGAS, colabora en el Capítulo sobre confiabilidad en la fase operativa, en los apartados de operación y de mantenimiento. Carlos Parra Márquez, de INGEMAN, colabora con los materiales de los Capítulos sobre mantenimiento centrado en fiabilidad (RCM) y Análisis Causa Raíz (ACR). Elisabeth Viles Díez, de TECNUN, y Juan F. Gómez Fernández, de SADESI, participan en la elaboración del Capítulo sobre medida de confiabilidad y riesgo. Jorge Marcos Acevedo, de la ETSI de Vigo, ha desarrollado el Capítulo dedicado a los ensayos de fiabilidad. Manuel Martínez Cid y Javier Dies, de la ETSII de la UPC, colaboran con el Capítulo dedicado a técnicas APS para sistemas complejos y de riesgo significativo. Aitor Goti Elordi, de Mondragón Unibersitatea, colabora con el Capítulo sobre fuentes de información en Internet. Luis Barberá Martínez y Adolfo Crespo Márquez, de la ESI de Sevilla, colaboran con el capítulo sobre aplicaciones software para análisis RAMS. Maria Holgado Granados y Adolfo Crespo Márquez, de la ESI de Sevilla, colaboran en la coordinación del trabajo en su conjunto y en los capítulos de introducción a la confiabilidad, confiabilidad en la fase operativa y en el de medida de la confiabilidad y del riesgo, respectivamente A todos ellos, gracias.

INDICE __________________________________________________________________________________ PARTE 1. INTRODUCCION A LA CONFIABILIDAD I. Introducción al Concepto e Importancia de la Confiabilidad en la Calidad de Servicio .. ..... 1 I.1. introducción .........................................................................................................................1 I.2. La Calidad de un Servicio y la Confiabilidad.........................................................................1 I.3. La Confiabilidad y la Eficacia ó la Servibilidad...................................................................... 3 I.4. La Confiabilidad y la Seguridad ............................................................................................5 I.5. La Confiabilidad y los Costes ................................................................................................7 I.6. Confiabilidad y Mantenimiento...........................................................................................9 I.7. Mantenimiento y Función Requerida ................................................................................10 I.8. Referencias Bibliográficas del Capítulo..............................................................................13

II. Confiabilidad y Fase de Preparación ..................................................................................... 15 II.1. Introducción de Confiabilidad y Fase de Preparación.......................................................15 II.2. Consideraciones y Conceptos de Confiabilidad y Fase de Preparación............................17 II.3. Confiabilidad en la Etapa de Definicion y Desarrollo........................................................22 II.3.1. Acciones y Enfoque/Alineación de Confiabilidad ........................................................................ 26 II.4. Ruta de Implantación de Confiabilidad en la Etapa de Definición y Desarrollo ............... 35 II.5. Mejores Prácticas de la Confiabilidad desde el Diseño.....................................................36 II.6. Enfoque en la Confiabilidad desde el Diseño, Negocio, y Eliminación de las Restricciones – “The Business Reliability”......................................................................................................38 II.7. Referencias Bibliográficas del Capitulo.............................................................................40

III. Confiabilidad en la Fase Operativa........................................................................................ 43 III.1.‐ Introducción....................................................................................................................43 III.2.‐ Confiabilidad y Operación del Equipo Industrial ............................................................43 III.2.1.‐ Introducción ............................................................................................................................................. 43 III.2.2.‐ Incidencia de la Operación en la Fiabilidad................................................................................. 44 III.2.3. Soporte de Operaciones en la Mejora de la Fiabilidad.............................................................. 50 III.2.4.‐ Incidencia de la Operación en la Mantenibilidad ...................................................................... 56 III.3.‐ Confiabilidad y Gestión del Mantenimiento...................................................................57 III.3.1. Introducción............................................................................................................................................... 57 III.3.2. Un modelo Práctico para la Gestión del Mantenimiento ......................................................... 58 III.4.‐ Confiabilidad y Logistica de Mantenimiento ..................................................................65 III.4.1.‐ Introducción ............................................................................................................................................. 65 III.4.2.‐ Organización de Mantenimiento...................................................................................................... 66

III.4.3.‐ Sistemas de GMAO.................................................................................................................................. 73 III.4.4.‐ Planificación y Programación de los Trabajos............................................................................ 76 III.4.5.‐ Gestión de Materiales y Repuestos.................................................................................................. 81 III.5 Referencias Bibliográficas del Capitulo.............................................................................88

IV. Medida de la Confiabilidad y del Riesgo ..............................................................................89 IV.1. Funciones Básicas.............................................................................................................89 IV.1.1. Introducción y Conceptos Básicos..................................................................................................... 89 IV.1.2. Expresiones Estadísticas....................................................................................................................... 90 IV.1.3. Ejemplos de Funciones de Distribución de Fallo ........................................................................ 93 IV.1.4. Representación Gráfica de las Funciones Características ....................................................... 96 IV.2. Calculos Básicos de Confiabilidad de Sistemas................................................................98 IV.2.1. Cálculos Básicos de Fiabilidad ......................................................................................................... ...98 IV.3. Recomendaciones Prácticas para Cálculos de Fiabilidad...............................................109 IV.3.1. Ejemplo Sencillo de Cálculo .............................................................................................................. 111 IV.4. El Registro Adecuado de Fallos. Buenas Prácticas para los Cálculos de Confiabilidad.. 112 IV.4.1. Abundando en el Concepto de Fallo .............................................................................................. 112 IV.4.2. Consideraciones Sobre Estados y Tiempos de un Dispositivo ........................................... 114 IV.4.3. Importancia del Registro de Fallos en el Análisis de Confiabilidad.................................. 117 IV.5. Referencias Bibligráficas del Capítulo............................................................................ 128

__________________________________________________________________________________ PARTE 2.TECNICAS PARA LA MEJORA DE LA CONFIABILIDAD __________________________________________________________________________________ V. Ensayos..................................................................................................................................133 V.1 Introducción..................................................................................................................... 133 V.2 Objetivos de los Ensayos de Fiabilidad ............................................................................ 136 V.3 Tipos de Ensayos de Fiabilidad......................................................................................... 136 V.3.1 Ensayos de Demostración de la Fiabilidad.................................................................................... 137 V.3.2 Ensayos para Medir Parámetros de Fiabilidad............................................................................ 137 V.3.3 Según el Lugar de Ensayo ..................................................................................................................... 137 V.3.4 Según el Tiempo de Ensayo ................................................................................................................. 138 V.3.5 Según el Reemplazamiento.................................................................................................................. 138 V.3.6 Otros Tipos de Ensayos ......................................................................................................................... 139 V.4 Ensayos por Muestreo ..................................................................................................... 139 V.5 Cálculo de la Vida Media Estimada “ ” ........................................................................... 141 V.6 Intervalo y Nivel de Confianza ......................................................................................... 144 V.6.1 Ensayo a Tiempo Fijo e Intervalo no Centrado............................................................................ 146 V.6.2 Ensayo a Tiempo Fijo e Intervalo Centrado.................................................................................. 147

V.6.3 Ensayo a Fallo Fijo e Intervalo no Centrado ................................................................................. 148 V.6.4 Ensayo a Fallo Fijo e Intervalo Centrado........................................................................................ 148 V.7 Ensayos Acelerados.......................................................................................................... 149 V.7.1 Modelo de Arrhenius............................................................................................................................. 152 V.7.2 Modelo de Eyring .................................................................................................................................... 156 V.7.3 Ley de Potencia Inversa ....................................................................................................................... 158 V.7.4 Modelo de Coffin‐Manson.................................................................................................................... 159 V.8 Referencias Bibliográficas del Capítulo........................................................................... 160

VI. Confiabilidad En La Operación a traves del RCM.............................................................. 163 VI.1. Antecedentes del Mantenimiento Centrado en Fiabilidad (RCM) ................................ 163 VI.2. Aspectos Teóricos Básicos del RCM............................................................................... 165 VI.3. Proceso de Implantación del RCM................................................................................. 167 VI.3.1. Formación del Equipo Natural De Trabajo del RCM............................................................... 168 VI.3.2. Selección del Sistema y Definición del Contexto Operacional ............................................ 171 VI.3.3. Desarrollo del Análisis de Modos y Efectos de Fallos (FMEA)............................................ 183 VI.3.4. Proceso de Selección de las Estrategias de Mantenimiento (Lógica RCM).................... 196 VI.3.5. Ejemplo de Aplicación de Método RCM ...................................................................................... 201 VI.4. Consideraciones Finales sobre la Metodología RCM..................................................... 215 VI.5. Referencias Bibliográficas del Capítulo.......................................................................... 217

VII. Análisis Causa-Raíz.............................................................................................................219 VII.1. Introducción al Proceso de Análisis Causa Raíz (RCA) .................................................. 219 VII.2. Aspectos Teóricos Básicos del RCA ............................................................................... 220 VII.2.1. Cambios de Paradigmas en el Proceso de Análisis de Problemas ................................... 221 VII.3. Proceso de Implantación del RCA ................................................................................. 223 VII.3.1. Etapa 1: Formación del Equipo Natural de Trabajo de RCA............................................. 224 VII.3.2. Etapa 2: Definición y Jerarquización de los Problemas ....................................................... 227 VII.3.3. Etapa 3: Definición y Priorización de los Modos de Fallos ................................................. 230 VII.3.4. Etapa 4: Definición y Validación de Hipótesis ......................................................................... 232 VII.3.5. Etapa 5: Definición y Validación de Causas Raíces ................................................................ 234 VII.3.6. Etapa 6: Definición y Evaluación Efectividad de Soluciones Propuestas ..................... 236 VII.4. Ejemplo de Aplicación del Método RCA ....................................................................... 241 VII.4.1. Antecedentes en Recurrencia de Fallos en Unidades de Bombeo .................................. 241 VII.4.2. Resultados de la Aplicación de RCA en Sistemas: American C‐456............................... 243 VII.5. Consideraciones Finales sobre la Metodología RCA..................................................... 262 VII.6. Referencias Bibliográficas del Capítulo......................................................................... 264

VIII. Técnicas de Fiabilidad Humana para la Mejora de la Confiabilidad...............................267 VIII.1. Introducción fiabilidad Humana .................................................................................. 267 VIII.2. Técnicas de Fiabilidad Humana.................................................................................... 268 VIII. 3. La Importancia del Factor Humano............................................................................. 269

VIII. 4. Factores de la Confiabilidad de Sistemas.................................................................... 269 VIII. 5. Confiabilidad Integral de Activos ............................................................................... 271 VIII. 6. Gestión del Capital Intelectual................................................................................... 272 VIII. 7. El Factor Humano........................................................................................................ 274 VIII. 7.1 El Comportamiento y el Error Humano .................................................................................... 274 VIII.7.2 Integración de los Factores Humanos en los Sistemas de Trabajo................................. 277 VIII. 8. Modelo de Fiabilidad Humana.................................................................................... 279 VIII.8.1 Reflexiones Acerca del Modelo de Fiabilidad Humana........................................................ 281 VIII. 9. El Eslabón Más Débil ................................................................................................... 282 VIII.10. Referencias Bibliográficas del Capitulo...................................................................... 283

IX. Técnicas de APS para Sistemas Altamente Complejos y de Riesgo Significativo .........287 IX.1. Introducción a los Análisis Probabilistas de Seguridad.................................................. 287 IX.2. Modelos de Fiabilidad .................................................................................................... 289 IX.3. Distribuciones Típicas de la Función Densidad de Probabilidad................................... 292 IX.3.1. Variables Aleaotrias Discretas ........................................................................................................ 292 IX.3.2. Variables Aleaotrias Continuas....................................................................................................... 294 IX.4. Desarrollo de un APS ..................................................................................................... 296 IX.4.1. Familiarización con la Planta; Identificación de Sucesos Iniciadores ............................ 299 IX.4.2. Delineación de los Árboles de Sucesos ........................................................................................ 299 IX.4.3. Árboles de Fallo..................................................................................................................................... 301 IX.4.4. Análisis de Datos................................................................................................................................... 303 IX.4.5. Cuantificación ........................................................................................................................................ 304 IX.4.6. Análisis de Resultados........................................................................................................................ 305 IX.5. Referencias Bibliográficas del Capítulo.......................................................................... 306

__________________________________________________________________________________ PARTE 3.TERMINOLOGIA INTERNACIONAL Y SOPORTE INFORMÁTICO __________________________________________________________________________________ X. Terminología..........................................................................................................................309 X.1. Definiciones y Términos.................................................................................................. 309

XI. Aplicaciones Software para Análisis RAMS....................................................................... 343 XI.1. Introducción y Objetivos ................................................................................................ 343 XI.2. Tipos de Análisis más Utilizados..................................................................................... 345 XI.3. Herramientas Software de Análisis RAMS ..................................................................... 350 XI.3.1. Introducción a las Herramientas.................................................................................................... 352 XI.3.2. Características de Módulos Comunes .......................................................................................... 355 XI.3.3. Características de Módulos Adicionales (No Comunes)........................................................ 361 XI.3.4. Factores de Caracterización a Considerar.................................................................................. 365

XI.5. Referencias Bibliográficas del Capítulo.......................................................................... 370

XII. Fuentes de Información en Internet ...................................................................................373 XII.1. Introducción ................................................................................................................. 373 XII.2. Fuentes de Información ............................................................................................... 374 XII.2.1 Portales .................................................................................................................................................... 374 XII.2.2. Noticias.................................................................................................................................................... 375 XII.2.3. E‐Books ................................................................................................................................................... 376 XII.2.4. Cursos y Masteres............................................................................................................................... 376 XII.2.5. Librerías.................................................................................................................................................. 381 XII.2.6. Revistas Y “E‐Zine”‐S ......................................................................................................................... 381 XII.2.7. Freeware................................................................................................................................................. 382 XII.2.9. Asociaciones.......................................................................................................................................... 383 XII.2.10. Conferencias....................................................................................................................................... 385 XII.3. Conclusiones................................................................................................................. 385

Parte 1 Introducción a la Confiablidad

I INTRODUCCIÓN AL CONCEPTO E IMPORTANCIA DE LA CONFIABILIDAD EN LA CALIDAD DE SERVICIO I.1. INTRODUCCIÓN

En este primer capítulo nos aproximamos al concepto de confiabilidad, también denominado seguridad de funcionamiento, y a su relación con aspectos claves para nuestros activos, productos y servicios industriales como son la calidad o el mantenimiento. La confiabilidad es un término cuya definición está intrínsecamente asociada a la fase operativa de los activos industriales o sistemas productivos, pero que en gran medida depende igualmente de las actuaciones que se hayan realizado en la fase de preparación de los mismos. A su vez la confiabilidad es un término cualitativo, no cuantitativo, y que relaciona diferentes aspectos y aptitudes de los activos productivos y de las organizaciones que los alojan. Veamos entonces una base conceptual de aquellos aspectos claves que tienen que ver con la confiabilidad, que la condicionan, pero también que se ven afectados o impactados por la situación de la misma para un determinado activo industrial. I.2. LA CALIDAD DE UN SERVICIO Y LA CONFIABILIDAD

La calidad de servicio es una aptitud de un servicio, un efecto global de las características del servicio que determina el grado de satisfacción del usuario del mismo (esta definición la obtenemos del vocabulario electrotécnico de la Comisión Electrotécnica Internacional [CEI] que puede consultarse en www.electropedia.org, en concreto estamos consultando el área 191 sobre seguridad de funcionamiento y calidad de servicio). La calidad de servicio depende de diversos factores como podemos comprobar en la Figura 1.1.

2 Aproximación a la Confiabilidad. Aplicaciones Prácticas.

La anterior definición es consistente con la definición de ISO de calidad, entendida como la aptitud de un producto de satisfacer las necesidades de un usuario. En la figura 4.1 la CEI nos indica cómo, la confiabilidad influye en la calidad de servicio a través de la servibilidad, que es un término que se define como la aptitud de un servicio a ser obtenido cuando sea requerido por un usuario y a continuar su cometido durante un tiempo por él requerido, siempre dentro de unas tolerancias y condiciones especificadas por el usuario. Es decir este es un término que mezcla accesibilidad del servicio y continuidad del mismo. La servibilidad a su vez depende de la capacidad y de la seguridad de funcionamiento del sistema o red a través del cual el servicio llega al usuario. Calidad de servicio

Logística de servicio

Facilidad de utilización

Accesibilidad del servicio

Continuidad del servicio

Integridad del servicio

Servibilidad Servicio Dispositivo

Disponibilidad

Capacidad

Fiabilidad

Mantenibilidad

Logística de mantenimiento

Seguridad de funcionamiento - Confiabilidad

Figura 1.1. Factores que condicionan la calidad de servicio - CEI 50 (191).

Un aspecto curioso de las normas CEI es que las definiciones sobre aptitudes de los servicios, llegan sólo a factores de un primer nivel (logística de servicio, facilidad de utilización, servibilidad e integridad de servicio), los niveles siguientes (a

Introducción al Concepto e Importancia de la Confiabilidad en la Calidad de Servicio.

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partir de capacidad y seguridad de funcionamiento) quedan definidos en este vocabulario y en la norma técnica 50-190 de CEI como aptitudes de los elementos (items ), que no del servicio. En este documento incidiremos por tanto fundamentalmente en aptitudes de elementos o dispositivos industriales (item se definen en la norma como toda parte, componente, subsistema, unidad funcional, equipo o sistema que se pueda considerar individualmente).

I.3. LA CONFIABILIDAD Y LA EFICACIA Ó LA SERVIBILIDAD

Quién maneje el vocabulario electrotécnico observará que la servibilidad del servicio es sinónimo de eficacia del dispositivo o sistema industrial, es decir la norma define a un dispositivo industrial (podríamos llegar a pensar en un sistema de producción) como eficaz cuando demuestra su aptitud para responder a una demanda de servicio (expresada por ejemplo en unidades producidas durante un determinado tiempo) de unas características cuantitativas dadas. De acuerdo con la norma además, e igual que sucedía con la servibilidad del servicio, la eficacia del sistema productivo depende de su capacidad de producción y de su confiabilidad, seguridad de funcionamiento o simplemente disponibilidad para producir . La confiabilidad es un término que entendemos tiene su razón de ser asociada a la fase operativa de los activos industriales o sistemas productivos (quién utilice la norma en su versión inglesa observará cómo cada término en inglés que se utiliza para caracterizar la confiabilidad tiene asociada la palabra performance a su derecha, es decir por ejmplo, no se habla de reliability sino de reliability performance ), en esa fase la confiabilidad del sistema es su aptitud o capacidad de cumplir con su propósito ― dentro de los límites del diseño y para unas condiciones operacionales dadas — a través de procesos, tecnologías y personas. El “propósito” del sistema productivo está generalmente expresado en forma de compromisos cuantitativos de servicio durante


períodos de tiempo preestablecidos en sus planes y programas de producción. La aptitud del sistema para cumplir con estos propósitos satisfactoriamente nos permite catalogarlo como un sistema eficaz .

Eficacia del dispositivo

Disponibilidad

Capacidad

Fiabilidad

Mantenibilidad

Logística de mantenimiento

Seguridad de funcionamiento - Confiabilidad

Figura 1.2. La eficacia del dispositivo o del sistema de producción.

La capacidad del sistema productivo es su aptitud, en condiciones internas dadas (por ejemplo, con cualquier combinación o configuración de equipos que se encuentren incluso en diferentes estados de funcionamiento posible, averiados o no), para responder a una demanda de servicio de unas determinadas características cuantitativas. Mientras que la disponibilidad del sistema de producción será la aptitud del mismo para estar en situación de realizar una función requerida en condiciones dadas en un instante dado, o durante un intervalo de tiempo dado, suponiendo que se proporcionan los medios exteriores necesarios. El término confiabilidad, también denominado seguridad de funcionamiento (en inglés “dependability”) expresa un concepto general, sin carácter cuantitativo, que engloba al conjunto de propiedades


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utilizadas para describir la disponibilidad de un sistema de producción y los factores que la condicionan (figura 1.2): fiabilidad, mantenibilidad y logística de mantenimiento. Decir que la eficacia del sistema productivo depende de su capacidad y su confiabilidad, es lo mismo que afirmar que su eficacia quedará condicionada por su diseño, configuración, estado de funcionamiento, correcta operación y ― de manera muy importante ― su adecuado mantenimiento. Un nivel de confiabilidad que garantice la eficacia del sistema productivo se consigue activando una serie de procesos de mejora continua que incorporan en forma sistemática herramientas de diagnóstico, metodologías de análisis y nuevas tecnologías, para optimizar el proyecto, la gestión, la planificación, la ejecución y el control, asociados con la operación y el mantenimiento del sistema productivo. Es necesario por tanto actuar de manera integrada sobre los activos, desde su diseño hasta su operación, como también sobre aspectos relacionados con los procesos y las personas. Definido ya el concepto de eficacia de un sistema productivo, el concepto de eficiencia de la explotación del mismo se obtiene entonces como el cociente entre el nivel de eficacia logrado en dicha explotación y los costes incurridos para ello.

I.4. LA CONFIABILIDAD Y LA SEGURIDAD

Cuando un consumidor o una industria adquieren un determinado dispositivo, le demandará su funcionamiento de manera ininterrumpida (como es el caso normalmente de un frigorífico o un horno) o de forma discontinua (como en el caso de un automóvil). Además de su disponibilidad para desarrollar su función prevista, le requerirá seguridad. Es decir, que opere sin provocar daños (ni al propio usuario, ni a su entorno). En este contexto, la Fiabilidad de los dispositivos o capacidad de los mismos para operar ininterrumpidamente en condiciones adecuadas, según las


condiciones de diseño, se configura como la característica operativa fundamental. Si un dispositivo es totalmente fiable, éste estará siempre disponible y, si como normalmente se establece en las sociedades del primer mundo donde la seguridad es una característica intrínseca a cualquier dispositivo que se lanza al mercado y, por tanto, sólo la avería del dispositivo podría ocasionar daño, a la vez, será totalmente seguro.

λ(t)

T

R(T) = e ∫0 −

λ

(t )⋅dt

= e−

λ⋅t

λ t=0

t

Figura 1.3. Efecto del mantenimiento preventivo sobre la fiabilidad de un dispositivo.

En la realidad, no existen equipos absolutamente fiables. Siempre hay una probabilidad de fallo que debe reducirse hasta valores suficientemente pequeños que permitan la aceptación de los dispositivos por parte de la sociedad. Durante la vida operativa de los equipos, aparecen fallos y averías por causas aleatorias, siendo necesario reparar los equipos averiados y, por tanto, aplicarles mantenimiento correctivo. Asimismo, durante la explotación de los dispositivos en su entorno operativo real, aparecen diversos procesos de degradación o desgaste que incrementan su tasa de fallo y reducen su fiabilidad. Para intentar paliar el impacto negativo de estos procesos, se aplican tareas de mantenimiento preventivo cuyo efecto puede


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visualizarse como la eliminación de un "período de quemado de vida", devolviendo al dispositivo un cierto período de vida útil (Véase Fig. 1.3). Como es sabido, el período de vida útil de un dispositivo se caracteriza por presentar habitualmente una tasa de fallos constante, lo que indica la inexistencia de procesos de desgaste que contribuyan a incrementar la tendencia al fallo de los dispositivos. Tanto la aplicación de tareas de mantenimiento correctivo como aquellas tareas de mantenimiento preventivo que requieren la indisponibilidad de los dispositivos para su ejecución afectan a su indisponibilidad. Lo mismo ocurre en relación con la seguridad, si se tiene en cuenta la correlación existente entre el daño causado y la duración del período de tiempo en el que el foco fuente del agente dañino permanece activo o se considera el incremento del riesgo que se produce, por ejemplo, cuando se dejan indisponibles temporalmente por mantenimiento programado determinados sistemas de seguridad. Como conclusión de lo dicho hasta ahora, puede indicarse que el mantenimiento constituye una de las opciones más adecuadas para conseguir altos niveles de eficacia en la explotación segura de las instalaciones, máxime cuando en un número elevado de ocasiones no se puede actuar directamente sobre la fiabilidad intrínseca de los dispositivos, ya sea modificando su diseño o sustituyéndolos por otros más fiables. I.5. LA CONFIABILIDAD Y LOS COSTES

Los costes de explotación de un dispositivo pueden desagregarse en costes de utilización (CU), costes de confiabilidad (CCF) y costes de no confiabilidad (CNCF). Los costes de utilización comprenden todos aquellos costes requeridos para conseguir arrancar y operar el dispositivo en cuestión (combustible, personal, etc.). Los costes de confiabilidad corresponden a los costes incurridos para el mantenimiento preventivo de los equipos y los asociados a las medidas específicamente implantadas para conseguir unos determinados niveles de fiabilidad, disponibilidad y seguridad.


Por su parte, los costes de No Confiabilidad representan los costes relativos a las actividades de mantenimiento correctivo de los equipos averiados y a las indemnizaciones económicas a las que ha habido que hacer frente por los daños derivados de los accidentes que se hayan podido ocasionar. Si se supone que CU de un dispositivo es independiente de su confiabilidad, CCF crece con ésta y CNCF disminuye según aumenta el nivel de confiabilidad, la curva que representa la suma de C CF y CNCF tendrá un mínimo que corresponde al nivel óptimo de confiabilidad. Será en este punto representativo de un determinado proceso de explotación del dispositivo considerado en el que se obtiene el máximo beneficio de explotación (Véase Figura 1.4, donde B=beneficio y VE=ventas). Por consiguiente, es a este punto hacia el que se debe tender, adoptando las medidas que se juzguen apropiadas. Situaciones de explotación a la derecha del punto óptimo indicarán que se está en unas condiciones de confiabilidad superiores a las óptimas. En términos de mantenimiento, se podría decir que, en tal caso, el equipo está sobremantenido, mientras que situaciones de explotación posicionadas a la izquierda del punto O, corresponderán a procesos de inframantenimiento. B = VE − [C U + C CF + C NCF ] Unidades económicas

CTCF + C TNCF

VE T CUT

A

C TCF + C TNCF

B

O C TNCF

0

CF (TA )

CF (TO )

C TCF

CF (TB)

Confiabilidad

Figura 1.4. Coste de explotación de un dispositivo.


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Según lo anterior, el mantenimiento de los dispositivos tiene como objetivos fundamentales la consecución del máximo beneficio de explotación durante toda su vida operativa (contribuyendo a la generación de ingresos y minimizando los costes asociados a dicha explotación) y el alargamiento de su vida útil. En este sentido, el Departamento de Mantenimiento no debe visualizarse como un centro de costes, sino como un verdadero centro de beneficios que actúa sobre los costes incurridos, pero también sobre los ingresos generados y, por tanto, a la hora de minimizar su presupuesto conviene analizar profundamente la pérdida de valor que se puede ocasionar con dicha decisión. En resumen, se puede concluir que, durante la fase de explotación de un dispositivo, se busca conseguir la máxima eficiencia de explotación, lo que implica maximizar el nivel de confiabilidad (eficacia) logrado por unidad económica dedicada en el período temporal bajo consideración. De aquí, la gran importancia que la confiabilidad tiene para el diseño y explotación de componentes, equipos, sistemas e instalaciones.

I.6. CONFIABILIDAD Y MANTENIMIENTO

La ingeniería en el campo de la confiabilidad, a través del compromiso del factor humano y del análisis cuantitativo, debe observar el comportamiento de los equipos y de sus configuraciones sistémicas, proyectar, mejorar y controlar el mantenimiento, desde la etapa de concepción de nuevos proyectos hasta la operación de los mismos. Definitivamente la ingeniería debe entregar un importante valor al mantenimiento. Su modelado de las variables asociadas con la seguridad de funcionamiento de los equipos y sistemas, y de aquellas relacionadas con los costes globales de los mismos (directos e indirectos) debe lograr identificar las criticidades y riesgos de acuerdo a la combinación de la frecuencia de los eventos y su consecuencia o severidad. Será entonces posible, no sólo ejecutar eficientemente el mantenimiento, sino


además convertirlo en un proceso eficaz que contribuya al objetivo final perseguido por el negocio. Si logramos este cambio en el mantenimiento superaremos su acción limitada a nivel operativo, en una perspectiva del corto plazo, para lograr que asuma además un papel estratégico-táctico, con una visión amplia de mediano y largo plazo. Esta nueva forma de concebir y hacer mantenimiento transformará esta función empresarial desde una unidad de gasto a una de resultados y de oportunidades. Creará una cultura organizacional en la que prevalezca la integración, la prevención, la mejora continua, el conocimiento, la tecnología y la innovación.

I.7. MANTENIMIENTO Y FUNCIÓN REQUERIDA

Hemos comentado cómo para mejorar la confiabilidad de nuestros dispositivos tenemos que intervenir en el plano de la gestión y del mantenimiento de los mismos. Ha quedado claro cómo el mantenimiento incide en cada uno de los factores que caracterizan la disponibilidad: Por un lado fiabilidad y mantenibilidad hacen referencia a aptitudes propias de elementos o de sistemas, estas aptitudes son inherentes a los mismos, pero siempre que se respeten unas condiciones fijadas para su utilización y mantenimiento ; Por otro lado la logística de mantenimiento tiene que ver con aspectos organizativos, es la aptitud de una organización de mantenimiento, en unas condiciones dadas, para proporcionar sobre demanda los medios necesarios para mantener un elemento conforme a una política de mantenimiento dada . Para poder intervenir adecuadamente en la confiabilidad de un dispositivo mediante una mejora de su mantenimiento es necesario conocer con precisión su significado, el cometido de sus distintos tipos y su proceso de gestión para su mejora continua. Profundizamos a continuación en el concepto de mantenimiento para


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preocuparnos a continuación por ofrecer al lector una visión práctica de su proceso de gestión.

Las operaciones en una instalación industrial incluyen (definición adaptada de 50-190-01-12 de CEI, donde nuevamente se realiza para un item ) una combinación de todas las acciones técnicas, administrativas y de gestión, durante el ciclo de vida de la instalación, destinadas a permitir que la misma cumpla una función requerida, adaptando esta función según la necesidad a las variaciones de las condiciones exteriores. Se entiende por condiciones exteriores, por ejemplo, la demanda de servicio y las condiciones ambientales. Dentro de las actividades operativas, las de mantenimiento (UNE-EN 13306, 2001) se definen como una combinación de todas las acciones técnicas, administrativas y de gestión, durante el ciclo de vida de un elemento, destinadas a conservarlo, o devolverlo, a un estado en el cual puede desarrollar una función requerida. Un aspecto importante por tanto de las definiciones anteriores, así como de la definición de disponibilidad, es el concepto de función requerida. La función requerida de un dispositivo se define como una función o conjunto de funciones que son necesarias para que el dispositivo pueda cumplir un determinado servicio. Entonces, el conocimiento de la función requerida del equipo es lo que nos permite denominar a una tarea operativa como tarea de mantenimiento . De tal modo que no podemos decir con propiedad que mantenemos un equipo si no conocemos su función requerida. La definición de la función requerida es una tarea compleja y debe ser precisa en cada entorno operativo. Es compleja pues la función requerida consiste en varias funciones en la mayoría de los casos, además la función requerida de un equipo puede variar para un mismo contexto operacional, esto sucede en los casos en los cuales el equipo tiene distintos modos de funcionamiento. Por ejemplo, un “motor eléctrico” de un submarino puede funcionar propulsándolo o frenándolo según su modo de


operación. Cada modo de operación dicta así una función requerida del motor. La definición de la función requerida es también una tarea precisa, requiere que se detalle lo que se denomina estándar de funcionamiento de cada función, o valor (rango) que permite especificar, cuantificar y evaluar de forma clara esa función del equipo (propósito cuantificado). Un ejemplo de descripción de una función de un equipo mediante su estándar de ejecución es el siguiente: __ Equipo: Bomba Función: Transferir y mantener la circulación del agua de la toma de succión a la piscina. Estándar de ejecución esperado: Transferir a la piscina en condiciones normales entre 25 (-5) l/min y 70 (+5) l/min de agua a 10 (+/- 5) kg/cm 2 .

__ Conocida con precisión la función requerida del equipo, existen dos tipos posibles de tareas de mantenimiento a realizar sobre el mismo. Cuando realizamos tareas que intentan preservar esa función sin que el equipo la pierda o falle funcionalmente (mantenimiento preventivo) o cuando realizamos tareas encaminadas a restituir al equipo a unas condiciones en las cuales cumple con esa función (mantenimiento correctivo). La determinación de la tipología de cada tarea de mantenimiento nos obliga a declarar oportunamente las condiciones en que el equipo ha perdido su función. Así por ejemplo en el caso de la bomba anteriormente comentado, el fallo funcional del equipo se produce si: A. El equipo no es capaz de transferir nada de agua a la piscina; B. Transfiere agua a menos de 20 l/mim; C. Transfiere agua a más de 75 l/min; D. Transfiere agua a menos de 5 kg/cm 2 ; E. Transfiere agua a más de 15 kg/cm 2 .


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Por lo tanto, si hacemos mantenimiento sobre un equipo en que se dan alguna de estas circunstancias y con el propósito de restituirlo a unas condiciones en las cuales cumple con su función anteriormente expresada, estamos realizando un mantenimiento correctivo del equipo. Cada pérdida funcional podrá estar producida por distintos motivos (modos de fallo) y tendrá consecuencias distintas en la instalación dependiendo de cada escenario productivo. Será labor del mantenimiento determinar las acciones convenientes, preventivas o correctivas, incluso rediseño, a asignar al equipo en base a la naturaleza, criticidad y ocurrencia de cada evento que produzca la pérdida funcional.

I.8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS DEL CAPÍTULO

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Wireman T. 1998. Developing performance indicators for managing maintenance. New York: Industrial Press.

II CONFIABILIDAD Y FASE DE PREPARACIÓN

II.1. INTRODUCCIÓN DE CONFIABILIDAD Y FASE DE PREPARACIÓN.

Durante nuestros años de experiencia industrial y en proyectos de investigación, nos hemos encontrado que por lo general al escuchar la palabra “ proyecto ”, esta es rápidamente asociada o relacionada solo al departamento de ingeniería y diseño, al igual que el concepto confiabilidad es asociado al departamento o función mantenimiento; sin embargo tanto como la primera apreciación como la segunda son erróneas. Un proyecto implica la coordinación de todos los recursos disponibles para conseguir determinado objetivo, lo que supone la interacción entre conocimiento (experiencia), tecnología, entorno, estructuras, procesos, servicios y productos (Amendola, 2009). Lo que no se limita a una función en concreto. Por otro lado, la confiabilidad no es únicamente materia de mantenimiento ni de un departamento dedicado sólo al cálculo de indicadores y análisis, No existe fórmula de la confiabilidad de un activo físico, puesto que requiere datos que no sólo genera un único aspecto de la organización sino múltiples.. Es así como las disciplinas de Proyecto y Confiabilidad, comparten apreciaciones erróneas estigmatizadas en el tiempo. Esto ha ocasionado que en la práctica los proyectos no gocen por lo general de confiabilidad desde la fase de preparación (CDFP) . Por otro lado, el enfoque de la aplicación de conceptos, metas y procedimientos de confiabilidad (RCM, OCR, TPM, IBR, RCA, AMEF, etc.), ha estado prácticamente limitado a instalaciones existentes en operación o en fase de construcción. La aplicación de los conceptos de confiabilidad se ha reflejado en los resultados al mejorar la disponibilidad de las instalaciones, lo cual a su vez ha


redundado en un incremento de valor de las mismas. Si se busca maximizar el valor del dinero invertido (optimizar los costes) durante el ciclo de vida del proyecto 1 , la aplicación de los conceptos, metas y procedimientos de confiabilidad no deberían limitarse a la etapa de construcción y operación, estos deberían ser aplicados a lo largo de todo el ciclo de vida del proyecto asociado a la instalación. Esto es lo que se conoce como ya hemos mencionado confiabilidad desde la fase de preparación (CDFP). La aplicación de confiabilidad tendrá un mayor impacto en los resultados, si ésta es aplicada desde la etapa más temprana de un proyecto (fase de diseño del proyecto), razón por la cual, se hace necesaria la generación de un documento que especifique las acciones a seguir en confiabilidad en las fases del proyecto. En la ejecución de una apropiada metodología de dirección de proyectos de inversión, se definen las acciones y enfoque de confiabilidad que deben considerarse durante la fase de preparación, específicamente la fase de definición y desarrollo (visualización, conceptualización y definición). Esta metodología va dirigida al personal que participa durante las fases de preparación de los proyectos y tiene el propósito de asegurar, normalizar y uniformizar; de una manera ordenada, la aplicación de los conceptos, procedimientos y metodologías de confiabilidad durante esta fase e integrarlas con las actividades y documentos que se generan durante el desarrollo de los proyectos de inversión de capital 2 .

1

El ciclo de vida del proyecto se refiere a que para facilitar la gestión, los directores de proyectos o la organización pueden dividir los proyectos en fases, con los enlaces correspondientes a las operaciones de la organización ejecutante. La transición de una fase a otra por lo general está definida por alguna forma de transferencia técnica. (PMI, 2009).

2

Los proyectos de inversión de capital se refieren a aquellos proyectos para la operación de nuevas instalaciones, ampliaciones y “revampings” dentro de todas las áreas operacionales de la empresa.

Confiabilidad y Fase de Preparacióno

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A fin de reflejar más fielmente las necesidades de la empresa y la manera de hacer las cosas, el enfoque y acciones de confiabilidad, se generaran a partir de bibliografía consultada y reuniones con miembros de las Comunidades de Conocimiento de Confiabilidad Operacional, las acciones y enfoque que pretenden ser “las mejores prácticas” de aplicación de confiabilidad en la fase de diseño para las empresas, considerando que la industria debe de promover el ambiente colaborativo que permita que los trabajadores del conocimiento o knowledge workers, trabajen juntos para cumplir con los proyectos y solamente entonces, colectar ese conocimiento para que sea distribuido al resto de la empresa (Amendola, 2008b). Con este enfoque se plantea ir más allá de las grandes teorías de la definición del Asset Management 3 y Confiabilidad, para realmente construir y fortalecer la inteligencia del negocio, y es por ello que es necesario el equilibrio entre humanos, organización e indicadores (Amendola, 2007b). II.2. CONSIDERACIONES Y CONCEPTOS DE CONFIABILIDAD Y FASE DE PREPARACIÓN.

En el presente capítulo, se exponen las consideraciones que justifican y explican la importancia de aplicar los conceptos de confiabilidad desde la etapa de diseño en los proyectos de ingeniería, así como ciertos aspectos conceptuales relacionados con el tema. Recientemente, se ha reconocido que uno de los enfoques más importantes para incrementar valor en una instalación, es mejorar la disponibilidad o la utilización de la misma. El enfoque tradicional comúnmente utilizado para incrementar valor, ha sido aumentar el volumen de las ventas y la capacidad de manufactura del activo,

3

Expresión en inglés para referirse a la gestión integral de activos físicos


reducir costes, la apertura de nuevos mercados o la combinación de estos factores. Un incremento en la disponibilidad, se puede lograr mejorando los procedimientos de operación, técnicas de mantenimiento de activos y con la confiabilidad intrínseca de la instalación. A raíz del reconocimiento de este nuevo enfoque, ha surgido el concepto de Utilización de Activo (UA), el cual toma en consideración las ventas y la disponibilidad. El objetivo primordial de una instalación, es maximizar la UA o maximizar el valor del dinero invertido a lo largo del ciclo de vida del proyecto. Al realizarse “benchmarking ” con otras compañías, se ha encontrado que la pérdida de oportunidad de UA se debe a problemas que están distribuidos equitativamente entre Operaciones, Mantenimiento y Diseño. Para mejorar la disponibilidad de una instalación, se hace necesario aplicar conceptos, metas y procedimientos de confiabilidad a lo largo de toda la vida del proyecto (CDFP). La clave para obtener una instalación que sea coste-efectiva y tener un producto/instalación confiable es a través de la aplicación de los conceptos de confiabilidad desde la etapa más temprana del proyecto o en la etapa de diseño y preparación (particularmente en la etapa de definición y desarrollo). Es en esta etapa cuando la aplicación de confiabilidad tiene mayor impacto u oportunidad de afectar los resultados, ya que el proyecto es lo suficientemente flexible para ser modificado o rediseñado sin un impacto elevado en los costes. De lo contrario, si las mejoras por confiabilidad se aplican una vez que se haya “congelado” el diseño, cualquier cambio o modificación tendrá un impacto sustancial en los costes. Al observarla curva de oportunidades de reducción de coste/programación en un proyecto (ver Figura 2.1), existe un paralelismo entre esta oportunidad y la correspondiente a la aplicación de los conceptos de confiabilidad. Como se aprecia, hay mucha más oportunidad de influenciar los resultados de coste y tiempo durante


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las etapas tempranas del proyecto, cuando los desembolsos son relativamente mínimos que en las etapas subsiguientes, cuando se construye y opera la instalación. Lo mismo sucede al aplicar confiabilidad a las instalaciones, si los conceptos son aplicados tempranamente, la influencia que puede tener en el nivel de confiabilidad del producto/instalación, será mucho mayor que cuando se aplique en una fase intermedia o tardía del proyecto.

Curva de Oportunidades de Reducción de Coste / Programación en un Proyecto

Aprobación del Proyecto

+ D A D I N U T R O P O

-

Identificación de Proyecto, Alineación con el plan de Negocio

Selección Mejor(es) Opción(es) Mayor Precisión de estimados

Definición completa alcance y PEP clase presupuesto

DEFINICIÓN Y DESARROLLO (FRONT END LOADING)

Otorgamiento de Buena Pro

Contratación

Materialización PEP Hasta Completación mecánica

+

Operación Análisis Cumplimiento Expectativas de Negocio

O S L O B M E S E D

-

CONTRATACIÓN

EJECUCIÓN

OPERACIÓN

PEP: Plan de Ejecución de Proyectos

Figura 2.1. Coste/Programación en un proyecto

¿Quiénes deben participar en la aplicación de confiabilidad en la fase de preparación de un proyecto?, la respuesta a esta pregunta es que se requiere de la participación de las experiencias y habilidades multidisciplinarias de diferentes especialistas. Para lograr un máximo valor, se requiere una combinación de prácticas de gerencia, financiera, de ingeniería, construcción y otras prácticas aplicadas a activos en búsqueda de un coste de ciclo de vida económico. Este concepto tiene que ver directamente con CDFP y mantenibilidad de activos físicos.


Un aspecto a considerar a lo largo del ciclo de vida de un proyecto, es lograr un balance adecuado entre productividad y seguridad a un coste óptimo. Este coste óptimo va dirigido a modelar y analizar los distintos escenarios con el fin de poder determinar el momento oportuno para realizar una actividad, conocer la viabilidad económica de algún proyecto o bien determinar el número óptimo de repuestos apoyando así al desarrollo de los paquetes de trabajo (Amendola, 2001; 2007). Es de vital importancia para la confiabilidad en la fase de diseño y preparación , la adecuada instalación y puesta en servicio de los equipos, lo que implica la definición de los procedimientos de operación y la utilización de documentos que nos permitan acumular información referida a: los sistemas y subsistemas, modos y causas de fallo, funciones primarias y segundarias, consecuencias, como los históricos de fallos. Es decir, tener documentadas además de las consideraciones anteriores, las frecuencias de fallos que serán empleadas posteriormente para la implementación de los programas, análisis de riesgos y evaluación de costes. Supone también por parte del fabricante, la definición del grado de confianza que puede concederse a un elemento, ateniéndose a la calidad de los materiales empleados, la perfección con que ha sido elaborado, la multiplicidad, la modularidad y cuidado de los controles como pruebas a que ha sido sometido dicho equipo. Cuando un elemento satisface a todas estas condiciones, se puede tener una seguridad casi absoluta en su capacidad de funcionamiento y por lo tanto en la confiabilidad. En este sentido la técnica OCR (Optimización Coste Riesgo) ayuda a modelar y analizar estos distintos escenarios. La información requerida para el análisis OCR estará referida a la frecuencia de fallos y sus consecuencias, con la finalidad de buscar el mínimo impacto total del negocio y la evaluación de la posible extensión de la vida útil del activo físico (Woodhouse, 2000). Todo ello tiene un efecto directo en la confiabilidad, y por lo tanto debe considerarse como parte de los aspectos de


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confiabilidad a ser aplicados en el ciclo de vida del proyecto. Para conseguirlo se recomienda el enfoque de gerencia de los riesgos o “Risk management ” (PMI, 2009). Según Ivorra (2002), los riesgos deben ser tratados teniendo en cuenta todos los componentes y áreas del conocimiento de un proyecto, como son: los aspectos humanos, la normativa y entrega de cada resultado, lo intrínseco del propio proyecto, lo concerniente al manejo de la información, las relaciones con terceros, así como el manejo del cronograma, las suposiciones generales y particulares del proyecto, el presupuesto y su manejo, y el entorno del proyecto. Es por ello que el “Risk Management” debe integrar los procesos de: Identificación y documentación, análisis (Cualitativo y Cuantitativo), planificación de la respuesta, plan de seguimiento y control (Amendola, et al., 2005). Con la ejecución de este grupo de procesos, se pretende definir las estrategias para cada uno de los siguientes aspectos, algunos de los cuales están estrechamente relacionados:

-

Diseño (diseño robusto vs. diseño de bajo coste).

-

Estrategia de mantenimiento y operación.

-

Gerencia de eventos anormales.

-

Desincorporación del activo.

-

Manejo de personal y cultura corporativa.

-

Responsabilidad en seguridad y medio ambiente.

-

Gerencia de escasez de recursos.

-

Actitud ante agentes reguladores (entes gubernamentales).


La definición de estrategias podría causar conflictos entre productividad y seguridad. Por ejemplo, cuando una producción ininterrumpida requiere tomar acciones que afecten la seguridad a corto o a largo plazo. Las estrategias más prudentes se soportan en un diseño robusto, mantenimiento preventivo y proactivo, respuestas tempranas a señales de deterioro con aplicación de técnicas de confiabilidad. En el otro extremo, las estrategias están movidas por un plan agresivo de producción lo que redunda en unas instalaciones o diseños menos robustos (a menudo más baratos), mínima inspección y mantenimiento en la espera de obtener máxima producción con un mínimo de interrupciones de operación. Las estrategias a aplicar en cada uno de los aspectos arriba señalados, dependen de varios factores, entre ellos: la política de la empresa, el presupuesto disponible, la proyección del mercado, etc. Los aspectos de gerencia de riesgo necesario para tomar en consideración durante la etapa de definición y desarrollo son los dos primeros señalados arriba: diseño, estrategia de mantenimiento y operación.

II.3. CONFIABILIDAD EN LA ETAPA DE DEFINICION Y DESARROLLO.

Para el diseño teniendo en cuenta la confiabilidad , supone implementar toda una serie de actividades para garantizar, la no aparición, de eventos críticos en la ejecución del proyecto y en las operaciones futuras. Entre estas actividades podemos mencionar la coordinación, preparación, vinculación y comunicación de los departamentos responsables del proyecto y de operación, como por ejemplo de: gerencia media y alta, producción, mantenimiento y seguridad, teniendo en cuenta también, aspectos relacionados con el fin último de la organización que es hacer negocio.


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Adicionalmente, es importante considerar en esta etapa de diseño, aspectos de construcción e instalación bajo esquemas de rentabilidad, seguridad, manteniabilidad y posibles contingencias para garantizar que las acciones de mantenimiento y seguridad se puedan llevar a cabo de forma confiable y segura, permitiendo a su vez, las condiciones especificadas para la operación y producción. Es aquí donde hablamos de un concepto combinado para el diseño y preparación óptima como puesta en servicio de un activo. Se debe incluir además, a el fabricante de los equipos, para que suministre documentos o especificaciones que contengan las características de seguridad y operación. También todo el equipo responsable debe considerar los posibles escenarios, riesgos y amenazas para esta etapa de diseño y futura utilización del activo. Esto implica involucrar aspectos económicos y externos como la demanda, requerimientos y especificaciones de producción, como los operativos que repercutirán en los costes de producción y mantenimiento. Resulta importante implementar normativas y guías de confiabilidad para su correcta gestión. Entre las normativas tenemos UNE-EN 60300-1 para gestión de los programas de confiabilidad y UNE-EN 60300-2 para elementos y tareas del programa de confiabilidad. A continuación se enumeran las fases que conforman la etapa de definición y desarrollo. La aplicación de confiabilidad en la fase de preparación se divide en las tres fases que forman la etapa de Definición y Desarrollo de un proyecto de inversión de capital: Visualización, Conceptualización y Definición . Cada fase viene esencialmente dividida en Acciones de confiabilidad y Enfoque de confiabilidad . En este sentido se dan las acciones, procedimientos o documentos a realizar o a generar durante la fase correspondiente. También se especifica el responsable (grupo o posición dentro del proyecto), los ejecutores (participantes) y en algunos


casos, una breve explicación de la acción con ejemplos concretos que ayuden a aclarar las ideas. El enfoque de confiabilidad , se refieren a acciones y sugerencias ("tips" básicos) a llevar a cabo para facilitar y ayudar en la aplicación de los conceptos de confiabilidad durante la fase correspondiente. La aplicación de confiabilidad en la fase de preparación de los proyectos debe regirse por los siguientes principios fundamentales (Amendola, 2006):

-

La aplicación de confiabilidad en la fase de diseño , no requiere la intervención de un grupo de especialistas adicionales o con conocimientos particulares, ni tampoco cambiando la estructura organizacional (a excepción si se detectan deficiencias en la misma). Los mismos participantes habituales de los proyectos son los que deben aportar la confiabilidad a través de sus acciones y la generación de documentos.

-

Concienciar a los participantes de los proyectos de inversión de capital, en la importancia y la necesidad de aplicar confiabilidad desde el diseño como forma de maximizar la utilización del activo o el valor del dinero invertido a lo largo del ciclo de vida del proyecto.

-

La aplicación de los conceptos y procedimientos de gestión de riesgo son fundamentales para incrementar la confiabilidad de las instalaciones. Existe una estrecha vinculación entre productividad y seguridad, como también debe establecerse un balance entre ambos, aún cuando lo que se busca es lograr altos niveles de productividad y seguridad. Estos aspectos deben considerarse desde la fase de diseño y como parte integral de aplicación de confiabilidad.

-

Aún cuando los conceptos de confiabilidad puedan ser comprendidos por la gerencia media, ingenieros y otros participantes de un proyecto, es muy


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importante la participación y la comprensión de la alta dirección de la empresa.

Durante la ejecución de los proyectos y a fin de asegurar la aplicación exitosa de conceptos de confiabilidad en la fase de preparación, es importante contemplar cierto enfoque común en cada fase del proyecto. Veamos a continuación, algunos ejemplos importantes:

-

¿Nuestras acciones están alineadas al negocio? Mantener siempre presente la alineación del proyecto con el plan de negocios.

-

Risk Management. Identificar los riesgos de desviación con respecto al plan de negocios y hacer un análisis continuo de los potenciales riesgos identificados que podrían impedir el cumplimiento del mismo.

-

¿Todo el equipo de proyecto comprende la aplicación el concepto de confiabilidad desde el diseño? Asegurar que cada participante de un proyecto comprenda la aplicación de los conceptos de confiabilidad durante la fase de de preparación de los proyectos. Aquí se implica a la gerencia encargada del negocio, personal de mantenimiento y operaciones y todos los ingenieros que participan en el proyecto.

-

¿Tenemos los recursos? Asegurar que los recursos estarán disponibles para cuando se requieran. Este proceso amerita el concurso de equipos multidisciplinarios y deben planificar el tiempo para asegurar su participación. Este tiempo debe contemplar, además de reuniones de trabajo, tiempo para recopilación de información y trabajo de preparación.


-

Información Disponible. Asegurar que la información estará disponible y que los participantes de los proyectos sepan como tener acceso a la misma antes que ésta sea utilizada.

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Inseparables Confiabilidad e Ingeniería. No separar las actividades de confiabilidad de las actividades de ingeniería. Estas actividades no deben ser realizadas de manera paralela sino integradas.

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Inamovibles miembros claves. evitar en lo posible realizar cambios en los miembros claves del equipo durante la fase de conceptualización y definición. Está demostrado que puede afectar negativamente los resultados del proyecto.

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Comunicar los resultados. Comunicar los resultados de aplicar confiabilidad a la gerencia y al equipo de trabajo.

A continuación, se dan las acciones y enfoque de confiabilidad para cada fase de la etapa de definición y desarrollo de los proyectos. Es de destacar que las acciones enumeradas no son secuenciales, algunas se pueden realizar de manera simultánea y otras de manera secuencial.

II.3.1. ACCIONES Y ENFOQUE/A LINEACIÓN DE CONFIABILIDAD II.3.1.1. C ONFIABILIDAD EN LA F AS E DE V ISUALIZACIÓN

En la fase de Visualización se generan los proyectos de inversión, los cuales se originan de cualquier parte de la empresa, aunque generalmente provienen del análisis del ambiente externo e interno de la empresa o análisis DAFO (Debilidades, Amenazas, Fortalezas, Oportunidades) que se realiza como parte de los ciclos de planificación. En esta fase se debe satisfacer tres objetivos principales:


-

-

27

Establecer los objetivos y propósitos del proyecto. Verificar la alineación de los objetivos del proyecto con las estrategias de la empresa. Desarrollo preliminar del proyecto.

Las actividades para lograr este objetivo son:

- Elaborar alcance del proyecto. - Elaborar el estimado de costes “orden de magnitud aproximado”. - Preparar el plan de ejecución “orden de magnitud aproximado”. - Evaluar la factibilidad técnica y económica de proseguir con el proyecto.

Acciones de Confiabilidad

1) Realizar “una vista” preliminar por procesos y tecnologías asociadas a través de un banco de datos de procesos e instalaciones, el cual debe estar soportada con información interna y externa. Esta acción permitiría orientar la selección o descarte de opciones de acuerdo a experiencias propias y externas a la empresa. Responsable: Ejecutor. 2) Determinar el impacto que tendría la instalación del punto de vista funcional del negocio. Esto permitiría de una manera global a la empresa establecer las acciones a tomar del punto de vista de cumplimiento del mercado. Como parte de


esta acción es necesario establecer un plan de contingencias. Esta información ayuda en la determinación de la viabilidad o no del proyecto. Responsable: Ejecutor 3) Para cada opción considerada, realizar un estudio de sensibilidad considerando escenario optimista/pesimista y el escenario más probable. Esto permitiría seleccionar o descartar opciones consideradas. Responsable: Ejecutor

Enfoque/alineación de la Confiabilidad

1) Identificar y acordar la tasa de descuento a ser utilizada en los análisis de ciclo de vida LCC a ser aplicados en ésta y las siguientes fases del proyecto. Responsable: Finanzas, Ejecutor. 2) Al elaborar el alcance preliminar del proyecto que debe ser realizado en función de una máxima utilización del activo (UA) y tomando en consideración los futuros costes de mantenimiento. Responsable: Dueño de la instalación y la organización de Ingeniería y Proyectos, ya que ambos poseen la experiencia e información más valiosa y relevante para tal fin. Ejecutor. 3) En la elaboración del alcance preliminar, evitar introducir elementos adicionales que los distorsionen, como por ejemplo, diseñar para una capacidad superior a la realmente requerida o plantear instalaciones asociadas no indispensables.

4) Es importante considerar si existe la posibilidad de un cambio futuro en las especificaciones del producto. Ej.: si se diseña una planta para producir un producto con un contenido máximo aceptable de metanol, es necesario prever si


29

para el futuro la demanda del producto tendrá cambio de especificaciones en cuanto al contenido de metanol (más exigente). En este caso, habrá que orientar el diseño de la planta para que sea más adaptable a los cambios de especificaciones de producto.

II.3.1.2 C ONFIABILIDAD EN F AS E DE C ONCEPTUALIZACIÓN

El propósito de esta fase es la selección de la(s) mejor(es) opción(es) y la mejora en la precisión de los estimados de costes y tiempo de implantación para reducir la incertidumbre y cuantificar los riesgos asociados y determinar el valor esperado para la(s) opción(es) seleccionada.

En la fase de conceptualización se deben cumplir los siguientes objetivos:

-

Organizarse para la fase de planificación del proyecto.

-

Seleccionar la(s) opción(es) preferida(s) y solicitar los fondos para ejecutar las actividades que permitan obtener un estimado de coste “Estimado Aproximado”.

Acciones de Confiabilidad


1) Generar directrices de mantenimiento e inspección preliminares para cada una de las opciones seleccionadas. Apoyarse en experiencias de otras plantas. Responsable: Personal de mantenimiento e inspección. 2) Realizar un análisis de ciclo de vida (LCC) para determinar la viabilidad económica del proyecto. Esto permitirá descartar o aceptar diversas opciones seleccionadas en la fase de Visualización. Previa a la realización del análisis LCC, deberán tomarse en consideración las siguientes acciones (Amendola, 2006):



Identificar las estrategias preliminares de mantenimiento que puedan afectar el diseño conceptual del proyecto.



Especificar el desempeño mínimo esperado y de protección de los activos a ser adquiridos en el futuro (relacionado con confiabilidad y seguridad). Responsable: Unidad de negocio soportada por el grupo FEL.

3) Realizar un Análisis Preliminar de Peligro (APP). Responsable: Líder de Proyecto y personal de Mantenimiento y Operaciones. 4) Este proceso permite dimensionar la instalación y toma en cuenta mantenimiento, probabilidad de fallo y capacidad efectiva (% de disponibilidad x capacidad de procesamiento). Este proceso facilita la selección de la(s) opción(es) generada. 5) Aplicar técnicas de incremento de valor (Ingeniería de Valor, Constructibilidad, Simplificación de procesos) para justificar del punto de vista técnico/económico la(s) opción(es) seleccionada. Responsable: Personal de Confiabilidad y equipos mecánicos, Ingeniería de Procesos y de Operaciones.


31

6) Determinar el Safety Integrity Level (SIL) de la instalación. Esta acción va orientada a establecer el control de la instalación. Responsable: Ejecutores de Mantenimiento y Operaciones. 7) Elaborar el documento: Principios de Confiabilidad (Principios de Confiabilidad) el cual es requerido como parte del Sistema Unificado de Calidad (SUC). El documento debe contener la siguiente información: 

Definición de los sistemas y subsistemas de la instalación.



Entorno operacional de la instalación y subsistemas.



Funciones primarias y secundarias (aplicación de principios de Ingeniería de Valor) y analizar los modos y efectos de falla, y sus consecuencias.



Diagrama de decisión y estructurar el plan de mantenimiento sobre la base de tareas predictivas, correctivas, preventivas y proactivas.



Nivel de Integridad del Sistema (SIL).



Nivel de Integridad de la Instalación (SIL).



Criterios de respaldo de equipos bajo los conceptos de redundancia activa o pasiva.



Cálculo de disponibilidad inherente y operacional de equipos y sistemas, sobre la base de un registro histórico de paros y arranques, documentado con las causas de paro.



Confiabilidad de servicios (electricidad, aire de suministro, combustible, etc.)



Redundancia del sistema de control, seguridad y de emergencia.



Coste de ciclo de vida de la instalación.




Coste de penalización por impacto en la producción, calidad, seguridad y ambiente por fallos catastróficos de la instalación.



Incidencia de la instalación en el brillo/imagen de la empresa.



Confiabilidad de los procesos aguas arriba de la instalación.



Tareas y procedimientos requeridos para extender la vida útil de los equipos.



Tareas y procedimientos para medir la eficiencia operacional de equipos/sistemas.

8) Realizar análisis “What If” al final de la fase. Esto aplicará a proyectos que contengan un alto número de procesos químicos, físicos y mecánicos interrelacionados. La decisión de realizar el análisis será del equipo de proyectos. Responsable: Líder de proyecto y ejecución de operaciones y mantenimiento.

Enfoque/alineación de la confiabilidad

1) En la medida que avanza el proyecto, el alcance se va definiendo con mayor precisión. Esto implica que es posible desarrollar modelos de confiabilidad más sofisticados que soporten el diseño, las especificaciones y el desarrollo de estrategias de paradas de planta y de mantenimiento en etapas más avanzadas del proyecto. Sin embargo, hay que prestar particular atención a estos modelos, ya que pueden tener una importante incidencia en el coste final del proyecto y quizás no sean justificables del todo. Dependiendo de la naturaleza del proyecto, es preferible utilizar modelos más sencillos que pueden llevar a resultados igualmente útiles.


33

2) Los diagramas de ubicación de equipos (utlizado 3D CAD) deberán ser realizados lo más temprano posible aún teniendo poca información de los equipos mayores. Lo que permitirá tener una mejor idea de la disposición de los equipos durante el desarrollo del proyecto y particularmente antes de realizar el HAZOP (Payne et al, 2004). 3) Al elaborar los alcances, es necesario que se preparen siguiendo la misma metodología, el mismo nivel de detalles y en lo posible, con el mismo equipo de trabajo. En otras palabras, es necesario tener consistencia en la elaboración de los alcances que traería como beneficio una mayor confianza en el trabajo de evaluación, el cual a la larga se traduce en mayor confiabilidad a la opción seleccionada.

II.3.1.3 C ONFIABILIDAD EN F AS E DE D EFINICIÓN

El propósito de esta fase es desarrollar en detalle el alcance y los planes de ejecución de la opción seleccionada, para obtener el financiamiento requerido para ejecutar el proyecto, preparar la documentación que sirva de base para la ingeniería de detalle y la contratación de la ejecución del proyecto y confirmar si el valor esperado del proyecto cumple con los objetivos del negocio.

La fase de Definición debe satisfacer tres objetivos principales:

-

Desarrollar el paquete de definición del proyecto.

-

Establecer proceso de contratación y el documento de solicitud de ofertas.


-

Preparar el paquete para la autorización del proyecto.

Acciones de confiabilidad

1) Definir la funcionalidad del proyecto. Una vez seleccionada una opción (en la fase de Conceptualización), se requiere que las definiciones funcionales de todos los equipos y sistemas sean documentadas formalmente en la medida que los diagramas de tuberías e instrumentación (DIT) sean preparados. Para esto, se debe generar un documento que contenga el diseño conceptual del sistema, o lista de funciones primarias y activos asociados (relacionar la funcionalidad de los equipos), a saber: • Estudio de disposición de equipos. • Especificación de equipos y tuberías. • Definición funcional de la instrumentación. • Filosofía de control. • Descripción de proceso. Responsable: Equipo de diseño del proyecto. Ejecutor: Personal de Operaciones y Mantenimiento.

2) Realizar un estudio de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (RCM); OCR; IBR en conjunto al análisis HAZOP. El resultado de este estudio llevará a una recopilación de los modos de fallo que podrán esperarse cuando la instalación esté operando. La combinación de ambos estudios, es decir, HAZOP y RCM, OCR,


35

IBR son lo que se conoce como HAZROP. Responsable: Ejecutor. El mismo personal responsable de realizar HAZOP. La combinación de ambos estudios es de mayor efectividad y de mayor eficiencia que realizar los estudios separados. 3) Realizar Análisis Cuantitativo de Riesgo (ACR) a fin de cuantificar el riesgo de un fallo de la instalación, basado en la identificación de modos de fallo y el cálculo de sus probabilidades. En los modos de fallo es importante incluir fallos humanos. Responsable: Ejecutor. 4) Identificar estrategias de mantenimiento (mantenibilidad). Se debe generar una política de mantenimiento adecuado buscando optimizar costes. En este caso, los costes de mantenimiento requerido para alcanzar un cierto nivel de confiabilidad (y por lo tanto seguridad y producción a largo plazo) están balanceados con los costes de los fallos. Esta consideración, lleva a incrementar la disponibilidad de la instalación y se logra considerando la accesibilidad, detección y aislamiento rápido de fallo, mantenimiento en línea, facilidad de remoción de reemplazo y de reparación con mínimos ajustes. Estas recomendaciones y tareas evitarán que al final de la ingeniería de detalle, el diseño final sea total o parcialmente sometido a revisión por razones de mantenibilidad, el cual puede llevar a realizar rediseño antes de la fase de construcción. Este rediseño puede llegar a ser costoso en labor y tiempo.

II.4. RUTA DE IMPLANTACIÓN DE CONFIABILIDAD EN LA ETAPA DE DEFINICIÓN Y DESARROLLO

La implantación de los conceptos y acciones de confiabilidad descritas en las fases de visualización, conceptualización y definición se esquematiza en la Figura 2.2, donde


se muestra de manera ordenada y secuencial. Dentro de la secuencia hay acciones que pueden ser aplicadas de manera simultánea. VISUALIZACIÓN Determinar impacto del punto de vista funcional del negocio.

“Screening” preliminar por procesos y tecnologías.

Estudio de sensibilidad ante diferentes escenarios

CONCEPTUALIZACIÓN Análisis p reliminar de peligro (APP).

Determinar valor de disponibilidad (o el v alor de UA) por medio de simulación de eventos discretos.

Aplic ar técnicas de incremento de v alor

Determinar el SIL de la instalación Generar directrices de mantenimiento e inspección preliminares para cada opción seleccionada

Análisis de cic lo de vid a (LCC) para cada opció n

DEFINICIÓN Definir la funcionalidad del proyecto

Realizar un estudio RCM/HAZOP Análisis Cuantitativo de Riesgo (ACR) Identificar estrategias de mantenimiento (mantenibilidad) Definir guías de diseño y respaldo de equipos (“spares”)

Análisis de variabilidad

Documento “Principios de Confiabilidad” Realizar análisis “What If”

Definir nivel de confiabilidad requerido

Criterios/esfuerzo de inspección para equipos estáticos

Figura 2.2. Ruta de implantación de confiabilidad en la etapa de definición y desarrollo.

II.5. MEJORES PRÁCTICAS DE LA CONFIABILIDAD DESDE EL DISEÑO

La correcta y completa aplicación de confiabilidad desde la etapa de diseño de un proyecto, permitiría una mejor utilización del activo (UA) y maximizará el valor del dinero invertido en una instalación hasta la Fase de Desincorporación de un proyecto.


37

La metodología planteada es susceptible a evolucionar en el tiempo en la medida que se adquiera mayor experiencia en su aplicación. Es un proceso de mejora continua a fin de lograr las “mejoras prácticas” de confiabilidad adaptadas a nuestra realidad y a nuestra manera de hacer las cosas, y así lograr instalaciones que sean de “clase mundial”. Los aspectos de confiabilidad señalados, van dirigidos a centrar el alcance del proyecto de una manera más eficiente ya que permite identificar alcances innecesarios. Esto llevaría a identificar áreas incompletas del diseño conceptual y un mejor entendimiento de los requerimientos de mantenimiento de las instalaciones (mantenimiento en diseño), lo que redunda en el futuro en una reducción de costes de mantenimiento, una mejor aplicación de las actividades de mantenimiento donde sea requerido y reducción de la tasa de fallos. La etapa de diseño de un proyecto no está limitada únicamente a la etapa de definición y desarrollo, también se encuentra la etapa de Implantación que comprende la ingeniería de detalle, aprovisionamiento de materiales y la construcción. Sin embargo, si los conceptos de confiabilidad son aplicados a cabalidad desde Definición y Desarrollo, las consideraciones de confiabilidad en las etapas posteriores serán de poco impacto en la instalación, ya que es en las etapas iniciales del proyecto donde se tiene mayor efecto. No se puede esperar obtener el 100% del beneficio potencial la primera vez que se aplique confiabilidad en la fase de preparación de proyectos. Esto requiere de un proceso de aprendizaje y cada uno de los participantes debe “internalizar” el proceso de aplicación de confiabilidad desde esta fase. La aplicación de confiabilidad en la fase de preparación de proyectos debe llevar implícito el balance entre la productividad, seguridad y riesgo . Este balance debe alinearse con el diseño y estrategia de mantenimiento. Sin un adecuado


balance entre productividad, seguridad y riesgo, se puede comprometer la integridad mecánica (seguridad) de la instalación al momento de tomar decisiones operacionales.

DEFINICIÓN Y

DESARROLLO

IMPLANTACIÓN

VISIÓN

CONCEPTUALIZACIÓN

DEFINICIÓN

IDENTIFICACIÓN DE PROYECTO

SELECCIÓN MEJOR(ES) OPCIÓN(ES) MAYOR PRECISIÓN ESTIMADOS

DEFINICIÓN ALCANCE P.E.P. DETALLADO

OPERACIÓN

CONTRATACIÓN Y EJECUCI ÓN

OPERACIÓN Y EVALUACIÓN CONTINUA

PROC.CONTRATACIÓN MATERIALIZACIÓN P.E.P. HASTA COMPLETACIÓN MECÁNICA

PUESTA EN OPERACIÓN ANÁLISIS CUMPLIMIENTO EXPECTATIVAS DEL NEGOCIO

N

N

I/P

I/P

M

I

I/P

M

M

N

M

M

N

N

I/P

Rol Principal

Rol Moderado o Co-Gerencia

Rol Menor

N = Unidad Negocio I = Ingeniería M = Mantenimiento P = Proyecto

Figura 2.3. Proceso de ejecución proyectos / roles (Amendola, 2006).

Generar un banco de datos, el cual sería obtenido con la información de cierre de cada proyecto. Esta información debería ir complementada con fuentes externas de información. Este banco de datos debe de incluir información de procesos, tecnologías asociadas, datos de confiabilidad e información de costes.

II.6. ENFOQUE EN LA CONFIABILIDAD DESDE EL DISEÑO, NEGOCIO, Y ELIMINACIÓN DE LAS RESTRICCIONES – “T HE BUSINESS RELIABILITY”


39

Una estrategia robusta debe ser construida con la suma de diferentes enfoques (asset management, project management, energy management, CDD y confiabilidad humana) y soportada por diferentes elementos: alineación, conocimiento del negocio, habilidades, competencias, sostenibilidad, competitividad y sobre todo integración (PMM Institute for Learning).

Figura 2.4. CBR – Modelo de confiabilidad basada en la restricción (PMM Institute for Learning, 2005)

Nuestra propuesta es que la verdadera confiabilidad del negocio dependerá de la integración y retroalimentación de 3 áreas (ver figura 4): Diseño e ingeniería (Alimentada por las áreas operaciones, mantenimiento e información), Eliminar las


restricciones 4 (identificando con datos todo aquello que esté impidiendo a la organización alcanzar su máximo rendimiento), y Funcionamiento y Sostenibilidad (que es el centro y eje interactivo que alimenta a la inteligencia del negocio). Crear una estrategia no es lo más complicado (esta puede comprarse quizás con unos pocos euros o bajarse de internet), lo más complicado es operacionalizarla; es decir, crear el ambiente y definir las acciones necesarias que lleven a que la estrategia sea implementada (Amendola, 2009b).

II.7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS DEL CAPITULO

− Amendola L, Depool T. 2006. Validación del Modelo de Confiabilidad Humana en

la Gestión de Activos, VIII Congreso de Confiabilidad, Asociación Española de la Calidad, Madrid. España − Amendola L. 2007b. Gestión de Activos: negocio en el negocio “El necesario

equilibrio entre humanos, organización e indicadores”. Con Mantenimiento Productivo Nº 47. México. − Amendola L. 2001. Modelos Mixtos en la Gestión del Mantenimiento. Dpto. de

Proyectos de Ingeniería e Innovación Universidad Politécnica de Valencia España. − Amendola L. 2006. Gestión de Proyectos de Activos Industriales. ISBN: 84-8363-

052-4. Editorial Universidad Politécnica. España.

4

La teoría de las restricciones (TOC) define restricción a todo aquello que impide que se logre la meta de la organización, estas pueden ser tanto físicas como no físicas por ejemplo: políticas, falta de formación de los empleados, estratégicas erróneas, etc. (Goldratt, 1994)


41

− Amendola L. 2007. Dirección y Gestión de Proyectos de Paradas de Plantas:

Propuesta Metodológica para su Mejora Basada en Juicios de Experto, Validación de la misma y Generación de un Modelo Maestro. Tesis Doctoral Documento Inédito UPV. España. − Amendola L. 2008b. “Debemos cambiar” Cuidado con el entorno en la

implementación de modelos integrados de activos”. Ingeniería y Gestión de Mantenimiento Nº 60. − Amendola L. 2009. Alineación del Project Management con la Estrategia de la

Organización. ISBN Editorial Renacimiento: 978-84-8472-440-7 / ISBN Editorial PMM Institute for Learning: 978-84-935668-2-1. España. − Amendola L. 2009b.Operacionalizando la estrategia. ISBN: 978-84-935668-5-2.

Editorial PMM. − Amendola L, Depool T, Gonzalez M, Palacios E. 2005. Aplicación del Risk

Management en la Dirección y Gestión de Proyectos con soporte en Tecnología de la Información. AEIPRO. IX Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos. − Goldratt E. 1994. La Meta. Editorial Diaz de Santos. − Ivorra J. 2002. La Gerencia de Riesgos- Factor Crítico de Éxito. Tercer Congreso

Ibero-Americano de Gerencia de Proyectos. Caracas-Venezuela. − Payne J, Roberts M, Thomas N. 2004. Case History: Fawley FCCU Olefins Project.

Careful planning enabled the delivery construction and installation of a replacement of 860-ton reactor within a 64 days turnaround. Hydrocarbon Processing. − PMI (Project Management Institute). 2009. Guía del PMBOK® Guía para la

Dirección y Gestión de Proyectos 4ta Edición. ISBN: 9781933890722. PMI


− PMM Institute for Learning. 2005. Disponible en: www.pmmlearning.com. − UNE-EN 60300-1. 1996. Gestión de la Confiabilidad. Parte 1: Gestión del

Programa de Confiabilidad. − UNE-EN 60300-2. 1997. Gestión de la Confiabilidad. Parte 2: Elementos y Tareas

del Programa de Confiabilidad. − Woodhouse J. 2002. User Guides, de software APT-Integrated Toolkit. Versión

3.0. Asset Performance Tools Ltd.

III CONFIABILIDAD EN LA FASE OPERATIVA III.1.‐ INTRODUCCIÓN

Por lo general, para actuar de manera integrada sobre los activos y mejorar la confiabilidad de los mismos en la fase operativa podemos considerar la oportunidad de intervenir en dos vertientes: -

En el plano de la organización, favoreciendo su actividad productiva principal o esencial, los procesos en ella existentes y la gestión participativa (organización aligerada – lean organization ) sobre las estructuras funcionales y jerárquicas; y

-

En el plano de la gestión y el mantenimiento de los activos físicos, desarrollando una visión amplia sobre todo el ciclo de vida de los equipos e instalaciones (impulsando la gestión e ingeniería del mantenimiento en esta fase).

A continuación presentamos aspectos que relacionan nuestra mejor operación y mantenimiento con la confiabilidad de los equipos industriales en esta fase operativa. Como sabemos la gestión de estos aspectos es clave a la hora de conseguir una fiabilidad y mantenibilidad operativas que se aproximen a los valores inherentes obtenidos durante el diseño de los equipos. III.2.‐ CONFIABILIDAD Y OPERACIÓN DEL EQUIPO INDUSTRIAL III.2.1.‐ INTRODUCCIÓN

La buena operación de los equipos influye en la fiabilidad y mantenibilidad de los mismos. En este apartado se van a proponer buenas prácticas observadas para asegurar la operación de los equipos dentro de su estándar operativo y se


comentarán casos donde se pueda apreciar el impacto de operaciones fuera de control en la seguridad de funcionamiento de los equipos. Como se ha descrito anteriormente, la fiabilidad de un equipo o instalación depende en gran medida del diseño de los mismos así como de las acciones de mantenimiento en la fase de explotación, tanto en sus aspectos de mantenimiento preventivo como en la calidad de las reparaciones . Otro aspecto de gran incidencia en la fiabilidad es la operación de los equipos. Este es el que trataremos en este apartado. A su vez, la mantenibilidad se ve afectada por el diseño de los equipos e instalaciones (accesibilidad) así como por los medios de acceso, conocimientos del personal, herramientas, repuestos y procedimientos operativos. Igualmente, nos centraremos en esta última parte.

III.2.2.‐ INCIDENCIA DE LA OPERACIÓN EN LA FIABILIDAD

La operación de los equipos es una de las principales causas que inciden directamente sobre la fiabilidad y la mantenibilidad. Concretamente, si nos centramos en la primera, podemos decir que es la segunda en importancia después de los fallos mecánicos. Como puede verse en la siguiente figura, los fallos operacionales son la segunda causa de fallos en una refinería de petróleo después de los fallos de equipos. Las rutinas de operación tales como procedimientos de puesta en marcha, limpieza de equipos, comprobaciones periódicas, regimenes de carga,

Confiabilidad en la Fase Operativa

45

procedimientos de parada son de suma importancia para la fiabilidad de los equipos. Refiriéndonos al entorno de una planta de proceso, veamos algunos ejemplos:

Figura 3.1. Fallos de equipos en una refinería de petróleos. Fuente: Hydrocarbon processing market.

• Sellos mecánicos en bombas centrífugas: Estos son equipos idóneos para

asegurar la estanqueidad de las bombas. Sin embargo, en muchas ocasiones no cumplen su función y se producen rotura de los mismos. Dejando a un lado un diseño y/o un montaje inadecuado que producen no pocas averías, habría que señalar que uno de los principales motivos de mal función y/o rotura de los mismos es debido a una operación inadecuada causada habitualmente por falta de limpieza una vez parado el equipo por lo que, cuando se pone en servicio de nuevo, produce daño en las caras o por falta de calentamiento de las tuberias en la puesta en servicio por lo que el fluido de proceso es más viscoso produciendo ello daño en las caras del sello.


• Instrumentación: Aquí podríamos diferenciar entre la instrumentación en línea y

fuera de línea. Para la primera, es frecuente encontrarnos con malfuncionamiento en los equipos debido a la deposición de solidos en las mismas procedentes de suciedad en las lineas y/o los equipos de o por la solidificación del fluido de proceso. En ambos casos está relacionado con las rutinas de operación de limpieza de las instalaciones, parada y puesta en marcha. Como ejemplos especificos podríamos mencionar: o

o

o

o

o

o

o

válvulas de control que no hacen un cierre adecuado o con los asientos dañados. Medidores de caudal tipo Coriolis con tubos total o parcialmente obstruidos por solidificación del fluido de proceso en los mismos. Placa de orificio para medida de caudal con obstrucción parcial por deposición en la misma de suciedad o restos del montaje (cartones, trapos, etc.). Medidores de caudal tipo vortex con obstrucción de orificios de medida. Medidores de presión con sello separador dañados por una sobrepresión provocada por un golpe de ariete producido por una apertura brusca de una válvula. Medidores de caudal de tipo rotámetro dañados por un golpe de ariete o con una medición incorrecta por suciedad en el tubo. Analizadores de líquidos (PH, conductividad, etc.): La suciedad de la muestra es causa frecuente de medidas incorrectas en estos equipos.

En el caso de instrumentación fuera de línea, la casuística es muy similar pero con el añadido de el instrumento no está en contracto directo con el


47

proceso sino que es este el que ha de ser llevado hasta él para realizar la medida. Algunos ejemplos: o

o

Analizadores de gases (Infrarrojos, ultravioletas, cromatografos, etc): Una muestra inadecuada tanto en composición como en presión y/o temperatura produce alteraciones en los sistemas de toma y adquisición de muestras (SAM) provocando medidas incorrectas e incluso daño de los equipos en ocasiones. Medidores de presión / presión diferencial: Utilizados tanto para medida de presión, presión dieferencial como de nivel por altura manométrica como también para medida de caudal mediante la utilización de elementos primarios deprimógenos (placas de orificios, toberas, pitot, etc.). Una de las principales causas de malfuncionamiento son debidas a obstrucción del tubing de conexión con el proceso o a daños originados por sobrepresiones.

Figura 3.2. La apertura de una válvula demasiado rápido puede producir golpe de ariete.

• Tuberías: Daños en las tuberías o en sus soportaciones por golpes de ariete

producidos por apertura brusca de válvulas, fenómenos de corrosión/deposiciones por dejar fluido durmiente en tuberías que no están en operación.


• Válvulas manuales: Daños en los asientos por aplicación de un par excesivo para

“asegurar un buen cierre”. En muchas ocasiones se uilizan barras para ejercer un par mayor en la falsa creencia de que cuanto mas se apriete, mejor cierra la válvula.

Figura 3.3. Husillo pandeado debido a la operación mediante barras y válvula con suciedad arrastrada por la línea.

• Compresores alternativos: Daños en las válvulas de los cilindros por arrastre de

liquido e, incluso sólidos, con los gases a comprimir. • Motores eléctricos: Es frecuente por parte de muchos operadores arrancar de

forma repetida y continuada un motor eléctrico hasta “la rotura” sin pararse a pensar que hay un problema que hace que las protecciones del mismo disparen. Es también frecuente someter a los motores a sobrecargas continuadas. En ocasiones se elimina o se cambia el valor de tarado de las protecciones eléctricas: protección térmica, diferencial, de cortocircuito, de número de arranques, etc. • Bombas: Por utilización de estos equipos fuera de los rangos de funcionamiento

para los que fueron diseñados: sobrecarga continuada produciéndose vibraciones y desgaste de piezas “acelerado”, regímenes de funcionamiento muy bajos


49

produciendo que el equipo entre en cavitación al bajar por debajo de la presión de vapor. Este tipo de operaciones afecta también a otro tipo de equipos dinámicos como soplantes.

Figura 3.4. Curva de la bañera de una máquina infra y sobrecargada. Fuente ATISAE.

• Gestión de alarmas: En muchas ocasiones, se reconocen las alarmas pero no son

comunicadas adecuadamene produciendo una falta de acción por mantenimiento cuando se requiere y ocasionando, por tanto, un daño en los equipos.

Se han mencionado algunos ejemplos, aunque la lista sería interminable, pero son lo suficientemente claros para comprender como incide la operación en la fiabilidad de las instalaciones. Mediante un plan de entrenamiento conseguirse optimizar este impacto.

y seguimiento puede


III.2.3. SOPORTE DE OPERACIONES EN LA MEJORA DE LA FIABILIDAD

Si en el apartado anterior veíamos como las tareas de operación tienen una alta incidencia sobre la fiabilidad, ahora veremos como operaciones puede ser una ayuda fundamental en la detección de fallos incipientes , en la reparación de pequeñas averías así como en la realización de sencillas labores de mantenimiento preventivo.

En estos principios en los que se basa el mantenimiento productivo total o TPM. Por tanto, si llevamos a cabo esta metodología cubriremos todos los planteamientos expuestos en este apartado (y muchos mas). Sin embargo, hay que puntualizar que no es necesario implantar toda la metodología para realizar acciones con resultados positivos en el planteamiento realizado.

Partiendo de la base que el operador es quien está en mayor contacto con la máquina es fundamental aprovechar esa situación para sacar el máximo beneficio en términos de fiabilidad. Así, es necesario que esté entrenado para detectar cualquier anomalía en la misma: Un ruido raro distinto al “ habitual”, un olor fuera de lo común, un aspecto distinto, manchas, derrames, fugas, parámetros de operación anormales, etc. Deben de ser “señales de alarma” que pongan en marcha mecanismos de actuación. Además, se deben desarrollar listas de chequeo que, integradas con el resto de comprobaciones propias de la producción, obliguen a la realización de estas tareas así como que permiten tracear estas actuaciones.


HOJA DE RUTA DE AGUAS

Rev 6

Día de la semana: . Fecha: / / . Unidad WWTP Salida H68501 (TI-68511-102) °C Flotantes aerator Air lift (FI68512101) Nm3/h MLSS en Aerator (1) ppm Estado thickener (Agua+Fango/Fango) N° Extracción/XCV fango (2) CW Nivel portafeed NaClO Nivel portafeed DN2760 Nivel portafeed DN2300 Nivel portafeed BD1500 Cloro residual (Cloro Libre con kit) ppm CWR (FI-68101-102) AP bar CWR (PI-68101-101) bar Caudal Total entrada a F-68412 A/B/C (Q t) * m3/h Caudal de entrada al F-68412A (Q fa) * m3/h Caudal de entrada al F-68412B (Q fb) * m3/h Caudal de entrada al F-68412C (Q fc) * m3/h CHEMICAL STORAGE N69702A Cubrebridas atacados/fugas Presión en impulsión N69702A bar N69703A/B fugas Presión en impulsión N69703A/B bar ºC Temperatura Cuerpo N-69702 A (Sulfúrico) RWTP Nivel biocida

N68439A (biocida)

T68420 (bisulfito) N68423 A/B (bisulfito), poner Redox T68421 A/B (antiincrustante) N68424 A/B (antiincrustante) SDI entrada F-68411 A/B/C/D Caudal de entrada al F-68411A (Qa) Caudal de entrada al F-68411B (Qb) Caudal de entrada al F-68411C (Qc) Caudal de entrada al F-68411D (Qd)

TURNO ___ Operador

Mañana

Noche

Tarde

20-35 N/P/M 80 -140 5500 - 6000 AF/F N°/N° Litros (aprox.) Litros (aprox.) Litros (aprox.) Litros (aprox.)

0.3-0.5 8-10 1.5-2.5 aprox 300 aprox 100 aprox 100 aprox 100 S/N 4 S/N 8 0 - 55 (4)

* El criterio para ver si es necesario lavar algún filtro de arena será el siguiente: Si el caudal que pasa por un filtro activo (Qf) es inferior a 0.25 multiplicado por el caudal total que pasa por los tres filtros (Qt) en servicio entonces habrá que lavar ese filtro. Resumiendo: Si Qf > 0.25 x Qt no lavar filtro, excepto cuando ΔP es alta (3). Si Qf < 0.25 x Qt lavar filtro, y anotar en libro de relevos. Jueves 19:00 h. Conectar el 1º y 3º jueves de cada mes la bomba diesel de La Mina. Bomba arrancada por:

Jueves 19:00 h. Conectar el 2º y 4º jueves de cada mes la bomba diesel de la Cooling Tower. Bomba arrancada por:

Litros (aprox.)

L/h

4

pH m3 mV

Sí / No S/N - 5.5 >3 (1/10) máx 400

(5) Observando la pantalla Analizadores ROI de AIM, se ven picos de Cloro (aprox. cada 12 horas) debidos a la inyección de biocida, y entre estos picos el nivel de cloro es 0. N68422 A/B dosificando (HCl), poner pH

Rango

TURNO ___ TURNO ___ Operador Operador

Domingo 19:00 h. Medir caudal de agua bruta.

Litros (aprox.)

L/h * * * *

Caudal total a los F-68411 A/B/C/D (Qt) * SDI salida F-68402 A/B/C Cloro libre a la salida F68411A/B/C/D

m3/h m3/h m3/h m3/h

1,6 3-6.5 -

m3/h

Suma de los anteriores

ppm

FQIR6840321 FQIR6840381

m3/h m3/h

EHS avisará puntualmente sobre la venida del laboratorio externo para la toma de muestras del efluente al mar.

1-3.5 0

(1) Si los MLSS están por encima de 6000 habrá que realizar una extracción hacia el espesador de fangos . (2) Si sale fango por l a XCV 09 habrá que realizar una extracción h acia el filtro de band as. (3) Si la presión diferencial es alta, habrá que lavar el filtro por el que pase menor caudal en primer lugar. (4) Si la temperatura de la bomba de Sulfúrico es superior a 55 ºC, comprobar si hay alguna válvula sanders mal abierta. (5) Si no hay picos de cloro podrá ser debido a que no ha entrado biocida. Esto habrá que comprobarlo, detectar la causa y actuar. NOTA: Cualquier acción que se t ome de acuerdo con los epígrafes (1) al (5) anterio res se deberáanotar en el l ibro d e relevos.

Figura 3.5. Ejemplo de ronda de operaciones con acciones para detección de anomalías de equipos integrada.

51


En la siguiente Figura 3.5 se ve un ejemplo de una ronda de operaciones en una planta de tratamiento de aguas. En la misma se han incluido tareas de detección del estado de los equipos que den información a mantenimiento de la evolución de los mismos: fugas, presiones, temperatura, etc. En cuanto a la realización de pequeñas reparaciones, podríamos mencionar el famoso TLC (Tightening, Lubrication and Cleaning) de TPM que incluye las tareas de limpieza, lubricación y apriete de conexiones como filosofia de tareas básicas. Hay muchas tareas de mantenimiento de fácil ejecución que pueden ser realizadas por los operadores con un entrenamiento adecuado produciendo con ello una rápida resolución de las mismas y con el consiguiente ahorro de costes de mantenimiento así como la simplificación de las labores burocraticas del flujo de la orden de trabajo: creación de aviso, aprobación de mismo, planificación, ejecución, cierre, notificación, etc. Pongamos algunos ejemplos centrados nuevamente en una planta de proceso: • Equipos estáticos: o

o

o

o

o

o

Engrase de válvulas manuales: Del husillo y de la válvula en general. Limpieza filtros aspiración de bombas con vapor o condensado. Incluye desmontaje y montaje del mismo. Colocación de discos ciegos hasta 4” Apriete de bridas hasta 4”. Cambio de juntas. Purgadores: Incluye inspección de correcto funcionamiento, apriete de bridas, cambio de juntas.

• Equipos dinámicos:


o

o

o

53

Lubricación de bombas: Incluye retirada aceite viejo, llenado de aceite nuevo y limpieza. Reposición cuando sea necesario. Ajuste de prensas de bombas: Apriete cuando exista una fuga. Sellos de Bombas: Incluye eliminación de fugas, calentamiento de tomas de lavado, desconexión y soplado con vapor o condensado cuando se sospeche de obstrucción en las lineas.

• Electricidad o

o

o

Rejillas de motores: Inspección y limpieza Rearme de interruptores de motores: Cuando se rearme un máximo de 3 veces, enclavar y pasar aviso a mantenimiento. Cambio de luminarias: Con enclavamiento previo de interruptores.

o

Arranque de grupos electrógenos: en modo manual.

o

Apriete de conexiones sueltas en baja tensión.

• Instrumentación o

o

o

o

o

o

Válvulas de control : Engrase de vástago, eliminación de fugas de aire por apriete de racord o sustitución, eliminación de fugas en empaquetadura mediante apriete. Niveles visuales: Reapriete de conexiones para eliminación de fugas. Detectores de llama: Limpieza del cristal del detector. Incluye desmontaje para detectores en hornos y calderas. Transmisores de presión diferencial: reapriete o sustitución de racord, comprobación del cero del instrumento, limpieza de conexiones con agua, condensado o vapor. Manómetros: Reapriete de conexiones para eliminación de fugas, limpieza y/o sustitución. Medidores de temperatura locales: Sustitución del medidor incluyendo aflojamiento y reapriete de conexiones.


Figura 3.6 : Aplicación de metodología TPM a una planta industrial .

Por último, dentro de las acciones a realizar por los operadores con el fin de ayudar a mantenimiento en la mejora de la fiabilidad al tiempo que se optimizar los recursos, estaría la realización de pequeñas tareas de mantenimiento preventivo. Muchas de estas acciones podrían ser las ya mencionadas pero, en lugar de realizarlas cuando ya hay un síntoma de mal función, se harían con una frecuencia preventiva determinada. Los 3 niveles mencionados los combinamos en la siguiente figura que corresponde a la implementación de la metodología TPM a una planta de extrusionado de plástico y en el que se tomó la metodología 6 sigma para el desarrollo. Distinguimos 3 niveles: • Nivel 1: Observación e investigación • Nivel 2: Comprobación y control • Nivel 3: Mantenimiento preventivo. Tareas no muy técnicas para

operadores y las más técnicas y complejas para mantenimiento.


55

Nivel 3 Tareas de mantenimiento preventivo

Repetative Procedure Assets en EMPAC

Asset Frecuencia Schedule No.

Cambiar helicoils Limpieza codigo 30 (Apoyo) Quitar tapones vacio (Vent ports) (Apoyo) Cambio piston apriete rodillo pelitizadora Cambiar juntos de vent port Injeción de mesamol en la linear (Sis de vacio) Li mpieza los cuchillos de la Peletizadora Cambiar los ceramicas en peletizadora Cambiar thermoparas Cambiar electrovalular de agua de bara limpiar filtro de aire de refrigeracion de motor

7 dias 7 dias

28 dias

Nivel 2 Tarea o Comprobar

Repetative Procedure Assets

Asset

Frecuencia

en EMPAC

Schedule No.

Comprobar nivel de aceite y fugas en el reductora Comprobar Suciodad de filtros de Aire Comprobar sujecciones y presados de los cables DE LAS RESISTENCIAS DEL EXTRUSOR. Comprobar el estado de termopares y vainas c omprobar fugas de RDP en tubing e injectores de las lineas Comprobar nivel de aceite y fugas en la bomba de RDP de cada linea Peletizador: Combrobar fugas de aire en los pistones, Comprobar

5001, 5002 5003, 5004 5020, 5021, 5022

cada linea cada linea cada linea

1644 7 dias 1644 7 dias 1644 7 dias

5023, 5024, 5025 5026, 5027, 5028 5029, 5030, 5031

cada linea c ada linea cada linea

1644 7 dias 1644 7 dias 1644 7 dias

5032, 5033, 5034

cada linea

1644 7 dias

5035, 5036, 5037

cada linea

1644 28 dias

estado de las ceramicas, Comprobar que estan limpios los detectores de velocidad. Comprobar estado de las ruedas en los baños de agua

Nivel 1 Tarea

Repetative Procedure Assets en EMPAC

Asset Frecuencia Schedule No.

Limpiar los cables y tuberias Limpiar la zona de prensas limpiar los feeders bien Comprobar PDI Aire Comprobar Helicoils

diario diario diario

Figura 3.7. Aplicación de la metodología TPM. Fuente: Conde Cavero. Tesis Doctoral

En la Figura 3.7 se incluye una hoja de aplicación de esta metodología a la zona de extrusión. Se pueden ver los tres niveles de tareas mencionados. Ha de incluirse también el procedimiento a que corresponde, los equipos asociados y la frecuencia de realización de dicha tarea.


III.2.4.‐ INCIDENCIA DE LA OPERACIÓN EN LA MANTENIBILIDAD

Según comentado, los procedimientos operativos afectan a la mantenibilidad de los equipos e instalaciones. Así, cuando es necesario realizar una intervención de mantenimiento en un equipo, ya sea de carácter preventivo como correctivo, los tiempos necesarios para que mantenimiento pueda empezar a trabajar pueden ser bastante significativos. Estos incluyen las siguientes tareas: • Parada del equipo • Aislamiento del equipo del resto de la instalación: cierre de válvulas,

colocación de discos ciegos, etc. • Enclavamiento de fuentes de energía: eléctrica, térmica, neumática, etc. • Limpieza de equipos. • Firma de permisos de trabajo.

Una vez concluida la intervención, es necesario realizar las tareas a la inversa para restablecer al equipo a sus condiciones de servicio. A

1

TBF1

2

TTI1

TBF2

3

TTI2

TBF3

B

4

TTI3

TBF4

TTI4

TBF5

TBF: Tiempo de Buen Fun cionamiento. TTI: Tiempo de Indisponibilidad. 1, 2, 3, 4 instantes de interrupción.

Avi so a Mto

Tiempo pasivo 1

Restricciones seguridad 1

Avi so a Producción

TTR D iag nó st ic o

L og ís tic a

Eliminación restricciones seguridad 2

Tiempo pasivo 2

R ep ara ci ón

TTR: tiempo de reparación

Figura 3.8. Representación gráfica de los tiempos de mantenimiento.


57

Con el fin de optimizar estos tiempos, es necesario analizar cada uno de ellos e intentar eliminar aquello que es superfluo. En este sentido, puede ser muy interesante la aplicación de metodologías “LEAN” o de producción ajustada.

III.3.- CONFIABILIDAD Y GESTIÓN DEL M ANTENIMIENTO III.3.1. INTRODUCCIÓN

De manera precisa podemos decir que la moderna gestión de mantenimiento incluye (UNE-EN 13306, 2001) todas aquellas actividades de gestión que determinan los objetivos o prioridades de mantenimiento (que se definen como las metas asignadas y aceptadas por la dirección del departamento de mantenimiento), las estrategias (definidas como los métodos de gestión que se utilizan para conseguir esas metas u objetivos), y las responsabilidades en la gestión. A las actividades anteriores debemos sumar también aquellas que luego, en el día a día, nos permiten implementar estas estrategias planificando, programando y controlando la ejecución del mantenimiento para su realización y mejora, teniendo siempre en cuenta los aspectos económicos que resulten relevantes para la organización. La gestión de mantenimiento debe ser eficaz y eficiente. La eficacia muestra la bondad con que un departamento o función de mantenimiento consigue los objetivos impuestos en base a las necesidades de la empresa. La eficacia de la gestión se concentra entonces en lo correcto de los procesos que se emprenden y en que los procesos produzcan el resultado esperado de los mismos. La eficacia de la gestión de mantenimiento nos permitirá entonces minimizar los costes indirectos de mantenimiento, aquellos asociados con las pérdidas de producción y en última instancia con la insatisfacción del cliente. Por tanto, en el caso de mantenimiento, la eficacia de


la gestión de esta función podemos entenderla como la satisfacción que la empresa tiene con la capacidad y condición de sus activos, o con la mejora general de los costes que experimenta cuando la capacidad de producción está disponible cuando se necesita. La eficiencia de nuestra gestión de mantenimiento es realizar estas tareas con el mínimo esfuerzo, minimizando derroche o desperdicio de recursos, y los gastos asociados a los mismos. Si logramos mejoras de eficiencia en el proceso de gestión, éstas nos permitirán minimizar los costes directos de mantenimiento, es decir realizar un servicio de mantenimiento de igual o mejor calidad a costes más competitivos. Se puede demostrar, que para la gestión eficaz y eficiente del mantenimiento, es posible conseguir los anteriores puntos entendiendo bien los dos siguientes aspectos: •

El proceso de gestión de mantenimiento , que tiene un curso de acción, es decir una serie de pasos a seguir y;

•

El marco general de referencia para la gestión , es decir la estructura básica de soporte constituida por una serie de herramientas, métodos y técnicas específicas que conforman un sistema básico, que es necesario para una gestión avanzada del mantenimiento.

III.3.2. UN MODELO PRÁCTICO PARA LA GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO

A continuación se concreta lo anteriormente comentado de forma sencilla y práctica, pensando siempre en facilitar a los gestores de mantenimiento la aplicación de los conceptos anteriores. Se presenta entonces un modelo genérico propuesto para la gestión de mantenimiento, que tiene en cuenta e integra muchos de los modelos encontrados en la literatura hasta la fecha, o de los empleados en la práctica en empresas de amplia tradición y excelencia en este campo. El modelo está compuesto


59

por ocho bloques (Figura 3.9), que distinguen y caracterizan acciones concretas a seguir en los diferentes pasos del proceso de gestión de mantenimiento. Es un modelo dinámico, secuencial y en bucle cerrado que intenta caracterizar de forma precisa el curso de acciones a llevar a cabo en este proceso de gestión para asegurar la eficiencia, eficacia y mejora continua del mismo. Tal y como se indica en la figura de referencia, los primeros tres bloques condicionan la eficacia de la gestión, los siguientes bloques aseguran la eficiencia de las misma y su mejora continua de la siguiente forma: Los bloques 4 y 5 incluyen acciones para la planificación y programación del mantenimiento, incluyendo por supuesto la planificación de la capacidad del departamento de mantenimiento. Los bloques 6 y 7 están dedicados a la evaluación y control del mantenimiento y del coste de los activos a lo largo de su ciclo de vida. Finalmente el bloque 8 se centra en acciones para asegurar la mejora continua de la gestión. Effectiveness Phase 1:

Definition of the maintenance objectives and KPI’s

Assets priority and maintenance strategy definition

Phase 8:

Improvement

Phase 2:

Continuous Improvement and new techniques utilization

Phase 3:

Immediate intervention on high impact weak points

Phase 4:

Design of the preventive maintenance plans an d resources

Phase 7:

Phase 6:

Phase 5:

Asset life cycle analysis and replacement optimization

Maintenance execution assessment and control

Preventive plan, schedule and resources optimization

Assessment

Efficiency

Figura 3.9. Modelo del proceso de gestión del mantenimiento (Crespo, 2007)


Dentro de cada una de estos bloques de nuestro modelo de proceso de mantenimiento encajan diferentes herramientas, métodos y técnicas específicas (Figura 3.10). Para hacer esto, en esta sección introduciremos brevemente cada técnica y discutiremos como puede ser de mayor ayuda a los procesos de tomas de decisiones que tienen lugar en cada etapa del proceso. De esta forma caracterizamos además la estructura de soporte de mantenimiento. Effectiveness Phase 1:

Definition of the Phase 1: maintenance Balance objectives and Score Card KPI’s (BSC)

Phase 8: Phase 8:

Phase2: 2: Phase

Criticality Assets priority Analysis and maintenance strategy(CA) definition

Improvement

Continuous Total Productive Improvement Maintenance and new (TPM), techniques e-maintenance utilization

Phase 3: Phase 3:

Immediate Failure Root intervention Cause Analysis on high impact (FRCA) weak points

Phase 4:

Design of Phase 4: theReliabilitypreventive maintenance Centred plans and Maintenance resources (RCM)

Phase 7:

Phase6: 6: Phase

Phase 5:

Phase 7: Asset life cycle Life Cycle analysis Cost Analysis and replacement (LCCA) optimization

Reliability Maintenance Analysis (RA) execution & Critical Path assessment andMethod control (CPM)

Phaseplan, 5: Preventive Risk ―Cost schedule Optimization and resources (RCO) optimization

Assessment

Efficiency

Figura 3.10. Ejemplo de técnicas dentro de la estructura de soporte para la gestión de mantenimiento (Crespo, 2007)

Así por ejemplo, para poder asegurar que los objetivos operacionales de mantenimiento y la estrategia no son inconsistentes con los objetivos generales del negocio (Fase 1), podemos introducir e implementar en el área de mantenimiento técnicas como el Cuadro de Mandos Integral (The Balanced Scorecard –BSC). El BSC es específico para la organización para la cual es desarrollado y permite la creación de una serie de indicadores claves de rendimiento (KPIs) para medir el desempeño de la


61

gestión de mantenimiento, que están alineados con los objetivos estratégicos de la organización. Al contrario que otras medidas convencionales que están orientadas al control, BSC coloca en el centro de su análisis la estrategia global y la visión del negocio para de esta forma enfatizar en la consecución de una serie de metas en el rendimiento de la organización. Estas metas se diseñan para alinear a la gente con una visión general para la organización. Las metas para los indicadores seleccionados se establecen siguiendo un proceso participativo que requiere de la involucración de agentes interiores y exteriores a la organización de mantenimiento, la participación de la dirección de la empresa, y de personal considerado clave en las unidades operativas de la función mantenimiento, junto con usuarios claves del servicio (Fase 1). De esta forma, las medidas de rendimiento de la función mantenimiento se ligan con el éxito de la organización al completo. Para jerarquizar los activos de producción (Fase 2). Cuando los objetivos y estrategias de mantenimiento están definidos, existen un número importante de técnicas cualitativas y cuantitativas que nos ofrecen una base sistemática sobre la cual basar nuestras decisiones a la hora de clasificar los activos productivos en base a la importancia de su función para la consecución de los objetivos del negocio. Muchas de las técnicas cuantitativas utilizan algún tipo de variación de un concepto clave en esta fase que es la evaluación probabilística del riesgo y la obtención del número/índice probabilística de riesgo del activo (PRA/PRN). Los activos con índice mayor serán los primeros en ser analizados. Existen igualmente métodos para eliminar los puntos débiles en equipos/sistemas de alto impacto (Fase 3). En activos críticos, antes de pasar a desarrollar las acciones a incluir en nuestro planes de mantenimiento, es muy conveniente analizar posibles fallos repetitivos, crónicos, cuya frecuencia de aparición pueda incluso ser excesiva. Si somos capaces de encontrar, y eliminar si es posible, las causas de estos fallos podremos ofrecer un alto retorno inicial a la inversión en nuestro


programa de gestión de mantenimiento. Entonces, nos será mucho más fácil acometer las fases sucesivas de análisis y diseño de planes de mantenimiento, que requieren de una importante inversión de tiempo y recursos. Existen diferentes métodos para realizar este análisis de puntos débiles en activos críticos, una de los más conocidos es el del análisis de causa raíz de fallos (Root Cause Failure Análisis – RCFA). Este método consiste en una serie de acciones que son tomadas para encontrar la razón por la cual existe un determinado modo de fallo y la forma de corregirla. Las causas por las cuales los fallos aparecen pueden clasificarse en físicas, humanas o latentes. La causa física es la razón por la que el activo falla, la explicación técnica del motivo por el cual el activo tuvo el problema o falló. La causa humana incluye los errores humanos (acción u omisión) que acaban dando lugar a causas físicas de fallo. Finalmente, las causas latentes incluyen a todas aquellas deficiencias organizacionales y de gestión que hacen posible que aparezcan errores humanos y que no se corrijan con el paso del tiempo (fallos en sistemas y procedimientos). Las causas latentes de fallo serán por lo general, nuestra mayor preocupación en esta etapa del proceso de gestión del mantenimiento. El diseño del plan de mantenimiento preventivo para un determinado sistema (Fase 4) requiere la identificación de sus funciones y de la forma en que estas funciones dejan de cumplirse, además del establecimiento de una serie de tareas efectivas y eficientes de mantenimiento, basadas en consideraciones que tienen que ver con las seguridad y economía de nuestro sistema. Un método formal para la consecución de este objetivo es el Mantenimiento Centrado en la Fiabilidad (Reliability Centred Maintenance - RCM). Existen igualmente técnicas de optimización para la mejora de los programas de mantenimiento. La optimización de los planes y programas de mantenimiento (Fase 5) puede ser realizada para mejorar la eficacia y eficiencia de las políticas de mantenimiento que resultan de un diseño inicial del plan y del programa de tareas. Los modelos a aplicar dependen, por lo general, del horizonte de tiempo elegido para el


63

análisis. De esta forma, los modelos con largo horizonte temporal se preocupan de aspectos relacionados con la capacidad de mantenimiento, el diseño del almacén de repuestos, o por ejemplo, los tiempos o intervalos más idóneos para realizar las tareas de mantenimiento. Los modelos de optimización a medio plazo pueden ocuparse, por ejemplo, de optimizar la secuencia de actividades a realizar en una parada importante de una planta, mientras que los modelos de mantenimiento cuyo horizonte temporal es de un más corto plazo se centran en la mejora de la asignación de recursos y en su control. Los enfoques de modelado, analíticos y empíricos, son muy diversos. La complejidad del problema es a menudo muy alta y fuerza a la consideración de ciertas suposiciones para simplificar la resolución analítica de los modelos, o a veces reducir las necesidades computacionales. La ejecución de las actividades de mantenimiento — una vez diseñadas, planificadas y programadas tal y como se ha descrito en apartados anteriores — tiene que ser evaluada y las desviaciones controladas para perseguir continuamente los objetivos de negocio y los valores estipulados para KPIs de mantenimiento seleccionados por la organización (Fase 6). Muchos KPIs, son construidos o se componen a partir de otra serie de indicadores técnicos y económicos de nivel más bajo. Por lo tanto, es muy importante asegurarse que la organización captura datos convenientes y que esto los datos son correctamente agregado/desagregados según el nivel requerido de análisis de operaciones de mantenimiento. Para determinados escenarios y activos de producción, el análisis de costes de ciclo de vida (Fase 7) se hace imprescindible. Imaginemos por ejemplo las empresas de transporte público colectivo, que destinan cada año cantidades muy importantes a la renovación de equipos, siendo la elección de la configuración de estos un aspecto muy importante a considerar. Mientras que los costes de adquisición del equipo (que incluyen investigación, diseño, prueba, producción y construcción) son por lo general obvios, el análisis de costes de ciclo de vida depende crucialmente de valores derivados


de la fiabilidad que no son aparentemente visibles. Por ejemplo del análisis de la tasa de fallos, del coste de las piezas de recambio, de los tiempos de reparación, de los costes de los componentes, etc. Por lo tanto, un análisis de costes de ciclo de vida es importante para tomar decisiones sobre la adquisición de nuevos equipos (reemplazo o la nueva adquisición), donde proporciona tres ventajas importantes: -

-

Todos los costes asociados con un activo se hacen visibles. Permite a un análisis entre funciones del negocio. Por ejemplo, comprobar cómo bajos costes de R&D puede conducir a altos costes de mantenimiento en el futuro; Permiten a la gerencia desarrollar predicciones exactas.

Finalmente, comentar que existen técnicas para la mejora continua del mantenimiento. La mejora continua de la gestión de mantenimiento (Fase 8) será posible utilizando técnicas y tecnologías emergentes en áreas que se consideren de alto impacto como resultados de los estudios realizados en fases anteriores de nuestro proceso de gestión. Por lo que respecta a la aplicación de nuevas tecnologías de mantenimiento, el concepto “e-maintenance” emerge como componente del concepto “e-manufacturing”, el cual promueve el beneficio de las nuevas tecnologías de la información y comunicación para crear entornos corporativos y distribuidos multiusuario. “E-Maintenance” puede ser definido como un soporte de mantenimiento que incluye recursos, servicios y gestión necesarios para permitir la ejecución de un proceso proactivo de toma de decisiones en mantenimiento. Este soporte no sólo incluye tecnologías de Internet (i.e. ICT, Web-based, tether-free, wireless, infotronic technologies) sino también, actividades “e-maintenance” (operaciones y procesos) como los de “e-monitoring”, “e-diagnosis”, “e-prognosis”…etc. Además de nuevas tecnologías para el mantenimiento, la participación de la gente de mantenimiento dentro del proceso de mejora será un factor crítico para el éxito. Desde luego,


65

requerirán los niveles más altos de conocimiento, experiencia y educación (entrenamiento), pero al mismo tiempo, las técnicas simples que permitan la involucración de operadores en la realización de tareas de mantenimiento serán sumamente importantes para alcanzar los niveles más altos de calidad de mantenimiento y la eficacia total del equipo.

III.4.- CONFIABILIDAD Y LOGISTICA DE M ANTENIMIENTO III.4.1.‐ INTRODUCCIÓN

Una buena logística de mantenimiento impacta en la seguridad de funcionamiento de los equipos. En este apartado se proponen buenas practicas y se comentan casos donde puede apreciarse el impacto de una buena logística de mantenimiento en la seguridad de funcionamiento de los equipos. En el apartado de definiciones se ha incluido la logística de mantenimiento como la capacidad de una organización de mantenimiento, en determinadas condiciones, para proporcionar bajo demanda, los recursos necesarios para mantener un elemento, en virtud de una política de mantenimiento dada (191 IEC 50). Tiene por tanto que ver con aspectos organizativos. En línea con la definición, vamos a considerar como elementos clave para proporcionar los recursos necesarios bajo demanda: • Organización de Mantenimiento. • GMAO´s • Gestión de materiales y repuestos. • Planificación y programación de los trabajos.


III.4.2.‐ ORGANIZACIÓN DE MANTENIMIENTO

La organización de Mantenimiento está íntimamente relacionada con el tipo o clase de instalación de que se trate y la eficiencia que se requiera de la misma. Se puede decir que no existen reglas fijas ni organización estandarizada aplicable a todos los casos, ni siquiera a gran parte de ellos. Son tantas las variables que intervienen en el mantenimiento que puede afirmarse que no existen bases de comparación válidas y que, en cada caso particular, deben estudiarse y definirse sus propias características. Los principales aspectos a tener en cuenta son: • Tipo de instalación. • Ubicación geográfica. • Distribución e implantación • Régimen de producción. • Estado de equipos y máquinas. • Tecnología y grado de automatización. • Política de personal • Formación del personal • Disponibilidad de medios y recursos. • Normativa legal y sindical. • Antecedentes y futuro de la actividad productiva

El problema, pues, está influenciado por muchas variables difícilmente cuantificables, lo que descarta todo planteamiento puramente cuantitativo. Incluso hay dificultades para definir con carácter general lo que se entiende por mantenimiento.


67

Dejando aparte las definiciones conceptuales y sus variantes que figuran en la literatura técnica, sin ánimo por lo tanto de ser exhaustivo y desde un punto de vista práctico, las tareas que se consideran propias y directas del mantenimiento son: • Inspecciones, revisiones y pruebas: Constituyen la base de los demás tipos de

intervención. En ellas se examina la calidad funcional de la máquina y las condiciones de seguridad. • Engrases: Se trata de uno de los trabajos más importantes de mantenimiento

de maquinaria en su aspecto preventivo • Reparaciones elementales: Corresponden a trabajos que se realizan sin

desmontar la máquina como por ejemplo: nivelación, ajuste de asientos, limpieza general, limpieza de circuitos de engrase, limpieza de circuitos calefactores o refrigeradores, pintado parcial, sustitución de partes desgastadas que tienen una vida muy corta, etc. • Reparaciones parciales: Se refiere a los trabajos que exigen el desmontaje

parcial más o menos importante de la maquinaria o instalación pero sin retirar esta completamente de su emplazamiento. Pueden incluir todos los trabajos de la reparación elemental así como la reposición de piezas, equilibrado de partes giratorias o alineación general de los ejes. • Reparaciones generales: Son las reparaciones en que prácticamente se

desmonta la totalidad de la máquina o instalación, reparando o reponiendo todas las piezas que presentan algún desgaste y, por lo tanto, dejando el conjunto como nuevo. Pueden efectuarse en el propio emplazamiento de la máquina, según la clase de industria o en un taller propio o externo.


• Reparaciones totales: Se trata de la sustitución completa de un equipo,

maquina o instalación por otra nueva que pueda aportar, o no, características de producción y rendimientos más elevadas. Las reposiciones totales e incluso alguna parte de las reparaciones generales cuando se trata de piezas muy costosas, normalmente a partir de un determinado valor, variable según criterios financieros en cada empresa e incluso en cada ejercicio, se consideran como gastos capitalizables y se tratan como inversiones, fuera del presupuesto de mantenimiento, aún cuando es la organización de mantenimiento la que se ocupa totalmente de la gestión del trabajo correspondiente El número de empleados de mantenimiento en las empresas españolas es en la actualidad en torno a 22 personas y supone un 9% del total de la plantilla según la encuesta de la asociación española de mantenimiento AEM en el año 2005 . El número es muy similar a datos de encuestas anteriores aunque en términos porcentuales si se observa un aumento en la encuesta del año 2005 con respecto a la anterior del año 2000. No existe una estructura ideal de mantenimiento aplicable a toda empresa debido a la gran variedad de factores que pueden condicionarla. Algunos de ellos están ligados con el tipo de industria: trabajo continuo o discontinuo, trabaja todo el año o por campañas, con alto grado de automatización o no. Igualmente influye la localización de la factoría: no es igual una zona fuertemente industrializada que una zonal rural, un clima seco que húmedo, un solo centro de producción que distintas plantas. También hay condicionantes internos a mantenimiento: formación y edad de la plantilla, absentismo, medios de trabajo, medidas de seguridad necesarias, etc. Se considera necesario, por tanto, antes de definir una estructura organizativa concreta, establecer las funciones que se han de desarrollar para la consecución de los objetivos:


69

• Ejecución: Para garantizar la continuidad productiva de las instalaciones, la

primera y fundamental función de mantenimiento es la ejecución de una serie de trabajos. Estas son básicamente de mantenimiento preventivo o de reparaciones y éstas, a su vez, urgentes o programables. Esta función viene cuantificada por la carga de trabajo que genera la instalación ya que su valor y naturaleza aportará datos para definir los medios humanos para llevarla a cabo y sus especialidades así como las bases para definir con precisión el contenido del resto de funciones básicas. • Materiales: Tiene por objeto asegurar que la función ejecución va a disponer

del material preciso en el momento preciso. Para ello será necesario: o

Definir qué materiales hay que tener en inventario y cuales no.

o

Niveles de existencias.

o

Organización/distribución de almacenes de repuestos

o

Criterios de reposición.

o

Política de compras.

• Contratos: La ejecución de los trabajos de mantenimiento puede realizarse

con personas pertenecientes a la plantilla propia de la empresa o con personal de otra compañía. La función contratos tiene por objeto: o

o

o

Determinar que parte de la carga de trabajo ha de contratarse y cual no. Establecer procedimientos de contratación que se basan en el cumplimiento de normativas vigentes y en los mejores requisitos de calidad y precio. Desarrollar sistemas de supervisión y control que garanticen el cumplimiento de las condiciones contractuales.


• Planificación: Conseguir el uso eficiente de los medios humanos y materiales

de mantenimiento. En esta función se incluyen tareas como: o

Preparación previa del trabajo diario, definiendo medios, herramientas y materiales asignando las personas que lo han de ejecutar, fijando las medidas de seguridad a emplear.

o

Lanzar el programa de mantenimiento preventivo sistemáticamente.

o

Fijar métodos de trabajo.

o

o

o

Preparación y programación de grandes trabajos y paradas generales de plantas Dimensionar las necesidades de plantilla propia y contratada, fijando las peculiaridades de trabajo continuado, a turnos, etc. Cumplimiento de los programas de mantenimiento preventivo.

• Fiabilidad: Tiene por objeto la medida y control de la disponibilidad, fiabilidad

y mantenibilidad. Para ello debe: o

o

o

o

Estudiar las averías que se presentan o son susceptibles de presentarse adoptando el criterio de reparación más adecuado. Recomendar modificaciones de diseño de materiales o de operación para evitar la avería. Hacer recomendaciones para la modificación de los planes de mantenimiento o para iniciar un proceso de formación. Verificación de la calidad técnica de las reparaciones.

• Control de costes: Como ya hemos visto en el capítulo anterior, el objetivo de

mantenimiento es la obtención de una alta disponibilidad optimizando los


71

recursos, minimizando los costes. Esta función es, por lo tanto, fundamental y, sin embargo, es muchas veces olvidada o no tenida en cuenta con la suficiente consideración. Mantenimiento ha de prestar unos servicios pero no a cualquier coste, sino precisamente al coste mínimo. El cometido de la función de costes es: o

o

Elaborar y analizar los datos relativos a costes. Presentar y comunicar estos datos al resto de la organización para que se tomen las acciones adecuadas.

o

Control desviaciones de presupuesto, productividad de la plantilla, etc.

o

Elaboración del presupuesto anual..

• Auditorias/reingeniería/Mejora continua: Tiene por objeto analizar los procesos

y los índices de mantenimiento proponiendo e implementando proyectos de mejora sobre la base de los resultados obtenidos mediante la utilización de metodologías específicas como Six Sigma o Lean. MANTENIMIENTO MEJORA CONTINUA

EJECUCIÓN

PLANIFICACIÓN

FIABILIDAD MATERIALES CONTROL DE COSTES

CONTRATOS

Figura 3.11. Estructura funcional característica de mantenimiento


Un aspecto que puede incidir de manera importante en la estructura organizativa de la función o departamento de mantenimiento es la contratación de servicios de mantenimiento existentes. Esta contratación de servicios tiene dos aspectos a revisar fundamentales: • Estrategia de contratación: Definir que se contrata y de que manera. Esta

debe ser realizada por la dirección de mantenimiento con el apoyo de la dirección y la ayuda de los responsables de especialidad y del departamento de compras. • Negociación: Esta parte compete por lo general enteramente al departamento

de compras. Supervisiónde los trabajos

OrdendeTrabajo

Planificacióny Programación de los trabajos

Ejecucióndelos trabajos

Personal Propio Personal contratado

Realimentación de laejecución

Análisisdelos datos (Fiabilidad)

Figura 3.12. Distribución tipo entre personal propio y personal contratado.

En cuanto a la estrategia a seguir a que contratar y que no, la recomendación del autor es contratar todo lo posible pero sin perder el conocimiento ni el control. Como puede verse en la se propone mantener personal propio para la preparación


73

de los trabajos, la supervisión, la realimentación de la ejecución y el análisis de los datos mientras que la ejecución es realizada por personal contratado. Únicamente se recomienda que aquellos trabajos que sean críticos desde el punto de vista de la seguridad o si hay un riesgo de paro de la producción sean realizados por personal propio. Hablando en términos porcentuales, se considera razonable disponer de un 25/30 % del total del personal como propio y el resto contratarlo. Según datos de la asociación española de Mantenimiento AEM encuesta 2005, la distribución media sobre las empresas encuestadas está en torno a un 45% de personal contratado por lo que el modelo propuesto es más agresivo en ese sentido.

III.4.3.‐ SISTEMAS DE GMAO

La estrategia de la gestión de activos, para la consecución de alta disponibilidad, fiabilidad y calidad, se apoya en equipos y sistemas informáticos incorporados a los procedimientos de operación. La planificación automática de trabajos mediante paquetes informáticos se suele asumir con cierta rapidez en la parte administrativa y, sin embargo, la gestión de producción se queda a medio camino en un buen número de casos, sin ser frecuente tener en cuenta los factores de optimización específicos para cada fábrica. La implantación de un sistema de gestión de mantenimiento asistido por ordenador requiere un estudio previo de la organización y funcionamiento del mantenimiento existente. Debe existir una política de mantenimiento formalmente establecida; sino es así, no se considera recomendable la implantación del GMAO. Existe un alto riesgo de fracaso, con un 90% de las implantaciones del sistema GMAO con fallos. El GMAO necesita su propio mantenimiento y, con él, la provisión de recursos tanto materiales como humanos. Si el GMAO funciona correctamente, se agiliza el flujo de información entre departamentos.


Se considera crítica la definición de circunstancias relativas a quién, cómo y para qué se utilizará esta herramienta planteándose la necesidad de dar con soluciones integrales más allá del simple uso del GMAO, siendo frecuente sobre todo en la pequeña y mediana empresa se incurra en el error de cifrar en una solución informática el paliativo a una menor capacidad de gestión. Así, uno de los problemas que se suscitan con la informatización es el perfil de los técnicos de mantenimiento. A veces se trata de magníficos profesionales de oficio, pero con importantes carencias en el empleo de medios informáticos. El uso de un programa de gestión les puede exigir un importante esfuerzo personal. Para garantizar el éxito, es necesario implantarlo teniendo en cuenta sus necesidades, de forma que el GMAO suponga una herramienta que facilite su trabajo y no un mero sistema colector de información que será otro quien la analice. Igualmente, es fundamental invitarlos a participar en el proceso de su implantación. La informatización permite abundar en el análisis de fallos ocultos, de causas difíciles de determinar. Se consideran etapas precisas en el proceso de informatización las siguientes: • Aprobación del proyecto por la dirección de la empresa. • Análisis y diagnóstico del mantenimiento, considerando aspectos como: o

Estructura organizativa

o

Procedimientos y normas existentes

o

Grado de capacitación y experiencia de los usuarios.

o

Relación entre el área de mantenimiento y el resto de la empresa.

o

Problemas existentes en el área.


75

• Selección de software, con participación de los técnicos informáticos para

definir sus características: o

Funcionalidades: lista de requerimientos

o

Interfase adecuada: sencillez y ergonomía.

o

Flexibilidad y crecimiento escalonado: carga de datos de forma escalonada.

o

Plataforma adecuada: hardware necesario

o

Soporte técnico del proveedor.

• Capacitación de los usuarios, tanto en mantenimiento como informativamente • Puesta en marcha planificada del sistema informático, que considere: o

o

Niveles de trabajo Recursos humanos: internos, externos y mixtos. Carga inicial para un año y seguimiento.

En EEUU, como resultado de la encuesta de la SMRP (Sociedad de Profesionales de Mantenimiento y Fiabilidad), el grado de adopción de la GMAO figura en su punto más alto en las fábricas del país. También la mayoría ha adoptado un sistema formal de programación de trabajos de mantenimiento. En nuestro país, según la encuesta de la AEM año 2005, ha aumentado la informatización utilizándose el ordenador en actividades como control de gastos, gestión de stocks, programa de ordenes de trabajo, mantenimiento preventivo, planificación, datos de inventario de equipos y otros. Hay varias opciones para la realización del procesado del sistema informático: un ordenador central, un ordenador central con terminales para mantenimiento o PC locales exclusivos para mantenimiento siendo más frecuentes los dos últimos tipos.


La información es concebida como un factor más de la producción, junto con los activos materiales, el capital y los recursos humanos. El Mantenimiento, como una parte componente que es de la producción, requiere, para alcanzar el nivel de la alta competitividad existente en los tiempos presentes y previsiblemente en los futuros, la disponibilidad de gran cantidad de información técnica, económica e histórica disponible en el tiempo y lugar adecuado para lograr una gestión eficaz que contribuya a la consecución de unos niveles de producción adecuados, en cantidad y calidad, con el mínimo de costes de producción alcanzable, y con unos niveles de seguridad máximos en personas e instalaciones. Al objeto de conseguir la optimización de Mantenimiento, se desarrollan en la actualidad en todos los sectores productivos importantes esfuerzos para poner a disposición de los responsables de mantenimiento sistemas, normalmente informatizados, para garantizar la información que cada situación pueda requerir. El establecimiento de estos sistemas y de los soportes informáticos asociados representa un esfuerzo económico de gran importancia. Es práctica general en empresas de tamaño medio o grande el tratar esta cuestión como un proyecto multidisciplinar con intervención de profesionales externos, de Mantenimiento, administración, informática, finanzas, etc. Según un estudio realizado por una consultora británica (AK Engineering services) en el reino unido, la mayor parte de las empresas británicas se encuentran en un nivel bajo de desarrollo del mantenimiento debido a un desarrollo pobre de su planificación del mantenimiento y a un desarrollo inadecuado de sus sistemas de gestión de mantenimiento. III.4.4.‐ PLANIFICACIÓN Y PROGRAMACIÓN DE LOS TRABAJOS

En el contexto de mantenimiento esta palabra puede tener dos significados. En primer lugar “planificación estratégica” se refiere a la fijación de criterios generales


77

de actuación encaminados a obtener unos resultados concretos a medio y a largo plazo. A través de ella se definen los medios humanos y organizativos que necesita mantenimiento, se fijan los criterios de contratación, de almacenamiento de repuestos, de mantenimiento preventivo, etc. La planificación “táctica” se refiere mas a la forma de acometer el trabajo concreto y diario de mantenimiento, es decir, sus intervenciones directas sobre los equipos e instalaciones.

GMAO Trabajosa ejecutar

Feedback trabajo ejecutado

Supervisión

Reporte de ejecución

Ejecución

Parte de ejecución

Feedback costes (horas, servicios...) Validación

Propiedad Contratista

Figura 3.13. Ejemplo de usuarios del sistema de GMAO, desde la generación al registro de la ejecución del trabajo.

Hay que diferenciar dentro de la planificación el concepto de programación. Los términos planificar y programar tendemos a utilizarlos de forma conjunta, al ser conceptos que se complementan, como vamos a ver.


Planificación de un trabajo es su estudio detallado en cuanto a como debe realizarse, por qué personas, con qué medios y herramientas, con qué medidas de seguridad. Planificar lo asociamos a determinar cómo se debe realizar un trabajo analizado, quién debe efectuarlo (qué oficio), llevando implícita la definición del método, los materiales requeridos, la estimación de recursos, tiempos de ejecución, herramientas y medios necesarios; y también la asignación de prioridades relativas y estados a las solicitudes que figuran en la carga de trabajo.

“P a r a

q u e u n d e p a r ta m e n t o d e m a n t e n im i e n to s e a r e a l m e n t e e f ic i e n t e e l tr a b a j o d e b e s e r p l a n i fi c a d o , p r o g r a m a d o y c o n l a s prioridades adecuadas” “ P la n ic a r y p ro g ra m a r lo s tr ab a jo s d e m a n te n im i e nto e s la c la v e p a r a e l c o r re c to f u nc io n a m i e n to d e u n a o r g an iz a c ió n d e mantenimiento”

Plant Maintenance Resource Center

“ E l d e s a r r o l lo d e u n a e s t r a t e g i a d e m a n t e n i m i e n t o s e d i v i d e e n 4 e t a p a s . S i n o s e p l a n if ic a b i e n , n o s e p u e d e s u p e r a r l a primera etapa”

“ L o s t r a b a jo s b i e n p l a n i fi c a d o s , a d e c u a d a m e n t e p r o g r a m a d o s y e f e c ti v a m e n t e c o m u n i c a d o s a s e g u r a n m a y o r t ra b a j o , m a s e f ic i e n t e y a u n m e n o r c o s t e ” .

“ L a p l a n i f ic a c i ó n n o s o l u c i o n a t o d o p o r s i s o l a . T ie n e u n a g r a n i n t e rr e l a c ió n c o n o t r a s a r e a s d e l m a n t e n i m i e n t o ”

Figura 3.14. Importancia de la planificación en el mantenimiento industrial

Programación es la actividad de determinar cuándo debe iniciarse un trabajo, fijando la duración esperada del mismo.


79

Programar es establecer el cuándo, un calendario de las actividades elementales definidas en la fase de planificación, compatible con el tiempo total disponible, de forma que, en la medida de lo posible, se empleen unos recursos constantes con una utilización máxima, que permita un coste mínimo. La planificación y programación constituye la herramienta que permite llevar a cabo la gestión dinámica de los recursos de ejecución de Mantenimiento. Dice A. Kelly, que el objetivo de la Planificación es tratar de disponer de los recursos correctos, en el lugar correcto, para hacer el trabajo correcto, de la forma correcta, en el tiempo correcto, con el mínimo costo total. En una instalación industrial media, para completar un trabajo pueden llegar a intervenir en él entre uno y diez grupos de trabajo, pertenecientes a mas de una decena de oficios distintos: ajustador mecánico, tubero, calderero, soldador, albañil, pintor, electricista, instrumentista, carpintero, fontanero y cualquiera de los relacionados con la instalación de andamios, aislamiento térmico, materiales refractarios, limpiezas industriales, etc. Así para realizar un trabajo de sustitución en planta de una válvula soldada puede ser necesario: montar alumbrado suplementario, instalar un andamio, desmontar instrumentos, quitar el aislamiento térmico, dar dos cortes en la tubería, realizar las soldaduras, radiografiarlas, realizar el tratamiento térmico etc. En este sencillo ejemplo interviene sin embargo un especialista distinto en cada una de las operaciones descritas, que deberán ser ejecutadas en una secuencia determinada. Organizar racionalmente y, sobre todo, coordinar la larga cadena de intervención descrita resulta una actividad compleja, donde con facilidad pueden producirse esperas y retrasos o interferencias con otros trabajos. La grúa, un material de almacén etc. se necesitarán en un momento dado, en un lugar dado. Por otra parte con frecuencia se plantean trabajos urgentes que obligan a cambiar el orden de


actuación previsto. En otras ocasiones la actividad está condicionada por las condiciones ambientales (humedad, lluvia, temperatura, etc Optimizar la función planificación conduce a minimizar la duración de las intervenciones, empleando los recursos adecuados, balanceando la dualidad coste y calidad, realizando las actividades con seguridad y minimizando el impacto ambiental generado. Todo ello nos permite mejorar la seguridad de funcionamiento (disponibilidad , fiabilidad y mantenibilidad) de los equipos, minimizando el coste, convirtiéndose en consecuencia en una herramienta que nos ayuda a conseguir los auténticos objetivos de la función Mantenimiento.

Figura 3.15. Contenido del tiempo de trabajo.

La Planificación y programación de los trabajos son la principal estrategia para aumentar la eficiencia, actuando directamente sobre la Utilización, incrementando el tiempo efectivo de trabajo en detrimento de los tiempos muertos.


81

Una métrica que se puede utilizar es el “Wrench” time o tiempo efectivo de trabajo donde podremos obtener mejoras de hasta un 25%, pasando de un tiempo efectivo del 25%-35% de media en plantas sin planificación, hasta un 55% con una planificación funcionando de manera adecuada. Intuitivamente, un planificador aumentará la productividad de un técnico 1.57 veces (55%/35%), además la experiencia demuestra que un planificador puede preparar el trabajo de entre 20 y 30 técnicos, por lo tanto, si de la plantilla de 30 técnicos seleccionamos un planificador, la productividad del conjunto será equivalente a la de 45 técnicos (1,57x29=45,53). Por lo expuesto hasta ahora, podemos concluir que la función de planificación es un mecanismo de coordinación del departamento de mantenimiento tal y como puede verse en la siguiente figura: III.4.5.‐ GESTIÓN DE MATERIALES Y REPUESTOS

El costo de los materiales empleados en mantenimiento supone una parte importante del costo total de mantenimiento que puede oscilar entre el 20% y el 40% del total del presupuesto lo cual justifica de por sí una gestión eficaz; pero además ha de tenerse en cuenta que el valor del inmovilizado del almacén es bastante elevado y genera unos costes como son los financieros, de personal, de obsolescencia, de medios, etc. Igualmente la gestión de compras genera un costo adicional. La mejora de la gestión de materiales mejora cuando los costes generados por esta gestión disminuyen y, a la vez, la disponibilidad de las instalaciones mejora o, al menos, no se ve afectada. Los objetivos de un almacén de mantenimiento han de ser:


Ingenierí a Eliminar problemas

Control Programación semanal “cuanto”(Planificación) Programación diaria “quién” (Supervisores)

Trabajos de proyectos Planificación

Operaciones Encontrar problemas

Solicitud de trabajo Personal necesario

Resolverlos o reportarlos

Horas estimadas Repuestos necesarios

RCM Qué PM&PdM

Ejecución Arreglar problemas Hacer PM

Documentación

Definir capacidad Métricas, etc

PdM Buscar problemas Problemas adicionales encontrados

Feedback

TPM Quién hace trabajo Mto vs Ops

Mejora de las planificaciones Mejora de los PM

Procesos directos

Proceso OT

Gestión Liderazgo y comunicación Plan estratégico Organización

Herramientas Procedimientos

PM Prevenir problemas Buscar problemas

Systems GMAO

Producció Producción y Calidad Supervisores en campo

Areas indirectas

Figura 3.16. Planificación dentro de la organización de mantenimiento. Fuente: Planificación y programación del mantenimiento industrial. A. Garcia Saura





Elevado nivel de servicio: Disponer de los repuestos dados de alta cuando son solicitados. Bajos costes de gestión: Cumplir el punto anterior al mínimo coste.

Las variables a tener en cuenta: 



Consumo de materiales por parte de mantenimiento. Valor del inmovilizado: Tener en el almacén una cantidad de materiales genera una serie de gastos que son proporcionales al capital desembolsado


83

para adquirirlos. Entre los que destacan los intereses de capital, la depreciación, el deterioro y las primas de seguros. 

Costes de la gestión de compras, de los stocks y del almacén.



Influencia sobre la disponibilidad: Cuando falte un repuesto crítico

El tipo de industria influye mucho sobre el tipo de almacén. En una industria de tipo continuo como una planta petroquímica o una central eléctrica, el almacén de mantenimiento es el mas importante. Sin embargo, en un astillero o en una fábrica de automóviles, el almacén de producción es muy grande con respecto al de mantenimiento. Podemos considerar que las características específicas fundamentales de un almacén de mantenimiento son: • Gran número de artículos a almacenar. • Gran diversidad de artículos. Podemos clasificarlos en: o

Repuestos específicos:   

o

Partes de un equipo concreto Validos para un grupo de equipos muy reducido De seguridad: elementos de muy alto valor que en caso de fallo son susceptibles de reparación pero con un tiempo de intervención largo. Son repuestos con una duración igual al equipo.

Repuestos comunes: de un gran número de instalaciones como pueden ser manómetros, válvulas, etc.


o

Material de consumo: No se corresponden a ninguna instalación pero son de uso generalizado como pueden ser los electrodos de soldadura, fúsibles eléctricos o botellones de acetileno.

• Gran variedad en los consumos y en los precios unitarios: El 80% de los

artículos tienen un consumo anual inferior a la unidad. La tendencia natural de mantenimiento es que haya en el almacén todo aquello que en algún momento pueda necesitarse mientras que el responsable del almacén no quiere tener que custodiar materiales que durante años no se mueven. La proliferación de almacenes tiende de forma inevitable a incrementar la cantidad de piezas que se tienen. Disminuye la capacidad de control, incrementa las necesidades de personal y espacio, dificulta la localización de repuestos y las operaciones de inventario. Es habitual la práctica de mantener pequeños almacenes diseminados por los distintos talleres de mantenimiento con la excusa de excesivas roturas de stocks en el almacén. • Reposición de stocks.

En el momento en que el repuesto llega al valor fijado como mínimo o punto de pedido, es necesario poner en marcha el proceso de reposición de materiales o compra. La fijación del punto de pedido debe hacerse en función de:

o

o

Rotación o uso de la pieza: Siempre que se utilice un artículo ha de quedar reflejado en el GMAO. Plazo de suministro del fabricante: Ha de manejarse un plazo que sea realista. Si es necesario, tomar un valor conservador.


o

o

85

Stock de seguridad: Es la cantidad de unidades que debo tener siempre almacenadas. Se calcula restándole al valor del punto de pedido la cantidad que se prevee consumir durante el plazo de entrega del repuesto (desde que llegamos al punto de pedido hasta que el material es repuesto de nuevo). Nivel de servicio requerido

Al macén

Figura 3.17. El almacén de repuestos de mantenimiento. Fuente: Conde Cavero. Tesis Doctoral

La fijación del punto de pedido es responsabilidad de mantenimiento. En muchos sitios es muy habitual confundir el stock de seguridad con el punto de pedido y que sea el oficial de mantenimiento, en contacto con el dia a dia el que fije este parámetro en función a su criterio subjetivo que, si bien conoce las necesidades de la instalación puesto que tiene que afrontar las reparaciones, tiende a pedir una


cantidad suficiente para cubrir cualquier contingencia y, desde luego sin utilizar la información necesaria. Utilizando los datos mencionados estadísticamente seremos capaces de optimizar el binomio inventario-punto de pedido. Además, Una buena planificación del mantenimiento evita disponer en el almacén de ciertos repuestos y materiales cuyo uso se puede anticipar. III.4.5.1. G ESTIÓN DE C OMPRAS .

Incluye los siguientes pasos (ver Figura 3.18): • Determinación del punto de pedido • Petición de ofertas • Aprobación del presupuesto • Emisión del pedido • Activación del pedido

Veamos a continuación brevemente aspectos importantes de cada uno de estos apartados: Punto de pedido: Una referencia es consumida y llega hasta el valor del punto de pedido. Es necesario llevar un control diario de éstos. Se inicia el proceso de compras. Petición de ofertas : Hay que ponerse en contacto con el suministrador y pedirle oferta actualizada del/los artículos. • Si se trata de un repuesto original, posiblemente no haya otra alternativa que

ir al suministrador original. Si se trata de piezas con alta rotación, se


87

recomienda negociar con el suministrador precios periódicamente para evitar tener que pedir oferta cada vez que se pida una referencia. • En el caso de suministros más genéricos, puede haber más de una alternativa

con lo que tendremos que pedir más de una oferta. En este caso, también se recomienda agrupar referencias y negociar con un operador logístico los mejores precios. • Para suministros o fungibles se recomienda disponer de pedidos abiertos

anuales con almacenes de suministro próximos a la instalación.

Stock por debajo del mínimo o en Punto de Pedido

Petición de ofertas

Aprobación del presupuesto

Consumo Recepción

Activación

Emisión del pedido

Figura 3.18. Fases del proceso de reposición de materiales en un almacén de repuestos.

Aprobación del presupuesto : Una vez se tiene la oferta actualizada, hay que ver si se dispone de presupuesto para realizar la compra. En teoría y con todo lo que se


ha visto hasta ahora, esto debería ser automático. Sin embargo, la compra de repuestos es parte de un presupuesto de mantenimiento y hay que compatibilizar esta necesidad con otras y que al final los números cuadren. Emisión del pedido al suministrador y activación del pedido: Para asegurarnos de que se cumple con los plazos de suministro marcados. Hay que estar en contacto periódico con el suministrador para que no haya sorpresas en los plazos de entrega.

III.5 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS DEL C APITULO

-

Campbell JD, Jardine AKS. 2001. Maintenance excellence. New York: Marcel Dekker.

-

Conde Cavero R. Tesis Doctoral. Universidad Politécnica de Cartagena.

-


-

Crespo Marquez A. Gupta JND. 2006. Contemporary maintenance management: Process, framework and supporting pillars. Omega, 34(3): 313-326.

-

Crespo Márquez A, Moreu de Leon P, Sánchez Herguedas A. 2004. Ingeniería de mantenimiento. Métodos y técnicas de aplicación a la fase operative de los equipos. Editorial AENOR. Madrid.

-

Duffuaa SO, Raouf A, Campbell JD. 2000. Sistemas de Mantenimiento. Planeación y Control. Limusa. Mexico.

-

EN 13306:2001. 2001. Maintenance Terminology. European Standard. CEN (European Committee for Standardization), Brussels.

-

Kelly A. 2006. Maintenance management Auditing. Industrial Press. New York.

IV Medida de la Confiabilidad y del Riesgo

IV.1. FUNCIONES BÁSICAS IV.1.1. INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS BÁSICOS

Como sabemos la fiabilidad es una aptitud que tiene un elemento (pieza, componente, aparato, ó sistema) para cumplir con unas funciones prefijadas y mantenerse en los límites establecidos para las condiciones de explotación dadas durante un intervalo de tiempo requerido. Esta propiedad se expresa en forma de probabilidad. Así, según AENOR (norma AENOR X 06-501 de Noviembre de 1977), “la fiabilidad es la característica de un dispositivo expresada por la probabilidad de que este dispositivo cumpla con una función requerida en las condiciones de utilización y para un periodo de tiempo determinado”. Es decir, el concepto de fiabilidad puede definirse como la probabilidad de que un elemento funcione de manera satisfactoria durante un periodo de tiempo determinado en el que es utilizado en unas condiciones de funcionamiento especificadas. Para ello, se deben establecer los criterios que describen lo que se considera por funcionamiento satisfactorio que puede ser una combinación de factores cualitativos y cuantitativos que definen las funciones que el elemento debe cumplir. La definición de este funcionamiento requerido implicará establecer un nivel de admisibilidad a partir del cual el artículo falla (recordemos lo visto en el primer capítulo sobre aspectos relacionados con la función requerida de un dispositivo y el concepto de fallo o pérdida de función del mismo). De igual forma deben definirse las condiciones de uso del elemento que vendrá estipulado en la documentación técnica, ya que parece evidente


que un mismo material utilizado en dos contextos de funcionamiento diferentes no tienen porqué tener la misma fiabilidad. Luego las condiciones de funcionamiento indicarán factores ambientales como la localización geográfica donde se espera que el artículo opere, el perfil operacional, el perfil de transporte, ciclos de temperatura, humedad, vibraciones y un largo etcétera. Factores que además, no sólo corresponden a las condiciones para el periodo en que el artículo está operativo sino que también cuando éste se encuentra almacenado o es transportado. Se define entonces el plazo de funcionamiento como el periodo de explotación del artículo hasta la aparición del estado límite estipulado en la documentación técnica. Esta duración puede estar medida en horas, ciclos ó incluso volumen de trabajo.

IV.1.2. EXPRESIONES ESTADÍSTICAS

La estadística define la fiabilidad como la probabilidad de que un elemento no falle en un intervalo de tiempo prefijado (0,t):

R ( t )

= 1 − F( t ) = P ( T ≥ t )

donde F es la Función de Fallo representada por una variable aleatoria continua. Para cada valor de t, F(t)=P(T
La función de densidad de probabilidad de fallo f(t) representa la probabilidad en cada punto del espacio de la variable aleatoria t. El área total

Medida de la Confiabilidad y del Riesgo

91

debajo de la curva de función de densidad es igual a 1, entonces la probabilidad de que la variable aleatoria t tome un valor en el intervalo [t a, tb] es el área bajo la curva en ese intervalo. f(t) = -

d dt

R (t )

La función de distribución de la probabilidad de fallos F(t) es la integral de la función de densidad de probabilidad f(t), y representa la probabilidad acumulada de todos los puntos del espacio de la variable aleatoria (t), hasta un valor específico dado (tb). Luego es reflejada por el área bajo la curva entre 0 y el valor específico dado (tb). ∞

∫

F(t) = P (T ≤ t ) = f (t ) × dt = 1 − R (t ) 0

De esta forma, la probabilidad de la variable aleatoria (t) dentro del intervalo [ta, tb] es: t b

P(t a

≤ t ≤ t b ) = F(t b ) - F(t a ) = ∫ f (t ) × dt t a

La tasa de fallos es la velocidad con la que se producen los fallos, y cada punto de la misma indica la posibilidad instantánea de fallo de un equipo que ha sobrevivido hasta ese punto (t). λ (t ) = −

R' (t ) R(t )

=

f (t ) R(t )

Integrando ahora esta expresión entre 0 y t: t

∫ λ(t)dt = −(ln R (t) − ln R (0)) 0

Así, despejando R(t) y considerando que R(t=0)=R 0 una fiabilidad inicial, normalmente R 0=1,


t

− λ ( t ) dt R ( t ) = R 0 e ∫0

Esta expresión establece que cualquiera que sea la ley de fiabilidad, si se conoce la evolución de las tasas de fallos, se puede realizar un trazado experimental de la fiabilidad en función del tiempo. La fiabilidad condicional es la fiabilidad de que un elemento sigua funcionando durante un tiempo (t) cuando ya ha funcionado un intervalo (T). R(t / T ) = −

R(T + t ) R(T )

Una característica importante de la fiabilidad es lo que se conoce por MTBF que son las siglas de Mean Time Between Failure o lo que es lo mismo, es la media de los tiempos de buen funcionamiento de un sistema. Matemáticamente MTBF se corresponde con la esperanza matemática o media de la variable aleatoria T, que es la Función de fallo o lo que es lo mismo, el tiempo medio que fecha la aparición de una avería:

∫

MTBF = t ⋅ f ( t )dt =

∑ t ⋅ f (t)

De la misma forma, el mantenimiento expresado como la probabilidad que tiene un sistema para que después de un fallo sea puesto de nuevo en funcionamiento en un tiempo dado puede caracterizarse por MTTR, Mean Time To Repair o media de los tiempos de reparación. Luego, suele habitualmente definirse la disponibilidad de un sistema como la probabilidad de que éste esté en estado de funcionamiento, es decir, que no falle ni esté en revisión. La disponibilidad media de un sistema, entonces, se calculará así:


A =

93

MTBF MTBF + MTTR

El objetivo de los servicios de mantenimiento es el de aumentar la disponibilidad de los equipos: esto implica el aumento de la fiabilidad de los mismos y la disminución de los tiempos de reparación. IV.1.3. EJEMPLOS DE FUNCIONES DE DISTRIBUCIÓN DE F ALLO

• Modelo Exponencial

Es el caso en que la tasa de fallos es una función constante en el tiempo, es decir, que el fallo en cuestión tiene un comportamiento totalmente aleatorio. Entonces se tiene que R(t)=e-λt. (Figura 4.1). Fiabilidad y Tasa de Fallos 1 0.8 0.6

λ (t)

R(T)

0.4 0.2 0 Tiempo

Figura 4.1. Representación gráfica de R(t) y λ(t), caso λ(t) constante.

Con la expresión anterior de la fiabilidad y de acuerdo a las fórmulas expuestas con anterioridad se deduce que:


f (t ) = λ e −λ t , t > 0

F(t) = P(T < t ) = 1 - e -λ t λ (t ) =

f (t ) R(t )

= λ

En este caso es fácil además conocer el valor de MTBF, es decir, la duración media del buen funcionamiento del sistema: 1

∫

MTBF = t ⋅ f ( t )dt =

λ

• Modelo de Weibull

La distribución de Weibull es muy flexible en cuanto a que contiene tres parámetros que permiten ajustar dicha distribución a toda clase de resultados experimentales: f ( t ) =

β ⎛ t − γ ⎞ ⎜ ⎟ η ⎜⎝ η ⎠⎟

β−1

e

⎛ t − γ ⎞ ⎟⎟ −⎜⎜ ⎝ η ⎠

β

con β > 0, η > 0 y t ≥

γ

donde β es el parámetro de forma, η es el parámetro de escala y γ es el parámetro de posición. Contrariamente al modelo Exponencial, este modelo Weibull sirve para cubrir los caso del sistema donde la tasa de fallos es variable, luego se adapta también a los periodos de infancia y vejez del sistema. Por tanto, con esta expresión de la fiabilidad se deduce que: β

F(t) = P(T < t ) = 1 - e

⎛ t -γ ⎞ ⎟⎟ ⎝ η ⎠

-⎜⎜

β

R(t ) = e

λ (t ) =

⎛ t -γ ⎞ ⎟⎟ ⎝ η ⎠

-⎜⎜

f (t ) R (t )

β −1

=

β ⎛ t - γ ⎞

⎜

η ⎜⎝ η

⎟⎟ ⎠


95

De forma que el tiempo medio de buen funcionamiento viene dado por la siguiente expresión: MTBF = E (T) =

γ + ηΓ(1 +

1

β

)

siendo Γ la función matemática Gamma. El parámetro de forma β, permite adaptar la forma de las curvas λ(t) a las diferentes fases de vida de un sistema: 

β<1, λ(t) decrece, lo que se ajusta al periodo de infancia del sistema debido

a su rodaje o desarrollo. 

β=1, λ(t) es constante, por lo que se vuelve a encontrar la distribución

exponencial para explicar la fase de vida con tasa de fallos constante en un sistema 

β>1, λ(t) crece, coincidiendo con la fase de envejecimiento del sistema.

Incluso sirven igualmente como indicador de un determinado tipo de fallo: 

1.5<β<2.5: fenómeno de fatiga



3<β<4: fenómeno de desgaste, de corrosión iniciado en el tiempo t=γ



β≈3.5, f(t) es bastante simétrica pareciéndose bastante a una distribución

normal. El parámetro η es un parámetro de escala que tiene unidades de tiempo y el parámetro de posición γ, también en unidades de tiempo, sirve para localizar la fecha de inicio de fallos: 

γ>0, indica que el sistema no falla entre t=0 y t=γ



γ=0, indica que los fallos comienzan desde el instante inicial, t=0




γ<0, los fallos han comenzado antes del origen del tiempo.

Diversos estudios de investigación justifican la utilización de la distribución exponencial en sistemas de índole eléctrica/electrónica. Para sistemas de tipo mecánico, desde la matemática más formal se considera más adecuada la distribución de Weibull aunque a veces se ha observado que, incluso a nivel de componentes mecánicos los resultados de fiabilidad alcanzados mediante la utilización de la distribución Weibull frente a la Exponencial apenas si difieren. • Modelo Normal

En este caso, la variable aleatoria continua de tiempo hasta el fallo t sigue una distribución normal de parámetros μ y σ y se denota N( μ , σ ) si su función de densidad está dada por: f (t )

=

1 σ 2π

e

−

1 t − μ 2 ( ) 2 σ

donde μ es la media y σ es la desviación típica (σ 2 es la varianza). IV.1.4. REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LAS FUNCIONES C ARACTERÍSTICAS

Las funciones anteriores pueden ser representadas mediante curvas características en función del tiempo, que se emplea como variable aleatoria (t) continua y de valores positivos entre 0 e ∞.

A modo de ejemplo, veamos gráficamente la función de densidad de probabilidad, la función de distribución y la tasa instantánea de fallos para los tres modelos de fallos más usuales: modelo exponencial, normal y weibull. Debido a la variedad de formas que puede representar las funciones tipo weibull en función de los valores de η y β, se toman para la siguiente tabla los valores η=1 y β=3.


Modelo Exponencial

Función densidad

Fiabilidad

F(t)

(t)

λ

R(t)

t -> ∞

t -> ∞

Weibull

Tasa de fallo

R(t)

f(t)

t -> ∞

R(t)

f(t) F(t)

λ(t)

R(t)

t -> ∞

t -> ∞

t -> ∞

Normal

f(t)

λ(t)

R(t)

F(t)

97

R(t)

t -> ∞

t -> ∞

t -> ∞

Figura 4.2. Representación gráfica de funciones características

Para el caso de la fiabilidad condicional resulta útil la representación gráfica, pues basta con desplazar la curva de R(T+t) en el eje de abscisas (horizontal) dividiendo el valor resultante para el punto T por el valor de R(t) en ese mismo punto, como veremos a continuación.

R(T+t)

-T

R(t)

T

t -> ∞

Figura 4.3. Representación gráfica de la fiabilidad condicional


IV.2. C ALCULOS B ÁSICOS DE CONFIABILIDAD DE SISTEMAS IV.2.1. CÁLCULOS BÁSICOS DE FIABILIDAD

Con frecuencia, a la hora de calcular la fiabilidad de un sistema sólo se dispone de algunos datos de los componentes del mismo, que normalmente son las tasas de fallo. Lo que es evidente, es que la fiabilidad final del sistema depende de la disposición de sus distintos componentes. Para poder obtener la fiabilidad conjunta de un sistema, la estadística proporciona diferentes métodos de cálculo que parten de la denominada Cadena de Fiabilidad del Sistema que plantea las relaciones que existen entre los componentes del sistema de cara al estudio de los fallos en los mismos y proceden a simplificar esta cadena agrupando los componentes en pequeños subsistemas con los que se opera más fácilmente.

A continuación se van a obtener las variables de fiabilidad, disponibilidad y mantenibilidad de dos subsistemas dispuestos en serie o en paralelo, así como en el caso de un sistema formado por “n” subsistemas idénticos en paralelo donde el sistema se considerará que falla si “m” subsistemas o más fallan (caso “m_out_of_n”). Para estos casos se deducirán las características del sistema mencionadas anteriormente: "Tasa de fallo del sistema” (Failure Rate), "Tiempo entre fallos del sistema" (Mean Time Between Failure), "Disponibilidad e indisponibilidad del sistema" (Availability and Unavailability), y “Tiempo de inactividad del sistema" (Mean Down Time). a) Configuración en Serie


99

Un subsistema compuesto por dos o más componentes en serie se caracteriza porque el fallo de cualquiera de estos componentes provoca el fallo del subsistema. A

B

Figura 4.4: Subsistema en Serie

Tasa de Fallo del Sistema (Failure Rate): Considerando sólo un subsistema, su ratio de fallo será λ1. La probabilidad de fallo en dt es λ1dt. Cuando son dos subsistemas en serie, la probabilidad de fallo en dt será entonces (λ1dt + λ2dt ). El ratio de fallo del sistema es por tanto (λ1 + λ2). λseries

=

λ1

+

λ2

La función de fiabilidad será: R(t)=exp[ ‐( λ1 + λ2 )t].

Tiempo Entre Fallos del Sistema (Mean Time Between Failure): Partiendo de la forma exponencial de la función de fiabilidad, se deduce que: MTBF series=1/( λ1 +

λ2 )=

MTBF 1 ⋅ MTBF 2 MTBF 1

+ MTBF 2

Disponibilidad e Indisponibilidad del Sistema (Availability and Unavailability): Para que el sistema esté disponible, cada subsistema debe estar disponible. Con lo cual: Aseries = A1 ⋅ A2

Por el contrario, la indisponibilidad será:


UAseries = 1 − Aseries = 1 − (1 − UA1 ) ⋅ (1 − UA2 ) = UA1 + UA2 − UA1 ⋅ UA2

Tiempo de Inactividad del Sistema (Mean Down Time): Sean dos subsistemas, ambos reparables, uno con tiempo de actividad MDT1 y el otro con MDT2, ¿Cuál sería el Tiempo de Inactividad para los dos subsistemas en serie? En cualquier momento del tiempo, el sistema se encontrará en uno de los siguientes 4 estados: 

Ambos subsistemas funcionan,



El subsistema #1 no funciona, pero el #2 sí.



El subsistema #2 no funciona, pero el #1 sí.



Ninguno de los dos subsistemas funcionan.

Los últimos tres casos son responsables de que el sistema completo no funcione. Considerando un sistema inactivo, la probabilidad de que sea a causa de un fallo en el subsistema #1 será: λ 1 λ 1

+ λ 2

Dado que el subsistema #1 necesita un MDT 1 para ser reparado, el tiempo de reparación asociado a este subsistema será entonces: λ 1 λ 1

+ λ 2

* MDT 1

Una expresión similar será aplicada al caso del subsistema #2. Sintetizándolas para el sistema completo se obtiene:


MDT series

=

101

MTBF 1 ⋅ MDT 2

+ MTBF 2 ⋅ MDT 1 MTBF 1 + MTBF 2

b) Configuración en Paralelo: se caracteriza porque sólo el fallo de todos los componentes provoca el fallo del subsistema. A

B Figura 4.5. Subsistema en Paralelo

Supongamos los dos subsistemas son reparables, siendo los tiempos de inactividad MDT1 y MDT2. Tasa de Fallo del Sistema (Failure Rate): Si el sistema solo estuviese constituido por el subsistema #1, el ratio de fallo del sistema completo sería λ1 y la probabilidad de fallo en dt sería λ1dt. Añadiendo el subsistema #2 en paralelo, la probabilidad de fallo del sistema en dt será λ1dt reducido por la probabilidad de que el subsistema #2 esté en modo de fallo. La probabilidad de encontrar el subsistema #2 averiado viene dada por: MDT 2 MTBF 2

Asumiendo

MDT 2 << MTBF 2 ,

+ MDT 2

y utilizando

MTBF 2

=

1 λ 2

, la tasa de fallo

reducida para el subsistema #1 vendrá dado por λ 1 ⋅ λ 2 ⋅ MDT 2

De igual modo, la tasa de fallo reducida para el subsistema #2 será


λ 1 ⋅ λ 2 ⋅ MDT 1

Por consiguiente, λ paralelo

= λ 1 ⋅ λ 2 ⋅ ( MDT 1 + MDT 2 )

Tiempo Entre Fallos del Sistema (Mean Time Between Failure): Tomando la aproximación de que la inversa del ratio de fallo es MTBF (cierto para una distribución exponencial), se obtiene:

MTBF paralelo=1/ λ paralelo=

MTBF 1 ⋅ MTBF 2 MDT 1

+ MDT 2

Se observa que si los dos subsistemas son no reparables, entonces el MTBF para el caso en paralelo es la suma de los MTBFs individuales. Disponibilidad e Indisponibilidad del Sistema (Availability and Unavailability): Para que el sistema esté disponible, cualquiera de los subsistemas debería estar disponible. Con lo cual, A parallel

= A1 + A2 − A1 ⋅ A2

Por el contrario, la indisponibilidad será: UA paralelo

= 1 − A paralelo = 1 − ( A1 + A2 − A1 ⋅ A2 ) = (1 − A1 ) ⋅ (1 − A2 ) = UA1 ⋅ UA2 (1)

Tiempo de Inactividad del Sistema (Mean Down Time): De la definición de Indisponibilidad (Unavailability) =

MDT MTBF + MDT

≈

MDT MTBF

se puede obtener el MDT para el caso en paralelo, usando la expresión (1) anterior.


UA paralelo

=

MDT paralelo MTBF paralelo

=

MDT paralelo MTBF 1 ⋅ MTBF 2 MDT 1

UA1 ⋅ UA2

=

103

MDT 1

⋅

+ MDT 2

MDT 2

MTBF 1 MTBF 2

Consecuentemente, MDT paralelo

=

MDT 1 ⋅ MDT 2 MDT 1

+ MDT 2

C) Caso de n subsistemas idénticos en paralelo: Consideremos ahora el caso de un sistema constituido por n subsistemas idénticos, donde el sistema se considera que falla si m o más subsistemas fallan. ¿Cuales son las fórmulas para el ratio de fallo, MTBF, disponibilidad y tiempo de inactividad para el sistema completo? Tasa de Fallo del Sistema (Failure Rate): Si el sistema consiste solamente en el subsistema #1, entonces el ratio de fallo es λ, y la probabilidad de fallo en dt es λdt. Para tener un fallo del sistema, necesitamos tener otros (m-1) subsistemas en modo de fallo. La opción a que alguno de los subsistemas esté en modo de fallo está dado por MDT/(MTBF+MDT), o (MDT/MTBF), asumiendo que MDT<< MTBF. Para encontrar (m-1) subsistemas en modo de fallo, la probabilidad será MDT m−1 ( ) MTBF

Habrá

n−1

C m−1

caminos para el grupo (m-1) fuera de los (n-1)

subsistemas. Además, se puede seleccionar cualquier subsistema para que sea el subsistema #1 en el análisis. Expresándolo todo junto se obtiene:


λ m _ out _ of _ n

= λ ⋅ (

MDT

MTBF

) m −1 n−1 C m−1 ⋅ n =

n!

(n − m)!( m − 1)!

λ m ⋅ MDT m −1

(2)

Este es el ratio de fallo para exactamente m subsistemas fallidos. El ratio de fallo para un número de subsistemas mayor que m estará reducido por un factor de ( λ ⋅ MDT ) . Para una comprobación consistente, vamos a considerar n=m=2. Esto corresponde por tanto a dos subsistemas idénticos en paralelo. Cuando m=2 subsistemas fallan, el sistema completo falla. La expresión (2) para este caso será λ system

= λ 2 ⋅ (2 ⋅ MDT ) ,

la cual está de acuerdo con la fórmula del apartado anterior de dos subsistemas conectados en paralelo. Tiempo Entre Fallos del Sistema (Mean Time Between Failure): Considerando la aproximación de que el inverso del ratio de fallo es el MBTF (cierto, como se ha comentado anteriormente, para una distribución exponencial), se obtiene MTBF m n!

MTBF m_out_of_n =1/ λm_out_of_n =

( n − m)!⋅( m − 1)!

Disponibilidad

e

Indisponibilidad

del

⋅ MDT m −1

Sistema

(Availability

and

Unavailability): Para que el sistema esté disponible, al menos (n-m+1) subsistemas deben estar disponibles. Con lo cual: Am _ out _ of _ n

=

n

∑

i = n − m +1

Utilizando la siguiente igualdad,

n!

( n − i )!⋅i!

A (1 − A) i

n −i


1 = [ A + (1 − A)]

n

n

=∑ i =0

n!

A (1 − A) (n − i)!⋅i! i

105

n −i

se puede rescribir la disponibilidad como n−m

Am _ out _ of _ n

= 1− ∑ i =0

n!

A (1 − A) (n − i )!⋅i! i

n −i

≈ 1−

n! m!⋅(n − m)!

(1 − A) m

Y la indisponibilidad será dada por (de nuevo, para MDT<
=

n! m!⋅(n − m)!

UA m

Tiempo de Inactividad del Sistema (Mean Down Time): De la definición de UAm _ out _ of _ n

=

MDT m _ out _ of _ n MTBF m _ out _ of _ n

se obtiene que MDT para el caso de “m_out_of_n”, mediante la aplicación de los apartados anteriores para UAm_out_of_n y MTBFm_out_of_n. Por consiguiente:

MDT m _ out _ of _ n

=

MDT m


Dos subsistemas en Serie

Dos subsistemas en Paralelo

(λ es la tasa de fallo) System Failure Rate

λ series = λ 1 + λ 2

System MTBF

MTBF series=

λ parallel

MTBF 1 ⋅ MTBF 2 MTBF 1 + MTBF 2

= λ 1 ⋅ λ 2 ⋅ ( MDT 1 + MDT 2 )

MTBF parallel =

MTBF 1 ⋅ MTBF 2 MDT 1

+ MDT 2

n subsistemas idénticos en paralelo; el sistema falla si m o más subsistemas fallan. (m_out_of_n)

λ m _ out _ of _ n

=

n!

( n − m)!( m − 1)!

MTBF m _ out _ of _ n

λ m ⋅ MDT m −1

MTBF m n!

=

(n − m)!⋅(m − 1)! System Availability (A) System Unavailability (UA) System Mean Down Time (MDT)

Aseries = A1 ⋅ A2

UAseries

A parallel

= UA1 + UA2 − UA1 ⋅UA2

MDT series=

MTBF 1 ⋅ MDT 2

+ MTBF 2 ⋅ MDT 1 MTBF 1 + MTBF 2

= A1 + A2 − A1 ⋅ A2

UA parallel

= UA1 ⋅ UA2

MDT parallel

=

=1−

UAm _ out _ of _ n

MDT 1 ⋅ MDT 2 MDT 1

Am _ out _ of _ n

+ MDT 2

=

MDT m _ out _ of _ n

n! m!⋅( n − m)!

n! m!⋅( n − m)!

=

MDT

Tabla 4.1. Tasa resumen de formulas por configuración

m

⋅ MDT m−1

(1 − A) m

UA m


107

IV.2.1.1. E JEMPLO S ENCILLO DE C ÁLCU LO

Un sistema está formado por 9 componentes de acuerdo a la siguiente estructura: los componentes B, C, D y E están conectados en paralelo secuencial y los G y H en paralelo activo. Los fallos se considera que ocurren de manera exponencial y son estadísticamente independientes en los distintos componentes. Obtener la fiabilidad del sistema para un funcionamiento de 1000 horas si las tasa de fallos de cada componente son las siguientes: B G C

A

F

I

D

H

E

Figura 4.6: Subsistema en Paralelo Secuencial

Componentes λ

A

B, C, D y E

F

GyH

I

10 −6

2 ⋅ 10−4

2 ⋅ 10 6

2 ⋅ 10 −6

3 ⋅ 10 −5

Tabla 4.2. Tasa de fallo de cada componente

Para calcular la fiabilidad total del sistema se debe ir descomponiendo éste en subsistemas en los que previamente se calculará su fiabilidad que será luego utilizada para el calculo final. Así, si T, que es la función de fallo de los componentes es para todos exponencial, se tiene que:

108 Aproximación a la Confiabilidad. Aplicaciones Prácticas

T = Exp(λ) ⇒ f (t) = λe −λt , t > 0

Luego, la fiabilidad en cada componente por separado se calcula como sigue: R (t) = P(T ≥ t) = e −λt

Así, las fiabilidades de los componentes A, F e I son, respectivamente:

R A ( t ) = e −10

−6

R F ( t ) = e − 2⋅10 R I ( t ) = e −3⋅10

−3

⋅t

−6

−5

⇒ R A (1000) = e −10 = 0.999 −3

⋅t

⇒ R F (1000) = e −2⋅10 = 0.998

⋅t

⇒ R I (1000) = e −3⋅10 = 0.970

−2

Los componentes G y H, al estar en paralelo activo tienen una fiabilidad de: R GH ( t ) = 1 − (1 − R i ( t )) 2

= 1 − (1 − e −2⋅10

−6

⋅t 2

)

⇒ R GH (1000) = 0.9999

Los componentes B, C, D y E por estar conectados en paralelo secuencial su fiabilidad es de:

R BCDE ( t ) = P(X = P(λt ) < 4) =

2

∑e

− λ⋅ t

i =0

R BCDE ( t ) =

3

∑e i =0

− 2⋅10− 4 ⋅t

(2 ⋅ 10 −4 ⋅ 1000) i i!

(λ t ) i i!

⇒

=0.9998


109

Por último, como los componentes A, {BCDE}, F, {GH} e I están conectados en serie, la fiabilidad total del sistema para un funcionamiento de 1000 horas es: R ( t ) = R A ( t ) ⋅ R BCDE ( t ) ⋅ R F ( t ) ⋅ R GH ( t ) ⋅ R I ( t ) R (1000) = 0.999 ⋅ 0.9998 ⋅ 0.998 ⋅ 0.9999 ⋅ 0.970 = 0.9668

IV.3. RECOMENDACIONES PRÁCTICAS PARA C ÁLCULOS DE FIABILIDAD Los datos para los estudios de fiabilidad provienen muy a menudo de datos históricos y a veces son resultados de ensayos realizados para tal fin. En cualquier caso, la variable aleatoria que se tiene en cuenta en los estudios de fiabilidad es el tiempo y tras el registro de N datos se puede calcular el TBF que es el tiempo de buen funcionamiento entre dos fallos y que, en un histórico, se localiza por sus fechas y, para un ensayo, se considera el tiempo que transcurre desde el inicio hasta que el componentes supera el umbral de degradación. Una vez considerados los N valores, se deben clasificar por orden creciente para reagrupar los datos en intervalos de tiempo de la forma: Δt = t i − t i −1

No existe una única manera de establecer cuál debe ser el número de grupos que deben realizarse, ni el tamaño del incremento de t en cada grupo. Algunos autores proponen que el número de grupos sea inferior a N/10 y superior a 5, estableciendo posteriormente cual será el valor de Δt. Una vez reagrupados los N datos en clases o intervalos, se estima la distribución de los fallos F(t) con la frecuencia acumulada de fallos observados en el tiempo considerado. Así:


i

Fi

=

∑n j=1

N

j

=

nº de fallos antes de t i nº de fallos totales

Es decir, n j cuenta el número de ocasiones de las N observadas en que el tiempo de buen funcionamiento ha estado comprendido entre t j-1 y t j. Luego, Fi estima la probabilidad de que un fallo del sistema se produzca antes de ti. Como en toda estimación, la aproximación de Fi a la verdadera P(T
Si 20
=

Fi



∑n

j

j=1

N + 1

Si N<20, la aproximación que se utiliza es la de rangos medianos. Entonces, i

Fi

=

∑n

j

− 0.3

j=1

N + 0.4

En cualquiera de los casos, la fiabilidad se estimará por: R i

= 1 − Fi

En el caso de muestras grandes, las estimaciones empíricas de la fiabilidad proporcionan resultados muy precisos, no siendo necesario el ajuste de las tasas de fallos a las distribuciones exponencial, weibull u otras.


111

Para el caso en el que la función de fallo se ajusta al modelo exponencial, es muy fácil estimar también cual será el tiempo medio de funcionamiento Como: R ( t ) = e −λt MTBF =

⇒λ=−

ln R ( t ) t

1

λ

Otra forma de estimar de manera empírica este tiempo medio de buen funcionamiento de un sistema si se ensayan n, depende si los sistemas que han ido fallando han sido sustituidos o no. Si no se reponen los sistemas averiados durante el tiempo de ensayo una buena estimación del tiempo medio de fallo del sistema es:

r

MTBF =

∑t

i

+ (n − r ) t t

i =1

r

donde ahora r son los sistemas averiados en el tiempo de ensayo t y ti son los tiempos en los que han fallado los r sistemas. Si durante el ensayo, los sistemas que se averían se sustituyen, el estimador del tiempo medio hasta el fallo es: MTBF

=

nt t r

IV.3.1. EJEMPLO SENCILLO DE CÁLCULO

Estimar la tasa de fallos de un cierto componente si se han ensayado 50 durante un tiempo de 1000 horas y al cabo de dicho periodo de tiempo se han


observado 6 fallos que no han sido sustituidos. Los tiempos de fallos han ido apareciendo a las 870, 882, 899, 932, 940 y 987 horas. De acuerdo a lo expuesto anteriormente si el ensayo a tenido lugar durante 1000 horas y los componentes averiados en este tiempo no han sido repuestos, la estimación del tiempo medio de buen funcionamiento del componente ensayado es: r

∑t

MTBF = i =1

i

+ (n − r ) t t r

=

870 + 882 + 899 + 932 + 940 + 987 + (50 − 6)1000 6 MTBF = 8251.6 horas

Luego, la tasa de fallos del componente, si este siguiera un modelo exponencial sería: λ=

1 MTBF

= 0.00012 fallos/hor a

IV.4. EL REGISTRO ADECUADO DE F ALLOS. BUENAS PRÁCTICAS PARA LOS C ÁLCULOS DE CONFIABILIDAD IV.4.1. ABUNDANDO EN EL CONCEPTO DE FALLO

Se ha mencionado cómo por fallo se entiende el cese de la aptitud de un elemento para realizar una función requerida. Por tanto, tras el fallo el elemento se encuentra en estado de avería. Fallo es el paso, la transición, de un estado a otro, por oposición a avería que es un estado (este concepto de fallo no se aplica a elementos constituidos sólo por material lógico). Siempre que un fallo tiene lugar, existe el mecanismo que lo hace posible, la forma cómo se ha producido ese cese de la aptitud del elemento. Este concepto, el proceso físico, químico, o de otro tipo que conduce al fallo, se denominará a partir de ahora modo de fallo del elemento. Además de conocer el cómo se


113

produce el fallo del elemento, será de enorme interés averiguar por qué este tuvo lugar, la razón que condujo al fallo o causa de fallo . Las causas del fallo serán circunstancias asociadas con el diseño, fabricación, instalación, uso y mantenimiento del elemento. Existen, por tanto, fallos de diseño, fallos de fabricación, fallos de instalación, fallos por mal uso, fallos por mal manejo o manutención y fallos que son el resultado de un inadecuado o incorrecto mantenimiento. El análisis de las causas de determinados modos de fallo es una tarea complicada. Es necesaria experiencia, y en muchos casos un buen número de recursos y horas de investigación. Además, los elementos tendrán fallos primarios (cuya causa directa o indirecta no es un fallo en otro elemento), pero en muchos casos los fallos de los elementos serán secundarios , cuya causa directa o indirecta será un fallo de otro elemento (por ejemplo, el fallo del inyector en el ejemplo anterior, o del filtro de admisión). Obsérvese además, como también puede ser un subsistema completo el que falle, con motivo de algún tipo de desajuste existente entre los elementos que lo componen. Puede esto suceder incluso en el caso en que todos los elementos del subsistema se encuentren en buenas condiciones de funcionamiento. Esto pone de manifiesto el carácter sistémico de los sistemas productivos. Es fundamental que exista la capacidad de clasificación de los distintos modos de fallo de los elementos que componen las instalaciones a mantener, y que no falte la capacidad de discriminación entre las posibles causas de los mismos. Esto nos permitirá, como se verá en adelante, asociarlos a patrones de comportamiento o, desde un punto de vista estadístico, a funciones de distribución de las probabilidades de que estos fallos tengan lugar. De tal forma que será posible hacer una clasificación de los mismos de acuerdo con la naturaleza de esta función distribución. Con este criterio se podría hacer, por ejemplo, la agrupación inicial siguiente: Fallos por desgaste, Fallos repentinos, etc.


Antes de finalizar esta sección dedicada a aclarar los conceptos relacionados con los fallos de los elementos y su registro, hay que decir que evidentemente todos los fallos no son iguales, pues pueden tener efectos muy diferentes sobre el sistema de producción y su entorno. La determinación de las consecuencias de cada fallo orientará las respuestas del gestor de mantenimiento para resolver cada problema (prevención, predicción, rediseño, sustitución periódica, no mantenimiento, etc.) específico. Obviamente aquellos fallos llamados críticos, susceptibles de producir heridas a personas, al medio ambiente, daños materiales significativos u otros de consecuencias inaceptables, serán los que necesitarán una mayor atención por parte de la función mantenimiento.

IV.4.2. CONSIDERACIONES SOBRE ESTADOS Y TIEMPOS DE UN DISPOSITIVO

Estados y tiempos de un dispositivo son datos que se desprenden de la definición del concepto de fallo del mismo, que es la transición desde un estado en que cumple con su función requerida, a otro en el que no la cumple. Si se supone entonces que en todo momento se suministran los medios exteriores que son necesarios para el funcionamiento de un elemento, existen dos estados fundamentales del dispositivo: el estado de disponibilidad , o estado de un elemento caracterizado por su aptitud para realizar una función requerida; y el estado de indisponibilidad , o estado de un elemento caracterizado por su inaptitud para realizar esa función. Si la aptitud del elemento para cumplir con una función requerida cesa con motivo de la falta de suministro de medios exteriores, se dice entonces que el elemento sigue en estado de disponibilidad, pero que se encuentra en un estado de incapacidad externa. Un equipo podrá entonces encontrarse en un estado de incapacidad, o de inaptitud para cumplir una función requerida, como consecuencia del cese en el suministro de los medios externos necesarios para


115

su funcionamiento (incapacidad externa ) o bien por que se encuentre en estado de incapacidad interna , o estado de un elemento caracterizado, bien por una avería, o bien por una posible inaptitud para realizar una función requerida durante el mantenimiento. El estado de incapacidad interna coincide por tanto con el estado de indisponibilidad del equipo. Estado del dispositivo Incapacidad

Interna

Avería

Capacidad

Externa

Funcionamiento

Espera

Reposo

Mantenimiento Preventivo

Estado del dispositivo

Indisponibilidad

Incap. Externa

Avería

Disponibilidad

Funcionamiento

Espera

Reposo

Mantenimiento Preventivo

Figura 4.7. Cuadros de estados de un dispositivo (UNE-EN 13306:2001)

Atendiendo al párrafo anterior, el estado de avería, o simplemente avería , se caracteriza por la inaptitud de un elemento para realizar la función requerida, excluida la inaptitud debida al mantenimiento preventivo u otras acciones programadas, o a una falta de medios exteriores. A su vez, cuando un equipo se encuentra disponible, puede hallarse en los siguientes estados


posibles: En estado de funcionamiento , o estado en que un elemento realiza la función requerida.; en estado de espera, también llamado estado de reserva , que es un estado de disponibilidad no operativo durante el tiempo requerido 5; o en estado de inactividad, también llamado libre de servicio o de reposo (“idle”), que es un estado de disponibilidad y de no funcionamiento durante un tiempo no requerido. Haciendo un resumen de los anteriores estados, podemos obtener los cuadros de la figura 4.7. Una vez definidos los posibles estados en que puede encontrarse un elemento, se pueden definir cada uno de los tiempos que el dispositivo permanece en cada estado, atendiendo a la clasificación general de la figura 4.8. Donde puede comprobarse cómo, salvo que exista incapacidad como consecuencia de la ausencia de medios exteriores, la indisponibilidad del elemento será achacable al tiempo de mantenimiento del mismo que le impide cumplir con su función requerida, o intervalo de tiempo durante el que se efectúa una acción de mantenimiento sobre el mismo, manual o automáticamente, incluidos los retrasos técnicos y logísticos, que le impiden cumplir con su función. En efecto, el tiempo de mantenimiento de un elemento incluirá un tiempo llamado de mantenimiento activo , durante el que se le efectuará la acción de mantenimiento, pero también a menudo se incurrirá en retrasos, fundamentalmente cuando se producen fallos y las actuaciones de mantenimiento no se han programado con antelación 6. Los retrasos pueden ser de tipo administrativo (por ejemplo, los retrasos provocados por la imposibilidad de ejecutar acciones de mantenimiento por la necesidad de obtención de permisos o autorizaciones de acceso a los equipos, la necesidad de

5

Tiempo requerido es un intervalo de tiempo durante el cual el usuario demanda que el elemento se encuentre en condición de desarrollar su función requerida. 6

En estos casos, es común obtener valore medios de los tiempo totales necesarios para la reparación del equipo, o tiempos de mantenimiento correctivo, en particular el MTTR (“Mean Time To Repair”, o tiempo medio de reparación).


117

determinados trámites oficiales para el comienzo de la realización de un trabajo, etc.), o de tipo logístico (por ejemplo, los debidos al desplazamiento hasta instalaciones no atendidas, a la espera de piezas de recambio, de equipos de ensayo, de informaciones y de condiciones ambientales adecuadas, etc.).

Tiempo de incapacidad externa

Tiempo de funcionamiento

Tiempo de preventivo

Tiempo de retraso logístico y administrativo

d a d i l i b i n o p s i D

d a d i l i b i n o p s i d n I

Tiempo de correctivo o de avería

Tiempo de correctivo activo

Tiempo de espera Tiempo de reposo

Figura 4.8. Cuadro de tiempos de un dispositivo

IV.4.3. IMPORTANCIA DEL REGISTRO DE FALLOS EN EL ANÁLISIS DE CONFIABILIDAD

El fenómeno de la aparición de fallos se comporta como un proceso estocástico, esta claro que no podemos llegar a predecir cuando ocurrirán los fallos, pero si determinar, en base a nuestra mejor información, los tiempos para realizar mantenimiento preventivo, y las políticas de mantenimiento más adecuadas a


largo plazo. Por tanto, los datos existentes en una planta industrial acerca de los fallos de los elementos que la componen se convierten en un activo fundamental para la gestión de la confiabilidad y mantenimiento de la misma. La utilización adecuada de los datos operacionales de los equipos puede ser de gran ayuda en el proceso de toma de decisiones para: − Obtener medidores de control; − Diseñar políticas de mantenimiento en un contexto operacional dado; − Encontrar frecuencias idónea de sustitución o mantenimiento de un

elemento; − Calcular la cantidad de repuesto a almacenar de un determinado elemento

crítico; − Estimar la calidad de la reparación realizada por distintos proveedores; − Predecir averías para así diseñar los recursos de mantenimiento necesarios; − etc.

Para cada elemento cuya fiabilidad se desee estudiar (más aun para los elementos críticos), deberemos almacenar el tiempo (o bien número de unidades de uso como los km, o los kW, etc., en función al parámetro elegido para el control del mantenimiento) en que tienen lugar sus fallos, los modos de fallo y, de ser posible, las causas de los mismos. Para cada elemento cuya mantenibilidad se desee estudiar (más aun para los elementos críticos), deberemos almacenar el tiempo necesario para reparar sus fallos, y las causas por las que se produce ese tiempo de parada.


119

IV.4.3.1. U TILIZACIÓN PRÁCTICA DE L REGISTRO EN E STUDIOS DE F IABILIDAD

Como comentamos en secciones anteriores, para la realización de cualquier estudio de fiabilidad necesitaremos conocer cuatro funciones básicas que tienen que ver con el fallo de los equipos a analizar: − La función de densidad de la probabilidad de fallo (f(t) ), − La función de distribución acumulada de la probabilidad de fallos (F(t) ), − La función fiabilidad (R(t) ) y − La función tasa de fallos (λ(t) ).

PERIODO

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Autobús 1

Autobús 2

Autobús 3

Autobús 4

Autobús 5

‐ ‐ ‐ fallo ‐ ‐ fallo ‐ ‐ fallo

fallo ‐ ‐ fallo ‐ ‐ ‐ fallo ‐ fallo

‐ fallo ‐ ‐ fallo fallo fallo ‐ ‐ ‐

fallo fallo ‐ fallo ‐ ‐ ‐ fallo ‐ ‐

‐ ‐ fallo fallo ‐ ‐ ‐ fallo ‐ ‐

Tabla 4.3. Distribución de fallos de los autobuses (Adaptado de Crespo et al. 2004).

Presentamos a continuación un ejemplo que nos ayuda a comprender cómo transformamos el dato sobre el fallo en las correspondientes funciones elementales mencionadas. Esto lo hacemos utilizando un ejemplo que creamos a partir de un listado del GMAO de una empresa de autobuses. Listando los fallos experimentados por cinco equipos idénticos en los últimos diez meses, funcionando en igualdad de condiciones operativas, se obtiene la siguiente lista


(suponemos que en ningún caso aparecen más de un fallo en un mes y que después de la reparación del fallo el equipo queda como nuevo): En la Tabla 4.3 se detalla el período en que tiene lugar el fallo, y aparece entre paréntesis el coste asociado al mismo, donde se incluyen los costes de reparación, así como los costes de oportunidad considerados por la empresa de autobuses. Número de fallos en cada autobús correspondientes a la edad de la correa especificada en la primera columna de la tabla. Supuesto igual modo de fallo. i‐ésimo período de vida de la correa (Meses)

Bus 1

Bus 2

Bus 3

Bus 4

Bus 5

TOTAL FLOTA

1º

‐

1

2

2

1

6

2º

‐

1

1

1

‐

3

3º

2

1

1

‐

1

5

4º

1

1

‐

1

1

4

Tabla 4.4. Número de fallos y tiempo de vida de la correa.

La Tabla 4.4 la obtenemos a partir de la 4.3 ordenando los datos de distinta forma. La idea es obtener la máxima información posible de la muestra de fallos de correas existente en la base de datos. A partir de la Tabla 4.4, es fácil construir una estimación de la función de densidad de las probabilidades de fallo y de la tasa de fallo de la correa para el modo de fallo objeto de estudio conforme a la Tabla 4.5. Obsérvese además cómo dado que f(t)=R(t-1)-R(t) , que λ (t)=f(t)/R(t-1), y que F(t)=1-R(t), conocida una de las cuatro funciones anteriores se obtienen


121

las tres restantes. A partir de la Tabla 4.5 podemos obtener la representación gráfica de las funciones estimadas, que se presenta en la Figura 4.9. Partiendo de: Número total de fallos en la muestra:6+3+5+4=18 Tiempo máximo de vida observado de la correa para este modo de fallo = 4 per íodos i-ésimo período de vida de la correa (Meses)

Función de densidad de la PF, f(t)

F(t)

Fiabilidad. R(t)=1-F(t)

Tasa de fallo λ (t)=f(t)/R(t-1)

1º.

6/18 = 1/3

1/3

12/18 = 2/3

1/3

2º.

3/18 = 1/6

½

9/18 = 1/2

1 /4

3º.

5/18

7/9

4/18 = 2/9

5/9

4º.

4/18= 2/9

1

0

1

Tabla 4.5. Probabilidades de fallo.

Funciones básicas 1 4/5

s e d a d i l i b a b o r P

f(t) F(t) R(t) λ(t)

3/5 2/5 1/5 0 1

2

3

4

Período de tiempo

Figura 4.9. Representación gráfica de las funciones básicas estimadas.

En el ejemplo anterior la muestra de fallos era de un total de 18 eventos distribuidos a lo largo de los diez meses que se han investigado con el GMAO. Suponiendo buena calidad en las anotaciones, la obtención de las funciones representadas en la Figura 4.9 nos permite tener cierta información a partir de la cual podemos ya comenzar a tomar decisiones en ciertos problemas de fiabilidad y mantenimiento. En cualquier caso, las funciones obtenidas se


calculan a partir de un tamaño de muestra que condiciona nuestro estimación de la probabilidad de fallo. Por ejemplo, si consideramos las funciones empíricas obtenidas asumimos que ningún autobús funcionará más de cuatro meses sin fallar. Lo cual no tiene por que ser de todo cierto. En la actualidad lo que hacemos es aproximar de manera rápida el comportamiento de la probabilidad de fallo de los equipos a funciones continuas de distribución que se demuestra reproducen fielmente el comportamiento de los equipos para los modos de fallo que sean objeto de estudio. De esta forma tenemos dos ventajas: 1) necesitamos un tamaño de muestra menor, 2) mejoramos las estimaciones de las probabilidades de fallo. Así por ejemplo para el caso de los autobuses podemos estimar la función de distribución de la probabilidad de fallos utilizando ahora el método Weibull y un software convencional (Relest), y obtener resultados adecuados par un tamaño de muestra inferior. Por ejemplo supóngase que en ejemplo de los autobuses se tuviese una información más exacta (en horas) de cuando se producen los cinco primeros fallos, de manera que la tabla para los tres primeros períodos (meses) de funcionamiento de los cinco autobuses pudiera a expresarse de la siguiente forma (supóngase que cada autobús trabaja unas 300 horas al mes y que se consideran los datos hasta el final del tercer mes): Autobús 1

Autobús 2

Autobús 3

‐

100

‐

‐

350

‐

‐

‐

Autobús 4

250

‐

450(200) ‐

Autobús 5 ‐ ‐

850

Tabla 4.6. Probabilidades de fallo.

En la Tabla 4.6 aparecen entre paréntesis las horas que lleva funcionando la correa cuando falla, en caso de que el fallo no sea el primero


123

que tiene lugar en ese autobús. Entonces obsérvese que el número de horas que llevan funcionando sin fallar las correas instaladas en los camiones, al final de la prueba, son las siguientes: Autobús 1

Autobús 2

900

800

Autobús 3

550

Autobús 4

Autobús 5

450

50

Tabla 4.7. Horas de funcionamiento sin fallo de las correas al final del tercer mes.

Figura 4.10. Representación gráfica de las funciones teóricas estimadas.


Cuando utilizamos el método Weibull, tenemos no sólo los datos de los fallos en Tabla 4.6, sino también los datos de las horas de funcionamiento sin fallo registradas, que serían denominados datos censurados de nuestra muestra (Tabla 4.7.). Estos datos son igualmente considerados en los cálculos de fiabilidad (en la Figura 4.10. correspondiente al software Relest los datos censurados aparecen con un símbolo “+” a continuación del valor numérico de la lista de tiempos operativos).

Utilizando ahora esta función de distribución, R(t)= e

⎛ −t ⎞ ⎜ ⎟ 832 , 26 ⎝ ⎠

1, 23

, la

probabilidad de funcionar por encima de los 4 meses (1200 horas) sería de 24,96%. Finalmente comentar que, como se ha comentado, es habitual utilizar distintos tipos de función distribución dependiendo de los equipos y modos de fallos que se analizan. De tal forma que las funciones exponencial, Weibull y lognormal son las más utilizadas para equipos eléctricos y de instrumentación, dinámicos y estáticos respectivamente.

IV.4.3.2. U TILIZACIÓN PRÁCTICA DE L REGISTRO EN E STUDIOS DE M ANTE NIBILIDA D

Para la realización de estudios de mantenibilidad de los equipos y para los modos de fallo que sean de nuestro interés, necesitamos registrar convenientemente los tiempos en que los equipos se encuentran fuera de servicio (Figura 4.11).


125

Figura 4.11. Representación gráfica de los tiempos a registrar.

Los diferentes tiempos empleados en la ejecución de cada ensayo individual de tarea de mantenimiento, son el resultado de la influencia de distintos factores que afectarán a cada operación de mantenimiento del equipo, a saber: • Factores personales, que representan la influencia de la habilidad,

motivación, experiencia, actitud, capacidad física, vista, autodisciplina, formación, responsabilidad y otras características similares relacionadas con el personal involucrado; • Factores operacionales, que representan la influencia del entorno operativo,

en función de las consecuencias que ha producido el fallo sobre las operaciones, el ambiente, la seguridad y la condición física del activo en recuperación; • Entorno, que representa la influencia de factores como temperatura,

humedad, ruido, iluminación, vibración, momento del día, época del año, viento, ruido, etc. en el personal de mantenimiento durante la operación de restauración del equipo.


Las medidas de mantenibilidad están relacionadas con el tiempo que un elemento pasa en estado de reparación. El cálculo de la Mantenibilidad, se expresa como la probabilidad de que la variable aleatoria del tiempo de reparación (TTR - time to repair , en inglés) tome un determinado valor. Es decir, La función de distribución de esta variable aleatoria llamada función de Mantenibilidad M(t) indica la probabilidad de que la función del sistema sea recuperada antes de un tiempo de evaluación (t). Las funciones exponencial, Weibull y normal son las más comunes utilizadas para la función de mantenibilidad en los dispositivos industriales. La utilidad de estos cálculos son claros para los gerentes de mantenimiento. Por ejemplo supongamos que hemos realizado un total de 10 reparaciones sobre un determinado compresor de las cuales tenemos registrados los tiempos de reparación que se corresponden con la siguiente serie numérica: 16-16-14-14-15-15-17-18-17-19. Supongamos que utilizamos la función de distribución exponencial y que queremos calcular: 1) La probabilidad de reparar el equipo antes de un tiempo t = 4 horas; 2) El tiempo medio de recuperación MTTR - Valor esperado de la variable; 3) Tiempo de recuperación del equipo (TTR) dada una probabilidad de completar una tarea de mantenimiento M(t) = 20%, M(t)=95%. Entonces, M(t)=1-exp(-λt), con t = tiempo evaluación, λ=frecuencia de reparación = (1/MTTR) y i =n

MTTR=

∑TTRi i =1

n

es el tiempo promedio de reparación.

En tal caso los resultados obtenidos serían: -

MTTR = 16,10 horas


127

-

λ = 1/16,10 h = 0,062112 reparaciones/hora

-

M(t=4) = 1-e-(0,062112x4)=0,22, es decir tenemos un 22% de probabilidad de que el equipo sea reparado en un tiempo de 4 horas.

Además y dado que para esta distribución se tiene TTR(M(t)) = (1/λ) [-Ln( 1M(t) )] -

Caso 1: M(t) = 20%, TTR(20%) = 3,6 horas - Tiempo de recuperación dada una probabilidad de completar la tarea de mantenimiento del 20%.

-

Caso 2: M(t) = 95%, TTR(95%) = 48,2 horas - Tiempo de recuperación dada una probabilidad de completar la tarea de mantenimiento del 95%.

Finalmente, en esta apartado comentar como la realización de cualquier tarea de mantenimiento está relacionada con diversos costes: unos costes directos (repuestos, mano de obra, etc.) y los costes indirectos que resultan como consecuencia de no tener el sistema disponible para la operación. Razón por la cual los departamentos de mantenimiento pueden ser cada vez más impactantes y el factor mantenibilidad, representa hoy en día, una de las mayores áreas de oportunidad para agregar valor en cualquier sistema producción. IV.4.3.3. U TILIZACIÓN PRÁCTICA DE L REGISTRO EN E STUDIOS DE D ISPONIBILIDAD

La disponibilidad es una característica que resume cuantitativamente el perfil de operabilidad de un elemento. Representa el porcentaje del tiempo disponible (de uso) del activo en un periodo determinado. Es una medida importante y útil en casos en los que el usuario tiene que tomar decisiones con respecto a la adquisición de un elemento entre varias posibilidades alternativas. La disponibilidad relaciona básicamente los tiempos promedios de reparación de los fallos (MTTR o TPPR - relacionado con la mantenibilidad) y los tiempos promedios operativos (MTTF o TPO – relacionado con la fiabilidad (función de la


tasa de fallos). Los cálculos de disponibilidad operacional los podemos realizar utilizando los datos de nujestro re gistro de fallos, operando como se ha indicado con anterioridad y la siguiente expresión:

A =

TPO TPO + TPPR

IV.4.3.4. P RECAUCIONES CON LA U TILIZACIÓN P RÁCTICA DE LAS F UNCIONES DE D ISTRIBUCIÓN

A menudo es necesario realizar pruebas de ajuste de los datos utilizados que permiten validar si la distribución se ajusta al comportamiento del modelo estadístico seleccionado. Un test estadístico recomendado en estos casos es el de Kolmogorov- Smirnov. Al realizar este test se calcula la distancia máxima entre la frecuencia acumulada de los tiempos observados y la frecuencia teórica acumulada provista por el modelo seleccionado. Si la distancia entre estas frecuencias acumuladas es igual o mayor, se puede concluir que el modelo seleccionado no provee un buen ajuste para los datos evaluados. EL lector puede consultar más información en Kececioglu D (1991).

IV.5. REFERENCIAS BIBLIGRÁFICAS DEL C APÍTULO -

Arata Andreani A. 2009. Ingeniería y Gestión de la Confiabilidad Operacional en Plantas Industriales. Ril Editores. Santiago de Chile.

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Crespo Marquez A, Gupta JND. 2006. Contemporary maintenance management: Process, framework and supporting pillars. Omega, 34(3): 313-326.


129

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Crespo Márquez A, Moreu de Leon P, Sánchez Herguedas A. 2004. Ingeniería de mantenimiento. Métodos y técnicas de aplicación a la fase operative de los equipos. Editorial AENOR. Madrid.

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Campbell JD, Jardine AKS, 2001. Maintenance excellence. New York: Marcel Dekker.

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Duffuaa SO. 2000. Mathematical models in maintenance planning and scheduling. In Maintenance, Modelling and Optimization. Ben-Daya M, Duffuaa SO, Raouf A, Editors. Boston: Kluwer Academic Publishers.

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Duffuaa SO, Raouf A, Campbell JD. 2000. Sistemas de Mantenimiento. Planeación y Control. Limusa. Mexico.

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EN 13306:2001. 2001. Maintenance Terminology. European Standard. CEN (European Committee for Standardization), Brussels.

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Henley EJ, Kumamoto H. 1991. Probabilistic Risk Assessment. IEEE Press.

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Kececioglu D. 1991. Reliability and Life Testing Handbook, Prentice Hall.

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MIL-HDBK-781 “Reliability Test Methods, Plans and Environment”

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MIL-HDBK-189 “Reliability Growth Management” “Reliability Toolkit: Commercial Practices Edition”, Morris et al, RAC

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Smith D.S. 1993. Reliability, Maintainability and Risk: Practical Methods for Engineers. Butterworth Heinemann. Oxford.

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Monchy F. 1990. Teoría y práctica del mantenimiento industrial . Ed. Masson., Barcelona

-

Viles E. 2001. Estadística básica para universitarios . EUNSA, Pamplona

Parte 2 Técnicas para la Mejora de la Confiabilidad

V ENSAYOS

V.1 INTRODUCCIÓN Se denominan ensayos de fiabilidad a las pruebas que se realizan a componentes, dispositivos o sistemas, desde su concepción y hasta su fase de utilización, pasando por todas las fases de diseño, fabricación de prototipos, fabricación en serie e instalación, para obtener datos cualitativos y cuantitativos de fiabilidad. Según normas, ensayo de fiabilidad se define como el ensayo que se realiza con el propósito de estimar, verificar o comparar valores de fiabilidad de elementos de uno o más diseños o lotes de producción. Como se ha indicado anteriormente los ensayos se pueden aplicar a un componente o a un sistema, por lo que en el resto de este capítulo se utilizará una u otra denominación indistintamente, junto con la de elemento, dispositivo, etc. En general se trata de obtener datos de fiabilidad para una determinada población de componentes, por lo que será necesario realiza ensayos sobre los mismos. Si se ensayan todos los componentes será una Inspección 100%, o Inspección detallada. En este caso los resultados serán de gran calidad porque hemos analizado toda la población. Sin embargo este tipo de ensayo presenta varias dificultades, entre las que destacan: 1. Es muy costosa económicamente. 2. Lleva mucho tiempo. 3. Cuando el ensayo es destructivo resulta imposible, ya que nos quedaríamos sin componentes para comercializar.


Debido a estas razones se recurre al ensayo de un conjunto de componentes pertenecientes al total de la población o colectivo, lo que se denomina Inspección por Muestreo. A este conjunto de componentes que se van a ensayar se le denomina muestra y al número de unidades que la componen Tamaño de la muestra. Este tipo de ensayos presenta también sus propias características: • Son más económicos. • Se puede obtener buena información pero siempre tiene sesgo al ser

una muestra y no ser el total de la población. • El personal que lo realiza deber estar más especializado porque tiene

que utilizar diversas técnicas estadísticas para obtener datos que sean extrapolables al conjunto de la población. • La muestra debe ser elegida de forma aleatoria sobre la población

total, de forma que cualquier componente tenga la misma probabilidad de ser elegido. • El tamaño de la muestra debe ser el adecuado de manera que sea

una muestra significativa. • En este caso el riesgo de cometer un error es mayor que en el

ensayo al 100% por lo que se debe cuantificar el mismo en términos de margen de confianza o intervalo de confianza. Por otra parte los ensayos de fiabilidad pueden pretender dos objetivos: 1. Determinar si el componente es aceptable o no. Es decir, se comprueba si cumple o no con un determinado requisito o especificación, lo que se denomina control por atributos. 2. Determinar el valor cuantitativo de una determinada característica, lo que se denomina control por variables.

Ensayos

135

En general la realización de ensayos es costosa por lo que se debe definir claramente la funcionalidad y el uso del componente para planificar los correspondientes ensayos. En particular en los ensayos de vida del componente resulta fundamental conocer el medio ambiente en el que va a trabajar el mismo, así como el esfuerzo al que se verá sometido. Precisamente las condiciones ambientales y el esfuerzo, son características que en muchos casos aceleran el fallo del componente por lo que un incremento de esas características hace que los fallos aparezcan antes. Esto es lo que da lugar a los ensayos acelerados, que permiten obtener datos de fiabilidad en un corto período de tiempo y que se analizan posteriormente. Cuando se realiza un ensayo se deben definir una serie de aspectos a tener en cuenta, como son: 1. Requisitos del ensayo: Es el conjunto de especificaciones que hay que tener en cuenta para realizar un ensayo, como es el equipamiento a utilizar, la duración del ensayo, las condiciones ambientales, etc. 2. Plan de ensayo: Representa la secuencia de actividades que se deben realizar para llevar a cabo el ensayo, el número de componentes a ensayar, cuando se termina el ensayo, si los componentes que fallan se reemplazan, la documentación del mismo, etc. 3. Lugar de realización: Es la instalación concreta donde se va a realizar el ensayo y que deberá cumplir con los requisitos de seguridad, ambientales, etc., que le sean exigibles. 4. Personal: El equipo humano que realice el ensayo deberá tener la formación y experiencia adecuada a la complejidad del mismo.


V.2 OBJETIVOS DE LOS ENSAYOS DE FIABILIDAD

El objetivo general de un ensayo de fiabilidad es conocer el comportamiento del componente o sistema en cuanto a su funcionalidad a lo largo del tiempo, su comportamiento en determinados ambientes, su período de vida, etc. En general los objetivos que se persiguen con los ensayos de fiabilidad son los siguientes: 1. Demostrar la fiabilidad de un componente o sistema. 2. Medir parámetros de fiabilidad. 3. Seleccionar componentes para una determinada aplicación. También se denomina cribado de componentes. 4. Comparar varias alternativas de diseño. 5. Detectar posibles deficiencias en el componente o sistema, y corregirlas. 6. Conocer los modos de fallo (forma en la que se manifiesta un fallo), los mecanismos de fallo (procesos físico-químicos internos que dan lugar a los modos de fallo) y las causas que originan ese mecanismo de fallo. 7. Elaborar un plan de mantenimiento optimizado.

V.3 TIPOS DE ENSAYOS DE FIABILIDAD

Existen diversas formas de clasificar los ensayos de fiabilidad. En párrafos sucesivos se muestran las más habituales.

Ensayos

137

V.3.1 ENSAYOS DE DEMOSTRACIÓN DE LA FIABILIDAD

Son ensayos que permiten demostrar que un componente o sistema cumple con los requisitos exigibles. En general podemos considerar dos tipos de componentes: 1. Componentes de un solo uso, porque ello supone su destrucción. Es el caso de fusibles, dispositivos pirotécnicos para el despliegue de antenas de satélites, sistema de guiado de un misil, resistencia máxima que un componente presenta a un esfuerzo determinado, etc. En este caso se realiza un ensayo destructivo sobre una muestra significativa del total de la producción. 2. Componentes que se pueden ensayar antes de su utilización. Aquí el ensayo puede ser al 100%, o bien se ensaya una muestra elegida al azar y del tamaño adecuado. V.3.2 ENSAYOS PARA MEDIR PARÁMETROS DE FIABILIDAD

Son ensayos que tienen como objetivo obtener un valor cuantitativo de alguno de los parámetros de fiabilidad. En general se trata de obtener los valores de la distribución estadística que sigue el parámetro estudiado, como puede ser el tiempo medio de vida de una determinad población de componentes. Lo dicho en el apartado anterior es válido para este caso. V.3.3 SEGÚN EL LUGAR DE ENSAYO

Dependiendo del lugar de realización, los ensayos pueden ser:


1. Ensayos en el laboratorio. En este caso las condiciones del ensayo suelen estar muy controladas y son fácilmente reproducibles. En general este tipo de ensayos son más caros. 2. Ensayos en la explotación. En este caso las condiciones de funcionamiento no son tan reproducibles como en el caso anterior pero si son más reales. Este tipo de ensayos suelen ser más baratos.

V.3.4 SEGÚN EL TIEMPO DE ENSAYO

Según el tiempo que tardan en llevarse a cabo los ensayos, estos pueden ser: 1. Ensayos normales. Son los que se producen en condiciones normales de funcionamiento. 2. Ensayos acelerados. Son los que someten a los componentes a condiciones de funcionamiento más severas (estrés funcional y ambiental), de forma que se reduzca el tiempo que tarda en aparecer el fallo. Estas condiciones están muy por encima de los valores habituales de funcionamiento. V.3.5 SEGÚN EL REEMPLAZAMIENTO

Según lo que se hace con el componente que falla, pueden ser: 1. Ensayos con reemplazamiento o reposición: Son ensayos en los que si falla un componente, se repara y se devuelve al ensayo o bien se sustituye por uno nuevo. 2. Ensayos sin reemplazamiento o reposición: Son los ensayos en los que el dispositivo que falla se retira del ensayo y no se reemplaza por otro.

Ensayos

139

V.3.6 OTROS TIPOS DE ENSAYOS

A continuación se enumeran otro conjunto de ensayos que son muy habituales: 1. Ensayos escalonados. Son ensayos en los que el valor de una de las variables aplicadas al componente, durante el ensayo, se realiza de forma escalonada y creciente, a lo largo de varios períodos de tiempo. 2. Ensayos secuenciales. Son un conjunto de ensayos que se llevan a cabo unos a continuación de otros, según el plan previsto. Al final de cada uno de los ensayos se toma la decisión de seguir o detener el proceso, según el plan de ensayos establecido. 3. Ensayos de selección o Screening (cribado): Ensayos destinados a eliminar dispositivos potencialmente defectuosos por tener algunas características al límite o en un rango que sean potencialmente candidatos a presentar fallos prematuros. 4. Ensayos de quemado inicial (Burn-In). Se realizan en condiciones de estrés para acelerar el mecanismo de fallo. De esta forma los elementos defectuosos fallan en esta etapa. Tienen como misión eliminar la etapa de mortalidad infantil. 5. Ensayos completos. Son los ensayos durante los cuales fallan todos los componentes que se están ensayando. 6. Ensayos censurados. Son los ensayos que se detienen cuando se produce un determinado número de fallos o bien cuando se ha alcanzado un tiempo de ensayo determinado.

V.4 ENSAYOS POR MUESTREO Si se coge la totalidad de los componentes y se ponen a funcionar en condiciones normales, no todos los componentes tienen el mismo resultado por


lo que la variable analizada, como por ejemplo el tiempo de vida del conjunto sigue una determinada distribución estadística con valores que realmente corresponden al total de la población. Estos valores son los que realmente que realmente nos gustaría conocer, pero ante la imposibilidad de llevar a la práctica este ensayo, lo que hacemos es ensayar una muestra significativa. En este caso, tanto el valor medio, como la desviación típica y la varianza, tienen valores distintos a los mencionados anteriormente. La Tabla 5.1 muestra los parámetros que buscamos, que son los de la población y los que realmente obtenemos que son los de la muestra. Denominación

Población

Muestra

Valor medio

θ

Desviación típica

σ

S

Varianza

σ2

S2

Tabla 5.1. Datos estadísticos

Los valores de la muestra, se denominan valores estimados y cambian de un ensayo a otro. Para poder extrapolarlo a toda la población se hace necesario dar una indicación del error que se comete. Resulta bastante habitual en fiabilidad realizar ensayos de vida. En este caso se pretende obtener el “Tiempo medio entre fallos” (MTBF – Mean Time Between Failures) si el elemento es reparable y si no lo es, el “Tiempo medio hasta el fallo” (MTTF - Mean Time To Failure). Para ello se toma una muestra significativa de componentes y se hace un ensayo que puede durar hasta que fallan todos los componentes. Sin embargo, frecuentemente se establecen ensayos censurados, bien por tiempo o bien por fallo. Si el ensayo se suspende al cabo de un determinado tiempo, se denomina “ensayo a tiempo fijo”, mientras que si se suspende después de que hayan ocurrido un determinado número de fallos, se denomina “ensayo a fallo fijo”. Algunos autores utilizan la

Ensayos

141

denominación de ensayo truncado si el ensayo es a tiempo fijo, y ensayo censurado si el ensayo es a fallo fijo. Según lo indicado en el párrafo anterior y teniendo en cuenta que el ensayo, a su vez, puede ser con o sin reemplazamiento, tenemos cuatro tipos de ensayos muy habituales: 1. 2. 3. 4.

Ensayo a tiempo fijo sin reemplazamiento Ensayo a tiempo fijo con reemplazamiento Ensayo a fallo fijo sin reemplazamiento Ensayo a fallo fijo con reemplazamiento

V.5 CÁLCULO DE LA VIDA MEDIA ESTIMADA “ ”

La vida media estimada de un ensayo se obtiene como el cociente entre el tiempo acumulado de funcionamiento “ ” y el número de fallos registrados. (1) Donde: • K: Número de fallos durante el ensayo •

N: Número de componentes sometidos a ensayo

•

T: Tiempo que dura el ensayo Para el caso de los ensayos mencionados en el párrafo anterior, se tiene:

a) Ensayo a tiempo fijo sin reemplazamiento (2)


b) Ensayo a tiempo fijo con reemplazamiento (3) c) Ensayo a fallo fijo sin reemplazamiento (4) d) Ensayo a fallo fijo con reemplazamiento (5) A continuación se muestran dos ejemplos que ilustran lo dicho anteriormente. Ejemplo 1: Se ensayan 10 componentes electrónicos y se obtienen los datos de tiempos hasta el fallo, Tabla 5.2. Si el ensayo se suspende a las 240 horas, determinar:

Nº de Componente 1 2 3 4 5 6 7 8

Tiempo hasta el fallo (h) 85 106 124 131 142 163 187 235

Tabla 5.2. Datos del ensayo

Ensayos

143

a) La vida media estimada si es un ensayo sin reemplazamiento. Según (2):

b) La vida media estimada si es un ensayo con reemplazamiento. Según (3):

Ejemplo 2 : Con los mismos datos de la tabla II y si el ensayo se suspende al octavo fallo, determinar:

a) La vida media estimada si es un ensayo sin reemplazamiento. Según (4):

=

b) La vida media estimada si es un ensayo con reemplazamiento. Según (5):


V.6 INTERVALO Y NIVEL DE CONFIANZA La realización de un ensayo sobre una muestra de la población, significa que los datos obtenidos no van a coincidir exactamente con los valores reales de la población. En estos casos es necesario evaluar la bondad de los datos, es decir cuantificar la probabilidad de equivocarse. Esto se realiza mediante los intervalos de confianza y la probabilidad de estos. Un intervalo de confianza representa el margen de valores en el que se encuentra el verdadero valor de la variable buscada. Pero esto no es suficiente para dar una solución satisfactoria, sino que además debemos cuantificar la probabilidad de que el valor real se encuentre dentro de ese margen de valores. Esta probabilidad se denomina “Nivel de confianza” y se representa por 1- α. El complemento a 1 del nivel de confianza se denomina “Nivel de significación” y se representa por “ α”. Realmente, el nivel de significación cuantifica la probabilidad de que el valor real del parámetro buscado se encuentre fuera del intervalo de confianza. Para el caso de sistemas electrónicos en el período de vida útil, tasa de fallos constante y distribución de tiempos de vida exponencial, se suele utilizar la distribución Chi-cuadrado de Pearson para calcular el intervalo de confianza con un determinado nivel de significación. Se puede demostrar que la expresión (6) sigue la distribución Chi-cuadrado de Pearson. Por combinación de la ecuación (6) y la (1), se obtiene la (7), que también sigue la distribución Chi-cuadrado. De esta forma, aunque no vamos a conocer el valor real de la vida media de la población, lo que si vamos a conocer es el intervalo de valores entre los que se mueve y la probabilidad de que sea cierto. (6)

Ensayos

145

(7) Los intervalos de confianza pueden ser: •

•

Centrados o bilaterales. En esta caso el intervalo de confianza se define por dos valores, que son el límite inferior (LI) y el límite superior (LS), Figura 5.1. No centrados o unilaterales. Los intervalos no centrados definen solo un límite, que puede ser el límite inferior (LI) o el límite superior (LS). Si conocemos el límite inferior, Figura 5.2, significa que el valor es mayor que LI. Si conocemos el límite superior, Figura 5.3, significa que el valor real es menor que LS. Por ejemplo un intervalo de confianza no centrado, para un ensayo de vida, en el que el límite inferior son 30000h y el nivel de confianza es del 90% (nivel de significación del 10%), supone que el valor real de la vida media del lote de componentes es mayor de 30000h, con una probabilidad de que sea cierto del 90%.

f(χ 2) α/2

α/2

1-α 2

LI

LS

Figura 5.1. Intervalo centrado

χ


f(χ 2)

α 1-α 2

χ

LI

Figura 5.2. Intervalo a la derecha f(χ 2)

α 1-α 2

LS

χ

Figura 5.3. Intervalo a la izquierda Para un determinado ensayo con una muestra de tamaño “n”, que durante el ensayo han dado lugar a un tiempo acumulado de funcionamiento “ “, la expresión (7) sigue la distribución Chi-cuadrado con “K” grados de libertad. Mediante la utilización de dicha distribución estadística podemos obtener los valores de los límites superior (LS) y/o inferior (LI) del intervalo de confianza, para un determinado grado de significación. En los párrafos siguientes se muestra la forma de hacerlo. V.6.1 ENSAYO A TIEMPO FIJO E INTERVALO NO CENTRADO

●

Límite superior (LS):

(8)

Ensayos

•

Límite inferior (LI):

147

(9)

V.6.2 ENSAYO A TIEMPO FIJO E INTERVALO CENTRADO

(10)

Ejemplo 3 : Supongamos un ensayo a tiempo fijo con los datos de la tabla II, correspondientes al ejemplo 1. Determinar: a) Los límites superior e inferior, suponiendo un intervalo no centrado y un límite de significación dl 10%. De acuerdo con los datos del enunciado tenemos: = 300h, K=8 y α=10% •


•

Límite inferior (LI):

b) Los límites superior e inferior, suponiendo intervalo centrado y un límite de significación del 10%. De acuerdo con los datos del enunciado tenemos: = 300h, K=8 y α=10%


V.6.3 ENSAYO A FALLO FIJO E INTERVALO NO CENTRADO

•


• Límite inferior (LI):

(11) (12)

V.6.4 ENSAYO A F ALLO FIJO E INTERVALO CENTRADO

(13) Ejemplo 4 : Supongamos un ensayo a fallo fijo con los datos de la tabla II del ejemplo 1. Si el ensayo se detiene al octavo fallo, determinar: a) Los límites superior e inferior, suponiendo un intervalo no centrado y un límite de significación del 10%. De acuerdo con los datos del enunciado tenemos: = 235h, K=8, α=10%

• Límite superior (LS): • Límite inferior (LI): b) Los límites superior e inferior, suponiendo un intervalo centrado y un límite de significación del 10%. De acuerdo con los datos del enunciado tenemos: = 235h, K=8, α=10%

Ensayos

149

V.7 Ensayos Acelerados

Para evaluar la fiabilidad que un determinado producto va a tener se necesita realizar cálculos de fiabilidad predictiva. Para esto existen varias opciones, entre las que figuran las siguientes: 1. Utilizar datos de productos similares desarrollados anteriormente y que ya son conocidos. Opción muy utilizada cuando se diseña un producto que constituye una versión mejorada de otra ya existente. 2. Lo mismo que lo indicado en el punto anterior pero con productos con similar tecnología o bien productos similares. 3. Datos obtenidos de los suministradores de componentes. 4. Otras fuentes. En general estos datos deben estar disponibles en un corto espacio de tiempo por lo que frecuentemente y a falta de otras opciones o bien si dichas opciones no aportan datos suficientes, solo es posible recurrir a la realización de ensayos acelerados. Constituyen una forma ampliamente utilizada para obtener datos experimentales de fiabilidad y en un corto espacio de tiempo. Sin embargo presentan algunas limitaciones que se deben tener en cuenta:


1. Se debe ser especialmente cuidadoso en la interpretación de estos datos, porque pueden también llevar a errores si no se tiene en cuenta la forma de obtenerlos. 2. También se debe tener en cuenta que los ensayos acelerados provocan a veces mecanismos de fallo, que no se producirían en condiciones normales de funcionamiento. Los ensayos acelerados provocan que el fallo aparezca antes, como consecuencia de las condiciones de trabajo a las que se somete el componente. Estas condiciones de estrés hacen que se aceleren los mecanismos de fallo del componente porque lo estresan a base de someterlo a determinadas condiciones de temperatura, humedad, presión, combinación de estas, etc. De esta forma, y desde un punto de vista teórico, le provocamos al componente en un corto período de tiempo, funcionando con niveles altos de estrés, el mismo daño que el funcionamiento en condiciones normales durante un tiempo muy superior. La Figura 5.4 muestra la gráfica del estrés en función del tiempo. Se puede observar como para un determinado nivel de estrés, el tiempo hasta el fallo varía siguiendo una determinada distribución. Este puede ser el caso de una muestra de componentes electrónicos sometidos a determinadas condiciones de estrés y en los que se mide el tiempo hasta el fallo de cada uno de ellos. De igual forma la Figura 5.5 muestra el estrés en función del tiempo. Es el caso, por ejemplo, de una muestra de componentes sometidos a determinadas condiciones de estrés y se comprueba su estado a determinados intervalos de tiempo. Se podrá observar como para el mismo tiempo sobreviven más o menos componentes según el estrés aplicado.

Ensayos

151

Estrés

Tiempo

Figura 5.4. Variación del tiempo para el mismo estrés Existen diversos procedimientos para modelar matemáticamente las curvas antes mencionadas, que se pueden clasificar en dos grandes grupos:

Figura 5.5. Variación del estrés para el mismo tiempo

•

Modelos basados en los mecanismos de fallo. Estos modelos describen matemáticamente los mecanismos de fallo que internamente se producen en el componente.


•

Modelos empíricos. Representan matemáticamente los datos obtenidos de los ensayos o los datos existentes del componente, obtenidos de a partir del uso del mismo.

En los apartados siguientes e muestra cuatro de los modelos más utilizados en ensayos acelerados.

V.7.1 MODELO DE ARRHENIUS

El modelo de Arrhenius se utiliza en ensayos acelerados de componentes, en los que el mecanismo de fallo analizado se puede acelerar por temperatura. Es adecuado en aquellos mecanismos de fallo que actúan como una reacción química. Resulta muy útil en ensayos acelerados de componentes electrónicos porque muchos de los mecanismos de fallos de estos componentes, se aceleran por temperatura. Responde a la ecuación (14). (14) Donde: • V: Velocidad de la reacción. • A: Constante •

E A: Energía de activación [eV]

•

K: Constante de Boltzman = 8,617 · 10-5 [eV/ºK]

•

T: Temperatura en [ºK]

La velocidad de la reacción “V”, en este caso es la tasa de fallos “ λ”, por lo que la (14) se transforma en la (15). La ecuación (16) permite calcular la vida media.

Ensayos

153

(15) (16) En un ensayo acelerado se pretende aumentar la velocidad a la que se producen los fallos. Si suponemos que el mecanismo de fallo se desarrolla de igual forma que en funcionamiento normal pero más rápido porque se ve acelerado por temperatura, se cumple la ecuación (17), en la que t 1 y t 2 son los tiempos que tarda en fallar el componente cuando sus tasas de fallo son λ1 y λ2, respectivamente. (17) Supongamos un mecanismo de fallo que se acelera por temperatura y que tiene una energía de activación (E A), y supongamos que en condiciones normales de operación su temperatura de funcionamiento es T1. En estas condiciones de operación el componente fallará al cabo de un tiempo t 1. Si hacemos funcionar al componente a una temperatura superior T 2, el componente falla al cabo de un tiempo t 2. Nuestro objetivo sería conocer durante cuánto tiempo (t1) funcionaría el componente en condiciones normales (T1). Si suponemos que el mecanismo de fallo es el mismo en ambos casos pero con distinta velocidad, se cumple la (17), que se puede poner de la forma que indica la (18). Ahora se puede obtener el tiempo de funcionamiento t1. (18) (19) Cuanto mayor sea la energía de activación (E A) mayor será t1. La ecuación (20) muestra el factor de aceleración.


(20) Ejemplo 5 : Supongamos que la vida media de una muestra de componentes sometidos a un ensayo acelerado es de 100[h], funcionando a 175[ºC]. Si la energía de activación del mecanismo de fallo correspondiente es de 0,5[eV] y la temperatura de funcionamiento en condiciones normales del componente es de 20[ºC], determinar: a)

El tiempo medio de vida que cabe esperar del componente.

b)

El factor de aceleración del mecanismo de fallo.

La clave está en conocer las energías de activación. Estas energías son conocidas para muchos mecanismos de fallo, como por ejemplo los que habitualmente se dan en semiconductores. Pero también se pueden usar los ensayos acelerados para determinar la energía de activación de un determinado mecanismo de fallo. Si se realiza un ensayo acelerado con un determinado tipo de componentes a dos temperaturas distintas (T1 y T2) y se obtienen unos tiempos medios hasta el fallo t1 y t2, respectivamente, la energía de activación se puede obtener de la ecuación (21). (21) Cuando se realiza un ensayo acelerado con una determinada muestra de componentes, es necesario determinar el tiempo medio hasta el fallo de los mismos. Los tiempos obtenidos del ensayo seguirán una determinada distribución estadística, que en general será del tipo lognormal, Weibull o exponencial.

Ensayos

155

Este modelo es aplicable cuando el mecanismo de fallo se acelera por temperatura, como es el caso de la mayoría de fallos en los semiconductores. En la Tabla 5.3, se muestran algunos mecanismos de fallos habituales en componentes electrónicos y la energía de activación correspondiente.

Mecanismo

E A [eV]

Corrosión: Ataque de la metalización por el efecto de humedad y residuos químicos

0,3 a 0,6

Electromigración: Movimiento de partículas de Al en la dirección del flujo electrónico

0,4 a 0,8

Defectos de óxido: Su origen se debe a un procesado defectuoso

0,3

Plaga púrpura: Consiste en la formación de compuestos AuAl 2 que originan circuitos abiertos

1,03

Tabla 5.3. Mecanismos de fallo en componentes electrónicos

Ejemplo 5 : Para llevar a cabo un estudio de fiabilidad de un determinado componente electrónico se han realizado ensayos del mismo a 175[ºC] y a 50[ºC]. De los resultados de dichos ensayos se ha podido determinar que las tasas de fallo a dichas temperaturas son de 600 y 60 fallos por millón de horas, respectivamente. Suponiendo que las tasas de fallo de dichos componentes siguen el modelo de Arrhenius, se pide: a)

Energía de activación.


b)

Tasa de fallos del dispositivo a 40[ºC].

λ40 =

6,87 Fallos por millón de horas

V.7.2 MODELO DE EYRING

Este modelo incluye dos factores que provocan estrés en el componente y aceleran el fallo. Uno de estos factores es siempre la temperatura, mientras que el otro puede ser otro como el campo eléctrico, el voltaje, la humedad, el estrés mecánico, la corriente eléctrica, ciclos de temperatura, etc. Dos factores comúnmente usados son la temperatura y la humedad. La velocidad de la reacción se representa por la expresión (22). (22) Donde: • V: Velocidad de la reacción (λ) •

C: Constante que depende de las características del producto y de las condiciones del test.

•

b: Constante EA: Energía de activación [eV] K: Constante de Boltzman = 8,617 · 10-5 [eV/ºK] T: Temperatura en [ºK] S: Segundo factor de estrés

• • • •

De igual forma que para el modelo de Arrhenius, la ecuación (23) permite el cálculo de la vida media del componente.

Ensayos

157

(23) Supongamos que un determinado mecanismo de fallo tiene una energía de activación (E A) y supongamos que en condiciones normales de operación su temperatura de funcionamiento es T1 y que el otro factor de estrés es S 1. Si hacemos funcionar al componente a una temperatura superior T 2 y con el segundo factor de estrés de valor S 2. Supongamos que el componente falla al cabo de un tiempo t2. Nuestro objetivo sería conocer durante cuánto tiempo “t1” funcionaría el componente en condiciones normales (T 1 y S1). De la aplicación de la ecuación (17) para este caso, se obtiene la (24). A partir de esta expresión se puede obtener el tiempo de funcionamiento “t 1” (25) y el factor de aceleración “AF” (26). (24) (25)

(26) En componentes electrónicos son habituales valores próximos a 0,9[eV] para E A y valores comprendidos entre 2 y 3 para b. Concretamente en estos componentes el ensayo temperatura-humedad 85[ºC] - 85%[HR], es muy utilizado. Ejemplo 6 : Supongamos que la vida media de una muestra de componentes sometidos a un ensayo acelerado es de 576h funcionando a 85[ºC] y a 85[%HR]. La energía de activación del mecanismo de fallo correspondiente es de 0,5[eV] y en condiciones normales de operación HR es del 75% y la temperatura es de 25[ºC]. Si b = 2,5 determinar:


a) El tiempo medio de vida que cabe esperar para este componente. Mediante la aplicación de la (25), obtenemos:

b) El factor de aceleración del mecanismo de fallo. Mediante la aplicación de la (26) se obtiene:

V.7.3 LEY DE POTENCIA INVERSA

Este modelo resulta de utilidad cuando la vida del componente es inversamente proporcional al estrés aplicado. La distribución de la tasa de fallos puede ser Lognormal, exponencial o de Weibull. Este modelo se utiliza frecuentemente con estrés de tensión y estrés de fatiga por estrés cíclico, como por ejemplo vibración mecánica. La ecuación (27) muestra este modelo. (27) Donde: •

t: Tiempo hasta el fallo

• A: Constante característica del componente ensayado •

S: Estrés aplicado

•

N: Constante característica del componente ensayado

Ensayos

159

V.7.4 MODELO DE COFFIN‐MANSON

Es una variedad de la ley de potencia inversa, ecuación (28). Este modelo tiene su aplicación en componentes sometidos a esfuerzos mecánicos. (28) Donde: Nf : Número de ciclos hasta el fallo • A: Constante relativa al material • ∆εp: Rango de esfuerzo • B: Constante relativa al material •

Se han desarrollado diversos modelos basados en esta ley para distintas aplicaciones. En algunos casos se han realizado modelos basados en esta ley que utilizan el estrés por fatiga mecánica debido a ciclos de trabajo y estrés mecánico por fatiga debido a ciclos térmicos. Si el estrés por fatiga debido al esfuerzo mecánico aplicado, es más elevado que el límite elástico, el factor de aceleración responde a la ecuación (29). De igual forma, el factor de aceleración para la fatiga por estrés de temperatura se obtiene mediante la ecuación (30). (29) (30) La Tabla 4 muestra valores del parámetro “B” para algunos casos, que han sido obtenidos empíricamente.


Material

Valor de B

Metales

2a3

Soldaduras de componentes electrónicos

2a3

Encapsulados de plástico para circuitos integrados

4a8

Agrietado de circuitos integrados

7

Compuestos intermetálicos Al-Au

4a7

Tabla 5.4. Algunos valores de B

Ejemplo 7 : Las soldaduras de un sistema electrónico se han sometido a un test en el que se ha producido un desplazamiento en ellas de 0,01[mm], y de media fallaron al cabo de 50 ciclos. Si en operación normal tienen un desplazamiento de 0,002[mm], determinar el número de ciclos que pueden soportar suponiendo en este caso un valor B = 2´5. Aplicando la ecuación (29), se obtiene:

V.8 Referencias Bibliográficas del Capítulo -

CEI 60300-3-5:2001. Gestión de la confiabilidad. Parte 3-5: Guía de aplicación. Condiciones para los ensayos de fiabilidad y principios para la realización de contrastes estadísticos.

-

CEI 61123:1991. Ensayos de fiabilidad. Planes de ensayo de conformidad con una proporción de éxitos.

Ensayos

161

-

UNE 200001-3-5:2002. Gestión de la confiabilidad. Parte 3-5: Guía de aplicación. Condiciones para los ensayos de fiabilidad y principios para la realización de contrastes estadísticos.

-

UNE 20501-2-20:1994. Procedimientos de ensayos ambientales básicos. Parte 2: Ensayos. Ensayo T: Temperatura.

-

UNE 20501-2-46:1985. Equipos electrónicos y sus componentes. Ensayos fundamentales climáticos y de robustez mecánica. Guía para el ensayo Kd: Ensayo ácido sulfhídrico para contactos y conexiones.

-

UNE 20501-2-49:1986. Equipos electrónicos y sus componentes. Ensayos fundamentales climáticos y de robustez mecánica. Guía para el ensayo Kc: Ensayo del anhídrido sulfuroso para contactos y conexiones.

-

UNE 20932:1996. Ensayos de fiabilidad. Planes de ensayo de conformidad con una proporción de éxitos

-

UNE 66020-1:2001. Procedimientos de muestreo para la inspección por atributos. Parte 1: Planes de muestreo para las inspecciones lote por lote, tabulados según el nivel de calidad aceptable (NCA).

-

UNE 66020-1:2002. ERRATUM Procedimientos de muestreo para la inspección por atributos. Parte 1: Planes de muestreo para las inspecciones lote por lote, tabulados según el nivel de calidad aceptable (NCA).

-

UNE 66020-2:2001. Procedimientos de muestreo para la inspección por atributos. Parte 2: Planes de muestreo para las inspecciones de lotes independientes, tabulados según la calidad límite (CL).

-

UNE-EN 61124:2008. Ensayos de fiabilidad. Planes de ensayos de conformidad para tasa de fallo constante y para intensidad de fallo constante.


-

UNE-IEC 60605-3-1:2006. Ensayos de fiabilidad de equipos. Parte 3: Condiciones de ensayo preferentes. Equipos portátiles de interior. Bajo grado de simulación (IEC 60605-3-1:1986).

VI

CONFIABILIDAD EN LA OPERACIÓN A TRAVES DEL RCM VI.1. ANTECEDENTES DEL M ANTENIMIENTO CENTRADO EN FIABILIDAD (RCM) El método de optimización de planes de mantenimiento denominado: Mantenimiento Centrado en Fiabilidad, conocido comúnmente por sus siglas en inglés “RCM: Reliability Centered Maintenance”, se originó hacia el final de la década de los años 60, en un esfuerzo conjunto del gobierno y la industria aeronáutica norteamericana, a fin de establecer un proceso lógico y diseñar actividades de mantenimiento apropiadas con frecuencias optimas para estas actividades, para atender el advenimiento de nuevas aeronaves de mayor tamaño, capacidad y complejidad, así como el crecimiento del parque aéreo (Jones, 1995). La complejidad de los nuevos sistemas hacía casi imposible que los mismos fueran mantenidos con los antiguos conceptos y políticas. El objetivo de este grupo de trabajo fue establecer procedimientos de mantenimiento apropiados que permitieran reducir los tiempos de parada por mantenimiento, reducir los costes de mantenimiento e incrementar la seguridad de los vuelos (Moubray, 1991). Como resultado de este esfuerzo se publicó el documento “MSG-1: Maintenance Evaluation and Program Development” , el cual formaliza y establece nuevos criterios para el desarrollo de programas de mantenimiento. Anterior a la publicación del MSG-1, los programas de mantenimiento estaban diseñados para ser ejecutados en cada equipo sin considerar la importancia del mismo en el funcionamiento del sistema. La importancia de este documento radica en el cambio de los paradigmas existentes hasta ese momento para la conceptualización de las políticas de mantenimiento. A partir


de este documento la orientación cambia desde la evaluación de las funciones del equipo hacia el análisis de las funciones del sistema. Posteriormente, se publicó el documento MSG-2 para generalizar en toda la industria aeronáutica el uso de los procedimientos desarrollados en el MSG-1. En este segundo documento se incorporó una herramienta simple pero poderosa, llamada árbol de decisión lógico. Un árbol de decisión lógico es un diagrama que provee una secuencia de preguntas acerca de una serie de posibles eventos y sus consecuencias, estructurado de manera lógica y jerárquica. Cada pregunta en el árbol de decisión sólo puede ser contestada con un SI ó NO. La respuesta a cada pregunta puede conducir a una acción ó a la próxima pregunta en la secuencia. El árbol es semejante a un mapa lógico de carreteras. Cada posible fallo de un sistema es categorizado mediante la aplicación del árbol lógico de preguntas, conduciendo al evaluador a un análisis lógico que finaliza al obtener una respuesta SI. En cada respuesta NO, el evaluador continúa con la siguiente pregunta en la secuencia. Si se alcanza el final del árbol, entonces la conclusión lógica es que no se requiere ninguna actividad para el modo de fallo en evaluación. El éxito del RCM en la industria aeronáutica no tuvo precedentes, en un periodo de 16 años posterior a su implantación, las aerolíneas comerciales no experimentaron incremento en los costes unitarios de mantenimiento, aún cuando el tamaño y la complejidad de las aeronaves, así como los costes de operación se incrementaron durante el mismo periodo. También, para el mismo periodo, se incrementaron los records de seguridad de las aerolíneas (Moubray, 1991). Los beneficios obtenidos por la industria aeronáutica no fueron un secreto y pronto el RCM fue adaptado y adecuado a las necesidades de otras industrias y sectores como la de generación de potencia mediante energía nuclear y solar, la minería, el transporte marítimo, etc., así como el ámbito militar. En todos estos sectores se presentan exitosos resultados tras la

Confiabilidad en la Operación a través del RCM

165

aplicación del RCM, mediante la conservación o incremento de la disponibilidad, al mismo tiempo que se ahorra en costes de mantenimiento. Algunos detalles del método se encuentran aún en desarrollo para adaptarse a las necesidades cambiantes de una amplia variedad de industrias, sin embargo, los principios básicos se mantienen.

VI.2. ASPECTOS TEÓRICOS B ÁSICOS DEL RCM

El RCM sirve de guía para identificar las actividades de mantenimiento con sus respectivas frecuencias a los activos más importantes de un contexto operacional. Esta no es una fórmula matemática y su éxito se apoya principalmente en el análisis funcional de los activos de un determinado contexto operacional, realizado por un equipo natural de trabajo. El esfuerzo desarrollado por el equipo natural permite generar un sistema de gestión de mantenimiento flexible, que se adapta a las necesidades reales de mantenimiento de la organización, tomando en cuenta, la seguridad personal, el ambiente, las operaciones y la razón coste/beneficio (Jones, 1995). Según Moubray (1991), el Mantenimiento Centrado en Fiabilidad (RCM) es un método empleado para determinar las necesidades de mantenimiento de cualquier activo físico en su contexto de operación. Entendiéndose por mantenimiento (UNE-EN 13306:2002) la combinación de todas las acciones técnicas, administrativas y de gestión, durante el ciclo de vida de un elemento, destinadas a conservarlo o devolverlo a un estado en el cual pueda desarrollar la función requerida. En términos más amplios, Parra (1996), define el RCM como un proceso de gestión del mantenimiento, en la cual un equipo multidisciplinario de trabajo, se encarga de optimizar la fiabilidad operacional de un sistema que funciona bajo condiciones de trabajo definidas, estableciendo las actividades más efectivas de mantenimiento en función de la criticidad de los activos pertenecientes a dicho sistema, tomando en


cuenta los posibles efectos que originarán los modos de fallos de estos activos, a la seguridad, al ambiente y a las operaciones.

El aplicar correctamente el método RCM, permitirá que las organizaciones que implanten esta metodología, puedan identificar estrategias efectivas de mantenimiento que garanticen el cumplimiento de los estándares requeridos por los procesos de producción y que ayuden a maximizar la rentabilidad de sus activos. A continuación se resumen las características generales del RCM: 







Herramienta que permite ajustar las acciones de control de fallos (estrategias de mantenimiento) al entorno operacional. Metodología basada en un procedimiento sistemático que permite generar planes óptimos de mantenimiento / produce un cambio cultural. Los resultados de la aplicación del RCM, tendrán su mayor impacto, en sistemas complejos con diversidad de modos de fallo (ejemplo: equipos rotativos grandes). Maduración: mediano plazo a largo plazo. La metodología RCM propone un procedimiento que permite identificar

las necesidades reales de mantenimiento de los activos en su contexto operacional, a partir del análisis de las siguientes siete preguntas (Bloom, 2006): 1.

2.

3. 4. 5. 6.

¿Cuáles son las funciones y los estándares de ejecución asociados con el activo en su actual entorno de operación? ¿En qué forma fallo el equipo, con respecto a la función que cumple en el contexto operacional? ¿Qué causa cada fallo funcional? ¿Qué ocurre cuando sucede un fallo? ¿Cómo impacta cada fallo? ¿Qué puede hacerse para predecir o prevenir cada fallo funcional?


167

¿Qué puede hacerse si no se conoce una tarea de prevención adecuada a este fallo? Estas preguntas se van respondiendo a medida que se avanza en el proceso de implantación del RCM ordenada y metódicamente. 7.

VI.3. PROCESO DE IMPLANTACIÓN DEL RCM Antes de comenzar el análisis de las necesidades de mantenimiento de los activos en cualquier organización, es fundamental conocer qué tipo de activos físicos existen y decidir cuáles son los que deben someterse al proceso de revisión del RCM. Esto significa que debe realizarse un registro completo de los equipos, en el caso de que no existiera, aunque actualmente la mayoría de las industrias tienen ya esta clase de registro.

Figura 6.1. Flujograma de implantación del RCM

Una vez obtenido este registro, para una correcta aplicación del RCM es necesario una meticulosa planificación de los pasos a seguir. La Figura 6.1


ilustra el orden que se debe seguir en los pasos del proceso de implantación del RCM: Se observan en el flujograma dos grandes fases del proceso de implantación del RCM: 1. FASE INICIAL: • Formación del equipo natural de trabajo.

2. FASE DE IMPLANTACIÓN: • Selección del sistema y definición del contexto operacional. • Análisis de los modos y efectos de fallos (FMEA: Failure Modes and Effects Analysis )

• Aplicación de la lógica RCM (árbol de decisión de estrategias de

mantenimiento) En los siguientes apartados se describen detalladamente cada una de las etapas del proceso de implantación de RCM mostrado en la Figura 6.1. VI.3.1. FORMACIÓN DEL EQUIPO NATURAL DE TRABAJO DEL RCM

Para dar respuesta a las 7 preguntas básicas del RCM, es necesario crear un equipo natural de trabajo constituido por personas con distintas funciones dentro de la organización que sean capaces de responder entre todos dichas preguntas. En la práctica, el personal de mantenimiento de la organización no puede responder a todas las preguntas por si mismo debido a que algunas de las respuestas deben ser proporcionadas por el personal de producción u operación, sobre todo las relacionadas con el funcionamiento deseado del equipo y las consecuencias y efectos de los fallos. Por este motivo, las personas que trabajan diariamente con los equipos son una valiosa fuente de información que no hay que ignorar en el análisis mediante la metodología RCM.


169

Para asegurar que todos los puntos de vista estarán contemplados a la hora de hacer el estudio, es importante que haya personas de diferentes departamentos. En general, esto no debe significar formar grupos de menos de 4 ni más de 7 personas, lo ideal es un grupo formado por 5 o 6 componentes (ver Figura 6.2). OPERADOR Experto en manejo/operación de sistemas y equipos

INGENIERO DE PROCESOS

MANTENEDOR

Visión global del negocio

Expertos en reparación y m a n t e n i m i e n to

FACILITADOR

PROGRAMADOR

Asesor metodológico

Visión sistemica de la actividad

ESPECIALISTAS Experto en área

Figura 6.2. Integrantes de un Equipo Natural de Trabajo

El grupo de trabajo, según Moubray (1991), debe incluir los siguientes participantes: -

-

-

-

Personal de Operación: experto en manejo de sistemas y equipos, las personas que viven el día a día de la operación de los equipos son una valiosa fuente de información. Personal de Mantenimiento: expertos en reparación y mantenimiento de sistemas y equipos. Ingeniero de Procesos: aporta visión global de los procesos. Programador: aporta visión sistémica de la actividad. Especialista externo: experto en un área específica. En ocasiones, también es interesante incluir al fabricante de equipos. Facilitador: asesor experto en la metodología RCM.


El objetivo de cada grupo de trabajo (Moubray, 1991) es usar la metodología RCM para determinar las necesidades de mantenimiento de un activo específico o una parte concreta de un proceso. Para que el grupo de trabajo sea efectivo se debe facilitar la interacción y participación de todos los miembros en las discusiones, en una atmósfera relajada e informal donde los desacuerdos sean ampliamente debatidos con el fin de resolverlos. Además, no existen jerarquías en el grupo de trabajo, se escucha a cada uno y no hay miedo a hacer sugerencias. La ayuda externa es bienvenida y usada cuando es adecuado. Hay aceptación y compromiso con el objetivo por parte de todos. La clave para del éxito del proceso de implantación del RCM es el consenso de los diferentes integrantes del grupo de trabajo. Cada miembro del grupo contribuye en la medida que pueda en cada etapa del proceso. Ninguna decisión debe ser tomada mientras no haya sido aceptada por todo el grupo. Dentro del equipo natural de implantación del método RCM, la responsabilidad del facilitador del grupo de trabajo es de suma importancia, su función principal consiste en guiar y conducir el proceso de implantación del RCM, es decir, es el encargado de asegurar que el proceso de implantación del RCM se realice de forma ordenada y efectiva. El facilitador debe realizar dentro del grupo de trabajo una serie de actividades: Guiar al equipo de trabajo en la realización del análisis de los modos y efectos de fallos (FMEA), y en la selección de las actividades de mantenimiento. - Ayudar a decidir a qué nivel debe ser realizado el análisis de modos y efectos de fallos. - Ayudar a identificar los activos que deben ser analizados bajo la metodología RCM. - Asegurar que las reuniones de trabajo sean conducidas de forma profesional y se lleven a cabo con fluidez y normalidad. -


171

- Asegurar

un verdadero consenso en las decisiones. - Motivar al equipo de trabajo. - Asegurar que toda la documentación a registrar durante el proceso de implantación del RCM sea conducida correctamente. Según Moubray (1991), de todos los factores que afectan a la calidad final de los resultados del RCM, el perfil y las habilidades del facilitador es uno de los más importantes. Esto influye tanto en la calidad técnica del análisis como en el ritmo al que el análisis es realizado y la actitud de los participantes hacia el RCM. Las características principales que debe cumplir el perfil del facilitador son: amplia capacidad de análisis, alto nivel técnico, alto desarrollo de cualidades personales como liderazgo, credibilidad, seguridad, confianza, y habilidades para conducir reuniones de trabajo, es decir, tener facilidad para comunicarse. VI.3.2. SELECCIÓN DEL SISTEMA Y DEFINICIÓN DEL CONTEXTO OPERACIONAL

El primer paso a dar en la implantación del RCM es la selección de los sistemas o equipos a los que se va a aplicar esta metodología. Se debe determinar la parte de nuestras instalaciones a estudiar y la parte o elementos que quedarán excluidos de ese estudio y, una vez delimitado el sistema a estudiar, determinar su composición, los elementos de nivel inmediatamente inferior que lo constituyen y así sucesivamente, siguiendo con una estructura de árbol hasta el nivel que ya se considere como un todo indivisible desde el punto de vista del mantenimiento. Téngase en cuenta que esta estructura puede no ser jerárquica en el sentido estricto, sino tener ramas que se interrelacionan en un mismo nivel o ramas entre niveles no contiguos. Los subsistemas que a su vez tienen bucles de control están en este caso y, por tanto, se deben tratar los bucles como unidades indivisibles, desde el punto de vista del sistema principal, de manera que quede reducido a una estructura jerárquica en árbol pura. Para establecer el sistema o sistemas a los que se va a aplicar el método RCM,


definir sus límites y su estructura es necesario responder a las dos preguntas (Moubray, 1991):

1. ¿Cuál debería ser el nivel de detalle que se requiere para realizar el análisis de los modos y efectos de fallos del sistema seleccionado? 2. ¿Debería ser analizada toda el área seleccionada, y si no es necesario, que debería hacerse para seleccionar la parte a analizar y con qué prioridad deben analizarse cada una de las partes? Para entender mejor lo que significa nivel de detalle es necesario que los grupos de trabajo confirmen o definan los distintos niveles que presenta una determinada organización, es decir, el grado de división existente en la organización: corporación, filiales, departamentos, plantas, sistemas, equipos, componentes son ejemplos de división de una determinada organización. A continuación se definen algunos términos necesarios para entender el concepto de nivel de detalle (Moubray, 1991 y Smith and Hinchcliffe, 2004): - Parte: representa el nivel más bajo de detalle al cual un equipo puede ser desensamblado sin que sea dañado o destruido. Ejemplos: engranajes, bolas de cojinetes, ejes, resistores, chips… (El tamaño no es el criterio a considerar para establecer qué elemento constituye una parte de un equipo determinado). - Equipo: nivel de detalle constituido por un grupo o colección de partes ubicadas dentro de un paquete identificable, que cumple al menos una función relevante como ítem independiente. Ejemplos: válvulas, motores, bombas, compresores, etc. - Sistema: nivel de detalle constituido por un grupo lógico de equipos que cumplen una serie de funciones requeridas por una organización. La mayoría de los sistemas están agrupados en función de los procesos más


173

importantes. Ejemplos: sistema de generación de vapor, de tratamiento de aguas, de condensado, de protección, etc. - Planta: nivel de detalle constituido por un grupo lógico de sistemas que funcionan en conjunto para proveer un producto o servicio por procesamiento o manipulación de materiales o recursos. - Complejo ó polígono industrial: nivel de detalle constituido por un grupo lógico de plantas que funcionan en conjunto para proveer varios productos o servicios de una misma clase o de distintas clases. Por ejemplo, un grupo de plantas de hidrógeno, azufre, etc., que constituyen un área denominada “Complejo de Refinería, Polígono Petroquímico, etc.”. La experiencia de expertos en metodología RCM considera más eficaz el análisis de los distintos “sistemas” como nivel de detalle de la organización (Moubray, 1991). Esto se debe a que en la mayoría de las organizaciones los “sistemas” son normalmente identificados y usados para los bloques funcionales, esquemas, diagramas,.. etc., y por tanto se tiene de ellos una información más detallada y precisa. Es necesario que los grupos de trabajo tengan un especial cuidado con respecto a la selección del nivel de detalle que se espera del FMEA, ya que un análisis realizado a un alto nivel de detalle (partes) puede llegar a ser complicado e irrealizable, o por el contrario, un análisis realizado a un bajo nivel de detalle (planta) podría ser muy superficial y poco eficiente para la gestión del mantenimiento en la organización. Partiendo del nivel de detalle del sistema, para responder la segunda pregunta es necesario que el grupo de trabajo identifique todos los sistemas existentes del área seleccionada y luego proceda a jerarquizar de acuerdo a los criterios de mayor importancia y criticidad del entorno operacional en el que operan dichos sistemas.

Aproxima imación ión a la Confia fiabilid ilida ad. Aplic licacion iones Prác ráctic ticas 174 Ap

VI.3.2.1. T ÉCNICAS DE A NÁLISIS DE C RITICIDAD A PLICADAS EN EL P ROCESOS DE JERARQUIZACIÓN DE LOS LO S S ISTEMAS

Las técnicas de análisis de criticidad, son metodologías que permiten jerarquizar sistemas, instalaciones y equipos, en función de su impacto global, con el fin de optimizar el proceso de asignación de recursos (económicos, humanos y técnicos). Un método de criticidad cualitativo muy utilizado dentro de las aplicaciones de RCM, es el proceso de jerarquización de sistemas basado en matrices de criticidad, que consideran dentro de su proceso de análisis la evaluación del factor “Riesgo” (Parra, 1996). Este método integra integra el análisis de la probabilidad (frecuencia) de que se produzca un fallo y las consecuencias (nivel de severidad) que pueden traer consigo los fallos de los sistemas a evaluar. La definición de criticidad puede tener varias interpretaciones dependiendo del objetivo que se pretenda y de las necesidades de la organización, por lo que existe una gran diversidad de herramientas de criticidad. Para realizar un análisis de criticidad es necesario tener en cuenta los siguientes aspectos: -

Definir un alcance y propósito para el análisis de criticidad.

-

Establecer criterios (atributos) de importancia.

-

Seleccionar ó desarrollar un método de evaluación para jerarquizar los sistemas seleccionados.

En relación a los criterios de importancia a ser considerados, estos dependerán básicamente del objetivo principal del proceso de jerarquización y del entorno organizacional y operacional. Entre los atributos más utilizados en los procesos de criticidad se encuentran: Seguridad, Ambiente, Producción, Costes (Operaciones y Mantenimiento), Frecuencia de Fallos y Tiempo promedio para reparar (Jones, 1995). Es importante mencionar que los


175

resultados que se obtienen con la aplicación de las técnicas de criticidad, representan el insumo básico con el cual se debe dar inicio a cualquier proceso de aplicación aplicación de la metodología RCM. A continuación se presenta un modelo de jerarquización basado en la evaluación semi-cuantitativa del Riesgo (se tomo como referencia la matriz de criticidad, diseñada para activos de la industria del petróleo, ver (Parra, 1996)). Como ejemplo, el modelo propuesto está basado en la estimación del factor Riesgo a través de la siguiente expresión: Riesgo = Frecuencia de Fallos x Consecuencias Dónde: Frecuencia fallos = Número de fallos en un tiempo determinado Consecuencias = (Impacto Seguridad y Salud x 0,25) + (Impacto Medio Ambiente x 0,25) + (Impacto Producción y/ó Costos de Mantto. x 0,5) El proceso de evaluación de la frecuencia de fallos y de las consecuencias se realiza a través de los siguientes factores ponderados: • Factores de frecuencia de fallos / escala 1-5

1: Sumamente improbable: menos de 1 evento en 5 años o 2: Improbable: 1 evento en 5 años o 3: Posible: 1 evento en 3 años o 4: Probable: entre 1 y 3 eventos al año o 5: Frecuente: más de 3 eventos por año • Factores de Consecuencias - Impacto Seguridad y Salud o 5. Evento catastrófico: pérdida de vidas humanas o

o

4. Evento que genera: genera: lesión incapacitante ó efectos a la salud de por vida


3. Evento que genera: genera: lesión incapacitante ó efectos a la salud salud de forma temporal o 2. Evento que genera: lesión ó efectos a la salud menores (no incapacita al trabajador) o 1. No genera ningún impacto en la seguridad y salud Impacto Medio Ambiente o 5. Afectación catastrófica al ambiente ( cierre total de las operaciones) Afectación sensible al ambiente (daños ambientales o 4. recuperables a largo plazo, multas, indemnizaciones y cierre temporal) Afectación moderada al ambiente (daños ambientales o 3. recuperables en corto plazo, multas e indemnizaciones) o 2. Incidente ambiental controlable (no genera daños ambientales, costos directos menores) o 1. No genera ningún impacto ambiental Impacto en Producción y/ó en los Costos del Mantenimiento o 5: Pérdidas de producción superiores al 75%, costos de reposición mayores a 75.000$ o 4: Pérdidas de producción entre el 50% y el 74%, costos de reposición entre 50.000$ y 74.999$ o 3: Pérdidas de producción entre el 25% y el 49%, costos de reposición entre 25.000$ y 49.999$ o 2: Pérdidas de producción entre el 5% y el 24%, costos de o

-

-

o

reposición entre 10.000$ y 24.999$ 1: Pérdidas de producción menor al 5%, costos de reposición menores a 9.999$

Los resultados de la evaluación de los factores anteriores, se presentan en una matriz de criticidad 5 x 5, donde el eje vertical expresa cinco categorías de frecuencia de los fallos, mientras que el eje horizontal indica cinco categorías


177

de frecuencia de fallos. La matriz está dividida en cuatro zonas para indicar la criticidad de los equipos (ver Figura 6.3):

Figura 6.3. Representación genérica de la matriz de criticidad.

Zonas de criticidad consideradas: B = Baja criticidad M = Media criticidad A = Alta criticidad MA = Muy Alta criticidad

A continuación se presentan algunas consideraciones importantes del proceso de evaluación de criticidad: • La asignación de los pesos de importancia de cada uno de los factores

(atributos) seleccionados para evaluar el factor “Consecuencias” dentro del proceso de análisis de criticidad, es una decisión propia de cada organización, que debe ser tomada, teniendo en cuenta la misión y los objetivos del negocio; y bajo el consenso de un grupo de trabajo RCM,


estos pesos podrían cambiar en el tiempo y ajustarse a las necesidades del proceso de producción. • El adicionar ó eliminar factores (atributos) dentro del modelo de criticidad a desarrollar, debe ser ser el resultado de un proceso de análisis específico, el cual debe realizar el grupo de trabajo encargado de aplicar el método RCM.

VI.3.2.2. D EFINICIÓN DE L C ONTEXO OPERACIONAL

Una vez identificados el (los) sistema(s) crítico(s), la metodología de RCM propone que se desarrolle el contexto operacional del (los) sistema(s) a evaluar. Para el desarrollo del contexto operacional hay que tener en cuenta los siguientes aspectos (Moubray, 1991): -

Resumen Operativo: Especificar el propósito que cumple el sistema a analizar, describiendo los equipos, procesos y dispositivos de seguridad implicados, así como detallar las metas relativas a la seguridad y medio ambiente y establecer planes futuros.

-

Personal: Especificar la rotación de turnos de trabajo, las operaciones realizadas y los parámetros de calidad definidos. División de Procesos: Especificar la división del proceso en sistemas, definir los límites y listar los componentes de los mismos, incluyendo indicadores y dispositivos de seguridad.

-

La información que necesita recopilarse inicialmente para el desarrollo del contexto operacional es la siguiente (Moubray, 1991): -

Perfil de operación. Ambiente de operación. Calidad/Disponibilidad de las entradas requeridas (combustible, aire, etc.).


-

179

Alarmas, Monitorización. Políticas de repuestos, recursos, logística. P&IDs (diagramas P&IDs (diagramas de tuberías e instrumentación) del sistema. Esquemas del sistema y/o diagramas de bloque, que normalmente son desarrollados a partir de los P&IDs P&IDs..

Una herramienta gráfica que facilita la visualización del contexto operacional, es el diagrama de entrada-proceso-salida (ver Figura 6.4). En estos diagramas se deben identificar las entradas, los procesos y las salidas principales del sistema.

PRODUCTOS

MATERIA PRIMA

SERVICIOS

PROCESO

CONTROLES

PRODUCTOS

CONTROLES

Figura 6.4. Diagrama entrada-proceso-salida

A continuación se detallan los factores más importantes del Diagrama EPS (Moubray, 1991): Las entradas pueden pueden ser de tres tipos: -

-

Materia prima : son los recursos tomados directamente por el proceso (sistema/equipo) para transformarlos o convertirlos (gas, crudo, madera…). Servicios : son los recursos utilizados por el proceso para la transformación de la materia prima (electricidad, agua, vapor…).


-

Controles : entrada referida a los sistemas de control y sus efectos sobre los equipos o procesos pertenecientes al área en cuestión. Normalmente, no necesitan ser registrados como una función separada ya que su fallo siempre va asociado a una pérdida de señal de salida en alguna parte del proceso.

Las salidas van van a estar asociadas a las funciones inherentes al sistema y pueden ser clasificadas como: - Productos primarios : Constituyen los principales propósitos del

-

-

sistema, generalmente son especificados por la tasa de producción y los estándares de calidad. Productos secundarios : se derivan de funciones principales que cumple el sistema dentro del proceso. La pérdida de los productos secundarios puede causar, en la mayoría de los casos, la pérdida de las funciones primarias y sus consecuencias pueden ser catastróficas. Controles y alarmas : van asociadas a las funciones de protección y control del sistema.

Los procesos deben registrarse como una descripción de la función a ejecutar por el sistema en un lugar específico, con el fin de concentrar los esfuerzos de mantenimiento sobre la función que esté siendo analizada y averiguar qué actividades de mantenimiento deben ejecutarse para que el activo cumpla la función dentro del contexto operacional. Una guía interesante para el desarrollo del contexto operacional es la Norma ISO 14224, esta norma permite definir los límites de contorno del sistema a evaluar y determinar los ítems mantenibles dentro de los subsistemas de los equipos. En esta norma hay una serie de ejemplos de equipos, describiendo de forma general los aspectos que conforman el contexto operacional: clasificación del tipo de equipo, definición del límite de contorno,


181

subdivisión en niveles, datos referenciales más importantes del equipo (datos específicos por cada clase de equipo).

A continuación se presenta un ejemplo de definición de un contexto operacional: • CONTEXTO OPERACIONAL SISTEMA: COMPRESOR DE RECICLO GEMINI

1. PROPÓSITO Este subproceso cumple la siguiente función: comprimir en dos etapas los gases enviados desde las separaciones previas y la estabilización, para luego de enfriamientos intermedios y finales dirigir estos gases a la fase de deshidratación. 2. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA Los compresores de Reciclo (KAE 2330/2340/2350) constan de 2 etapas de compresión. La primera recibe el Gas de la Torre Estabilizadora y de la Separación Flash. Estos flujos se unen en una sola línea que ingresa al Servidor de Succión de Primera Etapa (V2300/2310/2320), donde se les separa los líquidos que pudiesen contener, luego pasan por los Pulmones de Succión de la primera etapa (V02 A/B/C), donde se amortiguan las variaciones pulsantes del flujo, posteriormente a la primera etapa de compresión pasan por los Pulmones de Descarga de Primera Etapa (V03 A/B/C) para luego ser enfriados a través de los Aeroenfriadores Intermedios (AEA 2360/2370/2385), para la siguiente etapa de compresión. Esta descarga de primera etapa se une a la corriente proveniente del Separador Principal, para luego dirigirse al Scrubber de Succión de 2da etapa, (VBF 2410/2420/2430) pasa por los Pulmones de Succión (VOG A/B/C) de segunda etapa, sus comprimidos en esta parte del proceso, pasa por los Pulmones de Descarga de 2da etapa (V 07


A/B/C), esta descarga de 2da etapa es enfriada en los Aeroenfriadores de Salida (AEA 2470/2480/2490). Finalmente sale a la descarga por los Scrubbers de Descarga (VBF 2440/2450/2460) donde se arrastran posibles líquidos que pudiesen permanecer. Al final de este proceso el gas se une a la corriente de entrada a la Fase de Deshidratación. 3. VARIABLES MÁS IMPORTANTES DEL PROCESO -

-

Caudal de gas: 13 MMPCD (9 - 14.6) MMPCD Composición de gas de salida: 8-10% (molar), propano 8%, butanos 2,5%, pentanos 0.9%, C6+ 0.98% (todos en % molar), ge. 0.83 Relación compresión entre 1 etapa e inter-etapa (2.7 a 2.8) Relación compresión entre inter-etapa y 2 etapa (2.6 y 2.7) Temperatura descarga 1 etapa: 236 F Temperatura descarga 2 etapa: 245 F

4. EQUIPOS PRINCIPALES -

Motor Eléctrico Compresor Enfriamiento (bomba de agua, aero-enfriador, intercambiador) Lubricación (bomba, aero-enfriador, intercambiador) Límites: Entrada: Válvula PV2120B (lazo control PIC2120B) Salida: Válvulas SDV 2440, SDV 2450, SDV 2460

5. DIAGRAMA ENTRADA - PROCESO - SALIDA


183

Figura 6.5. Diagrama entrada proceso salida: sistema de compresión

VI.3.3. DESARROLLO DEL A NÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLOS (FMEA)

El Análisis de los Modos y Efectos de Fallos (FMEA) es la herramienta principal del RCM para optimizar la gestión de mantenimiento en una organización determinada ya que ayuda a responder las primeras cinco preguntas básicas del RCM (Woodhouse, 1996). El FMEA es un método sistemático que permite identificar los problemas antes de que ocurran y puedan afectar a los procesos y productos en un área determinada, bajo un contexto operacional dado. A partir del análisis realizado por los grupos de trabajo RCM a los distintos activos en su contexto operacional, se obtiene la información necesaria para prevenir las consecuencias y los efectos de los posibles fallos a partir de la selección adecuada de las actividades de mantenimiento. Estas actividades se eligen de forma que actúen sobre cada modo de fallo y sus posibles consecuencias (ver Figura 6.6).


Figura 6.6. Esquema de análisis de los modos y efectos de fallos.

El objetivo básico del FMEA es encontrar todas las formas o modos en los que puede fallar un activo dentro de un proceso, e identificar las posibles consecuencias de los fallos en función de tres criterios básicos en el RCM: seguridad humana, seguridad del medio ambiente e impacto en la producción. Para cumplir este objetivo, los grupos de trabajo deben realizar el FMEA siguiendo la siguiente secuencia: -

-

Definir las funciones de los activos y sus respectivos estándares de operación/ejecución. Definir los fallos funcionales asociados a cada función del activo. Definir los modos de fallos asociados a cada fallo funcional. Establecer los efectos y consecuencias asociados a cada modo de fallo.

VI.3.3.1. FMEA. D EFINICIÓN DE F UNCIONES Y E STÁNDARES DE E JECUCIÓN

Una función se define como el propósito o la misión de un activo en un contexto operacional específico. La metodología define los siguientes tipos de funciones (Moubray, 1991):


185

• Funciones Primarias : Son las funciones que un activo tiene que cumplir

dentro de un proceso, usualmente vienen definidas por el propio nombre del activo. Por ejemplo, la función primaria de una bomba es bombear un determinado fluido. • Funciones Secundarias : Son las funciones que el activo está capacitado para cumplir en adición a las salidas principales descritas por las funciones primarias. Entre las funciones secundarias más características están: - Contención : La mayoría de los activos cuyas funciones primarias son

-

-

la transferencia de material, especialmente si es un fluido, tienen que contener a su vez a estos materiales. Soporte : Algunos activos tienen una función secundaria estructural de soporte. Por ejemplo la función primaria de un edificio es proteger a personas, pero además sirve de soporte del techo del mismo. Apariencia : La apariencia de algunos activos envuelve funciones específicas. Por ejemplo la función primaria de la pintura de los equipos industriales es proteger frente a la corrosión, por otro lado una pintura de color brillante puede ser usada para mejorar la

visibilidad del mismo por razones de seguridad. - Higiene y Seguridad : Los activos deben ser capaces de operar de forma segura y limpia. • Funciones de Protección : Existen equipos que tienen como misión proteger en primera instancia a las personas de los posibles efectos de los fallos y posteriormente proteger a los activos. • Funciones de Control : El patrón de funcionamiento de los equipos de control consiste en tomar mediciones con dispositivos especiales, que se encargan de captar señales de temperatura, presión, flujo, etc., las cuales serán traducidas en valores específicos y comparadas con rangos normales de operación, permitiendo de esta forma controlar y vigilar el buen funcionamiento de los distintos procesos.


• Funciones Subsidiarias : Son funciones realizadas en el proceso principal por

equipos especiales adecuados a procesos específicos que no están relacionados directamente con el producto final del proceso principal. Para poder identificar claramente cuándo un activo no está cumpliendo sus funciones de manera eficiente es necesario que el grupo de trabajo defina de forma precisa los estándares de ejecución asociados a cada función de los activos a analizar con respecto a su contexto operacional. La metodología RCM define un estándar de ejecución como el parámetro que permite especificar, cuantificar y evaluar de forma clara la función de un activo (Moubray, 1991). Cada activo puede tener más de un estándar de ejecución en su contexto operacional. Los estándares de ejecución están normalmente relacionados con las salidas de cada función del sistema, es decir, con el desempeño de la función esperada del sistema. Sin embargo, existen otros estándares de ejecución tales como calidad del producto, seguridad, eficiencia energética y medio ambiente, entre otros. Respecto al estándar de calidad del producto, consiste en lograr de forma satisfactoria productos que cumplan los estándares de calidad exigidos. Esto depende fundamentalmente de la capacidad de los activos con los que se obtiene esos productos. Los estándares ambientales, con penalizaciones por incumplimiento cada vez más fuertes y estrictas, obligan a las personas responsables del desarrollo de planes de mantenimiento a conocer con precisión las consecuencias que puede ocasionar un fallo en el ambiente. A continuación se presenta un ejemplo básico de definición de funciones principales, secundarias y sus respectivos estándares de ejecución: • Activo: Bomba centrífuga: P - 101.

- Función principal: 1. Transferir agua del tanque a al piscina a 800 litros por minuto (+/- 100 litros por minuto), a una presión de 45 psig. (+/- 5


187

psig.) y a una temperatura promedio de 28 grados centígrados (+/- 2 grados centígrados). - Funciones secundarias: 2. Controlar el caudal de agua entre el rango de 750 y 850 litros por minuto. 3. Parar la bomba cuando el caudal cae por debajo de 650 litros por minuto. 4. Parar la bomba cuando la temperatura llega a 32 grados centígrados. 5. Etc.

VI.3.3.2. FMEA. D EFINICIÓN DE F ALLOS F UNCIONALES

Una vez definida las funciones que cada activo debe cumplir en un contexto operacional dado, el siguiente paso es determinar cómo ese activo deja de cumplir sus funciones. La pérdida de una función es lo que en RCM se denomina fallo funcional . Un fallo funcional se define como una ocurrencia no previsible, que no permite que el activo alcance el funcionamiento esperado en el contexto operacional en el cual se desempeña (Moubray, 1991). El nivel de insatisfacción producido por causa del fallo funcional dependerá de las consecuencias que pueda generar la aparición de dicho fallo dentro del contexto operacional. Los diferentes fallos funcionales pueden incidir sobre una función de forma parcial o total. La pérdida total de la función ocurre cuando un activo se detiene por completo de forma inesperada. La pérdida parcial ocurre cuando el activo no puede alcanzar el estándar de ejecución esperado, es decir, cuando opera de forma ineficiente o fuera de los límites específicos tolerados.


La definición precisa de un fallo funcional para un activo depende en gran parte del contexto operacional del mismo, por lo que activos idénticos pueden sufrir diferentes fallos funcionales si el contexto operacional es diferente. A continuación se presenta un ejemplo básico de definición de fallos funcionales: -

Función: 1. Transferir agua del tanque a la piscina a 800 litros por minuto (+/- 100 litros por minuto), a una presión de 45 psig. (+/- 5 psig.) y a una temperatura promedio de 28 grados centígrados (+/- 2 grados centígrados).

-

Fallos funcionales (totales y parciales): 1.a. No ser capaz de transferir nada de agua (fallo funcional total). 1.b. Transferir agua a menos 700 litros por minuto (fallo funcional parcial). 1.c. Transferir agua a más de 900 litros por minuto (fallo funcional parcial). 1.d. Transferir agua a una presión menor de 40 psig. (fallo funcional parcial). 1.e. Etc.


189

VI.3.3.3. FMEA. D EFINICIÓN DE M ODOS DE F ALLOS

Las secciones anteriores se han referido a la definición de las funciones de los activos con sus respectivos estándares de ejecución deseados y sus fallos funcionales. Las funciones de los activos en el contexto operacional y los fallos funcionales dictarán el nivel al cual es requerido el mantenimiento o en otras palabras la definición clara de estos conceptos permitirá establecer los objetivos del mantenimiento con respecto a los activos en su actual contexto operacional. Los fallos funcionales tienen causas físicas que originan la aparición de las mismas, estas causas son lo que la metodología RCM define como modos de fallos (causas físicas que provocan los fallos funcionales totales ó parciales) (Moubray, 1991). Las actividades de prevención, anticipación o corrección según el RCM, deben estar orientadas a atacar modos de fallos específicos. Esta afirmación, constituye una de las mayores diferencias entre el RCM y forma tradicional de gestionar el mantenimiento, es decir, que para el RCM, las actividades de mantenimiento generadas a partir del análisis realizado por el grupo de trabajo RCM, atacarán específicamente a cada uno de los modos de fallos asociados a cada fallo funcional (cada fallo funcional puede tener más de un modo de fallo). El nivel al cual se gestiona el mantenimiento de un activo, se relaciona con el nivel al cual se identifica el modo de fallo. Muchas veces el nivel al cual se identifica el modo de fallo no corresponderá al nivel de detalle seleccionado para analizar el activo y sus funciones, por lo cual, para poder desarrollar un sistema de gestión de mantenimiento de un determinado grupo de activos en un contexto operacional, es necesario identificar el nivel al cual se a producirán los distintos modos de fallos asociados a las funciones de un activo en su actual contexto operacional. En el proceso de análisis de modos de fallos, el grupo de trabajo buscará información consultando:


o

o

Listas genéricas de modos de fallos. Personal de operación y/o mantenimiento que haya tenido una larga asociación con el activo.

o

Registros e historiales técnicos existentes del activo.

o

Fabricantes y vendedores de activos.

o

Otros usuarios del mismo activo.

Para entender el proceso de definición de modos de fallos, a continuación se presenta el siguiente ejemplo básico: -

Función: 1. Transferir agua del tanque a la piscina a 800 litros por minuto (+/- 100 litros por minuto), a una presión de 45 psig. (+/- 5 psig.) y a una temperatura promedio de 28 grados centígrados (+/- 2 grados centígrados).

-

-

Fallos funcionales (totales y parciales): 1.a.

No ser capaz de transferir nada de agua (fallo funcional total).

1.b.

Transferir agua a menos 700 litros por minuto (fallo funcional parcial).

Modos de fallos: 1.a.1. Motor eléctrico quemado (nivel de detalle: equipo). 1.a.2. Eje del impulsor fracturado (nivel de detalle: parte). 1.a.3. Impulsor trancado por entrada de objeto extraño (nivel de detalle: parte). 1.a.4. Línea de succión totalmente bloqueada (nivel de detalle: parte). 1.a.5 Etc.


191

… 1.b.1. Línea de succión con roturas parciales (nivel de detalle parte) 1.b.2. Sello desgastado (nivel de detalle parte) 1.b.3. Impulsor desgastado (nivel de detalle parte) 1.b.4 Etc. VI.3.3.4. FMEA. D EFINICIÓN DE LOS E FECTOS Y C ONSECUENCIAS DE LOS M ODOS DE F ALLOS

En esta parte del proceso, el objetivo principal del grupo de trabajo consiste en identificar lo que sucederá en el contexto operacional cuando ocurre el modo de fallo previamente identificado. La identificación de los efectos del modo de fallo deberá incluir toda la información necesaria que ayude a soportar la evaluación de las consecuencias de los fallos (Moubray, 1991). Para identificar y describir de forma precisa los efectos producidos por cada modo de fallo, el grupo de trabajo debe responder de forma clara las siguientes preguntas: 1.

¿Cómo se evidencia (si puede ser evidente) que un modo de fallo ha ocurrido? La descripción del efecto del fallo deberá especificar si la ocurrencia del modo de fallo se evidencia a partir de algún tipo de señal o de manifestación física (síntomas: como ruido, humo, señales de variables operacionales, alarmas, etc.

2.

¿Cómo podría afectar la ocurrencia de cada modo de fallo a la seguridad humana o al ambiente? Se debe detallar si existe la posibilidad de que alguna persona pueda resultar herida o pueda incumplirse alguna norma ambiental. Normalmente, estos modos de fallo aparecen por la mala operación de


los equipos, caídas de objetos, presiones excesivas de trabajo, derrames de sustancias químicas, etc., y suelen ser inusuales gracias al avance en el diseño moderno de las instalaciones y sus equipos. 3.

¿Cómo afectaría la ocurrencia de cada modo de fallo a la producción y las operaciones? Para decidir cuál es la mejor actividad de mantenimiento a ejecutar sobre los activos, es necesario que el grupo de trabajo tenga claramente definido la naturaleza y severidad de las consecuencias de los modos de fallos dentro del proceso de producción (se recomienda cuantificar el impacto económico de cada modo de fallo). En algunos casos los modos de fallo afectarán al producto final, a los procesos, calidad del producto o eficiencia del servicio prestado, en otros, podrán afectar a la seguridad humana o al ambiente. Se debe describir de forma clara si el modo de fallo conlleva impacto en la producción o en las operaciones. En estos casos, normalmente, los modos de fallo generan paros completos de los procesos, reducción de la producción o de la calidad de los productos, aumento de costes de los procesos, etc. El impacto del modo de fallo en la organización depende del contexto

operacional donde trabaje el activo, del estándar de ejecución deseado para la función del activo y de las consecuencias físicas generadas tras la aparición del modo de fallo. La combinación de estos tres factores hace que cada modo de fallo tenga una forma característica de impactar en la seguridad, en el ambiente y en las operaciones. Algunas categorías en las que se pueden clasificar los modos de fallo son: - Modos de fallo con consecuencias ocultas : las consecuencias se generan a partir de funciones ocultas o no evidentes que presentan algunos activos en su contexto operacional, por ejemplo los equipos de


193

reserva, de control o de seguridad. La aparición de estos modos de fallo no será evidente dentro del desarrollo normal de las operaciones de un determinado sistema, en el caso de que estos fallos ocurran por si solos. Este tipo de fallos, que no son evidentes por si solos sino cuando otro fallo ocurre, se denominan fallos ocultos . - Modos de fallo con consecuencias sobre la seguridad humana y el medio ambiente : las consecuencias surgen a partir de funciones evidentes de los activos y afectarán, a la seguridad humana y al medio ambiente. - Modos de fallo con consecuencias operacionales : Surgen a partir funciones evidentes de los activos cuyos fallos funcionales afectarán forma importante a la producción o las operaciones (cantidad producto, calidad del mismo, costes de operación, costes directos reparación, etc.).

de de de de

- Modos de fallo con consecuencias no operacionales : Surgen a partir de funciones evidentes y sus consecuencias son aceptables respecto a la seguridad, ambiente y operaciones, únicamente repercute económicamente, en el coste directo de su reparación. Las consecuencias de los modos de fallo se determinan apoyándose en el siguiente diagrama (ver Figura 6.7): Para la descripción de los efectos se ha diseñado una guía de preguntas que permiten simplificar la evaluación de las consecuencias de los modos de fallos: 1. ¿Qué evidencias hay de que ocurrió el fallo? 2. ¿De qué manera afecta la seguridad y al ambiente? 3. ¿De qué manera afecta la producción o las operaciones?


Sí

No

¿El modo de fallo causa una pérdida de función que pueda herir o dañar a una persona, y/o quebrantar alguna norma o regulación medioambiental?

Sí

Sí

Modo de fallo con consecuencias sobre la seguridad humana y/o el ambiente

No

¿Bajo circunstancias normales será evidente la pérdida de la función causada por este modo de fallo para los operadores?

¿Tiene este modo de fallo efectos directos sobre la capacidad operacional (calidad, servicio al cliente, proceso de producción y costes de operación?

Modo de fallo con consecuencias operacionales

Modo de fallo con consecuencias NO operacionales

No

Modo de fallo con consecuencias ocultas

Figura 6.7. Diagrama para determinar consecuencias de modos de fallos.

3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6.

¿Cuáles son los efectos operacionales? ¿Es necesario parar el proceso? ¿Hay impacto en la calidad? ¿Cuánto? ¿Hay impacto en el servicio al cliente? ¿Se producen daños a otros sistemas? ¿Qué tiempo se requiere para reparar el fallo (acciones correctivas)? 3.7. ¿Cuánto es la pérdida económica por el fallo (costes directos, impacto en producción, costes en seguridad y ambiente, etc.)? Para entender el proceso de definición de los efectos y consecuencias , a continuación se presenta el siguiente ejemplo básico: Activo: Moto-compresor de Gas - Función:


195

1. Comprimir gas (ge 0.7 composición química) a un promedio de 75-83 MMPCD., proveniente de las plantas 3/4, desde 1150/1300 hasta 5500/6400 lppcm., a una temperatura de descarga de 186°F, con un punto de rocío menor a 6 lbm./MMPC 2. Etc. - Fallo funcional 1.a. No comprimir el gas 1.b. Comprimir el gas fuera de las especificaciones 2.a Etc. - Modo de fallo 1.a.1. ……. 1.b.1. ……. 1.b.7. Problemas en anillos de pistones del cilindro de fuerza 2.a.1 Etc. - Efectos de los modos de fallo 1.a.1.1. ……. 1.b.1.1. …... 1.b.7.1. Evidente/No evidente: Si. No afecta a la seguridad ni al ambiente. Efectos operacionales: Se despresuriza el cárter del motor, baja la compresión del cilindro, el aceite moja la bujía y se observa humo por el escape, ocurre una pérdida de capacidad de compresión y se disminuyen las RPM del motor. Acciones correctivas: Se para el motor, se despresuriza el sistema, se gira el motor, se colocan las bielas en


posición, sesegura el volante del motor, se aflojan los tornillos de la biela, se saca el pistón, se revisan los anillos y en caso de ser necesario se reemplazan los mismos. Personal necesario: 4 mecánicos. Tiempo de reparación: 16 horas/fallo. Impacto en producción: 120.000 $/hora. Impacto total por fallo: 1.920.000 $/fallo. VI.3.4. PROCESO DE SELECCIÓN DE LAS ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO (Á RBOL LÓGICO DE DECISIÓN DEL RCM)

Una vez realizado el FMEA, el equipo natural de trabajo, deberá seleccionar el tipo de actividad de mantenimiento que ayude a prevenir la aparición de cada modo de fallo previamente identificado, a partir del árbol lógico de decisión del RCM (herramienta diseñada por el RCM, que permite seleccionar el tipo de actividad de mantenimiento más adecuada para evitar los posibles efectos de cada modo de fallo). Luego de seleccionar el tipo de actividad de mantenimiento a partir del árbol lógico de decisión, se tiene que especificar la acción de mantenimiento a ejecutar asociada al tipo de actividad de mantenimiento seleccionada, con su respectiva frecuencia de ejecución, teniendo en cuenta que uno de los objetivos principales del MCC, es evitar o al menos reducir las posibles consecuencias a la seguridad humana, al ambiente y a las operaciones, que traerán consigo la aparición de los distintos modos de fallos (Moubray, 1991). El equipo de trabajo debe identificar el tipo de actividad de mantenimiento, apoyándose en el árbol lógico del RCM (ver Figura 6.8). Tras seleccionar el tipo de actividad adecuada, se procede a especificar la acción de mantenimiento concreta a ejecutar y la frecuencia de ejecución de la misma. El RCM clasifica las actividades de mantenimiento en dos grandes grupos: las de actividades preventivas (proactivas) y las actividades correctivas, estas últimas, se ejecutarán sólo en el caso de no encontrar una actividad efectiva de mantenimiento preventivo. Cada grupo de actividades de


197

mantenimiento tiene sus respectivos tipos de tareas de mantenimiento, las cuales se detallan a continuación. ¿Es evidente a los operarios?

S

¿Afecta la seguridad ó el medio ambiente?

N

S

¿Tareas a Condición? S


N

¿Reacondicionamiento cíclico? S

N

¿Sustitución cíclica? S

N

¿Tareas de búsqueda de fallas?

N


N


N

¿Combinación de tareas? S

¿El rediseño puede ser obligatorio?

N

¿Afecta las operaciones?

N

S


S

N


¿Tareas a Condición?

S

N


N

¿Reacondicionamiento cíclico? N


N

N

No realizar mantenimiento programado

No realizar mantenimiento programado

¿El rediseño debe justficarse ?

¿El rediseño debe justficarse ?

N

¿El rediseño es obligatorio?

Figura 6.8. Descripción de la lógica del método rcm.

VI.3.4.1. A CTIVIDADES DE M AN TENI MIEN TO P REVENTIVAS (P ROACTIVAS)

Para la metodología de RCM, las actividades de mantenimiento preventivas se dividen en 4 categorías: 1. Tareas programadas en base a condición. Las actividades programadas en base a condición (predictivas), se basan en el hecho de que la mayoría de los modos de fallos no ocurren instantáneamente, sino que se desarrollan progresivamente en un periodo de tiempo. Si la evidencia de este tipo de modo de fallo puede ser detectada bajo condiciones normales de operación, es posible que se puedan tomar acciones programadas en base a la condición del activo, que ayuden a prevenir estos modos de fallo y eliminar sus consecuencias. El momento en el proceso en el cual es posible detectar que el fallo está ocurriendo o está


a punto de ocurrir es conocido como fallo potencial y se define como una condición física identificable que indica que el fallo funcional está a punto de ocurrir o que ya está ocurriendo dentro del proceso. Entre los ejemplos más comunes de fallos potenciales tenemos: lecturas de vibración que indiquen inminentes fallos en los cojinetes, grietas existentes en metales indican inminentes fallos por metales fatigados , partículas en el aceite de una caja de engranajes, indican inminentes fallos en los dientes de los engranajes, puntos calientes indican deterioro en el material refractario del hogar de una caldera, etc.

Figura 6.9: Curva de comportamiento de los fallos potenciales.

El comportamiento en el tiempo de gran parte de los distintos tipos de modos de fallos cuya por evidencia por condición puede monitorizarse, se presenta en la Figura 6.9: Curva del comportamiento de los fallos potenciales. En esta figura, se muestra como un fallo comienza a ocurrir (punto de inicio “I”, muchas veces este punto no puede ser detectado), incrementado su deterioro (condición a medir) hasta el punto en el cual el fallo puede ser detectado (punto de fallo potencial “P”). Si en este punto el fallo no es detectado y corregido, continua aumentando su deterioro (usualmente de forma acelerada)


199

hasta que alcanza el punto donde se produce el fallo funcional (punto “F”, el activo ha dejado de cumplir su función). 2. Tareas de reacondicionamiento. Son las actividades periódicas que se llevan a cabo para restaurar un activo a su condición original, es decir, actividades de prevención realizadas a los activos a un intervalo de frecuencia menor al límite de vida operativo del activo, en función del análisis de sus funciones en el tiempo. En este tipo de actividades, el activo es puesto fuera de servicio, se realiza una inspección general y se reemplazan, en caso de ser necesario, las piezas defectuosas. Las tareas de restauración programadas son conocidas como overhauls, y su aplicación más común es en equipos mayores: compresores, turbinas, calderas, etc. 3. Tareas de Sustitución-Reemplazo Programado. Este tipo de actividad está orientada específicamente hacia el reemplazo de componentes o partes usadas de un activo a un intervalo temporal inferior al de su vida útil (antes que se produzca el fallo). Las actividades de reemplazo devolverán la condición original al componente, ya que se sustituye uno viejo por uno nuevo, la diferencia con las anteriores es simplemente que éstas inciden en los componentes y las de reacondicionamiento involucran a todos los componentes de un equipo mayor, además de que un overhaul no implica una sustitución de piezas viejas sino que puede limitarse a acciones de limpieza, reparación o inspección. 4. Tareas de Búsqueda de Fallos Ocultos. Tal y como se definió en apartados precedentes, los modos de fallos ocultos no son evidentes bajo condiciones normales de operación, por lo que este tipo de fallos no tienen consecuencias directas, pero éstas consecuencias pueden propiciar la aparición de fallos múltiples dentro de un contexto operacional. Uno de los caminos que puede ayudar a minimizar los efectos de un fallo múltiple es tratar de disminuir la probabilidad de


ocurrencia de fallos ocultos, chequeando periódicamente si la función oculta está trabajando correctamente. VI.3.4.2. A CTIVIDADES DE M AN TENI MIEN TO C ORRECTIVAS (R EACTIVAS)

Cuando las actividades de prevención para un determinado modo de fallo, no son técnicamente factibles, o no son efectivas, el método RCM propone que se evalúen posibles acciones de mantenimiento correctivas (reactivas). Para la metodología de RCM, las actividades de mantenimiento correctivas se dividen en 2 categorías: 1. Rediseño. En el caso de no conseguir ningún tipo de actividad preventiva que ayude a reducir la posibilidad de ocurrencia de los modos de fallos que afecten a la seguridad o al ambiente a un nivel aceptable, es necesario desarrollar un rediseño o una modificación (de la estrategia de mantenimiento o del modo de fallo) que permita minimizar o eliminar las consecuencias de esos modos de fallos. Cuando las consecuencias del modo de fallo son de carácter operacional o no operacional; y no se logra conseguir una actividad de mantenimiento preventivo que sea efectiva, la opción de seleccionar una estrategia de rediseño, se convierte en un proceso de justificación económica. 2. Actividades de Mantenimiento No Programado (no realizar Mantenimiento Programado). En el caso de no conseguir actividades de prevención económicamente más baratas que los posibles efectos derivados de los modos de fallos con consecuencias operacionales o no operacionales, se podrá tomar la decisión de esperar que ocurra el fallo y actuar de forma reactiva (esperar que ocurra el fallo).


201

VI.3.5. EJEMPLO DE APLICACIÓN DE MÉTODO RCM

A continuación se presenta los resultados de una aplicación de la metodología RCM en el sector de la industria cervecera (Parra, 2009, aplicación piloto de RCM llevada a cabo en la Planta de Cerveza San Joaquín, Empresas Polar, Venezuela). VI.3.5.1. C ONTEXTO OPERACIONAL DE L S ISTEMA S ELECCIONADO: L LENADORA DE LA L ÍNEA 10 (S UB - S ISTEMA: L LENADO)

Con el fin de establecer y seleccionar los sistemas críticos a ser seleccionados para la aplicación del RCM, se analizó información registrada en el SAP PM, relacionada con los factores de frecuencia de fallos e impacto de producción de las diferentes líneas de producción de Planta San Joaquín y se desarrollo un método de criticidad cualitativo basado en el análisis del factor “Riesgo” (ver Parra, 2009). En función de la revisión realizada de los antecedentes citados anteriormente, se seleccionó para la aplicación piloto del RCM el sistema denominado: Llenadora de la Línea 10 (sistema de mayor criticidad, ver Parra, 2009), el cual a su vez se subdividió en cuatro sub-sistemas: llenado, mesa de máquina, taponador y control (en esta sección se presentarán los resultados del sub-sistema denominado: Llenado ). • Equipo natural de trabajo :

Eglo Marcano, Jorge Iribarren, María V. Flores, Jorge Sandrea, Catherine Villegas, Carlos González, Jesús Bravo, Andrés Escola, Chady Abdul, Marcos Colina y Gonzalo Lebón. • Propósito de la Llenadora de la Línea 10:

Proporcionar un flujo continuo de botellas llenas en la vía transportadora, con el nivel y los valores de O 2 y CO2 establecidos, llenadas y tapadas correctamente.


• Descripción del proceso :

La Llenadora recibe botellas que salen limpias de la Lavadora y aprobadas por el Inspector Electrónico de Botellas Vacías, mediante un sistema de vacío desocupa el aire de los envases con la finalidad de extraer el oxígeno (el cual al entrar en contacto con el producto lo oxida cambiándole su color y sabor) seguidamente por contrapresión de gas carbónico (CO2) las botellas se llenan hasta el nivel adecuado, inmediatamente pasan a la tapadora, (máquina que cierra automáticamente los envases) y luego las coloca en la vía transportadora para que sigan su camino hacia el Pasteurizador. El estándar operacional de la llenadora se resume a continuación: “ Llenado y tapado de botellas a la velocidad de 1000 bpm (botellas por minuto) cumpliendo con todas las especificaciones de calidad del producto envasado ”. • Componentes principales de los sub-sistemas de la Llenadora de la Línea

10: o

o

o

o

Sub-sistema Llenado : Torre de distribución de servicio, Torre de distribución de Aire , Motor/ Bomba de vacío, Calderín de llenadora, Válvula de llenado , Soporte tulipa Centradora , Órgano de Elevación y Válvula de CO2. Sub-sistema Mesa de máquina : Transportador de entrada, Bloqueador de envases, Tornillo sinfín, Manejo de Botellas y Transportador de salida. Sub-sistema Taponador : Inyección HDE , Bajante de tapas , Volteador de tapas , Acometida de tapas , Plato Porta botellas , Elemento Taponador, Estrella de Cuerpo y Estrella de Cuello. Sub-sistema Control : Tableros y Tarjetas de Control, PLC, Switch de Paros, Alarmas, etc.


203

VI.3.5.2. R ESULTADOS DE L FMEA DE L S UB - S ISTEMA: L LENADO

En la tabla siguiente, se presentan los resultados del FMEA del sub-sistema de llenado de la llenadora de la línea 10 . El cálculo del Riesgo económico por modo de fallo (Bolívares fuertes (BF)/año) desarrollado en la tercera columna denominada: “Consecuencias de los fallos” se realizó a partir de la siguiente expresión: R = FF x TPPR x IP = BF/año Dónde, FF: TPPR: IP: IP:

frecuencia de fallos por año: fallos/año tiempo promedio para reparar: horas/fallo impacto en producción por hora: BF/hora (basado en precio de venta referencial) 12.239,99 BF/hora (valor referencial)


Funciones

1. Llenado y tapado de botellas a la velocidad de 1000 bpm con oxígeno disuelto menor a 40 ppb y tolerancia de tapado de 1125 a 1135 mils

Consecuencias de los fallos FF: frecuencia de fallos TPPR: tiempo promedio para reparar IP: impacto en producción 1.a.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): pérdida de la producción, merma de producto. Acción correctiva: arrancar generadores. FF: 12 fallos/año. TPPR: 1 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora. Riesgo: 146879,85 BF/año

Fallo Funcional / Modos de Fallos 1.a. Pérdida total del proceso de llenado y/o tapado 1.a.1. Problemas en el suministro eléctrico 1.a.2. Problemas en el suministro de aire 1.a.3. Problemas en el suministro de producto 1.a.4. Problemas en suministro de CO2 1.a.5. No hay suministro de botellas desde la lavadora 1.a.6. No hay suministro de botellas desde las vías 1.b. Pérdida parcial del proceso de llenado y/o tapado 1.b.1. No hay suministro de agua (HDE) 1.b.2. Rechazo excesivo de botellas en Linatronic 1.b.3. Suministro deficiente de aire (menor a 4 Bar) 1.b.4. Lavadora no corre a la velocidad de la línea

2. Torre de distribución de servicio. Crear canales herméticos entre el suministro estacionario de producto, CO2, vacío y aire distribuyéndolo en forma rotativa

2.a.Pérdida hermeticidad

de

1.a.2.a. Ídem 1.a.1.a. Acción correctiva: arrancar el sistema de aire. FF: 1 fallos/año. TPPR: 0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora. Riesgo: 6119,99 BF/año 1.a.3.a. Ídem 1.a.1.a. Acción correctiva: restituir el sistema de bombeo. FF: 3 fallos/año. TPPR: 0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora. Riesgo: 18359,98 BF/año 1.a.4.a.Idem 1.a.1.a. Acción correctiva: restituir el sistema de CO2. FF: 0,5 fallos/año. TPPR: 0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora. Riesgo: 3060,00 BF/año 1.a.5.a. Ídem 1.a.1.a. Acción correctiva: restituir la función de la lavadora. FF: 5 fallos/año. TPPR: 12 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora. Riesgo: 734399,27 BF/año 1.a.6.a. Ídem 1.a.1.a. Acción correctiva: restituir la vía atascada. FF: 5 fallos/año. TPPR: 3 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora. Riesgo: 183599,82 BF/año

1.b.1.a. Ídem 1.a.1.a. Acción correctiva: restituir el suministro de agua. FF: 0,5 fallos/año. TPPR: 0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora. Riesgo: 3060,00 BF/año 1.b.2.a. Ídem 1.a.1.a. Acción correctiva: restituir el Linatronic. FF: 4 fallos/año. TPPR: 3 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora. Riesgo: 146879,85 BF/año 1.b.3.a. Ídem 1.a.1.a. Acción correctiva: restituir el Linatronic. FF: 0,5 fallos/año. TPPR: 0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora. Riesgo: 3060,00 BF/año 1.b.4.a. Ídem 1.a.1.a. Acción correctiva: restituir la lavadora. FF: 2 fallos/año. TPPR: 12 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora. Riesgo: 293759,71 BF/año

la

2.a.1.Desgaste ó rompimiento de los sellos internos

2.a.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): salen botellas con oxígeno alto, mal llenado, no se presuriza el calderín, no se alcanza la presión suficiente los órganos de elevación Acción correctiva: cambiar los sellos internos. FF: 2 fallos/año. TPPR: 9 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora. Riesgo: 220319,78 BF/año


Funciones

3. Torre de distribución de servicio. Distribuir el detergente de CIP a lo largo de todo el sistema de llenad 4. Motor/bomba de vacío. Crear una presión de vacío de -0,8 a 0,9 bar con un suministro de agua a la bomba a 28°C (valor fabricante 17 - 20°C)

Fallo Funcional / Modos de Fallos

Consecuencias de las fallos FF: frecuencia de fallos TPPR: tiempo promedio para reparar IP: impacto en producción

3.a. No distribuye el detergente de forma eficiente 3.a.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: si. Efecto 3.a.1. Fugas del operacional (síntomas): no lava bien las válvulas de llenado, detergente microbiología fuera de norma. Acción correctiva: cerrar el suministro de soda y corregir la fallo mecánica FF: 0,5 fallos/año. TPPR: 9 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 55079,94 BF/año 4.a. No genera vacío 4.a.1.Motor de la bomba dañado 4.a.2. Acople de la bomba dañado 4.a.3. Impulsor dañado/atascado 4.a.4. Rodamientos dañados 4.b. Genera vacío menor a 0,9 bar 4.b.1.Desgaste en las paletas y/ó carcasa 4.b.2. Sensor de temperatura dañado y no permite la entrada de agua fresca cuando es requerida 4.b.3. Presostato de la bomba dañado

5. Calderín. Mantener el producto a una presión igual a 2,5 bar

205

4.b.4. Válvula neumática de suministro de agua dañada 5.a. Presuriza en exceso (mayor a 3 bar) 5.a.1. Sistema de control no funciona (no cierra la válvula de suministro)

4.a.1.a. Evidente / No evidente: si . Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): valores de oxígeno en producto fuera de norma. Acción correctiva: cambiar la bomba FF: 0,25 fallos/año. TPPR: 2 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 6119,99 BF/año 4.a.2.a. Ídem 4.a.1.a. Acción correctiva: cambiar el acople FF: 0,3 fallos/año. TPPR: 1 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 3672,00 BF/año 4.a.3.a. Ídem 4.a.1.a. Acción correctiva: cambiar la bomba FF: 0,25 fallos/año. TPPR: 2 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 6119,99 BF/año 4.a.4.a. Ídem 4.a.1.a. Acción correctiva: cambiar los rodamientos FF: 0,25 fallos/año. TPPR: 2 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 6119,99 BF/año

4.b.1.a. Ídem 4.a.1.a. Acción correctiva: cambiar la bomba FF: 0,33 fallos/año. TPPR: 2 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 8079,39 BF/año 4.b.2.a. Ídem 4.a.1.a. Acción correctiva: cambiar el sensor FF: 2 fallos/año. TPPR: 1 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 24479,98 BF/año 4.b.3.a. Ídem 4.a.1.a. Acción correctiva: cambiar el presostato FF: 2 fallos/año. TPPR: 1 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 24479,98 BF/año 4.b.4.a. Ídem 4.a.1.a. Acción correctiva: cambiar la válvula FF: 1 fallos/año. TPPR: 2 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 24479,98 BF/año

5.a.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): no llena. Acción correctiva: calibrar el lazo, cambiar el sensor FF: 0,01 fallos/año. TPPR: 3 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 367,20 BF/año 5.b.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto 5.b. No presuriza operacional (síntomas): no llena. Acción correctiva: cambiar la 5.b.1. Falta de suministro válvula de CO2 por fallos en la FF: 0,2 fallos/año. TPPR: 0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora válvula de suministor Riesgo: 1224,00 BF/año


Funciones


5. Calderín. 5.b. No presuriza Mantener el 5.b.2. Transmisor de producto a una presión dañado presión igual a 2,5 bar 5.c. Mantiene una presión menor a 2,5 bar 5.c.1. Fuga por los sellos de la cubierta, de las válvulas, de los instrumentos o tuberías de conexión 5.c.2. La válvula de CO2 tiene fuga

6. Calderín. Interrumpir el llenado de botellas cuando la presión de CO2 no alcanza 2,5 bar

5.b.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): no llena. Acción correctiva: cambiar el transmisor FF: 2 fallos/año. TPPR: 1 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 24479,98 BF/año 5.c.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): mal llenado. Acción correctiva: cambiar los sellos. FF: 2 fallos/año. TPPR: 24 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 587519,41 BF/año 5.c.2.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): no presuriza el calderín, mal lleno, microbiología fuera de norma. Acción correctiva: reparar la válvula o cambiarla FF: 1 fallos/año. TPPR: 1 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 12239,99 BF/año

6.a. No actúa cuando no alcanza la presión requerida 6.a.1. Lazo de control desajustado/dañado 6.b. Interrumpe el llenado cuando el valor de presión esta en 2,5 bar 6.b.1. Lazo de control desajustado/ dañado

7. Conjunto de válvulas de llenado (130). Llenar la botella con producto a 2,5 bar , con una cantidad de oxigeno < 40ppb, a un nivel SKU+/(%)


6.a.1.a. Evidente / No evidente: no. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): mal lleno. Acción correctiva: calibrar el lazo, cambiar el sensoro. FF: 4 fallos/año. TPPR: 3 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 146879,85 BF/año

6.b.1.a. Evidente / No evidente: no. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): mal lleno. Acción correctiva: calibrar el lazo, cambiar el sensor. FF: 2 fallos/año. TPPR: 3 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 73439,93 BF/año

7.a. No llena la botella 7.a.1. Membrana de 7.a.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto accionamiento de la operacional (síntomas): no llena. Acción correctiva: cambiar la válvula de llenado rota membrana FF: 2 fallos/año. TPPR: 0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 12339,99 BF/año 7.a.2. Tulipa de centrado 7.a.2.a. Ídem 7.a.1.a. Acción correctiva: cambiar la tulipa desalineada FF: 2 fallos/año. TPPR: 0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 12339,99 BF/año 7.a.3. Goma de apriete 7.a.3.a. Ídem 7.a.1.a. Acción correctiva: cambiar la goma desgastada FF: 52 fallos/año. TPPR: 0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 318239,68 BF/año 7.a.4. Sensor de llenado 7.a.4.a. Ídem 7.a.1.a. Acción correctiva: cambiar el sensor dañado FF: 3 fallos/año. TPPR: 2 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:73439,93 BF/año


Funciones

7. Conjunto de válvulas de llenado (130). Llenar la botella con producto a 2,5 bar , con una cantidad de oxigeno < 40ppb, a un nivel SKU+/(%)


207


7.a. No llena la botella 7.a.5. Sensor de tulipa 7.a.5.a. Ídem 7.a.1.a. Acción correctiva: cambiar el sensor. FF: desajustado 6fallos/año. TPPR: 0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:36719,96 BF/año 7.a.6. 7.a.6.a. Ídem 7.a.1.a. Acción correctiva: cambiar el encoder Codificador/encoder (sensor). FF: 2fallos/año. TPPR: 1 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora dañado Riesgo:24479,98 BF/año 7.a.7. Problemas rodillo de portatulipa

en 7.a.7.a. Ídem 7.a.1.a. Acción correctiva: revisar el rodillo. FF: 3fallos/año. TPPR: 0,08 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:2937,60 BF/año 7.a.8. Sensor de botellas 7.a.8.a. Ídem 7.a.1.a. Acción correctiva: posicionar el sensor rotas fuera de posición (cambiarlo). FF: 3fallos/año. TPPR: 0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:18539,98 BF/año 7.b. Llena la botella con valores de oxígeno por encima de 40ppb 7.b.1. Fuelle de la válvula de accionamiento de vacío dañada

7.b.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no Efecto operacional (síntomas): oxígeno alto Acción correctiva: cambiar la membrana FF: 1fallos/año. TPPR: 0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:6119,99 BF/año

7.c. Llena con volumen bajo (< 222 ml – 6 ml y < 250 ml – 6 ml) 7.c.1. El tubo inyector es más largo

7.c.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no Efecto operacional (síntomas): mal lleno y botellas rotas. Acción correctiva: cambiar el tubo inyector. FF: 0,5fallos/año. TPPR: 0,25 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:1530,00 BF/año

no 7.c.2. Goma deflectora 7.c.2.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: del tubo inyector dañada Efecto operacional (síntomas): mal lleno y botellas rotas. Acción correctiva: cambiar la goma deflectora o faltante FF: 24fallos/año. TPPR: 0,25 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:73439,93 BF/año 7.c.3. Goma de apriete 7.c.3.a. Ídem 7.c.2.a. Acción correctiva: cambiar la goma de rota / desgastada apriete. FF: 52fallos/año. TPPR: 0,25 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:159119,84 BF/año 7.c.4. O-ring de aguja 7.c.4.a. Ídem 7.c.2.a. Acción correctiva: cambiar el O-ring dañado FF: 6fallos/año. TPPR: 1 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:73439,93 BF/año 7.d. Llena con volumen alto (>222 ml + 6ml y >250 ml + 6 ml) 7.d.1. El tubo inyector es 7.d.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no más corto Efecto operacional (síntomas): mal lleno. Acción correctiva: cambiar el tubo FF: 0,01fallos/año. TPPR: 0,25 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:30,60 BF/año 7.d.2.a. Ídem 7.d.1.a. Acción correctiva: cambiar la goma 7.d.2.Goma impermeabilizadora / FF: 6 fallos/año. TPPR: 1 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora paso líquido desgastada o Riesgo:73439,93 BF/año dañada


Funciones


7.d. Llena con volumen alto (>222 ml + 6ml y >250 ml + 6 ml) 7.d.3. El o-ring del tubo de venteo está dañado

7. Conjunto de válvulas de llenado (130). Llenar la botella con producto a 2,5 bar , con 7.e. Llena con agitación una cantidad de 7.e.1. No se acciona la oxigeno < electroválvula de la purga 40ppb, a un nivel SKU+/(%) 7.e.2. Electroválvula de la purga dañada

7.e.3. Altura del calderín incorrecta (no hace buen sello con la botella)

8. Órganos de elevación. Elevar la botella para que haga sello con la válvula de llenado con una presión 0,5 bar mayor a la presión del calderín a una altura 10 mm mayor a la de la botella

8.a. No eleva la botella 8.a.1. Fuga en los sellos de varios cilindros

8.a.2. Válvula reguladora de presión dañada 8.a.3. Falta de aceite en el depósito y en los cilindros 8.b. No eleva la botella con la presión necesaria 8.b.1. Fuga en el cilindro neumático

8.b.2. Fallo en la válvula reguladora de presión

Consecuencias de las fallos

FF: frecuencia de fallos TPPR: tiempo promedio para reparar IP: impacto en producción

7.d.3.a. Ídem 7.d.1.a. Acción correctiva: cambiar el O-ring FF: 6 fallos/año. TPPR: 1 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:73439,93 BF/año 7.e.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): mal lleno, oxígeno alto. Acción correctiva: revisar programa, cambiar electroválvula FF: 0,01 fallos/año. TPPR: 1 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:122,40 BF/año 7.e.2.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): no llena, oxígeno alto y líquido agitado. Acción correctiva: revisar programa, cambiar electroválvula FF: 0,5 fallos/año. TPPR: 1 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:6119,99 BF/año 7.e.3.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): no llena, oxígeno alto y líquido agitado. Acción correctiva: revisar programa, cambiar electroválvula FF: 4 fallos/año. TPPR: 0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:24479,98 BF/año

8.a.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): no llena, mal lleno. Acción correctiva: cambiar los sellos de los cilindros FF: 1 fallos/año. TPPR: 3 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:36719,96 BF/año 8.a.2.a. Ídem 8.a.1.a. Acción correctiva: cambiar la válvula FF: 0,25 fallos/año. TPPR: 1 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:3060,00 BF/año 8.a.3.a. Ídem 8.a.1.a. Acción correctiva: completar nivel de aceite FF: 30 fallos/año. TPPR: 0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:183599,82 BF/año 8.b.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): mal lleno. Acción correctiva: cambiar los sellos del cilindro FF: 1 fallos/año. TPPR: 3 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 36719,96 BF/año 8.b.2.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): mal lleno. Acción correctiva: cambiar la válvula ó repararla FF: 0,25 fallos/año. TPPR: 2 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo: 6119,99 BF/año


Funciones


9. Transmisor de anillos colector (slip ring). Transmitir señales de control y fuerza a la torre electrónica

9.a. No transmite señales

10. Torre electrónica. Distribuir energía y señales de control para realizar el llenado de botellas

10.a. No distribuye

9.a.1. Las escobillas dañadas, sucias o desgastadas

209

Consecuencias de las fallos FF: frecuencia de fallos TPPR: tiempo promedio para reparar IP: impacto en producción 9.a.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): no llena. Acción correctiva: cambiar las escobillas FF: 0,2 fallos/año. TPPR: 8 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:19583,98 BF/año

10.a.1. Fallo en el slip ring

10.a.2. Fallo comunicación con la torre electrónica por el cableado

10.a.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): no llena. Acción correctiva: verificar el slip ring. FF: 0,2 fallos/año. TPPR: 4 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:9791,99 BF/año 10.a.2.a. Ídem 10.a.1.a. Acción correctiva: cambiar los cables dañados- FF: 0,2 fallos/año. TPPR: 3 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:7343,99 BF/año

10.a.3. Fallo comunicación con esclavos del PLC en la torre electrónica por fallo en componente electrónico del esclavo (unidad de comunicación, tarjeta de entrada y salida digitales y analógicas)

10.a.3.a. Ídem 10.a.1.a. Acción correctiva: cambiar esclavos FF: 4 fallos/año. TPPR: 1 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:48959,95 BF/año

10.a.4. Fallo comunicación con esclavos del PLC en la torre electrónica por fallo en esclavo del mando de llenado

10.a.4.a. Ídem 10.a.1.a. Acción correctiva: cambiar esclavo del mando de llenado. FF: 4 fallos/año. TPPR:2 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:97919,90 BF/año

10.a.5. Fallo el aire acondicionado de la torre (por seguridad apaga la torre)

10.a.5.a. Ídem 10.a.1.a. Acción correctiva: revisar el sistema de refrigeración- FF: 1 fallos/año. TPPR:2 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:24479,98 BF/año.

10.a.6. El filtro del AA tapado

10.a.6.a. Ídem 10.a.1.a. Acción correctiva: reemplazar el filtroFF: 2 fallos/año. TPPR:0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:12239,99 BF/año

10.b. Distribuye parcialmente 10.b.1. Fallo de la válvula electroneumática 10.b.2. Fallo en tarjeta electrónica de torre

10.b.3. Manguera de aire rota

10.b.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): mal lleno. Acción correctiva: cambiar válvula electro-neumática FF: 6 fallos/año. TPPR:1 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:73439,93 BF/año 10.b.2.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): mal lleno. Acción correctiva: cambiar la tarjeta electrónica. FF: 1 fallos/año. TPPR:1 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:12339,98 BF/año 10.b.3.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): mal lleno. Acción correctiva: cambiar mangueras y sellos- FF: 12 fallos/año. TPPR:0,1 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:14687,99 BF/año


Funciones

11. Distribuidor de aire. Distribuir aire a los distintos componentes a la presión requerida con una entrada de 6 bar

Fallo Funcional / Modos de Fallos 11.a. No distribuye aire 11.a.1. Fuga de aire en mangueras

Consecuencias de las fallos FF: frecuencia de fallos TPPR: tiempo promedio para reparar IP: impacto en producción 11.a.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): no llena. Acción correctiva: chequear el lugar de la fuga y cambiar la parte afectada FF: 2 fallos/año. TPPR: 0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:12239,99 BF/año

12. Inyección de agua de alta presión. Inyectar agua en la botella llena a una presión de 9 bar

12.a. No inyecta 12.a.1. Tobera tapada

12.a.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): no llena. Acción correctiva: verificar la tobera con problemas FF: 2 fallos/año. TPPR: 0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:12239,99 BF/año

12.a.2. Fallo en la bomba de HDE

12.a.2.a. Ídem 12.a.1.a. Acción correctiva: revisar la bomba de HDFE- FF: 4 fallos/año. TPPR: 2 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:97919,90 BF/año

12.a.3. Fallo regulador de HDE

12.a.3.a. Ídem 12.a.1.a. Acción correctiva: revisar el regulador de HDE. FF: 3 fallos/año. TPPR: 0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:18359,98 BF/año

12.a.4. Fallo electroválvula

12.a.4.a. Ídem electroválvula

12.a.1.a.

Acción

correctiva:

cambiar

FF: 1 fallos/año. TPPR:0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:6119,99 BF/año 12.b. No inyecta la presión necesaria 12.b.1. Regulador de presión dañado

12.b.1.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): mal lleno. Acción correctiva: revisar el regulador de presión FF: 2 fallos/año. TPPR:0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:12239,99 BF/año

12.b.2. Tobera dañada

12.b.2.a. Evidente / No evidente: si. Afecta SHA: no. Efecto operacional (síntomas): mal lleno. Acción correctiva: revisar la tobera FF: 2 fallos/año. TPPR:0,5 horas/fallo. IP: 12239,99 BF/hora Riesgo:12339,98 BF/año


211

VI.3.5.3. P ROGRAMA DE M ANTE NI MIEN TO D ESARROLLADO A PARTIR DE L RCM EN EL S UB - S ISTEMA: L LENADO

En la tabla siguiente, se presentan los resultados del programa de mantenimiento desarrollado a partir del árbol de decisión del RCM, en el subsistema de llenado de la llenadora de la línea 10. Función/Modos de fallos

1. Llenado y tapado de botellas a la velocidad de 1000 bpm con oxígeno disuelto menor a 40 ppb y tolerancia de tapado de 1125 a 1135 mils 1.a.1. Problemas en el suministro eléctrico** 1.a.2. Problemas en el suministro de aire** 1.a.3. Problemas en el suministro de producto** 1.a.4. Problemas en suministro de CO** 1.a.5. No hay suministro de botellas desde la lavadora** 1.a.6. No hay suministro de botellas desde las vías** 1.b.1. No hay suministro de agua (HDE)** 1.b.2. Rechazo excesivo de botellas en Linatronic 1.b.3. Suministro deficiente de aire (menor a 4 Bar)** 1.b.4. Lavadora no corre a la velocidad de la línea** 2. Torre de distribución de servicio. Crear canales herméticos entre el suministro estacionario de producto, CO2, vacío y aire distribuyéndolo en forma rotativa 2.a.1.Desgaste ó rompimiento de los sellos internos 3. Torre de distribución de servicio. Distribuir el detergente de CIP a lo largo de todo el sistema de llenado 3.a.1. 3.a.1. Fugas del detergente

Estrategias de Mantenimiento definidas por el RCM 001=INSPECCIÓN, 002=SUSTITUCION, 003=LUBRICACIÓN, 004=LIMPIEZA, 005=PREDICTIVO, 006=EJECUCION, PM01=CORRECTIVO

Frecuencia

Número de personas

HHejecución

Semestral

4

9

1.Evento externo al límite de batería 1.Idem anterior 1.Idem anterior 1.Idem anterior 1.Idem anterior 1.Idem anterior 1.Idem anterior 1.Idem anterior 1.Idem anterior 1.Idem anterior ** Para los modos de fallos externos no se detallan actividades de mantenimiento

1.Sustitución de sellos, estoperas y rodamientos (006)

1. Mantenimiento (PM01)

correctivo


Función/Modos de fallos

4. Motor/bomba de vacío. Crear una presión de vacío de -0,8 a -0,9 bar con un suministro de agua a la bomba a 28°C (valor fabricante 17 - 20°C) 4.a.1.Motor de la bomba dañado

4.a.2. Acople de la bomba dañado 4.a.3. Impulsor dañado/atascado 4.a.4. Rodamientos dañados 4.b.1.Desgaste en las paletas y/ó carcasa 4.b.2. Sensor de temperatura dañado y no permite la entrada de agua fresca cuando es requerida 4.b.3. Presostato de la bomba dañado 4.b.4. Válvula neumática de suministro de agua dañada

5. Calderín. Mantener el producto a una presión igual a 2,5 bar 5.a.1. Sistema de control no funciona (no cierra la válvula de suministro) 5.b.1. Falta de suministro de CO2 por fallos en la válvula de suministro 5.b.2. Transmisor de presión dañado 5.c.1. Fuga por los sellos de la cubierta, de las válvulas, de los instrumentos o tuberías de conexión 5.c.2. La válvula de CO2 tiene fuga 6. Calderín. Interrumpir el llenado de botellas cuando la presión de CO2 no alcanza 2,5 bar 6.a.1. Lazo de control desajustado/dañado


Frecuencia

Número de personas

HHejecución

1. Revisión del motor, inspección de alineación, elemento flexible, acoples y tornillos de base del motor y bomba (005) 1. Ídem anterior 1. Revisión del impulsor (006) 1.Cambio de sellos, rodamientos al motor y bomba (006) 1.Revisión de desgaste de paletas y carcasa (006) 1.Revisión y calibración de instrumentación (sensor, presostato y válvula) (005) 1. PM01 1.Revisión general de la válvula (asientos, o-rings, mariposa, actuador, etc.) (006)

anual

1

2

anual 2 años 2 años

1 taller bombas

2

2 años semestral

taller bombas 1

2

anual

3

8

semestral 9 meses

1 3

1 4

anual

1

2

semestral

1

2

semestral

1

2

1. Mantenimiento correctivo (PM01) 1. Ídem anterior 1. Calibrar transmisor (005) 1. Cambiar el anillo sellante del calderín (006) 1. Calibrar la válvula (005)

1.Calibrar el lazo de control (005)

6.b.1. Lazo de control desajustado/ dañado 1.Idem anterior



7. Conjunto de válvulas de llenado (130). Llenar la botella con producto a 2,5 bar , con una cantidad de oxigeno < 40ppb, a un nivel SKU+/- (%) 7.a.1. Membrana de accionamiento de la válvula de llenado rota 7.a.2. Tulipa de centrado desalineada 7.a.3. Goma de apriete desgastada 7.a.4. Sensor de llenado dañado 7.a.5. Sensor de tulipa desajustado 7.a.6. Codificador/encoder dañado 7.a.7. Problemas en rodillo de portatulipa 7.a.8. Sensor de botellas rotas fuera de posición 7.b.1. Fuelle de la válvula de accionamiento de vacío dañada 7.c.1. El tubo inyector es más largo 7.c.2. Goma deflectora del tubo inyector dañada o faltante 7.c.3. Goma de apriete rota / desgastada 7.c.4. O-ring de aguja dañado 7.d.1. El tubo inyector es más corto 7.d.2. Goma impermeabilizadora / paso líquido desgastada o dañada 7.d.3. El o-ring del tubo de venteo está dañado 7.e.1. No se acciona la electroválvula de la purga 7.e.2. Electroválvula de la purga dañada 7.e.3. Altura del calderín incorrecta (no hace buen sello con la botella)

213


Frecuencia

Número de personas

HHejecución

1.Cambiar membrana de accionamiento de la válvula (006) 1. Alineación de tulipas (006) 1. Sustitución de gomas de apriete (002) 1. Verificar sensor de llenado (001) 1. Verificar sensor de tulipa (001) 1. Inspeccionar el rodamiento, estado de la conexión eléctrica, cable y aterramiento (001) 1. Inspeccionar que las cupillas y los rodillos de las portatulipas estén completos (001) 1. Ajuste de la posición del sensor (006) 1. Mantenimiento correctivo (PM01)

anual

3

4

semestral semanal

1 2

5 3

bimensual

1

0,5

bimensual mensual

1 1

0,5 0,75

semanal

1

0,5

mensual

1

0,5

semestral

3

4

semestral

3

4

semestral

3

4

semestral

3

4

semestral

3

4

semestral

3

4

trimestral

1

1

1. Mantenimiento correctivo (PM01) 1. Recambio de las gomas deflectoras con el cíclico de las válvulas de llenado (006) 1. Ídem anterior 1. Recambio de las agujas con el cíclico de las válvulas de llenado (006) 1. Mantenimiento correctivo (PM01) 1. Recambio de las gomas deflectoras con el cíclico de las válvulas de llenado (006) 1. Ídem anterior 1. Mantenimiento correctivo (PM01) 1. Recambio de las agujas con el cíclico de las válvulas de llenado (006) 1. Verificar el sistema de posicionamiento del calderín ajustando el sensor de altura del mismo a la posición original (005)




Frecuencia

Número de personas

HHejecución

8.a.1. Fuga en los sellos de varios cilindros

1. Recambio de los sellos de los órganos de elevación (006)

9 meses

3

36

8.a.2. Válvula reguladora de presión dañada 8.a.3. Falta de aceite en el depósito y en los cilindros

semanal

1

1

9 meses

3

36

8.b.2. Fallo en la válvula reguladora de presión

1. Mantenimiento correctivo (PM01) 1. Chequear y completar el nivel de aceite en depósito de los órganos de elevación (003) 1. Recambio de los sellos de los órganos de elevación (006) 1. Mantenimiento correctivo (PM01)

9. Transmisor de anillos colector (slip ring). Transmitir señales de control y fuerza a la torre electrónica 9.a.1. Las escobillas dañadas, sucias o desgastadas

1. Mantenimiento correctivo, cambiar el slip ring cuando se dañe (PM01)

anual

1

0,5

anual

1

2 3

trimestral

1

1

1. Inspeccionar y ajustar los conectores de interconexión en la tarjeta principal de comunicación en la torre electrónica (005)

trimestral

1

1

1. Limpieza de la succión, intercambiador de calor (004)

anual

1

2

8. Órganos de elevación. Elevar la botella para que haga sello con la válvula de llenado con una presión 0,5 bar mayor a la presión del calderín a una altura 10 mm mayor a la de la botella

8.b.1. Fuga en el cilindro neumático

10. Torre electrónica. Distribuir energía y señales de control para realizar el llenado de botellas 10.a.1. Fallo en el slip ring 10.a.2. Fallo comunicación con la torre electrónica por el cableado 10.a.3. Fallo comunicación con esclavos del PLC en la torre electrónica por fallo en componente electrónico del esclavo (unidad de comunicación, tarjeta de entrada y salida digitales y analógicas) 10.a.4. Fallo comunicación con esclavos del PLC en la torre electrónica por fallo en esclavo del mando de llenado 10.a.5. Fallo el aire acondicionado de la torre (por seguridad apaga la torre)

1. Verificar y ajustar conexiones en el slip ring (005) 1. Verificar terminales y conexiones eléctricas del cableado de comunicación, ajustar de ser necesario (005) 1. Inspeccionar y ajustar los conectores de interconexión en la tarjeta principal de comunicación en la torre electrónica (005)


10.a.6. El filtro del AA tapado 10.b.1. Fallo de electroneumática

la

1. Sustitución de los filtros (006) válvula

10.b.2. Fallo en tarjeta electrónica de torre 10.b.3. Manguera de aire rota 11. Distribuidor de aire. Distribuir aire a los distintos componentes a la presión requerida con una entrada de 6 bar 11.a.1. Fuga de aire en mangueras 12. Inyección de agua de alta presión. Inyectar agua en la botella llena a una presión de 9 bar 12.a.1. Tobera tapada 12.a.2. Fallo en la bomba de HDE

12.a.3. Fallo regulador de HDE 12.a.4. Fallo electroválvula 12.b.1. Regulador de presión dañado 12.b.2. Tobera dañada

1. Sustitución electroválvulas (sujeto a evaluación de ciclo de vida de la electroválvula y costo del mtto vs. riesgo) 1. Mantenimiento (PM01) 1. Mantenimiento (PM01)

correctivo

1. Mantenimiento (PM01)

correctivo

215

semestral

1

0,5

anual

3

6

bimensual

1

0,1

bimensual

1

0,5

1

0,1

1

0,1

correctivo

1. Inspeccionar el estado de la tobera (001) 1. Verificar que la presión de la bomba es igual a la correspondiente para la velocidad (001) 1. Mantenimiento correctivo (PM01) 1. Impermeabilizar el conector eléctrico de la electroválvula (006) 1. Mantenimiento correctivo (PM01) 1. Inspeccionar el estado de la tobera (001)

bimensual

bimensual

VI.4. CONSIDERACIONES FINALES SOBRE LA METODOLOGÍA RCM La orientación de este capítulo hacia el estudio de la metodología RCM, se debe, a la gran oportunidad de mejora dentro de los procesos de planificación y desarrollo de los programas de mantenimiento. Específicamente, en estos procesos existe una falta de conocimiento y previsión ante la aparición inesperada de los modos de fallos, escenario provocado básicamente, por la


ausencia de procedimientos estructurados y detallados de análisis de fiabilidad sobre los modos de fallos y las consecuencias que estos generan dentro de un activo de producción. En términos generales la implantación de la metodología RCM en una organización, permitirá: • Crear un espíritu altamente crítico en todo el personal (operaciones• • • • • •

• •

• • •

mantenimiento) frente a condiciones de fallo y averías. Lograr orientar de forma óptima los costes del mantenimiento. Optimizar la fiabilidad operacional, maximizar la disponibilidad y/o mejorar la mantenibilidad de las plantas y sus activos. Ajustar las tareas de mantenimiento a las necesidades del contexto operacional. Fomentar el análisis de modos de fallos a partir del esfuerzo de un grupo de trabajo en grupo multidisciplinario. Relacionar los modos de fallos con los efectos sobre la seguridad operacional y el ambiente. Optimizar la aplicación de las actividades de mantenimiento tomando en cuenta la criticidad e importancia de los activos dentro del contexto operacional. Establecer un sistema eficiente de planificación del mantenimiento (preventivo, condición y correctivo). Aumentar el conocimiento del personal tanto de operaciones como de mantenimiento con respecto a los procesos operacionales y sus efectos sobre la integridad de las instalaciones. Involucrar a todo el personal que tiene que ver con el mantenimiento en la organización (desde la alta gerencia hasta los trabajadores de planta). Facilitar el proceso de normalización (estandarización) a través del establecimiento de procedimientos de trabajo y de registro. Mejorar la efectividad de las actividades de mantenimiento a través de una gerencia más horizontal y menos aislada del contexto operacional.


217

• Asignar responsabilidad total (accountability ) del proceso a un equipo

multidisciplinario de trabajo (equipo de trabajo RCM). • Desarrollar un sistema efectivo de registro y manejo de datos de fiabilidad asociados a modos de fallos.

Finalmente, se debe promover implantación del RCM, dentro de un proceso global de mejora de la Confiabilidad Operacional de toda la organización y no como una iniciativa aislada del área de mantenimiento. No se debe limitar el campo de acción de las técnicas de optimización de Confiabilidad, a herramientas únicas asociadas en muchas oportunidades a simples modas. El éxito de la implantación del RCM, dependerá fundamentalmente del recurso humano involucrado, motivo por el cual, hay que tener un especial cuidado en el proceso de inducción y en la formación del personal que participará en este proceso. Hay que tener presente, que el proceso de implantación del RCM en una organización, no traerá consigo resultados inmediatos, los mismos podrán cuantificarse y evaluarse de forma fiable en un período de mediano plazo (entre uno y tres años aproximadamente), por lo cual este proceso de mejora debe ser visualizado como un proyecto de largo alcance y con visión de futuro.

VI.5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS DEL C APÍTULO

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Bloom N.2006. Reliability Centered Maintenance. Implementation made simple. McGraw-Hill Inc. New York. Jones R.1995. Risk-Based Management: A Reliability-Centered Approach. Gulf Publishing Company. First Edition. Houston, Texas. Moubray J. 1991. RCM II: Reliability Centered Maintenance. Industrial Press Inc. New York, USA.


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-

-

Parra C. 2009. Implantación piloto de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (RCM) en la Llenadora de la Línea 10, Planta San Joaquín, Empresas Polar. INGECON, Informe técnico: SN-09-10-CCS, Caracas, Venezuela. Parra C. 1996. Metodología de Implantación del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad en la Refinería de Azuay. Tesis de Maestría, Ref-09-96-INGPM, Universidad de los Andes, Mérida, Venezuela. Smith A. Hinchcliffe R. 2004. RCM-Gateway to World Class Maintenance”, Elsevier. New York. Woodhouse J. 1996. Course of Reliability Centered Maintenance (RCM) Section two: Failure Modes and Effects Analysis. The Woodhouse Partnership. England.

Agradecimientos: Al Ing. Willians Gil y al personal de la organización Polar, quienes participaron en la aplicación práctica de RCM (aplicación que se tomo como modelo de caso de estudio del método RCM para el desarrollo de este capítulo).

VII ANÁLISIS CAUSA‐RAÍZ VII.1. INTRODUCCIÓN AL PROCESO DE ANÁLISIS C AUSA R AÍZ (RCA) A través de la historia el hombre ha inventado (y mejorado) numerosas máquinas, procesos y habilidades para llegar a la demanda creciente de productos y servicios por parte de la sociedad. Como resultado de esta demanda en constante crecimiento, se han desarrollado varias técnicas para analizar los problemas (eventos de fallos) que surgían de las máquinas, los procesos y el rendimiento de las habilidades humanas, siendo los objetivos principales de estas técnicas: minimizar las consecuencias de los eventos de fallos sobre la seguridad, el ambiente y las operaciones; y asegurar la mayor fiabilidad operacional. Dentro de este marco, la técnica de Análisis Causa Raíz (RCA – Root Cause Analysis) es una de las herramientas con el mayor potencial para ayudar a cumplir los objetivos de minimización del impacto de los fallos y de maximización de la fiabilidad operacional (Latino & Latino, 2002). La metodología de RCA se fundamenta en la necesidad de resolver problemas, los cuales son generalmente entendidos como un suceso que se desea vencer. En realidad, como se analizarán en el presente capítulo, los problemas son afrontados a través del control sobre las causas que los originan (Latino & Latino, 2002). En muchos casos no es extraño encontrar que las “mejores” soluciones son generalmente las que no han sido vistas y que después de una breve reflexión parecen obvias, lo que conduce a hacerse la siguiente pregunta: ¿por qué no se me ocurrió a mí? Es a partir de la pregunta anterior que se procede a explorar muchas de las soluciones efectivas que están en espera de ser “descubiertas” para un grupo particular de causas (a veces numeroso). El proceso de descubrimiento requiere de un cambio de


pensamiento donde se debe abandonar el anterior, a esto se la ha llamado “cambio de paradigma” el cual es el fundamento del RCA. Las organizaciones, tradicionalmente se han inclinado a evaluar la fiabilidad operacional desde la perspectiva de mantenimiento estrictamente. El procedimiento de RCA, encara el análisis de fiabilidad desde un punto de vista total - teniendo en cuenta los diversos factores que afectan la fiabilidad: humanos, operacionales, financieros, culturales y organizacionales. Para que la fiabilidad verdaderamente se convierta en una parte de una cultura, debe ser adoptada como responsabilidad de todos, no solamente de los grupos de mantenimiento (Fulbright, 1997).

VII.2. ASPECTOS TEÓRICOS B ÁSICOS DEL RCA Existen en la bibliografía diversas técnicas y autores que han abordado lo que hoy recibe el nombre de métodos RCA y cuyo propósito ha sido el de buscar soluciones efectivas a los eventos de fallos. Muchas personas intuitivamente ya atacan problemas con la filosofía de pensamiento que involucra el método de RCA. Las metodologías de RCA desarrolladas en la actualidad, ayudan a los analistas de problemas a orientarse, en los pasos a seguir y en las consideraciones que deben tomarse para la obtención de soluciones efectivas (Latino & Latino, 2002). Es importante mencionar, que no existen dos problemas exactamente iguales, sin embargo, dentro de un marco de pasos generales que conservan cierta flexibilidad, se pueden establecer ciertas reglas comunes que permitan identificar las causas que los originan. El éxito de la aplicación del RCA depende del esfuerzo de un equipo de trabajo y como tal requiere de cierta experiencia para vencer los paradigmas que tradicionalmente se encuentran en los procesos de análisis de fallos (Dean, 1999).

Análisis Causa‐Raíz

221

VII.2.1. CAMBIOS DE PARADIGMAS EN EL PROCESO DE ANÁLISIS DE PROBLEMAS

Existen muchos tipos de problemas y muchas formas para resolverlos. En muchos casos los problemas han sido resueltos mediante la aplicación de reglas previamente establecidas. Desafortunadamente, el día a día está basado en eventos y en muchos casos estos no siguen reglas. La imposición de reglas a problemas basados en eventos ha generado el espacio que hoy día ocupa la infame ley de Murphy (Dean, 1999). Sin embargo, el RCA ataca esa visión y reconoce que los problemas pueden agruparse en estas dos categorías (Dean, 1999): Problemas basados en reglas: como su nombre mismo lo indica, son aquellos basados en convenciones y reglas que dictan una respuesta correcta única, como por ejemplo: la suma de dos números (2+2=4), el “saltarse” una luz roja (la regla establece que una persona que incurra en ello pudiera ser multada), tres “strikes” para hacer un “out” en “baseball”, procedimientos escritos que requieren de un cumplimiento, etc. Problemas basados en eventos: son aquellos que dependen de las leyes causa y efecto donde existe más de una solución, como por ejemplo: ¿cómo dirigirse a la casa de la abuela? (seguramente existe más de un camino, o vía (coche, autobús, avión, etc.)), ¿cuál es la solución a la desnutrición?, ¿cómo ganarse la vida?, ¿por qué fallo una bomba?, ¿cómo prevenir accidentes?, etc. Al ignorar las diferencias intrínsecas entre estas dos definiciones, se intenta resolver problemas basados en eventos con soluciones que únicamente aplican a los basados en reglas. Esta es una de las principales causas de la inefectividad de soluciones implementadas. Adicionalmente, vale la pena mencionar algunos otros de los paradigmas comunes en la resolución de problemas, que evitan que organizaciones e individuos lleguen a soluciones efectivas (Dean, 1999):


El ignorar la definición del problema: la definición del problema es un parámetro importante dentro del análisis y en general siempre que se presenta uno, se busca una solución inmediata sin detenerse en los eventos que los causaron con suficiente detalle. • El llenado de informes y formatos : en el área técnica es de uso común la utilización de listas de chequeo, llenar espacios en blanco y categorizar causas. Esta actividad, no es en realidad particularmente mala, sino las características del formato, es decir, si éste no contempla todos los puntos que deben ser considerados en el análisis de fallos, la información requerida puede ser pasada por alto. • La utilización de narrativa y fábula: esta es una práctica común que entorpece la búsqueda de información si se toman los relatos como hechos. Esto obedece a que la información en muchos casos no posee la calidad necesaria. En general general y salvo específicas específicas excepciones, los hechos hechos son son aquellos que pueden ser medidos y verificados. En el proceso de recolección las narrativas y fábulas son importantes como guías pero no como verdades hasta que puedan ser verificadas. Si la información no •

puede ser verificada, entonces el análisis pudiera estar incompleto además de que pudiese ocasionar que la solución implementada no sea la correcta. Para evitar lo anterior en acciones futuras se recomienda que se tomen las previsiones necesarias para generar el mecanismo que permita medir en caso de que ocurra nuevamente una eventualidad. En este caso vale la pena mencionar el paradigma de productividad (Dean, 1999): Para mejorar productividad, se debe gestionar, para gestionar efectivamente, se debe controlar, para controlar consistentemente, se debe medir, para medir con validez, se debe definir, para definir precisamente, se debe cuantificar.


223

VII.3. PROCESO DE IMPLANTACIÓN DEL RCA Antes de abordar la descripción metodológica, metodo lógica, es necesario hacerse la siguiente pregunta: ¿Cómo pueden resolverse los problemas eficazmente? De acuerdo con Dean, 1999, deben considerarse cuatro pasos básicos para el proceso de aplicación de un RCA: Definición del problema, Análisis del problema, Identificación de soluciones e Implementación de las mismas (ver Figura 7.1).

Analogía Crimen y evidencia

Definición del Problema

Identificar soluciones efectivas Deliberación

Sospechosos, Sospechosos, autopsia, confesión, enjuciamiento, juicio

Efectuar análisis del problema (ACR)

Implementación de soluciones Sentencia

Figura 7.1: Los cuatro pasos básicos para la resolución de problemas

En la misma Figura 7.1, también se indica el paso generalmente seguido cuando se cree haber definido un problema (identificar soluciones sin un análisis detallado del mismo). Los cuatro pasos también pueden relacionarse con cuatro elementos presentes en un juicio, los cuales guardan una correlación y secuencia directa: un crimen y evidencia, proceso de análisis de la(s) evidencia(s) - juicio, deliberación del jurado en función del análisis de las


evidencias (soluciones) y la sentencia (implementación (implementación de la solución). En este caso es el equipo natural de trabajo (jurado) es quien delibera y argumenta en función de la información que debe haber verificado y sustentado con hechos, ver por ejemplo la película “doce hombres sin piedad” (en inglés: “12 angry men”, dirigida por William Friedkin, 1997). A continuación se presenta el esquema general de implantación de la técnica de RCA propuesto para el desarrollo de este capítulo (Parra, 2000):

CONFORMACIÓN DE EQUIPOS DE TRABAJO

Pasos a seguir para implantar la técnica de RCA

DEFINICIÓN Y JERARQUIZACIÓN DE LOS PROBLEMAS

DEFINICIÓN Y PRIORIZACIÓN DE LOS MODOS DE FALLOS

DEFINICIÓN DE CAUSAS RAÍCES FÍSICAS HUMANAS Y LATENTES

DEFINICIÓN Y VALIDACIÓN DE HIPÓTESIS

IDENTIFICACIÓN E IMPLANTACION DE LAS SOLUCIONES

EVALUACIÓN DE LA EFECTIVIDAD DE LAS SOLUCIONES

Figura 7.2: Modelo propuesto de implantación de la técnica de RCA

En los siguientes apartados se describen detalladamente cada una de las etapas del proceso de implantación de RCA mostrado en la Figura 7.2. VII.3.1. ETAPA 1: FORMACIÓN DEL EQUIPO NATURAL DE TRABAJO DE DENTRO DEL PROCESO DE IMPLANTACIÓN DEL RCA

Un equipo natural de trabajo, se define dentro del contexto del RCA (Fulbright, 1997), como un conjunto de personas de diferentes funciones de la organización que trabajan juntas por un período de tiempo determinado en un


225

clima de aunar esfuerzos, para analizar problemas comunes de los distintos departamentos, apuntando al logro de un objetivo común. A continuación se describen los aspectos más importantes en relación a los equipos naturales de trabajo dentro del RCA (Fulbright, 1997): • Características generales de los equipos naturales de trabajo de d e RCA o

o

o

o

Alineación: Cada miembro está comprometido con los acuerdos del equipo. Esto demanda que la misión y visión sea compartidas por todos. En este sentido la tendencia es sacarle provecho a los desacuerdos y conflictos para integrar los aportes de los miembros, a fin de lograr soluciones efectivas. Coordinación. Esta característica, implica que cada miembro del equipo teniendo roles y responsabilidades claras se apropia de los compromisos del equipo como si fueran los suyos propios. De esta forma el trabajo individual se orienta al desempeño común del equipo. En este sentido, el liderazgo, la gerencia y el coaching, son habilidades de todos los miembros. Comprensión. La comprensión es un compromiso compartido. Esto requiere habilidad para distinguir entre “puntos de vista”, “interpretaciones” y “los hechos”, para así coordinar y divulgar el propio punto de vista y ayudar a los otros a considerarlo y considerar el punto de vista del otro. Cualquier miembro del equipo, conoce a los clientes, los proveedores, los procesos de trabajo y los resultados del equipo. Esto significa que los objetivos, metas e hitos son claros y compartidos. Respeto. Apreciar y sentir verdadero aprecio por el otro. Desarrollar y mejorar continuamente la habilidad de ver las cosas, como lo ve la otra persona persona “ponerse en los zapatos del otro”, pero sin perder la perspectiva de la objetividad de la realidad operacional. Preguntarse siempre: ¿Quién necesita participar en esta reunión y/o decisión? y


o

luego preguntar ¿A quién es necesario informar respecto a los resultados? Confianza: Tener confianza en que los demás van a desempeñar sus responsabilidades de manera óptima. Confiar en que cada miembro del equipo buscará la información requerida para la toma de decisiones, consolidando la proactividad individual para modelar este clima de confianza.

• Rol del facilitador o

La función básica del facilitador consiste en guiar y conducir el proceso de implantación del RCA. En otras palabras el facilitador es el encargado de asegurar que el proceso proceso de implantación del RCA se realice de forma ordenada y efectiva.

• Actividades que debe realizar el facilitador o

o o

o

o o o

Guiar al equipo de trabajo en la definición de los modos de fallos, las hipótesis, los niveles de causas y la definición de las soluciones. Ayudar a decidir a qué nivel debe ser realizado análisis de fallos. Ayudar a identificar los problemas que deben ser analizados bajo esta metodología (problemas críticos). Asegurar que las reuniones de trabajo sean conducidas de forma profesional y se lleven a cabo con fluidez y normalidad. Asegurar un verdadero consenso (entre operación y mantenimiento). Motivar al equipo de trabajo. Asegurar que q ue toda la documentación a registrar durante el proceso de implantación sea llevada correctamente.

• Perfil del facilitador y áreas de conocimiento o

Amplia capacidad de análisis.


o

o

o

o

227

Alto desarrollo de cualidades personales (liderazgo, credibilidad, seguridad y confianza). Habilidades para conducir reuniones de trabajo (facilidad para comunicarse). Teoría básica del RCA (definición de modos de fallos, validación de hipótesis, definición de causas raíces físicas, humanas y latentes, definición de soluciones y auditoría de d e las soluciones). Técnicas de evaluación del riesgo / análisis coste riesgo riesgo beneficio. beneficio.

VII.3.2. ETAPA 2: DEFINICIÓN Y JERARQUIZACIÓN DE LOS PROBLEMAS

La primera actividad a ser desarrollada por el equipo de trabajo, consiste en definir y jerarquizar los problemas existentes en el área a ser evaluada (Parra, 2000). Antes de abordar la definición del problema hay que reflexionar acerca de los siguientes puntos: ¿Qué es un problema? ¿Cómo definimos los problemas? ¿Todos vemos el problema igual? ¿Hemos definido problemas en términos de nuestra realidad? realidad? ¿Tenemos experiencias y percepciones distintas? ¿Entendemos nuestra ignorancia y prejuicios? ¿Trabajamos en el problema equivocado? ¿Trabajamos en los síntomas o en las causas? Para definir apropiadamente un problema el equipo de trabajo deberá responder de forma estructurada las siguientes preguntas:


¿Qué?: ¿Qué fue lo que ocurrió?, esta pregunta se recomienda que se responda a nivel de equipos o sistemas. sistemas. Por ejemplo: fallos en el sistema de compresión, fallos en el sistema de bombeo, fallos en el motor eléctrico, etc. ¿Cuándo?: ¿Cuándo ocurrió?, aquí se incluyen las fechas y las frecuencias de recurrencia del evento. ¿Dónde?: ¿Dónde ¿Dónde ocurrió el problema?, aquí se agrupan las instalaciones y permite visualizar si hay diversos problemas en una misma área. ¿Importancia?: Se Se describe el impacto y las consecuencias del evento de fallo sobre el ambiente, las personas y las operaciones (pérdidas económicas). Se propone cuantificar económicamente el impacto promedio del evento en función del Riesgo (unidad monetaria/tiempo = dólares/año, euros/año, etc.). A continuación se presenta la expresión para cuantificar el Riesgo (R) por evento: R = FF x TPFS x (CD + PEN)

(1)

Dónde: FF TPFS CD PEN

= frecuencia de fallos, fallos/año = tiempo promedio fuera fuera de servicio, horas/fallo horas/fallo = costes promedios directos por fallos por hora, dólares/hora = costes promedios de penalización por fallos por hora, dólares/hora Una vez definido el valor de Riesgo (coste/año), de cada evento (problema) previamente identificado, el equipo de trabajo, debe jerarquizar el nivel de Riesgo de cada evento de mayor a menor, con el objetivo de orientar el esfuerzo del proceso de RCA en aquellos eventos que tengan la mayor oportunidad de mejora, se propone utilizar el criterio de Pareto Pareto y analizar los problemas que generan el 80% de las pérdidas (Dean, 1999).


229

A continuación se presenta un ejemplo de definición de problemas: o o o o

o

Qué: Fallos Fallos de la bomba P101. Cuándo: 28/07/1998 Cuándo: 28/07/1998 @ 4:32 pm (último fallo). Frecuencia del evento: FF = 10 fallos/año. Dónde: Texas, Utilidades, Área 43, Unidad de servicios industriales, industriales, Sistema de bombas de circulación de agua (P101). Impacto: - Seguridad: Sin accidentes, potencialmente peligroso. - Ambiental: Viola reglamentos del Ministerio del Ambiente. - Producción: TPFS=4 horas/fallo, ho ras/fallo, Penalización: PEN=30.000 $/hora. - Mantenimiento: Costes directos (mat + mo): CD=1.000 $/hora. - Estimación del Riesgo (R) = US$/año

R = FF x TPFS x (CD + PEN) = = 10 fallos/año x 4 horas /fallo x (1000 US$/hora + 30.000 $/hora) = 1.240.000 US$/año

Finalmente, en esta parte de la metodología de RCA, las siguientes preguntas no deben efectuarse durante la definición del problema (estas preguntas serán respondidas en las fases siguientes de la metodología propuesta de aplicación del RCA): ¿Cómo?: No No aplica en la definición del problema sino en la definición de los modos de fallos. ¿Por qué?: No aplica en la definición sino en la definición de las hipótesis. ¿Quién?: El El objetivo del análisis es la prevención y no la búsqueda de un culpable.


VII.3.3. ETAPA 3: DEFINICIÓN Y PRIORIZACIÓN DE LOS MODOS DE F ALLOS

La sección anterior se ha referido a la definición de los problemas y el impacto de los mismos dentro de su contexto operacional. En esta etapa del proceso de la implantación de la metodología de RCA, se toman los problemas de mayor impacto y se identifican los posibles modos de fallos que provocaron estos problemas. Los modos de fallos dentro del RCA, se definen como los eventos físicos que generan el paro imprevisto (problema identificado) (Latino & Latino, 2002). Para facilitar el proceso de definición de los modos de fallos, el método RCA propone que el grupo de trabajo seleccione el problema y sobre el enunciado del problema se deberá responder a la siguiente pregunta: o

¿Cómo puede(n) ocurrir el(los) paro(s) imprevisto(s)?

A continuación se presenta el ejemplo de definición de modos de fallos: o

Definición del problema: Fallos de la bomba P101.

o

Modos de Fallo, ¿Cómo pueden ocurrir los paros en la bomba P101? 1. Daños en rodamientos (nivel de detalle: componente). 2. Daños en sellos (nivel de detalle: componente). 3. Impulsor trabado (nivel de detalle: componente). 4. Motor eléctrico quemado (nivel de detalle: equipo). 5. Fuga en línea de succión (nivel de detalle: componente). 6. Etc.

El concepto propuesto de modos de fallos dentro de la metodología utilizada de RCA, es el mismo concepto que propone la metodología del mantenimiento centrado en fiabilidad (RCM) (ver detalles del método RCM en el


231

siguiente capítulo del libro). Uno de los aspectos favorables de utilizar el mismo concepto de modos de fallos en las dos metodologías, consiste en la integración entre el proceso de análisis de fallos y el desarrollo de los programas de mantenimiento. Adicionalmente, el proceso de definición de los modos de fallos, permitirá crear una base de datos común de fallos, la cual debe ser el origen del proceso de definición de indicadores estadísticos (fiabilidad, mantenibilidad y disponibilidad), indicadores que posteriormente se utilizarán en el proceso de optimización del mantenimiento (Parra, 2000). Una vez identificados los modos de fallos, se procede a definir el nivel de criticidad de los mismos. Se propone calcular el indicador de Riesgo Total Anualizado (RTA, unidad monetaria/tiempo: dólares/año, euros/año, etc.) (Parra, 2000), el cual se estima a partir de la expresión: RTA = CAR + PAF CAR = FF x (CMO + CM) PAF = FF x PE PE = TR x IP Dónde: CAR PAF FF CMO CM TR IP PE

: costes anuales de reparación (US$/año) : penalización anual por fallos (US$/año) : frecuencia de fallos (fallos/año) : costes mano obra por fallo (US$/fallo) : costes materiales por fallo (US$/fallo) : tiempo de reparación (horas/fallo) : impacto producción (US$/hora) : penalización x evento fallo (US$/fallo)

(2) (3) (4) (5)


A continuación se presenta un ejemplo de priorización de modos de fallos:

Modos de fallos 1. Daños en rodamientos 2. Daños en sellos 3. Impulsor trabado 4. Motor eléctrico dañado 5. Fuga en línea de succión

FF CMO fallos/ M$ año 13 2 10 1 10 1 5 5 8 4

CM M$ 15 10 5 5 5

CAR TR M$/ horas año 221 16 110 10 60 10 125 10 72 8

IP M$/ hora 1,5 2 2 1 1

PE M$ 24 20 20 10 8

PAF M$/ año 312 200 100 50 64

RTA M$/ año 533 310 160 175 136

Tabla 7.1: Ejemplo de jerarquización de modos de fallos

Una vez definido el valor de riesgo (dinero/año) y jerarquizado cada modo de fallo (de mayor a menor), se recomienda que el equipo de trabajo, oriente el esfuerzo de validación de hipótesis para aquellos modos de fallos que tengan la mayor oportunidad de mejora, se propone utilizar el criterio de Pareto y analizar y definir las hipótesis para los modos de fallos que generan el 80% de las pérdidas (Dean, 1999). VII.3.4. ETAPA 4: DEFINICIÓN Y VALIDACIÓN DE HIPÓTESIS

Una vez definidos los modos de fallos, el equipo de trabajo selecciona los de mayor impacto (priorizados en función del Riesgo) y procede a identificar las diferentes hipótesis para cada modo de fallo a ser evaluado. Las hipótesis se definen como los posibles mecanismos que provocan los modos de fallo (Latino & Latino, 2002). Al ser verificada una Hipótesis, ésta se convierte normalmente en una causa raíz. Para definir las hipótesis, la metodología de RCA, propone que el grupo de trabajo de respuesta a la siguiente pregunta: o

¿Por qué ocurren los modos de fallos?

El resultado final de la etapa de definición de hipótesis, consiste en validar con hechos las hipótesis más probables y en descartar aquellas hipótesis


233

inconsistentes. Durante el proceso de validación de las hipótesis se deben evaluar los siguientes aspectos (lista de verificación de hipótesis):

• Variables de operación (información del sistema automatizado de control, • • • • • • • • • •

temperatura, presión, flujo, etc.) Historiales de mantenimiento Libros diarios de los eventos en cada turno Resultados de inspecciones (visuales, ensayos no destructivos, etc.) Resultados del laboratorio (químico y metalúrgico) Datos de vibraciones Especificaciones Información de Compras Procedimientos de Mantenimiento Procedimientos Operacionales Datos y Modificaciones sobre los Diseños Registros de Entrenamiento del personal A continuación se presenta un ejemplo de definición de hipótesis: o o

o

Definición del problema: Fallos en Bomba centrífuga P101 Modo de Fallo: ¿Cómo ocurrieron los paros en la Bomba P101? 1. Daños en rodamientos (nivel de detalle: parte). Hipótesis: ¿Por qué ocurrieron los fallos en los rodamientos? 1.1. Desgaste acelerado 1.2. Montaje y alineación defectuosa 1.3. Mala selección del rodamiento 1.4. Operación incorrecta


VII.3.5. ETAPA 5: DEFINICIÓN Y VALIDACIÓN DE CAUSAS RAÍCES

Una vez identificadas las hipótesis, el equipo de trabajo procede a definir las posibles causas raíces para cada una de las hipótesis validadas. La metodología propone identificar y clasificar las causas raíces en tres categorías (Latino & Latino, 2002): • Causa Raíz Física (CRF):

Se refiere al tipo de causas raíces que envuelven materiales o cosas tangibles. • Causa Raíz Humana (CRH): Se refiere al tipo de causas raíces que generan fallos debido a una intervención inapropiada del ser humano (errores humanos) • Causa Raíz Latente (CRL): Se refiere al tipo de causas raíces relacionadas con la falta o deficiencia en los sistemas de gestión y administrativos (reglas, procedimientos, guías, etc.) o “normas culturales” que permiten que un fallo ocurra.

Para definir los diferentes tipos de causas raíces, se debe responder la siguiente pregunta: ¿Por qué ocurrió la hipótesis planteada? Esta pregunta se debe orientar hacia los tres posibles niveles de causas citados anteriormente (CRF, CRH y CRL). A continuación se presenta un ejemplo de definición de causas raíces: Definición del problema: Fallos en Bomba centrífuga P101. o Modos de Fallo, ¿Cómo ocurrieron los paros en la Bomba P101? o 1. Daños en rodamientos (nivel de detalle: parte). Hipótesis, ¿Por qué ocurrieron los fallos en los rodamientos? o 1.1. Rodamiento presenta desgaste acelerado (hipótesis validada) 1.2. Montaje y alineación defectuosa (hipótesis descartada) o


o

235

1.3. Mala selección del rodamiento (hipótesis validada) 1.4. Operación incorrecta (hipótesis descartada) Causas raíces ¿Por qué el rodamiento presento desgaste acelerado? 1.1.1. Aceite fuera de especificación (CRF) 1.1.2. Mala selección del aceite en el proceso de compra (CRH) 1.1.3. Ausencia de un procedimiento adecuado de compra y de recepción de aceite (no se verifica la procedencia del aceite, criterio utilizado, comprar el más económico) ¿Por qué el rodamiento se seleccionó de forma incorrecta? 1.3.1. Rodamiento comprado fuera de especificación (CRH) 1.3.2. Diseño original erróneo, no se verificó el rodamiento adecuado para el tipo de servicio (CRL)

En la Figura 7.3. se presenta de forma gráfica el árbol de fallos del ejemplo citado: Paros de Bomba P101

Problema identificado

Daños en

Daños en

Impulsor

Motor elect.

Fuga en línea

Rodamientos

sellos

trabado

quemado

de succión

Desgaste acelerado

Montaje y alineación defectuosa

- CRF: Aceite fuera de específicación - CRH: Mala selección del aceite - CRL: No existen procedmientos de compra ni de recepción del aceite (se compra el más económico)

Mala selección del rodamiento

- CRH: Rodamiento comprado fuera de especificación - CRL: diseño original erróneo (no se verificó el rodamiento adecuado para el tipo de servicio)

Operación incorrecta

Modos de fallos

Hipótesis

Causas Raíces: Físicas (CRF) Humanas (CRH) Latentes (CRL)

Figura 7.3: Ejemplo de árbol de fallos estándar propuesto por la técnica RCA


VII.3.6. ETAPA 6: DEFINICIÓN Y EVALUACIÓN DE LA EFECTIVIDAD DE LAS SOLUCIONES PROPUESTAS

Las soluciones a un problema deben diseñarse parar evitar o al menos reducir tanto la recurrencia como el impacto (consecuencia) que trae consigo el evento de fallo a la seguridad de las personas, al ambiente, a la calidad y a la producción (Woodhouse, 1999). Por otro lado, la solución no sólo debe ayudar a mejorar la Confiabilidad del proceso, sino que a su vez debe justificarse en función de un Análisis Coste Riesgo Beneficio Riesgo. Las soluciones a proponer deben satisfacer los siguientes criterios: • Prevenir la recurrencia

- Prevenir o mitigar el problema original - Prevenir problemas similares - No crear problemas adicionales o situaciones inaceptables (nuevos modos de fallos) • Minimizar y controlar - Los efectos y consecuencias que traen consigo los nuevos modos de fallos aportados por las soluciones propuestas • Satisfacer las metas y objetivos - De la organización y del área afectada (maximizar la rentabilidad del negocio)

Una vez que se haya implantado la solución, se propone medir el desempeño de la solución con el fin de estimar los valores exactos obtenidos y poder cuantificar el beneficio real del cambio. En esta parte se propone seguir como modelo el siguiente flujograma (Parra, 2000):


PROCESO DE AUDITORIA

237

EVALUAR EL FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO/ SISTEMA

no SOLUCION EFECTIVA?

NO

DESARROLLAR NUEVAS TEORIAS

sí

SI GENERACION DE UN INFORME DE CIERRE Y PRESENTACIÓN A LA GERENCIA

CUANTIFICAR EL BENEFICIO REAL Y ESTANDARIZAR LA MEJORA DEFINCIÓN DE PLANES FUTUROS DE MEJORA

Figura 7.4: Proceso de validación y auditoría de las soluciones propuestas

Tipos de solución : • Soluciones básicas: en algunos análisis las recomendaciones para eliminar

las causas raíces son muy sencillas y fáciles de implementar. A continuación se cita un ejemplo de este tipo de soluciones: CRF: Par de apriete inadecuado CRH: Inexistencia de un procedimiento adecuado o CHL: Falta de adiestramiento y falta de impulso por parte de la o organización para diseñar un procedimiento adecuado de apriete Solución: Adiestrar personal, diseñar y difundir un procedimiento o adecuado de apriete • Soluciones complejas: en algunos análisis, se identifican varias alternativas técnicas como posibles soluciones, por lo cual es necesario determinar cuál de las posibles soluciones es la más rentable para la organización. En esta parte del proceso de RCA, se propone el uso de la técnica de Análisis Coste Riesgo Beneficio (ACRB). Esta metodología, recomienda cuantificar el Riesgo de la situación actual y compararla con el Riesgo de la situación futura o


(Riesgo esperado después del cambio propuesto). A continuación se presenta un ejemplo de dicha metodología (Parra, 2000): • Definición del problema: Fallos en Bomba centrífuga P101.

- Modos de Fallo, ¿Cómo ocurrieron los paros en la Bomba P101? 1. Daños en rodamientos (nivel de detalle: parte). - Hipótesis, ¿Por qué ocurrieron los fallos en los rodamientos? 1.3. Mala selección del rodamiento (hipótesis validada) - Causas raíces ¿Por qué el rodamiento se seleccionó de forma incorrecta? 1.3.1. Rodamiento comprado fuera de especificación (CRH) 1.3.2. Diseño original erróneo, no se verificó el rodamiento adecuado para el tipo de servicio (CRL) • Solución: a partir de las hipótesis y causas validadas del RCA, se identificaron dos posibles opciones de reemplazo del rodamiento actual (Rodamiento A y Rodamiento B). A continuación se presentan los resultados del Análisis Coste Riesgo Beneficio justificando la mejor opción de solución identificada: • Situación Actual (Eventos repetitivos en bomba P101):

•

1.Frecuencia fallos 2.Costes Mano obra 3.Costes Materiales 4.Costes anuales reparar (2+3) x (1) 5.Tiempo de reparación 6.Impacto producción 7.Penalización evento(5x6) 8.Penalización anual x fallos (7x1) Riesgo total anualizado: (4) + (8)

13 2 15

fallos / año M$ M$

221 16 1,5 24

M$/año horas M$/hora M$

312

M$/año

533

M$/año


239

Propuestas de solución (2 opciones a comparar: Rodamiento A vs. Rodamiento B) • Situación futura Rodamiento A: Paros Bomba P101: Solución propuesta : Reemplazar sello actual Opción 1: Rodamiento A Mínimo 1 1 15


Máximo 2 fallos / año 2 M$ 22 M$

16 8 1 8

44 16 1,5 24


8

48

M$/año

24

92

M$/año

• Situación futura Rodamiento B: Paros Bomba P101: Solución propuesta : Reemplazar rodamiento actual Opción 2: Rodamiento B Mínimo 0,5 1 25


Máximo 1 fallos / año 2 M$ 30 M$

13 8 1 8

32 16 1,5 24


4

24

M$/año

17

56

M$/año


• Resumen de resultados (opción ganadora – Rodamiento Tipo B):

Paros Bomba P101: Solución propuesta : Reemplazar rodamiento actual Opciones evaluadas: Mínimo Escenarios después del cambio: Rodamiento A: Costes anuales reparar Penalización anual x fallos Riesgo total esperado

Máximo

16 8 24

44 48 92

M$/año M$/año M$/año

Costes anuales reparar Penalización anual x fallos

32 24

M$/año M$/año

Riesgo total esperado:

56

M$/año

Rodamiento B:

• Beneficios esperados después del cambio:

Paros Bomba P101: Solución propuesta : Reemplazar rodamiento actual por el tipo B Mínimo Máximo

Situación actual: Costes anuales reparar 99 Penalización anual x fallos 72 Riesgo total : 171

221 312 533


13 4 17

32 24 56


86 68 154

189 288 477

Situación futura rodamiento tipo B: Costes anuales reparar Penalización anual x fallos Riesgo total esperado:

Beneficios del cambio: Costes de reparación Penalización por fallos Beneficios totales:



241

En resumen, el método de Análisis Coste Riesgo Beneficio, permite analizar factores técnicos de confiabilidad y mantenibilidad (frecuencias de fallos y tiempos de reparación) e integrarlo con el análisis de variables económicas (costes de inversión, materiales, mano de obra, producción, penalización, seguridad, ambiente, etc.), con el fin de cuantificar el Riesgo en términos económicos (Riesgo medido en unidad monetaria sobre tiempo, por ejemplo: dólares/año) de las posibles opciones de solución del problema, de tal forma que se pueda: identificar y seleccionar la opción que genere el menor nivel Riesgo (minimizar la consecuencia de los fallos) y garantizar la mayor rentabilidad económica dentro del proceso de producción.

VII.4. EJEMPLO DE APLICACIÓN DEL MÉTODO RCA A continuación se presenta los resultados de una aplicación del método de RCA (utilizando el método de RCA propuesto en esta sección), en el sector de la industria petrolera (detalles en informes técnicos: Parra, 2009 y Pita, 2008, aplicación piloto de RCA, llevada a cabo en unidades de bombeo mecánico del Lote X, Perú). VII.4.1. ANTECEDENTES RELACIONADOS CON LA RECURRENCIA DE FALLOS EN LAS UNIDADES DE BOMBEO MECÁNICO

En el yacimiento de petróleo: Lote X (Talara, Perú), se encuentran instaladas (en el año 2008), 1696 unidades de bombeo mecánico para la extracción de petróleo en pozos productores, de las cuales, el 52% son de la marca Lufkin, el 36% de la marca American, el 11.3% son de las marcas: Sima, National, Bethlehem, Churchill, Oilwell y Universal y el 0.7% restante, lo conforman las nuevas unidades recientemente instaladas de la marca Pump Jack (2008). Cabe mencionar, que la mayoría de las unidades de bombeo instaladas en el Lote X, tienen un prolongado tiempo de servicio, con más de 30 años


aproximadamente, sin tener a la fecha, un registro de reemplazo programado de componentes críticos, a excepción, de las 39 unidades que se les realizó reparación general en talleres a fines del año 2000 e inicios del año 2001, las cuales representan aproximadamente el 2% del total instaladas. Además, los cambios constantes de condiciones de trabajo a los que estas unidades son sometidas, por mejoras extractivas de los pozos productores, disminuye aún más el tiempo de vida de los componentes internos de las mismas. Es importante mencionar, que durante el período enero 2005 a la fecha, se han registrado 15 eventos de fallo mayores en unidades de bombeo mecánico, de alto riesgo contra la seguridad de las personas y/o alto impacto económico. Estos 15 eventos de fallos se presentaron en 14 unidades de bombeo mecánico. El resumen, de los eventos de fallo mayores presentados en unidades de bombeo mecánico, es el siguiente: Año 2005: 01 evento. Presentado en 01 unidad de bombeo mecánico.  Año 2006: 01 evento. Presentado en 01 unidad de bombeo mecánico.  Año 2007: 11 eventos. Presentado en 10 unidades de bombeo mecánico.  Año 2008 (a la fecha): 02 unidades. Presentado en 02 unidades de bombeo mecánico. 

Adicionalmente, durante la revisión de informes de mantenimiento preventivo de unidades de bombeo del mes de diciembre 2007, de un total de 64 unidades intervenidas de distinta marca y modelo, se identificaron los siguientes aspectos: 68 retenes de pines de biela que requieren programar su reemplazo.  51 retenes de cola y centro que requieren programar su reemplazo.  Ausencia de 18 líneas de lubricación de cola y centro. 

Ausencia de 39 mangueras para lubricación de cola y centro.  75 cajas reductoras de engranajes entre alta, intermedia y baja; con desgaste que requieren programar su reemplazo. 


243

Sólo en 02 unidades de bombeo no se reportaron anomalías. Resumiendo, en la intervención de las 64 unidades de bombeo por mantenimiento preventivo, se identificaron 326 componentes con anomalías (la información relacionada con los antecedentes, fue extraída de un informe IGM015-08 IT, desarrollado por el Ingeniero Ingeniero Enrique Pita). En función de los antecedentes citados anteriormente, a continuación se presentan los resultados del RCA aplicado a los sistemas de bombeo mecánico más representativos representativos (mayor impacto en producción): Modelo AMERICAN C-456. Grupo de trabajo de RCA: • Facilitador: Enrique Pita Cabrera (Ingeniero de Mantenimiento) • Fiscalizador de Montaje de AIB • Supervisor de Producción • Facilitador de Montaje de AIB • Líder de Cuadrilla de Mantenimiento Correctivo de AIB • Gerente de Servicios

VII.4.2. RESULTADOS DE LA APLICACIÓN PILOTO DE RCA EN LOS SISTEMAS DE BOMBEO MECÁNICO MODELO: AMERICAN C‐456

VII.4.2.1. D EFINICIÓN DE L P ROBLEMA , M ODELO AMERICAN C - 45 456 6

• Qué: fallos recurrentes en las unidades de bombeo mecánico, Modelo

AMERICAN C-456 (total de 20 unidades) Cuándo: fallos mayores ocurridos a partir del año 2005. • Cuándo: fallos 6 fallos entre el 2005 y el 2007 (se tomo como base el modo • Frecuencia: 6 de fallo denominado: rotura de eje de perno de biela y rodamiento), frecuencia de fallos: 6/20 = 0.3 fallos/año • Dónde : Lote X, Talara, Perú


• Impactos.

Seguridad: Sin accidentes, potencialmente peligroso. Ambiental: Impacto Ambiental: Impacto menor. Producción: TPPR: Producción: TPPR: 96 horas/fallo (escenario pesimista). Pérdida de producción por hora: 45 $/hora (coste de oportunidad del barril: 30 $/barril, 18 barriles por día, 12 horas de producción). Materiales y labor: 7.820 $/fallo (escenario pesimista)

Riesgo total/año (por unidad): 0.3 x ((45 x 96) + (7820)) = 3.642,00 $/año Riesgo total/año (por 20 unidades) = 72.840,00 $/año VII.4.2.2. D EFINICIÓN Y J ERARQUIZACIÓN DE LO S M ODOS DE F ALLOS DE L M ODELO A MERICAN C ‐ 456 45 6

A continuación se presentan los modos de fallos identificados y priorizados por riesgo para el sistema de bombeo mecánico AMERICAN C-456. #

1 2 3

4

5 6 7

8

Modos de fallos

Rotura de pernos de contrapeso Rotura de pernos de anclaje Rotura de eje de perno de biela y rodamiento Desgaste de rodamiento de cojinete de cola y de centro Rotura de fajas de transmisión Base de concreto fracturada Fallos en componentes de caja reductora Rotura de estrobos

FF

TPPR Pes.

IP

(fallos/ año) 3

TPPR Opt.

CD Opt.

CD Pes. ($/fallo) 411.75

ROpt. por unidad ($/año) 1505,25

RPes. por unidad ($/año) 1505,25

(horas 2

(horas) 2

($/hora) 45

($/fallo) 411,75

3

2

4

45

300

628

1170

2424

0.3

12

96

45

2450

7820

897

3642

0.15

12

12

45

1112

1112

247,8

247,8

0.4

2,5

4

45

375

444

195

249,6

0.1

8

8

45

1818

1818

217,8

217,8

0.05

12

12

45

2212

2212

137,6

137,6

0.25

1,5

36

45

459

6459

131,625

2019,75


Desgaste de 0.1667 varillaje y de las bandas del freno 0.1 10 Rotura de polea impulsora

3

3

45

288

288

70,5

70,5

2,5

5

45

285

400

39,75

62,5

0.025

0,25

16

45

11,75

8326

0,575

223,9

0.025

0,25

16

45

11,75

2536

0,575

81,4

0.025

0,25

6

45

11,75

4276

0,575

113,65

0.025

0,25

8

45

11,75

1048

0,575

35,2

0.025

0,25

4

45

11,75

186

0,575

9,15

0.025

0,25

4

195

11,75

186

0,575

9,15

0.025

0,25

0,75

195

11,75

34.75

0,575

1,712

0.025

0.25

0,75

195

11.75

34.75

0,575

1,712

0.025

0.25

0,75

195

11,75

34.75

0,575

1,712

0.025

0,25

0,75

195

11.75

34.75

0,575

1,712

0.025

0,25

0,75

195

11,75

34.5

0,575

1,706

0.025

0,25

0,75

195

11,75

34.5

0,575

1,706

9

11 Daños en engranaje de baja de caja reductora 12 Daños en eje de baja de caja reductora 13 Daños en conjunto intermedio de caja reductora 14 Problemas en brazo Pitman 15 Problemas en cubrecorreas 16 Problemas en patín del motor 17 Problemas en base del motor 18 Problemas en poste maestro 19 Problemas en viga balancín 20 Problemas en travesaño igualador 21 Problemas en cruceta 22 Problemas en cabeza de mula

245

Leyenda: FF: frecuencia de fallos, fallos/año TPPR: tiempo promedio para reparar, horas IP: impacto en producción, dólares/hora


Opt.: escenario optimista (más probable) Pes.: escenario pesimista CD: costes directos (mano de obra y materiales), dólares/fallo ROpt.: riesgo optimista, dólares/año RPes.: riesgo pesimista, dólares/año Xxx:: modos de fallos críticos (se consideran críticos del 1 al 10) Xxx La estimación de Ropt.y Rpes. se realizó a partir de las siguientes expresiones: ROpt. = FF x (TPPRopt. x IP) + FF x (CDopt.) = dólares/año por unidad RPes. = FF x (TPPRpes. x IP) + FF x (CDpes.) = dólares/año dólares/año por unidad

ROpt. total = Sumatoria de los valores de ROpt. de los modos de fallos críticos = 4612,3 $/año (por unidad de bombeo Modelo AMERICAN C-456) O lo que es lo mismo: 92246,5 $/año (por las 20 unidades de bombeo bo mbeo modelo AMERICAN C-456) RPes. total = Sumatoria de los valores de RPes. de los modos de fallos críticos = 10576,8 $/año (por unidad de bombeo b ombeo Modelo AMERICAN C-456) Es decir: 211536,0 $/año (por las 20 unidades de bombeo modelo AMERICAN C-456) Estos valores representan el rango de oportunidad económica de mejora. Las estimaciones de los costes directos y las pérdidas de producción fueron realizadas por los integrantes del grupo de trabajo. Los primeros 10 modos de


247

fallos son los considerados como críticos, se tomo como valor de jerarquización el factor de Riesgo optimista (ROpt.) VII.4.2.3. D EFINICIÓN DE LA S H IPÓTESIS Y LA S C AUSAS R AÍCES PARA L LO S M ODOS DE F ALLOS C RÍTICOS DE L M ODELO A MERICAN C ‐ 456 45 6

A continuación se presentan los modos de fallos identificados y priorizados por riesgo para el sistema de bombeo mecánico AMERICAN C-456. Modos de fallos

Hipótesis Tipo A - Probabilidad Alta Tipo B - Probabilidad Media Tipo C - Probabilidad Baja 1. Rotura de 1.1. Corrosión (C) pernos de contrapeso 1.2. Mal apriete (A)

Causas raíces Físicas (F) Humanas (H) Latentes (L) 1.1.1. Medio Ambiente (F) 1.1.2. Ausencia de procedimientos de protección (H) 1.2.1. Herramienta inadecuada (F) 1.2.2. Procedimiento incompleto (L) 1.3. Fatiga (A) 1.3.1. Limite de Vida útil (F) 1.3.2. Mal ajuste(H) 1.3.3. No existe procedimiento de reemplazo (L) 1.4. Pernos incompletos (B) 1.4.1. Mal montaje (H). 1.4.2. Logística inadecuada (L) 1.5. Diseño inadecuado (B) 1.5.1. Perno hechizo mal diseñado (F) 1.5.2. Plano de diseño incompleto (L) 1.5.3. No existe procedimiento para fabricación de materiales locales (L) 2. Rotura de 2.1. Corrosión (C) 2.1.1. Medio Ambiente (F) pernos de 2.1.2. Ausencia de procedimientos de protección anclaje (H) 2.2. Mal apriete (A) 2.2.1. Herramienta inadecuada (F) 2.2.2. Procedimiento incompleto (L) 2.3. Diseño inadecuado (A) 2.3.1. Perno hechizo mal diseñado (F) 2.3.2. Plano de diseño incompleto (L) 2.3.3. No existe procedimiento para fabricación de materiales locales (L) 2.4. Golpe de bomba de subsuelo 2.4.1. Mala operación del equipo de subsuelo (A) (H) 2.5. Instalación del pozo 2.5.1. Instalación del puente de producción inadecuada (C) fuera de estándar (H)


Modos de fallos

Hipótesis Causas raíces Tipo A - Probabilidad Alta Físicas (F) Tipo B - Probabilidad Media Humanas (H) Tipo C - Probabilidad Baja Latentes (L) 3. Rotura de 3.1. AIB subdimensionado (B) 3.1.1. Cambio de condiciones del pozo (F) eje de 3.1.2. Seguimiento inadecuado de mediciones perno de físicas (H) biela y rodamiento 3.2. Desbalance de unidad (A) 3.2.1. Cambio de condiciones del pozo (F) 3.2.2. Seguimiento inadecuado de mediciones físicas (H) 3.2.3. Deficiencias en la elaboración de las RX de IDE (H). 3.3.

Golpe

de

fluido

(B)

3.4. Golpe de bomba (B)

3.3.1. Disminución de aporte del pozo (F) 3.3.2. Seguimiento inadecuado de mediciones físicas (H) 3.4.1. Espaciamiento inadecuado (F)

3.5. Instalación de pin inadecuado 3.5.1. Diferentes percepciones de asentamiento (A) de pin de biela (H) 3.5.2. Procedimiento de instalación-inspección instalación-inspección de pin de biela inadecuado (L) 3.5.3. No se cuenta con herramientas para este tipo de tareas (L) 3.6. Lubricación deficiente (A)

3.6.1. Procedimiento de Mantenimiento Preventivo inadecuado (L)

3.7. Rodamiento trabado (A) 3.7.1. Límite de vida útil (F) 3.7.2. Maniobra del AIB inadecuado (H) 3.7.3. No existe procedimiento de reemplazo (L) 3.8. Mal diseño del pin (B) 4. Desgaste 4.1. Lubrication deficiente (A) de rodamiento 4.2. Golpe de fluido (A) de cojinete de cola y de centro

3.8.1. No existe procedimiento para fabricación de materiales locales (L) 4.1.1. Procedimiento de MP inadecuado (L) 4.2.1. Disminución de aporte del pozo (F) 4.2.2. Seguimiento inadecuado de mediciones físicas (H)

4.3. Desbalance de la unidad (A)

4.3.1. Cambio de condiciones del pozo (F) 4.3.2. Seguimiento inadecuado de mediciones físicas (H)

4.4. Golpe de bomba de subsuelo (A)

4.4.1. Mala operación del equipo de subsuelo (H)

4.5. Deficiente izaje de la unidad (B)

4.5.1. Procedimiento de izaje incompleto (L)


Modos de fallos

Hipótesis Tipo A - Probabilidad Alta Tipo B - Probabilidad Media Tipo C - Probabilidad Baja 5. Rotura de 5.1. Instalación inadecuada.(A) fajas de transmisión

249

Causas raíces Físicas (F) Humanas (H) Latentes (L) 5.1.1. Patín de motor no es funcional (no adecuado) (F)

5.1.2. Mala aplicación del procedimiento del trabajo (H) 5.1.3. Trabajos fuera del horario normal (L) 5.2. Operación inadecuada (A) 5.2.1. Destrabamiento inadecuado de bomba de subsuelo (H) 5.2.2. Puesta en marcha después del Pulling (H) 5.3. Aprisionamiento de bomba de 5.3.1. Fluido del pozo con demasiados sólidos subsuelo (C) (F) 5.3.2. Pozo sin nivel (F) 5.4. Polea en mal estado (B)

5.4.1. No existe Estrategia de mantenimiento para sistemas de transmisión (L)

5.5. Condiciones climáticas (B)

5.5.1. Lluvia (F) 5.5.2. Ambiente polvoriento(F)

6. Base de 6.1. Instalación inadecuada (C) 6.1.1. Mala aplicación del procedimiento del concreto trabajo (H) dañada 6.2. Fabricación inadecuada (B) 6.2.1. Base de asentamiento de la viga con desniveles (F) 6.2.2. Base superior con desniveles y se quiebran fácilmente (F) 6.3. Golpe de bomba (B) 7. Fallos en 7.1. Lubricación deficiente (A) component es de caja reductora 7.2. Motor sobredimensionado (C)

6.3.1. Mala operación del equipo de subsuelo (H) 7.1.1. Fuga de aceite por tapas laterales (F) 7.1.2. Aceite con limite de vida útil vencido (F) 7.2.1. Falta de stock de motores de la potencia requerida en la RX. del pozo (H y L)

7.3. Golpe de bomba (A)

7.3.1. Mala operación del equipo de subsuelo (H)

7.4. Pits de corrosión (B)

7.4.1. Aceite en mal estado (F)

7.5. Operación inadecuada (A)

7.5.1. Maniobra ineficiente para destrabamiento de bomba y ajuste de medida (H)

7.6. Subdimensionamiento de AIB 7.6.1. Cambio de condiciones del pozo(F) (B) 7.6.2. Seguimiento inadecuado de mediciones físicas (H) 7.7. Límite de vida útil (A)

7.7.1. Gestión de mantenimiento deficiente (H)


Modos de fallos

8.

Hipótesis Causas raíces Tipo A - Probabilidad Alta Físicas (F) Tipo B - Probabilidad Media Humanas (H) Tipo C - Probabilidad Baja Latentes (L) Rotura de 8.1. Operación inadecuada (A) 8.1.1. Maniobra para destrabamiento de fajas de bomba y ajuste de medida (H) transmisión 8.2. Procedimiento de 8.2.1. Sistema de gestión de mantenimiento mantenimiento no existe (A) ineficiente (L) 8.3. Corrosión (B)

9.

Desgaste de 9.1. Corrosión (A) varillaje y de las bandas del freno 9.2. Operación incorrecta (B)

8.3.1. Medio ambiente con salitre (F) 8.3.2. Protección inadecuada (F) 9.1.1. No se cuenta con sistema de gestión de mantenimiento (L) 9.2.1. Maniobra de frenado inadecuada de la AIB (H) 9.2.2. Inexistencia de un procedimiento para el proceso de frenado (L)

10. Rotura de 10.1. Fabricación inadecuada (B) polea impulsora 10.2. Instalación inadecuada (A)

10.1.1. No existe procedimiento para fabricación de materiales locales (L) 10.1.2. Procedimiento de instalación no existe (L)

VII.4.2.4. R ECOMENDACIONES P ROPUESTAS PARA M INIMIZAR O E LIMINAR LA S C AUSAS R AÍCES DE LO S M ODOS DE F ALLOS C RÍTICOS DE L M ODELO A MERICAN C ‐ 456 45 6

A continuación se presentan las recomendaciones desarrolladas para minimizar el impacto de los modos de fallos críticos del sistema de bombeo mecánico: Modelo AMERICAN C-456.


Modos de fallos

Hipótesis Tipo A - Probabilidad Alta, Tipo B - Probabilidad Media, Tipo C - Probabilidad Baja Causas raíces Físicas (F), Humanas (H), Latentes (L) 1. Rotura de 1.1. Corrosión (C) pernos de 1.1.1. Medio Ambiente (F) contrapeso 1.1.2. Ausencia de procedimientos de protección (H)

251

Recomendaciones (Costes de la recomendación, responsable de ejecución de la recomendación y tiempo estimado de ejecución de la recomendación)

- Estandarizar el procedimiento de fabricación de pernos. Responsables: Saldarriaga I./E. Pita /V. Rojas. Tiempo: 10 días - Utilizar pasta antiadherente-grafitada para protección. Coste: $ 50. Responsables: N. Saldarriaga. Tiempo: 60 días - Estandarizar el procedimiento de protección de pernos contra la corrosión. Responsables: E. Pita. Tiempo: 10 días 1.2. Mal apriete (A) - Estandarizar el procedimiento de la instalación 1.2.1. Herramienta inadecuada de pernos (ajuste,herramientas,cantidad). (F) Responsables: N. Saldarriaga I./E. Pita /V. Rojas. 1.2.2. Procedimiento incompleto Tiempo: 10 días (L) - Estandarizar los tipos de pesas a utilizar por modelos de AIB. Responsables: N. Saldarriaga. Tiempo: 30 días - Relevamiento en campo de pernos de contrapesos para identificar los faltantes y completar. Coste: $ 4.00 / unidad. Responsables: N. Saldarriaga I./Raúl González/V. Roja. Tiempo: 4 meses (para las 865 unidades mayores e iguales a API 114, considerando aprox. 10 unidades/Día e inspección completa por unidad) 1.3. Fatiga (A) - Diseñar estrategia y procedimiento de 1.3.1. Limite de Vida útil (F) mantenimiento para reemplazar pernos de pesas 1.3.2. Mal ajuste(H) considerando medio ambiente y frecuencia de 1.3.3. No existe procedimiento de reinstalación. Responsable: E. Pita. Tiempo: reemplazo (L) 60dias 1.4. Pernos incompletos (B) 1.4.1. Mal montaje (H). 1.4.2. Logística inadecuada (L)

- Respetar los horarios de trabajo para evitar errores humanos por cansancio. Responsables: A.Narro /A.Lalupu/L. Farías. Tiempo: 5 días - Analizar stock de materiales de mantenimiento considerando el tiempo de reposición(tener tiempos de reposición establecidos desde la solicitud del material hasta la entrega en Almacenes. Responsables: Raúl González /L. Valladares/Javier Ramos. Tiempo: 25 días -Realizar el listado de repuestos críticos por tipo de equipo/sistema donde se considere la criticidad del repuesto, la reposición de stock automática en base a los tiempos de entrega del material: generar el pedido, aprobación, adjudicación y entrega del material al almacén por parte del proveedor y generar una base de datos para tener los tiempos de reposición del material. Responsables: Raúl González /L. Valladares/A. Narro. Tiempo: 25 días


Modos de fallos

1

Rotura de pernos de contrapeso

2.

Rotura de pernos de anclaje

Hipótesis Tipo A - Probabilidad Alta, Tipo B - Probabilidad Media, Tipo C - Probabilidad Baja Causas raíces Físicas (F), Humanas (H), Latentes (L) 1.5. Diseño inadecuado (B) 1.5.1. Perno hechizo mal diseñado (F) 1.5.2. Plano de diseño incompleto (L) 1.5.3. No existe procedimiento para fabricación de materiales locales (L) 2.1. Corrosión (C) 2.1.1. Medio Ambiente (F) 2.1.2. Ausencia de procedimientos de protección (H)

Rotura de eje de perno de biela y rodamiento

(Costes de la recomendación, responsable de ejecución de la recomendación y tiempo estimado de ejecución de la recomendación) - Realizar el procedimiento para fabricación de materiales locales y actualizar los planos de diseño. Responsables: Raúl González, Nilton Saldarriaga, Víctor Rojas. Tiempo: 45 días

- Estandarizar el procedimiento de fabricación de pernos Responsables: Saldarriaga I./E. Pita /V. Rojas. Tiempo: 10 días - Utilizar pasta antiadherente-grafitada para protección. Coste: $ 50. Responsables: N. Saldarriaga I./E. Pita/V. Rojas. Tiempo: 60 días - Estandarizar el procedimiento de protección de pernos contra la corrosión. Responsables: E. Pita. Tiempo: 10 días 2.2. Mal apriete (A) - Estandarizar el procedimiento de la instalación 2.2.1. Herramienta inadecuada (F) de pernos (ajuste, herramientas, cantidad). 2.2.2. Procedimiento incompleto Responsables: N. Saldarriaga I./E. Pita /V. Rojas (L) Tiempo: 10 días 2.3. Diseño inadecuado (A) 2.3.1. Perno hechizo mal diseñado (F) 2.3.2. Plano de diseño incompleto (L) 2.3.3. No existe procedimiento para fabricación de materiales locales (L) 2.4. Golpe de bomba de subsuelo (A) 2.4.1. Mala operación del equipo de subsuelo (H) 2.5. Instalación del pozo inadecuada (C) 2.5.1. Instalación del puente de producción fuera de estándar (H)

3.

Recomendaciones

3.1. AIB subdimensionado (B) 3.1.1. Cambio de condiciones del pozo (F) 3.1.2. Seguimiento inadecuado de mediciones físicas (H)

- Realizar el procedimiento para fabricación pernos con materiales locales. Responsables: Nilton Saldarriaga, Víctor Rojas, Raúl González. Tiempo 10 días

- Corregir condiciones de trabajo del pozo, ajustándose a los procedimientos de operación del equipo. Responsables: S. Maguiña/Fernández/A. Cuya. Tiempo: 5 días - Equipos de Reparación de pozo deben ajustarse al procedimiento de instalación del equipo de subsuelo y cabezal de pozo. Responsables: S.Maguiña / Fernández / A. Cuya. Tiempo: 1 día - El personal de mediciones físicas que detecta AIB con sobretorque, deberá avisar de inmediato al supervisor de producción. Responsables: J. Seminario. Tiempo: 1 día - Cambio de conjunto de pines de biela ante cualquier detección de subdimensionamiento. Responsables: A. Narro. Coste: $ 1.900,00 Tiempo: 1 día


Modos de fallos

3.


Hipótesis Tipo A - Probabilidad Alta, Tipo B - Probabilidad Media, Tipo C Probabilidad Baja Causas Físicas (F), Humanas (H), Latentes (L) 3.2. Desbalance de unidad (A) 3.2.1. Cambio de condiciones del pozo (F) 3.2.2. Seguimiento inadecuado de mediciones físicas (H) 3.2.3. Deficiencias en la elaboración de las RX de IDE (H).

3.3. Golpe de fluido (B) 3.3.1. Disminución de aporte del pozo (F) 3.3.2. Seguimiento inadecuado de mediciones físicas (H) 3.4. Golpe de bomba (B) 3.4.1. Espaciamiento inadecuado (F)

3.5. Instalación de pin inadecuado (A) 3.5.1. Diferentes percepciones de asentamiento de pin de biela (H) 3.5.2. Procedimiento de instalación-inspección de pin de biela inadecuado (L) 3.5.3. No se cuenta con herramientas para este tipo de tareas (L) 3.6. Lubricación deficiente (A) 3.6.1. Procedimiento de Mantenimiento Preventivo inadecuado (L)

253

Recomendaciones (Costes de la recomendación, responsable de ejecución de la recomendación y tiempo estimado de ejecución de la recomendación) - Revisar el IT 06-01 de Operación de pozos donde se debe incluir el seguimiento particular que deben tener los pozos de WO, Pulling o nuevos por tener cambios variables de la producción en corto tiempo. Establecer programas de capacitación y pasantía entre personal de las áreas de mantenimiento y producción. Responsables: W. Fernández. Tiempo: 1 día - El personal de mediciones físicas que detecta AIB con desbalance, deberá avisar de inmediato al supervisor de producción. Responsables: J. Seminario. Tiempo: 1 día - Formar grupos de trabajo a fin de mejorar la elaboración de las RX. Responsables: A. Narro, N. Saldarriaga, Fernández, A. Cuya R. González. Tiempo: 10 días - Revisar el IT de Operación de pozos donde se debe incluir el seguimiento particular que deben tener los pozos. Responsables: W. Fernández. Tiempo: 5 días - El personal de mediciones físicas que detecta AIB con sobretorque, deberá avisar de inmediato al supervisor de producción. Responsables: J. Seminario. Tiempo: 1 día - Revisar el IT de Operación de pozos donde se debe incluir el seguimiento particular que deben tener los pozos. Responsables: W. Fernández. Tiempo: 1 día - Capacitación constante y adecuada al personal supervisores, Coordinadores, Facilitadores y operadores de pozos de producción (Formación) Responsables: V. Chang. Tiempo: 1 día - Revisar en el IT015-02 las tareas involucradas al pin de biela. Responsables: E. Pita / N. Saldarriaga Tiempo: 1 día - En la revisión del IT incluir la utilización de plantillas para determinar el área de asentamiento. Responsables: W. Villareal. Tiempo: 1 día - Efectuar la reposición de las herramientas necesarias para ajuste del pin de biela por modelo de unidad. Responsables: Luis Farías /A. Narro. Tiempo: 1 día

- Instalar los equipos lubricadores con instrumentos de medición de grasa para lubricación de rodajes. Responsables: N. Saldarriaga. Coste: $ 1.000,00 Tiempo: 30 días - Evaluar el uso de lubricadores inteligentes. Responsables: N. Saldarriaga / V. Rojas /W. Villareal. Tiempo:3 días - Revisar el IT las tareas de lubricación de rodajes. Responsables: E. Pita y Sup. Shell. Tiempo:3 días


Modos de fallos

3.


4. Desgaste de rodamiento de cojinete de cola y de centro

Hipótesis Tipo A - Probabilidad Alta, Tipo B - Probabilidad Media, Tipo C - Probabilidad Baja Causas raíces Físicas (F), Humanas (H), Latentes (L) 3.7. Rodamiento trabado (A) 3.7.1. Límite de vida útil (F) 3.7.2. Maniobra del AIB inadecuada (H) 3.7.3. No existe procedimiento de reemplazo (L) 3.8. Mal diseño del pin (B) 3.8.1. No existe procedimiento para fabricación de materiales locales (L) 4.1. Lubricación deficiente (A) 4.1.1. Procedimiento de MP inadecuado (L)

4.2. Golpe de fluido (A) 4.2.1. Disminución de aporte del pozo (F) 4.2.2. Seguimiento inadecuado de mediciones físicas (H)

4.3. Desbalance de la unidad (A) 4.3.1. Cambio de condiciones del pozo (F) 4.3.2. Seguimiento inadecuado de mediciones físicas (H)

Recomendaciones (Costes de la recomendación, responsable de ejecución de la recomendación y tiempo estimado de ejecución de la recomendación) - Incluir en el IT la alternativa de efectuar reemplazos periódicos de los conjuntos rodajes y pines de biela. Responsables: N. Saldarriaga / E. Pita. Tiempo: 3 días - Elaborar el procedimiento general para la confección de repuestos de fabricación local. Responsable: E. Pita. Tiempo: 10 días - Instalar los equipos lubricadores con instrumentos de medición de grasa para lubricación de rodajes. Responsables: L. Farias Tiempo: 30 días - Evaluar el uso de lubricadores inteligentes. Responsables: E. Pita,M. Otero. Tiempo: 60 días - Revisar el IT las tareas de lubricación de rodajes. Responsables: E. Pita. Tiempo: 3 días - Revisar la guía de Procesos para Operación de pozos productores de petróleo PP-6B-302-0 donde se debe incluir el seguimiento particular que deben tener los pozos. Responsables: W. Fernández/U.Espinoza. Tiempo: 1 día - El personal de mediciones físicas que detecta AIB con sobretorque, deberá avisar de inmediato al supervisor de producción. Responsables: J. Seminario. Tiempo: 1 día - Revisar la guía de Procesos para Operación de pozos productores de petróleo PP-6B-302-0 donde se debe incluir el seguimiento particular que deben tener los pozos de WO, Pulling o nuevos por tener cambios variables de la producción en corto tiempo. Responsables: S. Maguiña/Fernández/A. Cuya. Tiempo: 1 día - Establecer programas de capacitación y pasantía entre personal de las áreas de mantenimiento y producción. Responsable: W. Fernández/A. Cuya/A. Narro/R. González. Tiempo: 1 día - El personal de mediciones físicas que detecta AIB con desbalance, deberá avisar de inmediato al supervisor de producción. Responsables: J. Seminario / W. Fernández. Tiempo: 1 día - Formar grupos de trabajo a fin de mejorar la elaboración de las RX. Responsables: A. Narro, N.Saldarriaga, V. Rojas, A. Cuya, W. Fernández. Tiempo: 1 día


Modos de fallos

4

Hipótesis Tipo A - Probabilidad Alta, Tipo B Probabilidad Media, Tipo C - Probabilidad Baja Causas raíces Físicas (F), Humanas (H), Latentes (L) Desgaste de 4.4. Golpe de bomba de rodamiento subsuelo (A) de cojinete 4.4.1. Mala operación del de cola y de equipo de subsuelo (H) centro

5. Rotura de fajas de transmisión

4.5. Deficiente izaje de la unidad (B) 4.5.1. Procedimiento de izaje incompleto (L) 5.1. Instalación inadecuada (A) 5.1.1. Patín de motor no es funcional (no adecuado) (F) 5.1.2. Mala aplicación del procedimiento del trabajo (H) 5.1.3. Trabajos fuera del horario normal (L)

5.2. Operación inadecuada (A) 5.2.1. Destrabamiento inadecuado de bomba de subsuelo (H) 5.2.2. Puesta en marcha después del Pulling (H)

255


- Revisar el IT de Operación de pozos donde se debe incluir el seguimiento particular que deben tener los pozos. Responsables: W. Fernández. Tiempo: 1 día - Capacitación constante y adecuada al personal supervisores, Coordinadores, Facilitadores y operadores de pozos de producción (Adiestramiento). Responsables: V. Chang /L. Farias / J. Rodríguez. Tiempo: 1 día - Revisar IT 15-02 /07 y capacitación de personal de montaje sobre izaje de AIB. Responsables: N.saldarriaga/V.Rojas/H.Sosaya/M.Otero/C.Hidalgo. Tiempo: 1 día - Revisar el IT y dar las herramientas necesarias al personal a fin de efectuar los trabajos correctamente, incluyendo el número de fajas para la potencia a transmitir. Responsable: W.Villarreal/V.Rojas /H.Sosaya/M.Otero. Tiempo: 1 día - Actualmente los patines necesitan ser modificados por las condiciones requeridas de la operación del pozo lo cual dificulta alineamiento y tensado. Considerar relevar los patines y ver su condición actual. Responsable: N. saldarriaga/Raúl González/ Víctor Rojas. Coste: $ 4,00 / unidad. Tiempo: 4 meses (para las 865 unidades mayores e iguales a API 114, considerando aprox. 10 und/día e inspección completa por unidad) - Considerar la correcta instalación del motor eléctrico en cuanto a la III etapa de electrificación de pozos. Responsable: M.Canchanya/González. Tiempo: Según programa de Electrificación. - Elaborar plano estándar de patines para motores eléctricos y corregir de acuerdo a criticidad los patines de campo que se encuentren mal instalados. Responsable: E.Pita/N.Saldarriaga. Tiempo: En función del relevamiento. - De acuerdo a la política de seguridad de Petrobras no se deben efectuar trabajos de correctivos no programado fuera de horario establecido. Responsable: José Arone B. Tiempo: 1 día - Establecer programas de capacitación y pasantía entre personal de las áreas de mantenimiento y producción. Responsables: Líder de Sector Producción, Líder de sector Mantenimiento. Tiempo: 3 días - Personal de ICP (intervención con Pulling) deberá proponer mejoras a fin de mejorar la maniobra de enganche de la AIB con equipo de subsuelo. Responsables: Giangi Trujillo/Víctor Sotomayor/A. Narro. Tiempo: 10 días - Inspeccionar el sistema de transmisión por fajas luego del pulling, corregir y reemplazar fajas de ser necesario. Responsable: Víctor Sotomayor. Tiempo: Permanente


Modos de fallos

Hipótesis Tipo A - Probabilidad Alta, Tipo B - Probabilidad Media, Tipo C Probabilidad Baja Causas raíces Físicas (F), Humanas (H), Latentes (L) 5. Rotura de 5.3. Aprisionamiento de fajas de bomba de subsuelo (C) transmisión 5.3.1. Fluido del pozo con demasiados sólidos (F) 5.3.2. Pozo sin nivel (F)

5.4. Polea en mal estado (B) 5.4.1. No existe Estrategia de mantenimiento para sistemas de transmisión (L) 5.5. Condiciones climáticas (B) 5.5.1. Lluvia (F) 5.5.2. Ambiente polvoriento(F) 6. Base de 6.1. Instalación inadecuada concreto (C) dañada 6.1.1. Mala aplicación del procedimiento del trabajo (H)


- Revisar la guía de Procesos para Operación de pozos productores de petróleo PP-6B-302-0 donde se debe incluir el seguimiento particular que deben tener los pozos de WO, Pulling o nuevos por tener cambios variables de la producción en corto tiempo. Responsable: Líderes de Producción y Extracción. Tiempo: 30 días - Establecer programas de capacitación y pasantía entre personal de las áreas de mantenimiento y producción. Responsables: Líderes Producción y Mantenimiento. Tiempo: 3 días - Incluir en el IT el procedimiento, periodo de inspección y reemplazo de poleas y dar las herramientas necesarias al personal a fin de efectuar los trabajos correctamente Responsable: Raúl González/W.Villarreal. Tiempo: 90 días Incluir en el IT el procedimiento, periodo de inspección y reemplazo de fajas y dar las herramientas necesarias al personal a fin de efectuar los trabajos correctamente. Responsable: Raúl González/W.Villarreal. Tiempo: 90 días - Incluir en el IT tareas al detalle y capacitación al personal de montaje para la correcta instalación, maniobra,izaje y transporte de vigas de concreto. Responsable: Raúl González/C.Hidalgo/M.Otero/ N.Saldarriaga. Tiempo: 90 días - Controlar la calidad de fabricación de las vigas de concreto. Responsable: Ángel Narro. Tiempo: 15 días

6.2. Fabricación inadecuada (B) 6.2.1. Base de asentamiento de la viga con desniveles (F) 6.2.2. Base superior con desniveles y se quiebran fácilmente (F) 6.3. Golpe de bomba (B) - Revisar la guía de Procesos para Operación de 6.3.1. Mala operación del pozos productores de petróleo PP-6B-302-0 donde equipo de subsuelo (H) se debe incluir el seguimiento particular que deben tener los pozos. Responsable: Líderes de Producción y Extracción. Tiempo: 30 días - Capacitación constante y adecuada al personal supervisores, Coordinadores, Facilitadores y operadores de pozos de producción (Adiestramiento). Responsable: Saúl Maguiña. Tiempo. 45 días


Modos de fallos

7. Fallos en componentes de caja reductora

Hipótesis Tipo A - Probabilidad Alta, Tipo B - Probabilidad Media, Tipo C - Probabilidad Baja Causas Físicas (F), Humanas (H), Latentes (L) 7.1. Lubricación deficiente (A) 7.1.1. Fuga de aceite por tapas laterales (F) 7.1.2. Aceite con limite de vida útil vencido (F)

7.2. Motor sobredimensionado (C) 7.2.1. Falta de stock de motores de la potencia requerida en la RX. del pozo (H y L) 7.3. Golpe de bomba (A) 7.3.1. Mala operación del equipo de subsuelo (H)

7.4. Pits de corrosión (B) 7.4.1. Aceite en mal estado (F)

7.5.1. Maniobra ineficiente para destrabamiento de bomba y ajuste de medida (H)

257

Recomendaciones (Costes de la recomendación, responsable de ejecución de la recomendación y tiempo estimado de ejecución de la recomendación) - Relevamiento en campo del tipo de fuga en las unidades. (se considerará para las 865 unidades mayores e iguales a API 114, considerando aprox 10 und/Día e inspección completa por unidad). Coste: $ 4,00 / unidad. Responsables: N. Saldarriaga I. Tiempo: 4 meses - Para las reparaciones que sea necesario efectuarlas en taller, considerar implementación de un taller adecuado. Responsable: L.Farías. Coste: $ 15.000,00. Tiempo: 4 meses - Revisión de tácticas e incluir estrategias para el control y reemplazo de aceite de caja reductora Responsable: Raúl González /E. Pita. Tiempo: 1 mes Se deberá registrar para el caso de instalaciones con motores sobredimensionados y setear el amperaje a nominal del motor solicitado en la RX de IDE. Responsable: M.Otero/N.Saldarriaga.. Tiempo: 1 día - Revisar la guía de Procesos para Operación de pozos productores de petróleo PP-6B-302-0 donde se debe incluir el seguimiento particular que deben tener los pozos. Responsable: Líderes de Producción y Extracción. Tiempo: 30 días - Capacitación constante y adecuada al personal supervisores, Coordinadores, Facilitadores y operadores de pozos de producción (Adiestramiento). Resp: Maguiña. Tiempo. 45 días - Relevamiento de la condición del aceite de las cajas de transmisión de Lote X a fin de priorizar los reemplazos. Coste: $ 4.00 / unidad. Responsables: N. Saldarriaga I./Raúl González/V. Rojas. Tiempo: 60 días - Eliminar los datos de fechas de MP que se encuentran en los frame de cajas reductoras, ver la posibilidad de registrar la fecha con sticker. Responsable: N.Saldarriaga. Coste: $ 5,00 Tiempo: Permanente. - Revisar la guía de Procesos para Operación de pozos productores de petróleo PP-6B-302-0 donde se debe incluir el seguimiento particular que deben tener los pozos. Responsable: Líderes de Producción y Extracción. Tiempo: 30 días - Capacitación constante y adecuada al personal supervisores, Coordinadores, Facilitadores y operadores de pozos de producción (Skanska). Responsable: Saúl Maguiña. Tiempo. 45 días


Modos de fallos

Hipótesis Tipo A - Probabilidad Alta, Tipo B - Probabilidad Media, Tipo C - Probabilidad Baja Causas raíces Físicas (F), Humanas (H), Latentes (L) 7. Fallos en 7.6. Subdimensionamiento de componentes AIB (B) de caja 7.6.1. Cambio de condiciones reductora del pozo (F) 7.6.2. Seguimiento inadecuado de mediciones físicas (H) 7.7. Límite de vida útil (A) 7.7.1. Gestión de mantenimiento deficiente (H)

8. Rotura de fajas de transmisión

8.1. Operación inadecuada (A) 8.1.1. Maniobra para destrabamiento de bomba y ajuste de medida (H)

8.2. Procedimiento de mantenimiento no existe (A) 8.2.1. Sistema de gestión de mantenimiento ineficiente (L)

9. Desgaste de varillaje y de las bandas del freno

8.3. Corrosión (B) 8.3.1. Medio ambiente con salitre (F) 8.3.2. Protección inadecuada (F) 9.1. Corrosión (A) 9.1.1. No se cuenta con sistema de gestión de mantenimiento (L)

9.2. Operación incorrecta (B) 9.2.1. Maniobra de frenado inadecuada de la AIB (H) 9.2.2. Inexistencia de un procedimiento para el proceso de frenado (L)

Recomendaciones (Costes de la recomendación, responsable de ejecución de la recomendación y tiempo estimado de ejecución de la recomendación) - El personal de mediciones físicas que detecte AIB con sobretorque, deberá avisar de inmediato al supervisor de producción. Responsables: J. Seminario. Tiempo: 1 día

- Relevamiento para determinar estado actual de cajas reductoras. Coste: $ 4.00 / unidad. Responsables: N. Saldarriaga I./Raúl González/V. Rojas. Tiempo: 60 días - Elaborar programa de reparación en talleres y gestión de compra de repuestos de acuerdo a las necesidades que se identifican en el relevamiento. Responsables: A. Narro, R. González, N. Saldarriaga. Tiempo: 2 semanas - Revisar el IT de Operación de pozos donde se debe incluir el seguimiento particular que deben tener los pozos. Responsables: W. Fernández. Tiempo: 1 día - Capacitación constante y adecuada al personal supervisores, Coordinadores, Facilitadores y operadores de pozos de producción (Skanska). Responsable: Líder de Producción y Líder de mantenimiento. Tiempo 30 días - Implementar el procedimiento de inspección y lubricación periódica de estrobos. Responsable: R. González, N. Saldarriaga. Tiempo:90 días - Para las facilidades del caso se deberá analizar la implementación de una hidrogrúa con canastilla para trabajos de MP de la AIB en altura. Responsable: A.Narro, N. Saldarriaga. Tiempo. 180 días - Para condiciones particulares por efectos del medio ambiente agresivo se deberán considerar tareas relacionadas a la prevención por corrosión. Responsables: N. Saldarriaga I./E. Pita/V. Rojas. Tiempo: 60 días - Para condiciones particulares por efectos del medio ambiente agresivo se deberá considerar en el MP tareas relacionadas a la prevención por corrosión. Responsables: N. Saldarriaga I./E. Pita/V. Rojas Tiempo: 60 días - Capacitación adecuada al personal operario de pozos de producción (Skanska). Responsable: Lideres de producción. Tiempo. 45 días - Capacitación adecuada al personal operario de pozos de producción y desarrollo de un procedimiento de frenado (Skanska). Responsable: Lideres de producción. Tiempo. 45 días


259

Recomendaciones Hipótesis Tipo A - Probabilidad Alta, Tipo B - Probabilidad (Costes de la recomendación, responsable Media, Tipo C de ejecución de la recomendación y tiempo Probabilidad Baja estimado de ejecución de la recomendación) Causas raíces Físicas (F), Humanas (H), Latentes (L) Rotura de 10.1. Fabricación inadecuada - Realizar el procedimiento estándar para polea (B) fabricación de repuestos locales. Responsable: N. impulsora Saldarriaga, E.Pita. Tiempo. 180 días 10.1.1. No existe procedimiento para fabricación de materiales locales (L)

Modos de fallos

10.

10.2. Instalación inadecuada - Revisar el IT para el reemplazo (montaje y (A) desmontaje) de poleas de AIB y motor. Responsables: N.Saldarriaga, V. Rojas A.Narro, 10.1.2. Procedimiento de E.Pita. Tiempo: 10 días instalación no existe (L)

VII.4.2.5. R ECOMENDACIONES G ENERALES PROPUESTAS A PARTIR DE LOS R ESULTADOS O BTENIDOS DE LAS A PLICACIÓN P ILOTO DE RCA EN LOS S ISTEMAS DE B OMBEO M ODELO : A MERICAN C - 456

• Asignar responsables para la ejecución de las recomendaciones propuestas

(definir fechas de ejecución para cada una de las recomendaciones desarrolladas y establecer un plan de trabajo a 6 meses). • Ajustar la frecuencia de mantenimiento preventivo de las unidades AIB a 12 meses. Actualmente, la frecuencia de ejecución del mantenimiento preventivo es de 24 meses. Esta frecuencia de ejecución del mantenimiento (a 24 meses), no está logrando cubrir con las expectativas de confiabilidad de las unidades de bombeo mecánico. Por otra parte, el coste actual promedio de mantenimiento preventivo por pozo es de aproximadamente: 92 dólares por pozo, de tal forma que el realizar esta actividad preventiva cada 12 meses para el conjunto de 20 unidades AIB evaluadas (Modelo American C-456), generaría un total de costes anuales para el presupuesto de mantenimiento de: 1840,00 $/año. Si tomamos en cuenta los valores económicos de oportunidad (pérdidas por fallos, $/año) estimados para las


20 unidades (American C-456) en el apartado 3.2.2., cuyos valores de pérdidas de oportunidad por fallos en el escenario optimista son: 92246,5 $/año y en el escenario pesimista son: 211536,0 $/año; y los comparamos con la inversión de mantenimiento preventivo de: 1840,00 $/año, es muy fácil justificar el ajuste de la frecuencia de mantenimiento preventivo a 12 meses. Adicionalmente, se debería realizar, un análisis detallado de costes y considerar la inclusión de al menos una cuadrilla de mantenimiento preventivo adicional, para reforzar las actividades de mantenimiento preventivo de todas las unidades de bombeo del Lote X. • Cargar los datos de modos de fallos obtenidos a partir del RCA en el sistema de gestión del Mantenimiento (codificar los modos de fallos e insertarlos dentro del software actual de gestión del mantenimiento). • Promover en toda la organización, a que se diseñen indicadores y se tomen decisiones en función de factores Económicos y de Confiabilidad. Se recomiendan algunos indicadores a controlar: Valor económico agregado (VEA), tiempos promedios operativos, frecuencia de fallos, tiempos promedios fuera de servicio e impacto del coste de la indisponibilidad por eventos de paros (planificados e imprevistos). A continuación se describen los indicadores básicos recomendados a ser desarrollados y analizados: - VEA = valor económico agregado (dinero: dólares, euros, etc.) Es un indicador económico (permite analizar la efectividad de los programas de mantenimiento y relacionar su impacto económico) VEA = Ingresos - Gastos - Coste Capital Ingresos = Ingreso Potencial x Disponibilidad Gastos = Costes Fijos + insumos + Mtto. Preventivo + Mtto. Correctivo Coste Capital = (Inversiones Producción + Inversiones Confiabilidad) x Tasa interés


261

- TPO = tiempo promedio operativo hasta el fallo (t: horas, días, etc.) Indicador técnico (medidor básico de Fiabilidad) TPO = ∑ TO/n TO = tiempos operativos hasta el fallo n = número total de fallos en período evaluado - TPFS = tiempo promedio fuera de servicio (t: horas, días,etc.) Es un indicador técnico (representa la Mantenibilidad, procesos de restauración de la función TPFS = ∑ TFS / n TFS = tiempos fuera de servicio n = número total de fallos en el período evaluad) - CIF = costes indisponibilidad por fallos (dinero/tiempo, dólares/año, euros/año, etc.) Es un indicador técnico económico (representa el valor del Riesgo económico, cuantificación del impacto de los fallos) CIF FF TPFS CP

= FF x TPFS x CP = dólares/año = frecuencia de Fallos = fallos/año = tiempo promedio fuera de servicio = horas/fallo = costes penalización por hora = dólares/hora (incluye costes de penalización provocados por los eventos de fallos (paros de plantas, diferimiento de producción, productos deteriorados, baja calidad, retrabajo, impacto en seguridad, ambiente, etc.)

• Cuantificar de forma detallada, las mejoras obtenidas en los sistemas de

bombeo mecánicos evaluados. Se propone auditar los índices citados anteriormente: tiempo promedios operativos, tiempos promedio fuera de servicio, frecuencia de fallos y costes de indisponiblidad por fallos (calcular


estos indicadores antes de la aplicación del RCA y compararlos con los valores a obtener después de implantadas las recomendaciones).

VII.5. CONSIDERACIONES FINALES SOBRE LA METODOLOGÍA RCA En términos generales, la implantación e inclusión de la metodología de RCA, dentro de un sistema de gestión de mantenimiento, permitirá: • Crear un espíritu altamente crítico en todo el personal (operaciones-

mantenimiento) frente a condiciones de fallo y averías repetitivas. • Lograr una distribución más eficiente de los recursos económicos y humanos asignados a las labores de mantenimiento y operación. • Propiciar y consolidar la formación de grupos de trabajo para la ejecución de RCA. Es importante recalcar, que el éxito de la implantación del RCA, depende fundamentalmente del recurso humano involucrado en los análisis de fallos, motivos por los cuales, hay que tener una especial atención en la formación de los grupos de trabajo y sobre todo en la participación del personal tanto de las áreas de mantenimiento, como de operaciones y de producción. • Desarrollar un grupo de especialistas con identidad propia, en el área de

Ingeniería de Mantenimiento y Confiabilidad, este grupo, servirá de asesor y auditor interno de las actividades de optimización en el área de Confiabilidad. Este personal revisaría el desempeño y la efectividad de los programas de mantenimiento; y adicionalmente podrían actuar de facilitadores en procesos de adiestramiento y aplicaciones pilotos de técnicas de Confiabilidad (al menos se debería dedicar una persona de forma exclusiva en el área de Ing. de Confiabilidad). • Diseñar formatos estándares ó mejorar los formatos existentes dentro del software de mantenimiento), de tal forma que permitan registrar la siguiente información: modos de fallos y sus causas raíces (más importantes), tiempos promedios operativos, tiempos promedios fueras de


•

•

•

•

•

263

servicio, impacto económico (costes directos de los fallos más el coste de penalización), utilizar como base del diseño de los formatos, el esquema de propuesto en la aplicaciones de RCA ejecutadas. Desarrollar dentro del sistema de gestión del mantenimiento, un modelo estándar de evaluación de criticidad de equipos junto con sus modos de fallos, basado en el indicador de “Riesgo” (frecuencia de fallos (fallos/año) x consecuencias ($/fallos) = $/año). Este modelo debe ser aceptado por toda la organización y además debe ser el criterio que permita priorizar los procesos de: planificación, ejecución de las actividades de mantenimiento y definición de los repuestos críticos (herramientas comerciales tales como ITEM Software, RELEX Software, Meridium; ó desarrollos propios, podrían ayudar a mejorar esta parte del proceso de gestión del mantenimiento). Aprovechar las experiencias y los resultados obtenidos de los RCA, con el fin de crear una base de conocimientos compartida (propiciar el intercambio y la sinergia entre el personal de las distintas áreas de mantenimiento y operaciones (reuniones técnicas de análisis de fallos), “no es necesario cometer los errores dos veces”. Difundir la información generada por los resultados de los RCA; y no limitarla sólo al personal de mantenimiento (aprovechar la información recopilada para la creación de la base de datos de los modos de fallos). Adicionalmente, es recomendable, involucrar al personal de planificación y programación en las aplicaciones de RCA (con el fin de que adquieran conocimiento práctico de los diferentes modos de fallos). Desarrollar un programa de adiestramiento básico en el área de confiabilidad, en el cual se involucre al personal de campo tanto a operadores como mantenedores, no limitar el conocimiento de las técnicas de confiabilidad sólo al grupo de mantenimiento, es necesario involucrar al personal de operaciones, producción, proyectos y logística (compras). Afianzar, el uso de las técnicas de Ingeniería de Confiabilidad y Mantenimiento, con el objeto de desarrollar un programa formal de


optimización en esta área (en el corto plazo, es necesario consolidar el uso de las técnicas de RCA). • Optimizar la confiabilidad operacional, maximizar la disponibilidad y mejorar la mantenibilidad de sus activos. trabajo en grupo entre las distintas especialidades • Fomentar el (operaciones y producción). • Incrementar los niveles de seguridad operacional y control ambiental. • Aumentar el conocimiento del personal tanto de operaciones como de mantenimiento con respecto a los procesos operacionales y sus efectos sobre la integridad de las instalaciones. • Desarrollar un sistema efectivo de registro y manejo de los modos de fallos y sus causas raíces.

Finalmente, se debe promover la implantación del RCA, dentro de un proceso global de mejora de la Confiabilidad Operacional de toda la organización y no como una iniciativa aislada del área de mantenimiento. No se debe limitar el campo de acción de las técnicas de optimización de Confiabilidad, a herramientas únicas asociadas en muchas oportunidades a simples modas. Hay que tener en cuenta, que los procesos de implantación y consolidación de las técnicas de Ingeniería de Confiabilidad dentro de una organización, no son procesos de corto plazo, las mismas deben ser visualizadas como un proyecto de largo alcance y con visión de futuro.

VII.6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS DEL C APÍTULO − Parra C. 2000. Análisis Causa Raíz, Herramienta de optimización del

Mantenimiento. Postgrado en Ingeniería de Mantenimiento, Editorial de la Universidad de los Andes, Mérida, Venezuela. − Parra C. 2008. Aplicación piloto de la técnica: Análisis Causa Raíz (RCA) en

sistemas de bombeo mecánico, modelo AMERICAN C-456”, Informe técnico


265

Skanska-Petrobas, Informe técnico IngeCon: SN-2008-04-CCS-SK-PTB, Talara, Perú. − Gano DL. 1999. Apollo Root Cause Analysis a new way of thinking. Apollo

Associated services, Texas, USA. − Fulbright DB. 1997. A comprehensive guide to root cause and program

performance analysis. Copyright D.B. Fulbright, New York. − Pita E. 2008. Informe técnico: Alta frecuencia de fallas en unidades de

bombeo mecánico Lote X. Skanska, IGM-015-08 IT, Perú. − Bloch HP. 1989. Improving Machinery Reliability, Gulf Publishing, Houston. − Riggs JL. 1983. Productivity by Objectives. Prentice Hall, New Jersey. − Perdomo JJ, Boscán CA, Parra C, Moreno MC, Barboza A, Monsalve J,

Sánchez J, Torres L. 2000. Análisis Causa Raíz de la Problemática de los Enfriadores Atmosféricos de las Plantas Compresoras de Gas. PDVSA INTEVEP-INT-00-126-2000, Venezuela. − Richard J. 1995. Risk-Based Management: A Reliability-Centered Approach.

Gulf Publishing Company, First Edition, Houston, Texas. − Kapur KC, Lamberson LR. 1983. Reliability in Engineering Design. Jhon Wiley

& Sons Inc., Houston, Texas. − Ishikawa K. 1984. Guide to Quality Control. Asian Productivity Organization,

Second Edition, New York. − Latino R, Latino K. 2002. Root Cause Analysis: Improving Perfomance for

Bottom Line Results. Second Edition, CRC Press, New York. − Mcdermott RE, Mikulak RJ, Beauregard MR. 1996. The Basics of

FMEA.

Quality Resources, New York, USA. − Woodhouse J. 1999. Course of Root Cause Analysis, Section two: Failure

Modes and Effects Analysis. The Woodhouse Partnership, England.

Agradecimientos: Al Ing. Enrique Pita por su colaboración en el desarrollo de la aplicación práctica de la metodología RCA presentada en este capítulo.

VIII TÉCNICAS DE FIABILIDAD HUMANA PARA LA MEJORA DE LA CONFIABILIDAD

VIII.1. INTRODUCCIÓN FIABILIDAD HUMANA Desde un jugador de fútbol, béisbol, una comida mal preparada, hasta un accidente de avión o en una planta de procesos químicos o de energía, un gran apagón en internet, y un largo etcétera, son accidentes causados todos ellos en gran medida por un error humano, error que ha estado presente durante toda la historia y con el que el hombre ha estado luchando siempre, ya que es el principal factor de pérdidas económicas y humanas. Podemos decir, que el estudio de la fiabilidad humana, tiene la misión de identificar los efectos de las posibles desviaciones en las actividades o acciones humanas, desde el punto de vista de calidad, ejecución, seguridad y eficiencia en los diferentes procesos de las organizaciones. Tiene también la finalidad de identificar las causas origen como tomar las acciones para minimizar o eliminar sus efectos. Así pues, la fiabilidad humana, debe ser uno de los factores a analizar por todo tipo de empresas, y el descubrirlos uno de los principales objetivos, aun siendo éste muy difícil de prever, ya que el ser humano es muy complejo. A pesar de su gran complejidad, todo tipo de empresas deben de poseer las herramientas necesarias para evaluar como varia el comportamiento del equipo humano, desde todos los puntos de vista posibles: físico, psicológico, anímico, intelectual, práctico, ético, el entorno y en todo tipo de circunstancias que se puedan dar en la empresa en la que trabajen.


También hay que tener en cuenta que, aún disponiendo del mejor equipo humano, trabajando éste de una forma excelente, éstos nunca puede desempeñarse mejor que aquellos que los respaldan, es decir el error humano no solo es causado por una conducta inapropiada de un ser humano, sino que también puede ser causado por bien sea un liderazgo, una administración y/o una organización incompetente. Se debe partir desde la visión de que el ser humano es vulnerable, aún encontrándose en las condiciones más favorables, éste puede fallar. Al fin y al cabo, el fallo o el éxito de los resultados siempre va depender del hombre, ya que el sistema, la máquina, ha sido concebida y desarrollada por él.

VIII. 2. TÉCNICAS DE FIABILIDAD HUMANA .

Uno de los objetivos principales en la gestión de activos, es implementar un conjunto de estrategias que permitan asegurar niveles aceptables de confiabilidad y riesgo. Es por esos que resulta necesario el desarrollado de una serie de metodologías que aplicadas en conjunto, dentro de este nuevo enfoque de la fiabilidad humana, la capacidad de evitar problemas en los procesos de gestión y toma de decisiones. Es por esta razón, que se desarrollan e implementan los modelos de fiabilidad humana como se verá más adelante. Como veremos también, se emplean técnicas de evaluación de la carga mental (O`Donnell. Et al, 1986), de las que podemos mencionar: las medidas del rendimiento, las medidas fisiológicas y las medidas subjetivas. Además de los modelos de fiabilidad humana, existen modelos explicativos, que intentan dar una respuesta funcional al fenómeno de la carga de trabajo en relación con: la presión, la tensión y la fatiga según las normas ISO 10075-1. En este mismo orden podemos mencionar los modelos contextuales de control

Técncias de Fiabilidad Humana para la Mejora de la Confiabilidad

269

(Hollnagel, 1998), que describen como indisociable las funciones humanas y tecnológicas.

VIII. 3. L A IMPORTANCIA DEL F ACTOR HUMANO Según Lozano (2009), el factor humano en las empresas no es un factor más, es el factor central. Lo que la gente piense, sienta, imagine y desee van a influir decisivamente en lo que hagan; y por mucho que busquemos la neutralidad emocional, la objetividad o los procesos más asépticos nunca lo conseguiremos plenamente. Y dado que las personas somos las que “construimos el mundo” es necesario e inevitable que comprendamos por qué hacemos lo que hacemos. El ser humano no se puede programar (¡por suerte!) pero sí puede cambiar, aprender y dirigir su conducta de acuerdo a sus ideas de cómo debería ser el mundo. Así pues, desde las tareas más simples, - como pueda ser barrer el suelo -, a las actividades más complejas como puede ser un trasplante de corazón, no serán exitosas si las personas que las realizan no están realmente convencidas de lo que hacen y por qué lo hacen. Ha sido un gran error confiar mucho en los procesos, los sistemas, las estructuras, los instrumentos y olvidar a las personas; también sería un error confiar demasiado en las personas y olvidar las estructuras, los procedimientos, etc. Todo es importante y hay que trabajarlo en conjunto. Sólo así podríamos hablar realmente de confiabilidad (Lozano, 2008).

VIII. 4. F ACTORES DE LA CONFIABILIDAD DE SISTEMAS Dentro del campo de la gestión de activos, son múltiples los factores, que afectan a la confiabilidad de los sistemas. Uno de los elementos principales que influyen a ésta en cualquier sistema de gestión de mantenimiento de activos, es lo que se conoce como factores humanos, que siguiendo la terminología


expuesta en el Segundo Seminario Europeo-Americano sobre confiabilidad en END, puede definirse como “las capacidades físicas y psicológicas de la persona, el entrenamiento y experiencia de la persona, y las condiciones bajo las que la persona debe operar que influyen en la capacidad del sistema de gestión de mantenimiento de activos para alcanzar el propósito al que está destinado”. El interés y estudio de la influencia de los factores humanos dentro del campo del mantenimiento, se ha realizado principalmente en aquellos campos en los cuales la seguridad y confiabilidad son las normas principales, ya que los factores humanos juegan un papel principal en lo referente a la confiabilidad de los sistemas. Estos campos donde tan importante es el factor humano, son la aviación, las plantas petroleras, petroquímicas, gas, generación eléctrica, nucleares, cementeras y demás campos donde un accidente conlleve pérdidas humanas y/o económicas no admisibles. Puede observarse que son campos en los cuales la seguridad higiene y ambiente debe primar por encima de otros factores. La importancia de los Factores Humanos, dentro de la gestión de mantenimiento de activos, se limita temporalmente al periodo desde 1900 a la actualidad, y con mucha diferencia, a los últimos 50 años, esto es debido a que los campos en los cuales es fundamental el Factor Humano han sido desarrollados desde hace relativamente poco tiempo, y también a que la conciencia sobre la necesidad de confiabilidad y seguridad en dichos campos ha crecido mucho en los últimos años. A continuación se muestra el análisis acerca de los factores humanos, los parámetros que influyen en dichos factores, la relación entre factor humano y confiabilidad, el estudio de los errores humanos, y una propuesta de un modelo para la gestión de la fiabilidad humana (Amendola, 2008).


271

VIII. 5. CONFIABILIDAD INTEGRAL DE ACTIVOS La confiabilidad operacional es la integración de la confiabilidad del equipo, proceso y humana (ver Figura 8.1), de este modo se requiere centrar la atención del gestor de mantenimiento para garantizar la eficacia y calidad del trabajo. Basados en la integración de equipos de trabajo y la recopilación de datos se puede proporcionar acciones imprescindibles que se apoyan en sus observaciones.

Capital Intelectual •Conocimiento •Información •Propiedad

Ci

Confiabilidad Proceso

Intelectual •Experiencia

Que puede uti lizarse para crear valor

Confiabilidad Confiabilidad Operacional Equipo La Interrelación Óptima entre: La Confiabilidad del Equipo La Confiabilidad humana Y Confiabilidad del Proceso

Figura 8.1. Gestión Integral de Activos Físicos e Intangibles (Amendola, Depool; 2005, 2006)

Una razón fundamental para luchar contra los problemas de coste y reconocimiento de problemas en la confiabilidad integral de activos, es adecuar las estructuras organizativas de los departamentos de mantenimiento. La función mantenimiento, dada su influencia en los beneficios e integridad de la organización, debe tener su propio plan de negocio, con su misión, visión y objetivos derivados de la compañía.


Las técnicas de control de la gestión e integración de activos, tienen que estar en un lugar importante para conseguir claramente las metas definidas e hitos a nivel estratégico, táctico y operacional, y para optimizar y mejorar la fiabilidad humana. Para permitir a las compañías que tomen decisiones estratégicas para evaluar nuevas oportunidades y/o conocer nuevas demandas, un modelo de gestión integral de activos debería ser capaz de proporcionar información detallada sobre las capacidades de producción de las instalaciones existentes, preferiblemente como una función del tiempo. La planificación y estructuración de la gestión integrada de activos tiene su sitio en el nivel táctico. La entrada de datos técnicos es necesaria para nuevos diseños o rediseños de las instalaciones existentes. La función mantenimiento debería ser capaz de estimar la probabilidad de conocer ambas demandas solicitadas en términos de promedio a largo plazo dado como una función basada en el tiempo. Elementos críticos del proceso deberían ser identificados con anticipación para centrarse eficazmente en actividades de diseño y gestión del mantenimiento. Cuando sea posible, las estrategias de mantenimiento deben estar basadas en cálculos de coste/beneficio. Junto con la información técnica y humana, esas recomendaciones deben estar trazadas en un plan de referencia del mantenimiento centrado en el capital intelectual y la confiabilidad, la estructura que tiene que ser reflejada en el modelo de datos del sistema integrado de confiabilidad para cada empresa.

VIII. 6. GESTIÓN DEL C APITAL INTELECTUAL Según Steward en 1997 se define el capital intelectual como "material intelectual, conocimiento, información, propiedad intelectual, experiencia, que puede utilizarse para crear valor". En Euroforum (1998), "el capital intelectual se definió como el conjunto de activos intangibles de una organización, que pese a no estar reflejados en los estados contables tradicionales, en la


273

actualidad genera valor o tiene potencial de generarlo en el futuro". Estos activos intangibles incluyen todos aquellos conocimientos tácitos y explícitos que generan dicho valor económico. De acuerdo a lo mostrado en la Figura 8.2, el capital humano se refiere a la educación, experiencia, know how, conocimientos, habilidades, valores y actitudes de las personas que trabajan en la empresa. No son propiedad de la empresa, ya que pertenecen a los trabajadores, estos al marcharse a casa se llevan consigo estos activos. En el capital humano residen los conocimientos tácitos de la organización Intellectual Capital Management Systems

Servicio B

Producto A

Servicio C Producto B

Servicio A

Producto C

Producto A

Proceso A

B o s e c o r P

Proceso A

o s e c o r P

B

S S E O S L R B I U G C N E A R T

o C e s o c r P

Servicio C

C e s o P r o c

Proceso C

RECURSOS INTANGIBLES COMPETENCIAS CONOCIMIENTO

CAPITAL INTELECTUAL

CAPACIDADES CAPITAL HUMANO

ESTRUCTURA CAPITAL

RELACIÓN CAPITAL

CONOCIMIENTO CONOCIMIENTO CONOCIMIENTO CONOCIMIENTOCONOCIMIENTO

Figura 8.2. Adaptado de Capital intelectual Management Systems (Amendola, Depool, 2005)

El capital intelectual en una organización de mantenimiento, debe tener como principal finalidad desarrollar diferentes proyectos para:


  

 

El desarrollo de nuevos servicios claves. El desarrollo del capital intelectual para la innovación. La obtención de competencias esenciales en la cadena de valor para la innovación. Desarrollo de las capacidades esenciales del recurso humano. Mantener o conseguir las anheladas ventajas competitivas sostenibles.

Frente a este desafío el capital humano deberá resaltar por: sus capacidades , talento, liderazgo, valores (Lozano, 2008) y cultura que los lleven a la creación de nuevos conocimientos y a un aprendizaje individual. El capital intelectual de innovación, se centra en cada proyecto de innovación que resulten estratégicos para la organización de mantenimiento de activos. Las competencias esenciales en los proyectos de innovación permiten el desarrollo de "core business 7 futuras" , por lo que la organización podría subcontratar todas las demás (outsourcing), también se pueden establecer acuerdos y alianzas estratégicas con proveedores y otras empresas.

VIII. 7. EL F ACTOR HUMANO VIII. 7.1 EL COMPORTAMIENTO Y EL ERROR HUMANO

Una clasificación importante de los diferentes procesos de información que se dan en las tareas industriales fue desarrollado por Rasmussen J. del Laboratorio de Riesgos de Dinamarca. Este procedimiento proporciona una herramienta útil para identificar los tipos de error que suelen ocurrir en las diferentes situaciones de operaciones. El sistema de clasificación conocido como el basado en habilidades, reglas y conocimientos (SRK) está descrito en numerosas publicaciones, Rasmussen (1979, 1982, 1987), Reason (1990, 1997). 7

Expresión usada para definir las áreas claves o servicios claves que generan valor en la organización; es decir “El Negocio”


275

Los términos habilidad, reglas y conocimiento en los que se basa la información, se refieren al grado en que controlamos la conciencia en los ejercicios que el individuo realiza en su actividad. La tabla 1 contrasta dos casos extremos. En el modo basado en el conocimiento, el individuo lleva a cabo la tarea de una forma completamente consciente. Esto ocurriría en una situación en la que un principiante estuviera ejecutando la tarea, o donde un individuo experimentado se encontrara con una situación completamente nueva. En ambos casos, el trabajador deberá realizar un esfuerzo mental considerable para determinar la situación y sus respuestas tenderán a ser lentas. De esta forma después de cada acción controlada, el trabajador necesitaría revisar sus efectos antes de llevar a cabo la próxima acción, lo cual probablemente ralentizaría las respuestas a la situación. Modo basado en el Conocimiento

Modo basado en la Habilidad

CONCIENCIA

AUTOMÁTICO

Usuario inexperto u ocasional

Usuario experto.

Entorno novedoso.

Entorno familiar.

Lento.

Rápido.

Mucho esfuerzo.

Poco esfuerzo

Requiere considerable retroalimentación.

Requiere poca retroalimentación.

Causas del error:

Causas del error:



Sobrecarga.



Falta de conocimiento o modos de uso.



Falta de conocimiento consecuencias.

de

las

• Consolidados hábitos. • Frecuentemente se utiliza una regla

de uso inadecuada.

• Cambios en la situación, que no

motivan un cambio en los hábitos.

Tabla 8.1. Modos de interacción con el mundo (Basado en Reason, 990)


El modo basado en la habilidad se refiere a la ejecución de una tarea muy practicada, acciones físicas en las cuales no existe prácticamente conciencia de la acción. Las respuestas basadas en la habilidad son generadas inicialmente por algún hecho específico, por ejemplo, el requerimiento de abrir una válvula cuando suena la alarma de apertura, esta operación, al ser muy practicada y sencilla se realiza inconscientemente. En la Figura 8.3 otra categoría de los procesos de información se identifica con el uso de reglas. Estas reglas pueden haber sido aprendidas como resultado de una interacción con el proceso, a través de entrenamiento o por trabajar con personal experimentado en el proceso. El nivel de conciencia es intermedio entre el modo de las habilidades y el modo de los conocimientos.

Figura 8.3. Continuidad entre comportamiento consciente y Automático. (Reason, 1990).


277

VIII.7.2 INTEGRACIÓN DE LOS FACTORES HUMANOS EN LOS SISTEMAS DE TRABAJO

La mayoría de las actividades humanas implican la interacción hombre-máquina entorno . El concepto hombre considera a las personas en sus vertientes física, psíquica y social. El concepto máquina debe interpretarse en su sentido más amplio: "máquina" es todo aquello que las personas utilizan para llevar a cabo cualquier actividad dirigida a lograr algún propósito deseado o desempeñar alguna función, desde las herramientas y equipos más sencillos hasta los aparatos, normas, métodos, equipamientos o medios de trabajo más complejos. Cuando los elementos, máquinas y ambientes con los que el hombre mantiene relación están adaptados a sus necesidades y capacidades, sus acciones y actividades se desarrollan de forma óptima. Es precisamente la tesis que soporta la razón de ser de un vastísimo campo de conocimientos pluridisciplinares denominado ingeniería de los factores humanos. Las situaciones que se dan dentro de cualquier Sistema de Trabajo (entendiendo al mismo como al conjunto de elementos y variables interdependientes que tienden a alcanzar un fin común, interactuando e influyéndose mutuamente), lo conforman básicamente los siguientes elementos: 







El trabajo a realizar, con unos objetivos a cumplir, unos equipamientos, una organización, un tiempo determinado inmersos en un entorno o medioambiente. Los resultados, en términos de cantidad y calidad de la producción y en términos de confiabilidad operacional de las instalaciones. Los efectos sobre esas personas, positivos o negativos, en términos de salud física, psíquica, social, accidentes, enfermedades, etc. Las adaptaciones a esos efectos y a esos resultados.


Desde el punto de vista organizativo y tecnológico, la inclusión de los conocimientos que sobre los factores humanos aporta la Ingeniería de los factores humanos, permite evitar una concepción irracional de los sistemas de trabajo y como caso particular, de los puestos de trabajo, de la que se derivaría una serie de consecuencias negativas tales como métodos de trabajo ilógicos, desorganización espacial del puesto de trabajo y del diseño del lugar de trabajo, falta de adiestramiento y de formación técnica, disminución de la capacidad operativa de las personas, así como una menor productividad y calidad de los productos. La utilización de medidas del rendimiento como un índice de la carga mental de trabajo, se basa en el supuesto de que el aumento en la dificultad de una tarea producirá un incremento en sus demandas, que se pondrá de manifiesto reduciendo el rendimiento. A O T N E I M I D N E R

Alto

B

E D L E V I N

C Bajo Bajo

Alto

NIVEL DE CARGA MENTAL

Figura 8.4. Relación hipotética entre carga mental y rendimiento (Adaptado de: Rubio y Díaz, 1999)

En la Figura 8.4, aparece representada la relación entre la carga mental y el rendimiento de un trabajador, distinguiéndose tres posibles situaciones. La primera situación, representada en la Región A de la figura, incluye niveles de carga entre bajos y moderados, y se caracteriza por la presencia de un nivel


279

alto de rendimiento. En esta región, el aumento de la complejidad de la tarea no producirá variaciones en el nivel de rendimiento del trabajador ya que este dispone de capacidad residual suficiente para compensar los incrementos de carga. En la Región B , se consideran niveles altos de carga mental que exceden la capacidad del trabajador, por lo cual se producirá una relación monótona entre rendimiento y carga mental. Por último, en la Región C, la carga es excesivamente alta y el rendimiento se mantiene en un nivel muy bajo Se distinguen dos situaciones de evaluación: tarea simple y tarea múltiple. En la situación de tarea simple, la carga mental se evalúa en base al rendimiento en una única tarea, comparando diferentes grados de dificultad de la misma. En la situación de tarea múltiple, el evaluador, está interesado principalmente en analizar la carga mental de una tarea en función del grado de interferencia que se produce cuando ésta se realiza simultáneamente con otras de iguales o de diferentes características. Cuando el sujeto debe realizar a la vez dos tareas, la situación recibe el nombre de tarea dual o doble tarea. La tarea de la que se está evaluando su carga mental recibe el nombre de tarea primaria. Las tareas adicionales que se utilizan solamente para realizar la evaluación se denominan tareas secundarias.

VIII. 8. MODELO DE FIABILIDAD HUMANA La aplicación de un modelo de gestión de fiabilidad humana, depende en gran medida de la estrategia que se haya formulado para que claramente responda a los objetivos de la organización. La figura 8.5 muestra una estrategia de aplicación de fiabilidad humana basada en la gestión del conocimiento y trabajo en equipo.


Se trata de formar equipos naturales de trabajo para implementar confiabilidad operacional proactiva, la cual nos ofrecerá un mapa estratégico de la instalación para mitigar y diagnosticar los fallos a tiempo desde el punto de vista operacional y humano. De esta forma puede confeccionarse una matriz de agrupación directamente en trabajo de grupo o puede hacerse una propuesta preliminar para buscar consenso.

Efectiva Comunicación

Operario

Director

Ci Confiabilidad

Eventos Críticos

Procedimientos Mantenimiento de Activos Activos

Determinación de problemas. Base Conocimiento

Gestió Gestión de Datos

Valoración de problemas Definición de estrategias de proyección de soluciones Proyección de soluciones en cada esfera. Análisis, revisión y aprobación. CMIC

Figura 8.5. Modelo de fiabilidad humana (PMM Institute for Learning)

El objetivo es determinar las causas que originan los problemas en cada esfera. En este paso intervienen todos los equipos de trabajo. Cada especialidad toma como referencia los datos provenientes de los eventos críticos, bases de datos y de los conocimientos de los equipos de trabajo, luego se desarrollan algunas técnicas de ingeniería de confiabilidad, con el objetivo de esclarecer las causas que ocasionan los problemas detectados, entre las que se


281

pueden mencionar: diagramas de flujo y de recorridos, estudio de métodos, balances de carga y capacidad, estudio de los balances generales económicos y los estados financieros, análisis del comportamiento de las mermas o defectuosos, consumo energético por áreas o procesos. La integración grupal que se logre durante la realización de esta etapa, propiciará condiciones favorables para la búsqueda de soluciones, pues además de dar como resultado problemas más concretos y de fácil solución, provocará que todos los integrantes del grupo estén convencidos de la existencia de ellos, los vean como resultado de su propio análisis y se sientan comprometidos a buscar soluciones técnicas y económicamente acertadas, para lograr una confiabilidad operacional óptima. VIII.8.1 REFLEXIONES ACERCA DEL MODELO DE FIABILIDAD HUMANA

Debido a la influencia del análisis de accidentes, los acercamientos comunes a la predicción de funcionamiento, se han centrado en el comportamiento humano. La predicción investiga las formas en que las acciones pueden fallar, también refiriéndose a los modos de error en la acción. Esto es bastante consistente con el punto de vista del proceso de información, donde se asumen mecanismos de error internos específicos. Si una función puede ser vista como un atributo de un componente, ello implica que la posibilidad de que una función falle pueda ser considerada por el componente por sí mismo, aunque es reconocido que las circunstancias o el contexto puedan tener alguna influencia. Anticipar fallos en un sistema hombre-máquina requiere un modelo fundamental. Éste no debe ser un modelo de procesado de información humano, sino un modelo de cómo el funcionamiento humano está determinado por el contexto o las circunstancias. Este tipo de modelo corresponde con el concepto de congnitividad distribuida (Hutchins, 1995). Una expresión concreta de estas ideas se encuentra, como hemos comentados anteriormente, en los


modelos contextuales de control (Hollnagel, 1998), que describe como las funciones humanas y de tecnología como sistemas unidos, en lugar de cómo los humanos interaccionan con las máquinas. Los modelos de control contextual , enfatizan en la cooperación hombre- máquina mantiene un equilibrio en lugar de cómo la puede ser optimizada la interacción hombre-máquina figura 5.”Modelo de fiabilidad humana” (PMM Institute for Learning, 2008). El énfasis se basa en la “congnitividad del mundo” en lugar de la “cognitividad en la mente”. El principio clásico de correlación tiempo-confiabilidad, es una expresión de la idea de que el fallo al realizar una actividad es función del tiempo. Una versión más sofisticada del mismo principio se encuentra en la expresión condiciones forzadas de error , aunque el factor determinante aquí es el tiempo disponible en vez del tiempo transcurrido. La sofisticación es tanto para las condiciones que pueden forzar el error, y la descripción más detallada de los posibles modos de error. El rasgo común es, que la posibilidad de cometer el fallo es un atributo de las condiciones y no del hombre.

VIII. 9. EL ESLABÓN M ÁS DÉBIL Cada cierto tiempo, alguna catástrofe nos recuerda que el eslabón más débil de un sistema de producción, el hombre , es a su vez el que tiene en sus manos la garantía y la confiabilidad de su funcionamiento. Se habla de error humano, se dice que la falta de confiabilidad en un sistema se debe a que, al fin y al cabo, está manejado por hombres. Es necesaria una reflexión sobre este problema. El error humano es tratado como lo inevitable, lo que escapa siempre a lo controlable y medible, lo que parece subtitularse "de la imposibilidad de prever la estupidez humana".


283

Cuando pequeños o grandes desajustes provocan incidentes o accidentes graves, en situaciones de diálogo entre hombre y máquinas deberá decirse que el sistema ha fracasado. Deberá hablarse de confiabilidad operativa, que conjuga de manera indisociable: confiabilidad técnica y fiabilidad humana. La confiabilidad global de un sistema, dependerá de la capacidad que disponga un sistema de producción para evitar los fallos técnicos y organizativos, de la capacidad que el sistema tenga para permitir a los hombres recuperar, teniendo en cuenta sus capacidades fisiológicas, psicológicas, psíquicas y sociales, los fallos técnicos y las dificultades en la ejecución de una tarea concreta. Medir el error humano es medir los límites y capacidades del hombre, y para ello es necesario integrar en los sistemas técnicos estos límites y capacidades, es decir, crear tecnologías compatibles con el cerebro.

VIII.10. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS DEL C APITULO . − Amendola L. 2008. Capítulo 8 Epílogo: Confiabilidad Humana. Valores, Ética

& Liderazgo en la Empresa. ISBN: 978-84-935668-4-5. Editorial PMM. España. − Amendola L, Depool T. 2005. Modelo de Confiabilidad Humana en la Gestión de Activos, VII Congreso de Confiabilidad, Asociación Española de la Calidad, Madrid. España. − Amendola L, Depool T. 2006. Validación del Modelo de Confiabilidad Humana en la Gestión de Activos, VIII Congreso de Confiabilidad, Asociación Española de la Calidad, Madrid. España. − Euroforum. 1998. Medición del Capital Intelectual Modelo Intelect. IUEE. San Lorenzo del Escorial Madrid España. − Hollnagel E. 1998. Cognitive Reliability and Error Analysis Method: CREAM.

Kildlington, Oxford: Elsevier Science.


− Hutchins E. 1995. Cognition in the wild. Cambridge. − Lozano F. 2008. Confiabilidad Humana “Valores, Ética & Liderazgo en la

Empresa”. ISBN: 978-84-935668-2-1. Editorial PMM. − Norma ISO 10075: 1991 Ergonomic principles related to mental workload. General tems and definition. − O'Donnell RD, and Eggemeier FT. 1986. "Workload Assessment Methodology," (pp. 42/1-42/9). In K. Boff, L. Kaufman and J. Thomas (Eds.) Handbook of Perception and Human Performance, Vol. II: Cognitive Processes and Performance . New York: Wiley Interscience. − PMM Institute for Learning. 2008. Capítulo 8: Confiabilidad Humana.

Valores, Ética & Liderazgo en la Empresa. ISBN: 978-84-935668-4-5. Editorial PMM. España. − Rasmussen J. 1979. On the structure of knowledge - A morphology of mental models in a man-machine system context. Roskilde, Denmark, Risø National Laboratory. − Rasmussen J. 1982. Human Errors: A Taxonomy for Describing human malfunction for in industrial installations. Journal of Occupational Accidents.4, 311,33. − Rasmussen J. 1987. The definition of human error and a taxonomy for − − − −

technical system design. Chichester: Wiley Rasmussen J, Duncan K, Leplat J. 1986. New Technology and Human Error. Chichester: Wiley Reason J. 1997. Managing the risks of organizational accidents. Aldershot: Ashgate. Reason, J. (1990). Human Error. ISBN: 978-0-521-31419-0. Editorial Cambridge University Press. New York. Rogers. (1986). “Report of the Presidential Commission on the Space Shuttle Challenger Accident”.


285

− Rubio, S., Díaz E. (1999). La medida de la carga mental de trabajo: Índice

Basados en Rendimientos. Departamento de Psicología Diferencial y Psicología del Trabajo. Universidad Complutense de Madrid. − Steward, T. (1997). “La nueva riqueza de las organizaciones”: El Capital Intelectual. Granica. Buenos Aires.

IX TÉCNICAS DE APS PARA SISTEMAS ALTAMENTE COMPLEJOS Y DE RIESGO SIGNIFICATIVO

IX.1. INTRODUCCIÓN A LOS ANÁLISIS PROBABILISTAS DE SEGURIDAD En los anteriores capítulos, se presentan diferentes técnicas para la mejora de la confiabilidad. Este capítulo pretende presentar los Análisis Probabilísta de Seguridad (APS) como una de ellas, sobretodo en el tratamiento de sistemas altamente complejos o de riesgo significativo. En primer lugar, el capítulo presenta la metodología APS como herramienta de evaluación de la seguridad en sistemas. Se describe la situación de esta técnica en la industria actual y las ventajas que supone su utilización. En el segundo punto del capítulo, se describen los modelos de fiabilidad asociados a los componentes de los sistemas que se estudian en el análisis probabilista. Junto al tercer apartado en el que se describen las distribuciones de la función probabilidad, compone la base teórica del capítulo para el correcto desarrollo de un análisis probabilista de seguridad. Finalmente, se presentan los pasos a seguir para el desarrollo de un APS. Los APS, se han ido generalizando con éxito en la industria convencional por las facilidades que brindan en los análisis exhaustivos de fiabilidad y disponibilidad de sistemas. El uso de estas técnicas permite jerarquizar la contribución de los componentes y equipos por su importancia relativa a la disponibilidad y fiabilidad total del sistema. El APS es una metodología que determina la aparición de fallos, su contribución a la indisponibilidad y el impacto final en la disposición de los equipos y sistemas. Se ha convertido en una herramienta importante para controlar los fallos a través de predicción y del estudio de los factores que la


determinan, lo que posibilita la toma de decisiones fundamentales para prever los posibles fallos en el nivel del sistema, determinar su contribución a la indisponibilidad y minimizar las consecuencias en caso de ocurrir. Desde los años 80, el APS ha ido adquiriendo protagonismo como técnica para la determinación de fallos en sistemas altamente complejos. La razón de esta tendencia es el enfoque preventivo de esta técnica analítica, que permite anticipar la ocurrencia de los accidentes y tomar a tiempo las medidas correctoras necesarias para mantener el grado de fiabilidad. Algunas razones por las que se recomienda el uso de la metodología APS son: − La existencia de un conjunto de herramientas que permiten identificar

−

−

− −

debilidades en el funcionamiento. Algunas asociadas a estudios de importancia de componentes, estudios de sensibilidad o estudios de indisponibilidad instantánea. Posibilidad de jerarquizar la distribución de recursos, tanto humanos como materiales, de forma adecuada con un enfoque basado en criterios de riesgo (por ejemplo, optimización de monitor de riesgo). La metodología APS combina diferentes herramientas para realizar un análisis sistemático y estructurado de los diferentes escenarios de riesgo que pueden conducir a secuencias accidentales, a partir de fallos de equipos o errores humanos. Esta metodología combina, además, la aplicación de Árboles de Sucesos y Árboles de Fallo como herramienta de modelación. Se logra un sistema para el procesamiento estadístico de los datos necesarios para la implementación de estudios de fiabilidad.

En toda actividad industrial, además de obtenerse un producto, que es el objetivo de la instalación, se generan también efectos indeseados o daños. Los daños que la instalación genere en condiciones de operación normal o en

Técnicas APS para Sistemas Altamente Complejos y de Riesgo Significativo

289

situaciones, que siendo anormales, se pueden producir con cierta frecuencia, deben ser pequeños. En caso de que la instalación pueda producir daños importantes en determinadas condiciones, se debe asegurar que la posibilidad de que esto ocurra es tanto más remota cuando mayor es el daño potencial. La seguridad de una instalación cualquiera depende en gran parte de las protecciones que incorpore, es decir, elementos que dificulten de manera natural la generación de sucesos indeseados en la instalación. Los accidentes no se presentan como resultado de un proceso único, sino como combinación de varios eventos que comprenden fallos de equipos, indisponibilidades y errores humanos. La metodología APS permite categorizar los sucesos contribuyentes al riesgo por orden de importancia, lo que permite crear políticas de funcionamiento y mantenimiento basadas en criterios de riesgo. El concepto de riesgo define la relación entre la magnitud del daño con su frecuencia de ocurrencia.

IX.2. MODELOS DE FIABILIDAD A los distintos componentes o incluso sistemas sobre el que se realiza el estudio probabilista de seguridad se les asigna un modelo de comportamiento. Este modelo describe la reacción frente a un fallo del componente y las acciones a llevar a cabo según el modelo. El modelo asignado al componente permite el tratamiento estadístico y posterior cuantificación de su aportación al riesgo general de la instalación. Componente reparable: La indisponibilidad de un componente reparable en un instante t+dt viene dada por la probabilidad de que el componente falle en el mismo instante t+dt más la probabilidad de que el componente haya fallado anteriormente. Esta parte de la suma, dependerá de la tasa de reparación del componente. La


expresión matemática de la indisponibilidad para un elemento reparable es la siguiente: (9.1) Integrando la expresión anterior, suponiendo unas tasas de fallo y de reparación constantes, se expresa y representa de la siguiente forma:

Figura 9.1. Indisponibilidad Q(t) para componentes reparables.

Componente no reparable: En algunos componentes no se considera la opción de su reparación, bien sea por la dificultad que supone o porque no es rentable económicamente y se opta por el cambio de componente. Entonces, la probabilidad de que un componente de este tipo esté indisponible en un cierto instante t+dt viene dada por la siguiente expresión: (9.2) Es decir, la probabilidad de que falle en el instante t más la probabilidad de que haya fallado anteriormente. Si resolvemos la ecuación diferencial anterior por separación de variables obtenemos: (9.3)


291

Que siendo λ una constante se simplifica y representa de la siguiente forma: (9.4)

Figura 9.2. Indisponibilidad Q(t) para componentes no reparables.

Componente testeado periódicamente: Este modelo representa el comportamiento de componentes no reparables que son probados periódicamente. La indisponibilidad de estos componentes sigue una función temporal como la de los componentes no reparables aunque en el instante de la reparación (T1), Q(t) toma un valor mínimo y empieza de nuevo describiendo su comportamiento exponencial. A continuación, la gráfica que representa Q(t) para elementos probados periódicamente.

Figura 9.3. Disponibilidad en función del tiempo de un componente probado periódicamente.


Componente a demanda: Ciertos componentes solo actúan en periodos de tiempo muy concretos, por esta razón se les asigna una indisponibilidad igual a su tasa de fallo. Componente con tiempo de misión fijo: Por último, los componentes que deben actuar durante un tiempo fijo TM, tiempo de misión. Se les asigna una probabilidad de fallo constante.

(9.5)

IX.3. DISTRIBUCIONES TÍPICAS DE LA FUNCIÓN DENSIDAD DE PROBABILIDAD Durante el capítulo, se observa que algunos parámetros que permiten el tratamiento estadístico del análisis siguen distribuciones según la naturaleza de dichas variables. Por esta razón, para la asimilación correcta de los conceptos de fiabilidad y de los modelos de componentes, se hace hincapié en algunas de las distribuciones más utilizadas. Primero, se distinguirá entre variables aleatorias discretas y continuas. Las primeras se utilizan para modelar fallos que no dependen del tiempo como los fallos a la demanda o la ocurrencia de sucesos discretos en un intervalo de tiempo, y se caracterizan por una función de distribución. Las segundas se utilizan para la representación de componentes en los que el tiempo tiene un papel fundamental y se describen mediante una función de densidad continua. IX.3.1. VARIABLES ALEAOTRIAS DISCRETAS

Las variables aleatorias discretas tienen como espacio de muestra un conjunto finito o numerable.


293

Distribución binomial: Esta distribución mide el número de resultados dentro de un espacio muestral después de n repeticiones. Se trata de un experimento con dos posibles resultados, fallo o éxito con probabilidades p y q tal que q =1- p respectivamente. La probabilidad de i resultados en n intentos viene dada por: (9.6) Donde y

(9.7)

Esta distribución se utiliza para modelar fallos a la demanda. Si se conoce el comportamiento estadístico de un componente ante un gran número de demandas, se estimará como su probabilidad de fallo p=i/n. Distribución de Poisson: Esta distribución expresa la probabilidad ocurrencia de un número n de eventos en la unidad de tiempo. Se utiliza para modelar componentes que presentan n fallos en un tiempo t de funcionamiento. Se consideran los sucesos independientes (su ocurrencia no depende del tiempo desde el último evento) y con tasa de fallo constante e igual a p=n/t. Su expresión viene dada por: (9.8) Con λ como frecuencia esperada de la distribución.


Si ahora se añade el parámetro temporal en la distribución, de ella se podrá obtener la probabilidad de que ocurra un suceso n veces en un intervalo de tiempo (0, t]. Se puede demostrar añadiendo ciertas hipótesis que: (9.9) La probabilidad se escribe como una distribución de Poisson de parámetro λ t . IX.3.2. VARIABLES ALEAOTRIAS CONTINUAS

En este tipo de variables, el espacio de muestra es continuo (en la recta real) y vienen caracterizadas por su función de densidad, que permiten obtener las probabilidades de fallo en intervalos temporales. A continuación, se comentan distintas distribuciones, no introducidaas en capítulos anteriores, que siguen este tipo de variables. Todas ellas deben verificar: •

(9.10)

•

(9.11)

Distribución gamma : La distribución gamma añade dos variables α, función:

β ≥ 0

y está definida por la

(9.12) Y su valor medio se hace corresponder con el tiempo medio entre fallos y es:


295

(9.13) La función gamma se define como: (9.14) Con la propiedad: (9.15) Como ejemplo se considera un componente expuesto a demandas siguiendo una distribución de Poisson de intensidad λ y con intervalos entre demandas independientes Ti. Si el componente falla en la demanda k , el tiempo hasta el fallo es el sumatorio hasta k de Ti. Entonces, T seguirá una distribución gamma de parámetros k y λ. Otra variable que puede seguir este tipo de distribuciones es el tiempo de mantenimiento de un componente. Distribución beta: La distribución beta se define entre 0 y 1. Viene dada por la expresión: (9.16) Donde B(α,β) es la constante de normalización para valores enteros de y β igual a: (9.17) El valor esperado de la distribución beta es: (9.18) Distribución log-normal:

α


La distribución normal o Guassiana es la más utilizada en la estadística ya que permite modelar distintos fenómenos por su naturaleza. A pesar de ello, no resulta útil para modelar tiempos de fallo ya que admite valores negativos. Para solventar esta dificultad, se suele recurrir a la distribución log-normal, derivada de la normal, que sólo considera valores positivos. Su función de distribución viene dada por la siguiente expresión:

(9.19) Con valor medio λ50=eµ.

y σ como desviación típica. La mediana es

Se denomina factor de error a la cantidad: (9.20)

Es decir, el cociente entre los valores de los percentiles 95 y 5. Esta función de distribución suele usarse para representar la incertidumbre en los valores de probabilidad de fallo de algunos componentes y, muy frecuentemente, de fallo humano.

IX.4. DESARROLLO DE UN APS El análisis probabilista de seguridad es una técnica utilizada por sus características en sistemas altamente complejos y de riesgo significativo. Es el caso de la industria convencional en sectores como aeronáutica, petroquímica o nuclear entre otros. En este apartado, se pretende describir los principales pasos a seguir para el desarrollo de un APS en una instalación compleja genérica.


297

La realización de los APS conlleva un estudio detallado de los sistemas que intervienen en la ocurrencia, gestión y mitigación de accidentes. Partiendo de la extensa familiarización con la instalación, se llevan a cabo las tareas de selección de sucesos iniciadores que deben considerarse, el análisis de delineación de los mismos (delineación de secuencias), y la determinación de los equipos y acciones de los operadores necesarios para su gestión, dando lugar al análisis de sistemas y el análisis de fiabilidad humana, respectivamente. Todo ello con el objetivo de proporcionar una frecuencia de ocurrencia de un daño. En el APS se examina la evolución posible de escenarios que conducen a daño severo mediante árboles de sucesos, en los que se representa la evolución de cada posible iniciador postulando el funcionamiento o no de cada función de seguridad que pueda intervenir en la mitigación de esos escenarios. Las funciones de seguridad son los cabeceros de los árboles de sucesos. Ciertas combinaciones de cabeceros en fallo darán lugar a secuencias de daño. Para calcular la frecuencia con que se espera ese daño es necesario calcular la probabilidad de que los sistemas requeridos para desarrollar las funciones de seguridad que mitigan cada accidente, no cumplan su función. El fallo total del sistema es muy poco probable en sistemas tan complejos pues no acostumbra a existir datos de probabilidad de fallo total del sistema. Por esta razón, el análisis profundiza en el fallo de los componentes que forman el sistema dado el gran número de datos sobre los componentes similares instalados en otras instalaciones industriales. Esta forma permite el estudio de escenarios por combinación de fallos de componentes. De los datos posibles para obtener la cuantificación de la fiabilidad de sistemas, en los APS se utiliza el método de los árboles de fallo. Existen otras razones por las que un sistema puede no cumplir su función de seguridad. Un sistema puede encontrarse fuera de servicio por encontrarse en pruebas o en mantenimiento. Estos estados también se estudian


a través de las indisponibilidades de los componentes. Así pues, los parámetros relacionados con la fiabilidad y la disponibilidad de componentes viene dado por: la tasa de fallos para fallos de operación y en espera, la probabilidad de fallos a la demanda y las indisponibilidades por pruebas o mantenimiento. En la tarea de fiabilidad humana, se añaden otros parámetros a tener en cuenta durante la cuantificación como las probabilidades de los errores humanos, calibraciones, etc. Desde el punto de vista de cálculo de fiabilidad, debe tenerse en cuenta que los sistemas requeridos para mitigar las consecuencias de un suceso iniciador han de operar durante un tiempo específico después éste. Los sistemas pueden clasificarse en dos tipos: sistemas en operación normal y sistemas en espera. • Los sistemas en operación normal tienen un funcionamiento requerido

directamente como los sistemas de soporte. No es necesario para estos un cálculo de fallo a la demanda sino un cálculo de fallo en operación durante su tiempo de misión que se les haya asignado. • Los sistemas en espera son los que, normalmente, no están en

operación salvo para la mitigación de las consecuencias de un suceso iniciador. Su característica es que deben cambiar de estado al ser requeridos: válvulas que deben abrir, bombas que deben arrancar, etc. Deben responder a la demanda, por esta razón es necesario un cálculo de fallo a la demanda y un fallo en operación durante el tiempo de operación que se les haya asignado. Los datos obtenidos deben tratarse como funciones de distribución (normalmente con valores medios) y no como números aislados. Estas distribuciones vienen acompañadas por medidas de incertidumbre. A cada suceso básico se le asigna, además de la probabilidad puntual, una función de distribución que permite la realización de cálculos de incertidumbre. Estas


299

distribuciones se obtienen de bases de datos que recogen la experiencia operativa de la industria en general. El desarrollo de un análisis probabilista de seguridad implica un estudio al detalle y muy extenso de los sistemas, componentes y funcionamiento de una instalación compleja. Por esta razón, es inviable proponer un ejercicio práctico de desarrollo de APS en el capítulo aunque se van a añadir en cada uno de los pasos a seguir un ejemplo de cada uno de ellos. A continuación, se describen cada uno de los pasos en el desarrollo de un APS:

IX.4.1. FAMILIARIZACIÓN CON LA PLANTA; IDENTIFICACIÓN DE S UCESOS INICIADORES

El primer caso consiste en identificar aquellos sucesos que pueden provocar condiciones en las que se den consecuencias negativas para la instalación. Para la identificación de sucesos iniciadores se acude a diversos tipos de fuentes, entre ellas, la experiencia operativa de la propia instalación y de otras similares. Es necesario un amplio conocimiento del funcionamiento de la instalación y de sus sistemas. IX.4.2. DELINEACIÓN DE LOS ÁRBOLES DE SUCESOS

A continuación, se deben estudiar las funciones de seguridad necesarias para evitar que el iniciador provoque el daño indeseable a la instalación. Las funciones de seguridad, pueden ser desarrolladas por uno o varios sistemas denominados frontales. A su vez, estos sistemas dependen funcionalmente de otros conocidos como sistemas de soporte. Todo sistema, sea frontal o de soporte, debe tener definidos unos criterios de éxito en función de las variables de proceso, cuyo cumplimiento asegura que el sistema será capaz de realizar la función encomendada.


Existe un número indeterminado de iniciadores, por esta razón no se realiza un estudio de secuencias individuales sino que se agrupan para los que la evolución del accidente es similar. La agrupación se hace en función del tipo de iniciador, de la evolución esperada y del tipo de protecciones demandadas. La evolución de los accidentes a partir de un suceso iniciador se representa mediante un árbol de sucesos, que contiene un conjunto de los sistemas que intervienen en la mitigación del accidente. A los sistemas que aparecen en los árboles de sucesos se les denomina cabeceros. El posible éxito o fracaso de cada cabecero da lugar a la aparición de dos secuencias, cada uno con consecuencias eventualmente diferentes. La figura 6 ilustra un ejemplo de un árbol de sucesos. Si el número de funciones de seguridad, también denominadas cabeceros, que se contempla en el árbol es N, resulta obvio que el número de secuencias que se pueden derivar de un iniciador es 2 N. No obstante, se trata de una cota superior porque algunas de las combinaciones resultan físicamente imposibles. La construcción de un árbol de eventos se inicia por su suceso iniciador y posteriormente se bifurca en diferentes ramas. Cada bifurcación representa el éxito o fracaso de cabeceros. El árbol termina con las posibles consecuencias de cada suceso iniciador. Una consecuencia es la afectación de la planta tras un accidente. Puede ser nula (éxito de la actuación frente al accidente), parcial o de daño. En el final de cada secuencia, se encuentra un cabecero más que contiene la consecuencia y la probabilidad de ocurrencia de ésta. Supongamos que nuestro objetivo es mantener la refrigeración de un mecanismo mediante un circuito hidráulico. Un posible suceso iniciador seria la rotura de la tubería que contiene el refrigerante. Como cabeceros, aparecería cada uno de los sistemas encargados de mitigar esa pérdida de caudal por otras vías de aporte o los sistemas encargados de reparar la rotura de la línea.


301

Como consecuencia, la situación final. A cada una de las distintas consecuencias se llegaría a través de una secuencia que sería el camino seguido desde el la rotura de la tubería.

Figura 9.4. Ejemplo de árbol de sucesos. IX.4.3. ÁRBOLES DE FALLO

Cada uno de los sistemas que intervienen en el árbol de sucesos y se representa en los cabeceros, está formado por un conjunto de componentes con una probabilidad asociada de fallo. Los árboles de fallada son representaciones de la disposición de cada componente y sus dependencias con el funcionamiento del sistema. Así pues, la fiabilidad de los sistemas dependerá de la fiabilidad de sus componentes. La Figura 9.5 es un ejemplo de árbol de fallo. La construcción de un árbol de falloempieza en la definición del criterio de fallo del sistema, también llamado top event . A partir del top event se identifican las posibles causas básicas en términos de fallos de componentes. El álgebra booleana permite la representación de la relación entre componentes y es representada en el árbol de fallos mediantes puertas lógicas. En los árboles de fallos se pueden encontrar los siguientes tipos de sucesos:


Sucesos básicos: Un suceso básico es un evento que contribuye al fallo del suceso que estudia un árbol de fallos Son aquellos que no pueden desarrollarse mediante otro árbol, no son salidas de ninguna puerta lógica. Los sucesos básicos toman un valor de ocurrencia a partir de los cuales se empieza la tarea de cuantificación, son sucesos estadísticamente independientes. Sucesos casa: Son aquellos a los que se les asigna un valor de probabilidad según convenga. Estos valores vienen dados por las condiciones de contorno y permiten eliminar o agregar partes del árbol según el modo de operación del sistema que interese analizar. Puertas: Son las salidas de las puertas lógicas y por tanto, pueden expresarse como combinación de otros sucesos.

Figura 9.5. Árbol de sucesos. Siguiendo el ejemplo de aplicación anterior, cada sistema encargado de la mitigación, llevaría asociado un árbol de fallos donde aparecería cada uno de sus componentes. Un sistema de mitigación posible seria uno encargado de suministrar refrigerante al circuito desde otra fuente. Para ello, el sistema se compone de otras válvulas y bombas. Cada uno de estos componentes aparece junto a sus tasas de fallo en el árbol de fallos.


303

IX.4.4. ANÁLISIS DE DATOS

Tanto los árboles de sucesos como los de fallo representan un modelo, que depende de los datos, para obtener una estimación cuantitativa del riesgo. Los valores numéricos de la frecuencia de los sucesos iniciadores y la probabilidad de los sucesos básicos permiten la cuantificación de las secuencias de accidente. Para calcular la probabilidad de fallo de los sucesos básicos se agrupan los componentes según criterios, como el tipo, el modo de fallo o por sistemas. Dentro de cada grupo, se analizan los datos operativos de los componentes, como el tiempo de operación, la frecuencia de la revisión, el número de fallo y demandas, etc. Los datos de probabilidad arrastran una parte genérica y otra particular derivada de la experiencia operativa de la propia instalación. También deben calcularse las probabilidades de indisponibilidad de componentes por pruebas y mantenimiento. En el análisis de datos hay que tener en cuenta el estudio de los fallos de causa común , que hacen que los fallos de los componentes no sean independientes entre sí. Un grupo de causa común es conjunto de componentes afectados por un mismo fallo. Una parte muy importante en este punto es el análisis de fiabilidad humana. Las actuaciones humanas pueden intervenir en los árboles de fallos y de sucesos de forma trascendental. Por esta razón, en los árboles de fallo aparecen errores humanos como la calibración de componentes o sistemas, acciones humanas que pueden variar la frecuencia del iniciador, las acciones que determinarán la actuación de recuperación de sistemas o directamente las acciones que pueden llevar a daño.


En el ejemplo que se está siguiendo en el capítulo, cada uno de los fallos de los componentes de los sistemas (bombas, válvulas, etc.) se define como suceso básico con una frecuencia y modelo asociado. La cuantificación permitirá calcular la probabilidad de que la ocurrencia del suceso iniciador tenga una consecuencia negativa. El posterior análisis de resultados permitirá la propuesta de mejoras o cambios en el funcionamiento de la instalación. En el caso del ejemplo, podría ser el colocar de un revestimiento de las vías principales de aporte de refrigerante, añadir otro sistema de mitigación, etc. IX.4.5. CUANTIFICACIÓN

La tarea principal de la cuantificación es obtener las ecuaciones booleanas de las secuencias de accidente y las frecuencias de daño a la instalación asociadas y agrupadas por suceso iniciador. Se obtendrá la ecuación final de daño en términos de conjunto mínimo de fallo y de su frecuencia asociada. Para entender mejor esta tarea, a continuación se introducen dos conceptos protagonistas en la tarea de cuantificación: 1) Álgebra booleana y 2) Conjuntos mínimos de fallo. 1) Álgebra de Boole: Se ha visto que la representación en árboles de fallo se hace a través de puertas lógicas de tipo OR y AND, que son operadores cuyas entradas son probabilidades (por ejemplo, indisponibilidad) y como salidas también probabilidades. La combinación de los cabeceros fallados a través de las puertas lógicas, determinarán el daño final a la instalación. Esta estructura matemática puede tomar valores de 0 y 1 y responde a las reglas de operaciones binarias AND (producto) y OR (suma). Supóngase dos sucesos independientes A y B, C la salida y P(X) la probabilidad de que X suceda. Para una puerta OR, la probabilidad de que falle C es la probabilidad de que falle A o B: P(C) = P(A) + P(B) –


305

P(A) P(B). Para una puerta AND, la probabilidad de que falle C es la probabilidad de que falle A y B: P(C) = P(A) P(B) si C se considera un sistema, las funciones lógicas representadas son las funciones que representan la fiabilidad para un sistema de dos componentes en series en el caso de la puerta OR y en paralelo en caso de la puerta AND. 2) Conjunto mínimo de fallos: Mediante las reglas booleanas, se simplifican las ecuaciones obtenidas con puertas lógicas hasta una suma irreducible de productos de sucesos básicos. Estas expresiones simplificadas al máximo se conocen como conjunto mínimo de fallos (CMF). Los sucesos básicos que integran los CMF representan la frecuencia del suceso iniciador. La suma de las expresiones booleanas de las secuencias es la función booleana que representa el daño a la instalación. Su representación: ·

·

(9.21) Donde cada Ii es un iniciador y los CMFij representan los conjuntos mínimos de fallo de las secuencias del iniciador i. Con esta ecuación y utilizando las probabilidades de fallo de los sucesos básicos y de las frecuencias de los sucesos iniciadores obtenidas en la tarea de datos se calcula la frecuencia de daño. IX.4.6. ANÁLISIS DE RESULTADOS

El tratamiento de los resultados de frecuencia de daño obtenidos en la tarea de cuantificación, permite un análisis sobre el diseño de la instalación. Los valores de frecuencia de ocurrencia de sucesos permiten identificar cuáles son las combinaciones de iniciadores, fallos de sistemas o errores en la operación con probabilidades más altas de ocurrencia. Cada una de estas combinaciones tiene una probabilidad de ocurrencia pero un mismo componente puede contribuir en


más de una combinación. Por esta razón, una de las partes del análisis de resultados consiste en determinar los componentes o acciones con mayor aportación al daño general de la instalación. Para esta finalidad, existen las medidas de importancia. Las usuales para los APS son el RIF (Risk Increase Factor ) y el FV (Fussell-Veselly ). El RIF se define como el valor de frecuencia de daño cuando el componente está en fallo relativo a la frecuencia original de daño. La medida de FV de un componente se define como el cociente de la frecuencia dada por todos los CMF que contienen fallos de ese componente y la frecuencia global de daño. Los valores obtenidos en la cuantificación no pueden tratarse como valores únicos ya que llevan asociada una incertidumbre porque han sido obtenidos mediante técnicas estadísticas. Por esta razón, vienen representados junto a una distribución, que se debe propagar para obtener dichos valores de incertidumbre de los sucesos básicos. La propagación se hace mediante técnicas de Monte Carlo. Como resultado final, se acostumbra a obtener una distribución estadística de los valores de daño junto (valor medio) junto a los percentiles 5 y 95.

IX.5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS DEL C APÍTULO − Bedford T, Cooke R. 2001. Probabilistic Risk Analysis. Foundations and

Methods. − Mc Cormick NJ. 1981. Reliability and Risk Analysis. − Rasmussen N. 1975. Reactor Safety Study.

Parte 3 Terminología informático

internacional

y

soporte

X TERMINOLOGÍA

X.1. DEFINICIONES Y TÉRMINOS Algunas de las definiciones a continuación no tienen una referencia – son definiciones utilizadas por los autores, pero no necesariamente de aceptación general.

Accidente, (accident) : Sucesos que tengan o puedan tener consecuencias catastróficas. (RAMS. Villemeur, Alain). Activo, (assets) : un elemento considerado formalmente como contable. (EN 13306:2001). Análisis de árbol de fallos, (fault tree analysis) : Análisis para determinar qué modos de fallo de los subsistemas o eventos externos, o combinaciones de ellos, puede derivar en un modo de avería de un elemento, presentado en forma de árbol de fallas. (191 IEC 50) Análisis de averías (fault assessment) : Examen lógico y sistemático de un elemento con el fin de identificar y analizar la probabilidad, las causas y las consecuencias de averías potenciales. (EN 13306:2001)


Análisis de criticidad (criticality analysis) : Análisis para la evaluación de la probabilidad - severidad del fallo. (RAMS. Villemeur, Alain). Análisis de fallos (failure analysis) : Examen lógico y sistemático de un elemento que presenta un fallo, con el fin de identificar y analizar el mecanismo de fallo, la causa de fallo y las consecuencias del fallo. (EN 13306:2001). Análisis de los modos de fallo, efectos y sus criticidad (FMECA) (failure modes, effects and criticality analysis) : Método cualitativo de análisis del sistema que implica modos de fallo y análisis de los efectos, junto con un análisis de criticidad. (191 IEC 50) Análisis probabilista de riesgos (Probabilistic risk analysis) : Estudio destinado a evaluar los riesgos de un sistema que utiliza un método probabilístico. (RAMS. Villemeur, Alain) Nota: Abreviado es PRA. Análisis probabilista de seguridad (Probabilistic security analysis) : Estudio destinado a evaluar la seguridad de un sistema que utiliza un método probabilístico. (RAMS. Villemeur, Alain)

Nota: Abreviado es PSA. Aparato (Device) : Cualquier parte, componente, dispositivo, subsistema, unidad funcional, equipo o sistema que pueda considerarse individualmente. (CEI 60050-191:1990)

Terminología 311

Aplicable (Applicable) : Una de las tareas de mantenimiento preventivo es aplicable cuando se mejora la fiabilidad de un componente y reduce su tasa de fallo. Aseguramiento de la calidad (Quality assurance) : Todas las acciones planificadas y sistemáticas necesarias para proporcionar la confianza adecuada de que un producto o servicio satisface determinados requisitos para la calidad. (ISO 8402) Atributo(s) (Atribute(s)) : Una característica distintiva del diseño de un componente, de su aplicación y / o de su servicio. Auxiliares (Ancillary): Se utiliza para describir un sistema o componente, cuya avería no tiene efectos adversos sobre la instalación, el medio ambiente o en el propio sistema. Avería (Fault): Estado de un elemento caracterizado por su incapacidad para cumplir una función requerida, excepto la incapacidad derivada por el mantenimiento preventivo u otras acciones previstas o debido a falta de recursos externos. (CEI 60050-191:1990) Avería latente (Latent fault): Avería existente que todavía no ha sido detectada Avería no crítica (Non critical fault ): Avería de una unidad de equipo que no causa la interrupción inmediata de la capacidad para cumplir la función requerida. Avería parcial (Partial fault) : Avería caracterizada por el hecho de que un elemento pueda desarrollar únicamente algunas pero no todas las funciones requeridas.


Nota: En algunos casos puede ser posible utilizar el elemento con un resultado de servicio reducido Calidad (Quality) : La totalidad de las propiedades y características de un producto o servicio que le confieren su aptitud para satisfacer necesidades explícitas o implícitas. (ISO 8402) Calidad de servicio (Quality of service) : El efecto colectivo del rendimiento de los servicios que determina el grado de satisfacción de un usuario del servicio. (191 IEC 50) Capacidad (capability) : La capacidad de un elemento para satisfacer la demanda de servicios con características cuantitativas dadas en relación con sus condiciones internas. (191 IEC 50) Causa de fallo (Failure cause / root cause) : Circunstancias que derivadas del diseño, fabricación o uso han conducido a un fallo. (CEI 60050-191:1990) Nota 1: la razón que conduce al fallo puede ser el resultado de uno o más de los factores siguientes: fallo de diseño, fallo de fabricación, fallo de instalación, fallo por uso inapropiado, fallo por manipulación inadecuada, fallo relacionado con el mantenimiento. Nota 2: Para identificar la causa de la avería, normalmente se requiere realizar una investigación profunda que revele los factores organizacionales y humanos, así como las causas técnicas que pudieron originar la avería. Causa de fallos común (Common failures cause) : Fallos dependientes procedentes de la causa directa mismo. (RAMS.Villemeur,Alain)

Terminología 313

Ciclo de vida (Life cycle) : Intervalo de tiempo que comienza con el inicio del diseño y termina con la retirada del elemento. Clase de equipo (Equiment class ): Clase de unidades de equipo. EJEMPLO: todas las bombas.

Clase de severidad (Severity class) : Efecto en el funcionamiento de la unidad de equipo. Componente (Component) : La parte más pequeña de un sistema que es necesario y suficiente para tener en cuenta para el análisis del sistema. (RAMS. Villemeur, Alain) Componente crítico (Critical Component) : Componente cuyo fallo funcional afecta negativamente a la instalación, el medio ambiente y / o el sistema en el que reside. Confiabilidad (Dependability) : Término colectivo utilizado para describir el rendimiento de los factores que influyen en la disponibilidad: el rendimiento fiabilidad, el rendimiento de la mantenibilidad y el rendimiento de soporte logístico de mantenimiento. (191 IEC 50) Nota: ver el termino de seguridad de funcionamiento Conformidad (Conformity) : Cumplimiento por parte de un producto, proceso o servicio de las condiciones especificadas. (EN 13306:2001) Consecuencias (de un evento) (Consecuence) :Conjunto de eventos que parecen ser una continuación lógica derivada de otro evento. (RAMS. Villemeur, Alain)


Datos de ensayo (Test data) : Datos observado obtenidos durante las pruebas. (191 IEC 50) Datos de explotación (Operating data) : Datos observados y obtenidos durante la operación de campo. (191 IEC 50) Datos de referencia (Reference data): Datos que, de común acuerdo, puede ser utilizado como un estándar o como una base para la predicción y / o comparación con los datos observados. (191 IEC 50) Datos observados (Observed data) : Valores relacionados con un elemento o un proceso obtenidos por observación directa. (191 IEC 50) Nota: Los valores mencionados podrían ser eventos, instantes de tiempo, intervalos de tiempo, etc Datos Operacionales (Operacional data) : Valores determinados con arreglo a las condiciones de funcionamiento dadas. (RAMS. Villemeur, Alain)

Defecto (Default) : Perdida de una característica deseada de una entidad de un elemento cuando esta pérdida supera los límites aceptables. (RAMS. Villemeur, Alain) Degradación (Degradation) : Proceso irreversible en una o más características de un elemento con el tiempo, el uso o bien por una causa externa

Terminología 315

(EN 13306:2001) Nota: La degradación puede conducir al fallo. La degradación se denomina a menudo desgaste Demanda (Demand) : Activación de la función requerida (incluye tanto la activación operativa como de prueba). (CEI 60050-191:1990) Descriptor de averías (Fault descriptor) : Aparente causa de una avería. Nota: Tal como se indica normalmente en el sistema de control de mantenimiento. Desempeño confiable (Reliable performance) : capacidad de un objeto para realizar una función requerida bajo determinadas condiciones durante un intervalo de tiempo determinado. (CEI 60050-191:1990) Diagrama de bloques de fiabilidad (Reliability block diagram) : El diagrama de bloques muestra, para uno o varios modos de funcionamiento de un elemento complejo, como las fallos de los subsistemas representados por los bloques, o combinación de ellos, dan lugar a un fallo del elemento. (191 IEC 50) Disponibilidad (Availability) : capacidad que tiene un aparato de desempeñar una función requerida bajo determinadas condiciones, en un momento determinado o durante un intervalo de tiempo específico, asumiendo que existan los recursos externos requeridos. [CEI 60050-191:1990]


Disponibilidad instantánea (Instantaneus availability) : Probabilidad de que un elemento esté en un estado para llevar a cabo una función requerida en las condiciones dadas en un instante determinado de tiempo, suponiendo que se proporcionan los recursos necesarios externos. (191 IEC 50) Disponibilidad media (Mean availability) : La media de la disponibilidad instantánea en un intervalo de tiempo determinado [t1, t2]. (191 IEC 50) Nota: La disponibilidad media está relacionada con la disponibilidad instantánea A (t), como A( t 1 , t 2 ) =

1 t2

t2

− t 1 ∫t

A( t )dt

1

Disponibilidad en régimen permanente (Steady-state availability) : Media de la disponibilidad instantánea en condiciones de régimen permanente en un intervalo de tiempo dado. (191 IEC 50) Durabilidad (Durability) : Capacidad de un elemento de desarrollar una función requerida bajo unas condiciones dadas de uso y de mantenimiento hasta que se alcance un estado limite. Nota: un estado limite de un elemento puede caracterizarse por el fin de la vida útil, por su inadecuación por cualquier razón económica o tecnológica, o por otros factores relevantes (EN 13306:2001) Duración (Duration) : La diferencia entre los puntos extremos de un intervalo de tiempo. (191 IEC 50)

Terminología 317

Efecto (Efect) : El conjunto de manifestaciones de todo tipo que se derivan de un solo fallo . (RAMS. Villemeur, Alain) Eficacia del mantenimiento (Maintenace effectiveness) : Razón ente el objetivo en el desarrollo del mantenimiento y el resultado real. Eficiencia del mantenimiento (Maintenance efficiency) : Razón entre los recursos planificados o esperados, necesarios para ejecutar la tarea de mantenimiento requerida, y los recursos realmente utilizados. Elemento (Item, entity) : Cualquier parte, componente, dispositivo, subsistema, unidad funcional, del equipo sistema que puede ser individualmente considerado. (191 IEC 50) Nota 1: Una elemento también puede ser llamado un 'item'. Nota 2: un número dado de elementos, por ejemplo, un conjunto de elementos o una muestra, pueden por si mismos considerarse como un elemento Elemento reparable (Repairable ítem) : Elemento que puede, después de un fallo y bajo unas condiciones determinadas, devolverse a un estado en el cual pueda desarrollar una función requerida (EN 13306:2001) Nota: las condiciones determinadas pueden ser económicas, ecológicas, técnicas y/o otras Elemento reparado (Repaired ítem) : Elemento reparable que es de hecho reparado después de un fallo.


(EN 13306:2001) Ensayo de conformidad (Compliance test) : Ensayo destinado a mostrar si una característica o propiedad de un elemento es o no conforme con la especificación establecida. (EN 13306:2001) Equipos funcionalmente críticos (Functionally criticao equipment) : Los componentes individuales o sistemas cuyo fallo tiene un efecto adverso sobre la seguridad de la instalación, operación y / o el medio ambiente Error (Error) : Una discrepancia entre un valor o condición monitorizada, observada o medida y el valor o condición verdadera, especificada o teóricamente correcta. ((191 IEC 50)) Error humano (Human error) : Acción humana que produce un resultado no deseado. (191 IEC 50) Estado de disponibilidad (Availavility state) : Estado de un elemento caracterizado por el hecho de que pueda desempeñar una función requerida. (191 IEC 50) Nota: Este estado se relaciona con el desempeño de disponibilidad Estado de espera (Standby state) : Estado no operativo durante el tiempo requerido. (191 IEC 50)

Terminología 319

Estado de funcionamiento (Operating state) : Estado cuando un elemento realiza una función requerida. (191 IEC 50) Estado de incapacidad (Disabled state) : Estado de un elemento caracterizado por su incapacidad, por cualquier razón, para desempeñar una función requerida. (191 IEC 50) Estado de inactividad (Idle state) : Estado de un aparato que se caracteriza por presentar un fallo o una posible incapacidad para cumplir una función específica durante el mantenimiento preventivo. Estado de indisponibilidad (Down state) : Estado de un elemento caracterizado tanto por una avería o por una posible incapacidad para desempeñar una función necesaria durante el mantenimiento preventivo. (191 IEC 50) Nota: Este estado se relaciona con el rendimiento de la disponibilidad. Estado de no Funcionamiento (Non operating state) : Estado cuando una elemento no cumple una función requerida. (191 IEC 50) Estado degradado (Degraded state) : Estado de un elemento que cumple sus funciones con características inferiores a los valores asignados o cumple sólo un parte de sus funciones. (191 IEC 50)


Estado en régimen permanente (Steady state) : determina un valor determinado para las condiciones de un elemento cuando los parámetros característicos del elemento se mantienen constantes. (191 IEC 50) Estado operativo (Operating time) : estado en el que un aparato cumple una función requerida. (CEI 60050-191:1990) Evento catastrófico (Catastrophic event / failure) : Cualquier acontecimiento que pueda dar lugar a la pérdida de la función primaria(s) del sistema (s) de la que puede resultar en un daño importante al entorno del sistema, y / o causar daños a la integridad física o pérdidas de vidas. (RAMS. Villemeur, Alain) Explotación (Operation / explotation) : La combinación de todas las acciones técnicas y administrativas destinadas a permitir a un elemento realizar una función requerida, reconociendo la necesaria adaptación a los cambios de las condiciones externas. (191 IEC 50) Nota: por las condiciones externas se entienden, por ejemplo, la demanda de servicios y las condiciones ambientales. Fallo (Failure): La terminación de la capacidad de una elemento para realizar una función requerida. Nota. Tras el fallo, el elemento tiene un avería. Nota . "El fallo" es un evento, a diferencia de la "avería", que es un estado. (191 IEC 50)

Terminología 321

Fallo (Failure) : suceso en un aparato que se caracteriza por su incapacidad de este para cumplir una función requerida, excepto cuando esto ocurra durante el mantenimiento preventivo u otras acciones previstas, o debido a la falta de recursos externos. (CEI 60050-191:1990) Fallo crítico (Critical failure) : fallo de una elemento del equipo que origina un cese inmediato de la capacidad de realizar su función. Fallo crítico (Critical failure) : Un fallo que se evalúa como probable del que puede resultar daños a personas o daños materiales importantes. Fallo de causa común (Common cause failure) : Fallos de diferentes elementos originados por un mismo evento pero que no son consecuencias de otros. (191 IEC 50) Fallo de modo común (Comon mode failure) : fallo de varios elementos caracterizado por el mismo modo de avería. (191 IEC 50) Fallo funcional (Functional failure) : Un fallo que resulta en la pérdida de la función para la que está diseñado el componente o sistema. Fallo no crítico (Non critical failure) : Un fallo que se valora que no puede provocar lesiones a personas, daños materiales u otras consecuencias inaceptables. (191 IEC 50)


Fallo por desgaste (Degraded failure) : Fallo cuya probabilidad de incidencia aumenta con el paso del tiempo, como resultado de los procesos inherentes al elemento Nota: También es llamado "Error de la edad». (191 IEC 50) Fallo por envejecimiento (Ageing failure) : fallo cuya probabilidad de aparición se incrementa con el paso del tiempo. Este tiempo es independiente del tiempo de operación del elemento. (EN 13306:2001) Nota: El envejecimiento es un fenómeno físico que implica una modificación de las características físicas y/o químicas del material. Fallo primario (Primary failure) : fallo de un elemento no causado directa o indirectamente por un fallo o avería de otro elemento. (EN 13306:2001) Fiabilidad (medida) (Reliability) : La probabilidad de que una entidad puede realizar una función necesaria en las condiciones dadas para un intervalo de tiempo determinado, [t1, t2]. (191 IEC 50) Nota: 1. En general se supone que el elemento está en estado para realizar la función requerida en el comienzo del intervalo de tiempo. Nota 2. El término fiabilidad también se usa para denotar el rendimiento de fiabilidad cuantificado por esta probabilidad. Fiabilidad (rendimiento) (Reliability): La capacidad de una entidad para

Terminología 323

realizar una función necesaria en las condiciones dadas y para un intervalo de tiempo dado. (191 IEC 50) Nota: En general se supone que la entidad está en un estado para realizar esta función requerida en el comienzo del intervalo de tiempo. Nota: El término fiabilidad también se utiliza como una medida del rendimiento de fiabilidad. Fiabilidad humana (Human reliability) : La capacidad de un operador humano de realizar una misión requerida en unas condiciones dadas y en un intervalo de tiempo dado. (RAMS. Villemeur, Alain) Función requerida (Required function) : función o combinación de funciones de un aparato que se consideran necesarias para brindar un determinado servicio. (CEI 60050-191:1990) Horas-hombre de mantenimiento (Maintenance man-hours) : duración acumulada de los tiempos de mantenimiento individual expresado en horas empleadas por el personal de mantenimiento para un tipo específico de acción de mantenimiento o durante un intervalo de tiempo determinado. (CEI 60050-191:1990) Nota: para mayor información específica, remítase a la Figura 191-10 “Diagrama de tiempo de mantenimiento” en CEI 60050-191. Incidente (Incident) :Suceso que tenga o pueda tener efectos o consecuencias criticas.


(RAMS. Villemeur, Alain) Indisponibilidad (Unavailability) : La incapacidad de una entidad a estar en condiciones para llevar a cabo una función requerida en unas condiciones dadas y en un instante determinado de tiempo. (RAMS. Villemeur, Alain) Indisponibilidad (medida) (Unavailability) : La probabilidad de que una entidad no está en condiciones de realizar una función requerida, en unas condiciones dadas y en un instante determinado de tiempo. (RAMS. Villemeur, Alain) Nota: El termino indisponibilidad también se utiliza para denotar la indisponibilidad de rendimiento cuantificado por esta probabilidad. Indisponibilidad en régimen permanente (Steady state / unavailability) : Media de la indisponibilidad instantánea en condiciones de régimen permanente en un intervalo de tiempo dado. ((191 IEC 50)) Indisponibilidad instantánea (Instantaneus unavailability) : La probabilidad de que un elemento no esté en condiciones de desempeñar una función requerida en las condiciones dadas en un instante determinado de tiempo, suponiendo que se proporcionan los recursos necesarios externos. (191 IEC 50) Indisponibilidad media (Mean unavailability) : Media de la indisponibilidad instantánea en un intervalo de tiempo determinado [t1, t2]. (191 IEC 50)

Terminología 325

Nota: La disponibilidad media está relacionada con la disponibilidad instantánea A (t), como U( t 1 , t 2 ) =

1 t2

t2

− t 1 ∫t

U( t )dt

1

Instante de tiempo (Time instant ) : Punto en una escala de tiempo. (191 IEC 50) Intervalo de tiempo ( Time interval) : La parte de una escala de tiempo, y descrita, entre dos instantes de tiempo determinado. (191 IEC 50) Logística de Mantenimiento (Maintenance support) : La capacidad de una organización de mantenimiento, en determinadas condiciones, para proporcionar bajo demanda, los recursos necesarios para mantener una elemento, en virtud de una política de mantenimiento dada. (191 IEC 50) Nota: Las condiciones dadas están relacionadas con el elemento en si mismo y las condiciones en las que el elemento es usado y mantenido. Mantenibilidad (medida) ( Maintenability) : La probabilidad de que una determinada acción de mantenimiento activo de un elemento en determinadas condiciones de uso, puede llevarse a cabo dentro de un intervalo de tiempo indicado, cuando el mantenimiento se realiza bajo determinadas condiciones y utilizando los procedimientos y los recursos establecidos, considerando que el elemento esta defectuoso en el tiempo t = 0. (191 IEC 50)


Mantenibilidad (rendimiento) ( Maintenability) :La capacidad de una entidad en determinadas condiciones de uso, de ser conservado, o devuelto a un estado en que se puede realizar una función requerida, cuando el mantenimiento se realiza bajo determinadas condiciones y utilizando los procedimientos establecidos y los recursos. (191 IEC 50) Nota: El término de mantenibilidad" también se utiliza como una medida del rendimiento de mantenibilidad. Mantenimiento (Maintenance) : combinación de acciones técnicas y administrativas, incluyendo supervisión, cuyo fin es mantener o reparar el aparato para que opere en un estado que le permita realizar las funciones requeridas. (CEI 60050-191:1990) Mantenimiento basado en condición (Condition based maintenance) : Mantenimiento preventivo basado en la monitorización del funcionamiento y/o de los parámetros del elemento, y las acciones subsiguientes. Nota: La monitorización del funcionamiento y de los parámetros puede ser programado, bajo demanda o continuo Mantenimiento correctivo (Corrective maintenance) : mantenimiento que se lleva a cabo después de haber reconocido la existencia de una avería, a fin de devolver a la pieza de equipo al estado que le permita realizar una función requerida. [CEI 60050-191-1990] Mantenimiento no programado ( Non scheduled maintenance): Mantenimiento llevado a cabo, no en conformidad con un calendario

Terminología 327

establecido, sino después de la recepción de una indicación sobre el estado de un elemento. (191 IEC 50) Mantenimiento predictivo (Predicted maintenace) : Mantenimiento basado en la condición realizado siguiendo una previsión consecuencia del análisis y evaluación de los parámetros significativos de la degradación del elemento. (EN 13306:2001) Mantenimiento preventivo (Preventive maintenance) : mantenimiento realizado a intervalos predeterminados o según criterios establecidos, y cuyo fin es reducir la probabilidad de fallo o la degradación del funcionamiento de un elemento. (EN 13306:2001) Mantenimiento programado (Scheduled maintenance) : Mantenimiento preventivo ejecutado de acuerdo a un programa de tiempo establecido, o a un número de unidades de uso definido. (EN 13306:2001) MDT (tiempo medio de indisponibilidad) (Mean down time) : La expectativa del tiempo de indisponibilidad (191 IEC 50) Mecanismo de fallo (Failure mechanism) : proceso físico, químico o de otro tipo que ha generado una fallo. (CEI 60050-191:1990) Media (valor medio de una variable) (Mean) : El valor obtenido como la expectativa de una variable aleatoria. (191 IEC 50)


Media de horas/hombre de mantenimiento (Mean maintenace man- hours): La expectativa de las horas/hombre de mantenimiento. (191 IEC 50) Medida (en el tratamiento probabilístico de confiabilidad) (Measure) : Una función o una cantidad utilizada para describir una variable aleatoria o un proceso aleatorio. (191 IEC 50) Nota: Para una variable aleatoria, son ejemplos de medidas de la función de distribución y la media. Modelo de fiabilidad (Reliability model) : Un modelo matemático utilizado para la previsión o estimación de las medidas del rendimiento de la fiabilidad de un elemento. (191 IEC 50) Modo de avería (Fault model) : Método mediante el cual se establece la incapacidad de un elemento para desarrollar un función requerida. Nota: Se desaconseja el uso del término “modo de fallo” en este sentido

Modo de fallo (Failure mode) : Efecto por el cual es observado el fallo. (IEC 271) Modo de fallo dominante (Dominat failure mode) : El modo más probable de fallo de un componente durante su vida de diseño.

Terminología 329

Modos de fallo y análisis de los efectos (FMEA) (Failure modes and effects analysis) : Método cualitativo de análisis del sistema que comprende el estudio de los modos de fallos que puede existir en cada componente del sistema y la determinación de las causas y los efectos de cada modo de fallo. ((191 IEC 50))

Monitorización de la condiciones (Condition monitoring) : Pruebas adecuadas e inspecciones llevadas a cabo para determinar el estado actual de desgaste y el deterioro progresivo de un componente con el fin de predecir cuándo se alcanzará el punto de fallo esperado. MRT ( tiempo medio de reparación) ( Mean repair time) . La esperanza matemática del tiempo de reparación. (191 IEC 50) MTBF (tiempo medio entre fallos) ( Mean time between failure): La esperanza matemática del tiempo de funcionamiento previsto entre dos fallos. (191 IEC 50) MTTF (tiempo medio hasta el fallo) ( Mean time to failure) : La esperanza matemática tiempo de funcionamiento previsto para el fallo. (191 IEC 50) MTTFF (Tiempo medio hasta el primer fallo) ( Mean time to first failure) : La esperanza matemática del tiempo de funcionamiento previsto para el primer fallo. (191 IEC 50) MTTR (tiempo medio de reparación) ( Mean time to restoration / mean time to recovery) : La esperanza matemática de tiempo de restauración (o reparación). (191 IEC 50)


MUT (tiempo medio de disponibilidad) (Mean up time): La esperanza matemática del tiempo de disponibilidad. (191 IEC 50) Parte mantenible (Maintenable part) : aparato que constituye una parte o ensamblaje de partes, que generalmente se encuentra en el nivel más inferior de la jerarquía del mantenimiento. Período de fallo inicial (Initial failure period) : Período inicial en la vida de un elemento, que comienza en un instante determinado de tiempo y durante el cual la intensidad de fallo instantánea de un elemento reparable o la tasa de fallo instantáneo de elemento no reparable es considerablemente más alto que el de la período posterior. (191 IEC 50) Período de fallo por envejecimiento (Ageing failute period) : Posible periodo en la vida de un elemento en el que la tasa de fallo aumenta rápidamente en comparación con el período anterior. (IEC 271) Período de funcionamiento no requerido (Operating non required period) :El intervalo de tiempo durante el cual el usuario no requiere la entidad esté en condiciones para desempeñar una función requerida (191 IEC 50)

Período de tasa de fallos constante (Constant failure rates period) : Período en la vida de un elemento reparable durante el cual la intensidad de fallo es aproximadamente constante. (191 IEC 50)

Terminología 331

Período de monitorización (Monitoring Period) : intervalo de tiempo entre la fecha de inicio y la fecha de recopilación de los datos. Período de tasa de fallos constante (Constant failure rate period) : Período en la vida de un elemento reparable en que el la tasa de fallos es aproximadamente constante. (191 IEC 50) Período requerido de funcionamiento (Operating requirement period) : El intervalo de tiempo durante el cual el usuario requiere que la entidad esté en condiciones para desempeñar una función requerida. (191 IEC 50) Predicción (Prediction) : El proceso de cálculo utilizado para obtener la predicción del valor predicho (s) de una cantidad. (191 IEC 50) Nota: el término predicción también puede ser usado para indicar la predicción de valor de una de una cantidad. Recolector de datos (Data collector) : persona u organización a cargo del proceso de recolección de datos. Redundancia (Redundacy) : En un elemento, es la existencia y disponibilidad de dos o más medios para realizar una función requerida. (CEI 60050-191:1990) Redundancia activa (Active redundacy) : Redundancia en el que todos los medios para realizar una función requerida están dispuestos para funcionar simultáneamente. (191 IEC 50)


Redundancia en espera (Standby redundacy) : Redundancia en la cual una parte de los medios para desarrollar la función requerida están dispuestos para operar, mientras que la(s) parte(s) restante(s) de aquellos se encuentran inoperativos hasta que se necesiten. Nota: La redundancia en espera también se denomina “redundancia pasiva” (EN 13306:2001) Redundancia de la unidad de equipo (Equipment unit redundacy) : ( A nivel de unidad de equipo) disponibilidad de más de un medio para realizar la función requerida. EJEMPLO: 3 X 50 %

Redundancia pasiva (Pasive redundacy): Esa redundancia donde una parte de los medios para realizar la función requerida están destinados a operar mientras que la parte restante de los medios están inoperativos hasta que sean necesitados. (191 IEC 50) Reparación (Repair) : La parte de mantenimiento correctivo en la cual acciones manuales se desarrollan sobre el elemento. (191 IEC 50) Repuesto (spare parts / replacement) : Elemento destinado a reemplazar un elemento análogo, con el fin de restablecer la función requerida original del elemento. (EN 13306:2001)

Terminología 333

Retraso logístico (Logistic delay / Technical delay) : Parte del tiempo durante el cual el mantenimiento no puede ejecutarse debido a la necesidad de adquirir recursos de mantenimiento, excluyendo cualquier otro retraso administrativo. (EN 13306:2001) Nota: Los retrasos logísticos pueden ser, por ejemplo, debidos a desplazamiento a instalaciones desatendidas, a la espera en la llegada de repuestos, especialistas, equipamiento de ensayo e información, y a la inexistencia de condiciones ambientales apropiadas. Revisión (Revision): Conjunto extenso de exámenes y acciones, ejecutado con el fin de mantener el nivel requerido de disponibilidad y seguridad de un elemento Nota: La revisión puede desarrollarse a intervalos prescritos de tiempo o después de un número de operaciones dado. Nota: La revisión puede requerir un desmontaje completo o parcial del elemento Riesgo (Risk) : Situación que es potencialmente peligroso para el hombre, la sociedad o el medio ambiente. (RAMS. Villemeur, Alain) Riesgo (Risk) : (Medida ) Combinación de la medida de la ocurrencia de un acontecimiento indeseable y la medida de los efectos de las consecuencias. (RAMS. Villemeur, Alain)


Seguridad (medida) (Security) : Probabilidad de que una entidad, en determinadas condiciones no cause los eventos críticos o catastróficos. (RAMS. Villemeur, Alain) Nota: La seguridad a largo plazo también se refiere a la seguridad (el rendimiento). Seguridad (rendimiento) (Security) :Capacidad de una entidad de no causar, en determinadas condiciones, situaciones críticas o catastróficas. (RAMS. Villemeur, Alain) Seguridad de funcionamiento (Dependability) : Conjunto de propiedades utilizadas para describir la disponibilidad y sus factores de influencia: fiabilidad, mantenibilidad y sostenibilidad del mantenimiento. (EN 13306:2001) Nota 1. La seguridad de funcionamiento se utiliza exclusivamente para descripciones generales en términos no cuantitativos. Nota 2. También se utiliza la misma definición con el término “confiabilidad” Sistema (System) : Conjunto determinado de elementos discretos o componentes que están interconectadas, o están interactuando. (RAMS. Villemeur, Alain) Sistemas Críticos (Critical systems) : Sistemas cuyo fallo afecta negativamente a la seguridad de la instalación, el medio ambiente y / o causa una pérdida de consecuencias inaceptables. (191 IEC 50)

Terminología 335

Sostenibilidad del mantenimiento (Maintenance susteinability) : Capacidad de un organización de mantenimiento de disponer del soporte de mantenimiento apropiado en el lugar necesario para desarrollar la actividad de mantenimiento requerida en un instante dado, o durante un intervalo de tiempo determinado (EN 13306:2001) Nota: la sostenibilidad de mantenimiento también es conocida con el termino de “soporte logístico de mantenimiento” Subunidad (subunit) : Ensamblaje de aparatos que cumple una función específica y que es necesaria para que la unidad de equipo logre el desempeño esperado dentro del límite principal. Tarea sobre un componente (Task) work) : Tarea realizada cuando el funcionamiento o la condición del componente alcanza un estado no satisfactorio (lo cual puede ser predefinido o determinado por una evaluación técnica). El estado de desgaste y / o mal funcionamiento se determinará por medio de una operación o prueba de comprobación del estado Suceso no deseado (Non desired event / unwanted event) : Evento (en la vida de una entidad) que no debería ocurrir, o que debería ocurrir con una probabilidad baja considerando los objetivos de confiabilidad. (RAMS. Villemeur, Alain) Tasa de aparición de fallos (Failure rate) : Número de fallos de un elemento en un intervalo de tiempo determinado, dividido por el intervalo de tiempo. (EN 13306:2001) Nota: en ciertos casos la unidad de tiempo puede reemplazarse por unidades de uso


Tasa de fallo instantáneo (Instantaneous failure rate) : El límite, si existe, de la relación entre la probabilidad condicionada en un instante de tiempo, T, de que se produzca el fallo de un elemento en el intervalo de tiempo dado (t + Δ t) y la duración de este intervalo Δt, cuando Δt tiende a cero, considerando que el elemento se encuentra en un estado operativo en el comienzo del intervalo de tiempo. (191 IEC 50) Tasa de reparación (Repair rate) : El límite, en su caso, de la relación entre la probabilidad de que la acción de mantenimiento correctivo termina en un intervalo de tiempo, [t, t + Δ t], y la duración de este intervalo Δt, cuando Δt tiende a cero, dado que la acción no había concluido al comienzo del intervalo de tiempo. (191 IEC 50) Nota: También se llama "tasa de reparación instantánea". Tasa media de fallo (Mean failure rate) : La media de la tasa de fallo instantánea en un intervalo de tiempo determinado [t1, t2]. (191 IEC 50) Nota: La tasa de fallo media está relacionado con la tasa de fallo instantáneo (t), como

λ( t 1 , t 2 ) =

1 t2

t2

− t 1 ∫t

1

λ ( t )dt

λ

Terminología 337

Tasa media de reparación (Mean repair rate) : Media de la tasa instantánea de reparación en un intervalo de tiempo determinado [t1, t2]. (191 IEC 50) Nota: La tasa de fallo media está relacionado con la tasa instantánea de reparación λ (t), como μ(t 1 , t 2 ) =

1 t2

t2

− t 1 ∫t

λ ( t )dt

1

Test (ensayo) (Test) : Experimento llevado a cabo con el fin de medir, cuantificar o calificar una característica o una propiedad de un elemento. (191 IEC 50) Tiempo en espera (Time out) : El intervalo de tiempo durante el cual una entidad está en un estado de espera. (191 IEC 50) Tiempo activo de mantenimiento (Active maintenance time) : Es la parte del tiempo de mantenimiento durante el cual una acción de mantenimiento se realiza en una entidad, ya sea automáticamente de forma manual, con exclusión de los retrasos de logística. [CEI 60050-191:1990] Tiempo activo de mantenimiento correctivo (Active corrective maintenance time) : Es la parte del tiempo de mantenimiento activo durante el cual se realizan sobre un elemento las acciones de mantenimiento correctivo. [CEI 60050-191:1990] Tiempo activo de mantenimiento preventivo (Active preventive maintenace time) : Es la parte del tiempo de mantenimiento activo durante el cual las acciones de mantenimiento preventivo se realizan sobre un elemento. [CEI 60050-191:1990]


Tiempo acumulado (Cumulative time) : La suma de las duraciones de tiempo caracterizado por las condiciones dadas en un intervalo de tiempo dado. ((191 IEC 50)) Tiempo de avería (Break-down time) : Intervalo de tiempo durante el cual un elemento se encuentra en un estado de indisponibilidad debido a un fallo. (191 IEC 50) Tiempo de disponibilidad (Availability time): El intervalo de tiempo durante el cual una entidad está en un estado de disponibilidad. (191 IEC 50) Tiempo de funcionamiento (Operating time) : Intervalo de tiempo durante el cual una entidad está en un estado de funcionamiento. (191 IEC 50) Tiempo de funcionamiento entre fallos (Operating time between failure) : Duración del tiempo total de funcionamiento entre dos fallos consecutivos de un elemento de reparable. (191 IEC 50) Tiempo de inactividad o tiempo muerto (Down time / time-out : Intervalo de tiempo durante el cual un aparato se encuentra en estado de interrupción o inactividad. (CEI 60050-191-1990) Nota: Para mayor información específica, remítase a la figura 191-10 “Diagrama de tiempo de mantenimiento” en CEI 60050-191.

Terminología 339

Tiempo de indisponibilidad (Unavailability time) : El tiempo en el que un elemento está en un estado de indisponibilidad. (191 IEC 50) Tiempo de mantenimiento (Maintenance time) : El intervalo de tiempo durante el cual una acción de mantenimiento se realiza en un elemento, ya sea manualmente o de forma automática, incluidos los retrasos técnicos y retrasos logísticos. (191 IEC 50) Tiempo de mantenimiento correctivo (Corrective maintenance time) : Es la parte del tiempo de mantenimiento durante el cual el mantenimiento correctivo se realiza en una entidad, incluidos los retrasos técnicos y los retrasos inherentes a la logística de mantenimiento correctivo. (191 IEC 50) Tiempo de mantenimiento preventivo (Preventive maintenance time) : Parte del tiempo de mantenimiento durante el cual el mantenimiento preventivo se realiza sobre una entidad, incluidos los retrasos técnicos y logísticos inherentes a los retrasos en el mantenimiento preventivo. (191 IEC 50)

Tiempo de reparación (Repair time) : Parte del tiempo de mantenimiento correctivo activo en el que las acciones de reparación se llevan a cabo sobre un elemento. (191 IEC 50) Tiempo entre fallos (Time between failure) : Duración entre dos fallos consecutivos de un elemento.


Tiempo hasta el fallo (Time to failure) : Duración total de tiempo de funcionamiento de un elemento, desde el instante de su primera puesta en marcha hasta el fallo, o desde el momento de la restauración hasta el fallo siguiente. (191 IEC 50) Tiempo hasta el primer fallo (Time to first failure) : Duración total de tiempo de funcionamiento de un elemento, desde el instante de su primera puesta en marcha, hasta el fallo. (191 IEC 50) Tiempo medio de mantenimiento correctivo activo (Mean active corrective maintenance time) : La esperanza matemática de tiempo que el de mantenimiento correctivo activo. (191 IEC 50) Tiempo medio de funcionamiento entre fallos (Mean operating time between failure / Mean uptime between failure) : Esperanza matemática del tiempo de funcionamiento entre fallos Tiempo medio entre fallos (Mean time between failure) : La esperanza matemática de tiempo entre dos fallos consecutivos de un elemento de reparable. (191 IEC 50) Tiempo operativo (Operating time) : intervalo de tiempo durante el cual un aparato está en estado operativo. (CEI 60050-191:1990)

Terminología 341

Tiempo requerido (Required time) : Intervalo de tiempo durante el cual el usuario demanda que el elemento se encuentre en condiciones de desarrollar un función requerida. Tolerancia a fallos (Fault tolerance) : El atributo de un elemento que hace que sea capaz de desempeñar una función necesaria en presencia de ciertos defectos en subelementos . (191 IEC 50) Unidad de equipo (Equiment unit) : unidad específica de equipo dentro de una clase de equipo, tal como se define dentro del límite principal. EJEMPLO: una bomba

Vida económica de un ciclo (Economic life of a cycle) : El tiempo esperado de permanencia en servicio de un componente antes de necesitar ser reemplazado debido a averías causadas por el envejecimiento. Vida útil (Useful life) : Bajo determinadas condiciones, el intervalo de tiempo que comienza en un instante determinado de tiempo, y que termina cuando la intensidad del fallo se vuelve inaceptable o cuando el elemento se considera irreparable como resultado de una avería. ((191 IEC 50))

XI APLICACIONES SOFTWARE PARA ANÁLISIS RAMS

XI.1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS Una de las estrategias más modernas desarrolladas para gestionar el mantenimiento en todos sus aspectos es la basada en los análisis RAMS: Reliability, Availability, Maintainabilty & Safety, es decir, basada en los análisis de Fiabilidad, Disponibilidad, Mantenibilidad y Seguridad de los equipos, cuatro factores claves a tener en cuenta para realizar una óptima gestión del mantenimiento industrial tanto en la fase preparatoria de un equipo como en su fase de operación. Los análisis RAMS permiten pronosticar la indisponibilidad de un proceso o equipo, de acuerdo a su configuración, fiabilidad de sus componentes, políticas de mantenimiento, recursos disponibles y filosofía operacional. El análisis tiene en cuenta, entre otros factores: la fiabilidad de los equipos, la configuración del sistema, los fallos aleatorios y sus reparaciones, la influencia del “error humano”, las pérdidas de capacidad por degradación, el tiempo fuera de servicio por mantenimiento planificado, la disponibilidad de recursos humanos y materiales y la probabilidad de ocurrencia de eventos especiales no deseados. Estos análisis permiten predecir la mayoría de los escenarios de paro (fallos) del proceso o equipo e identificar las implicaciones económicas de cada escenario probable, considerando la configuración del sistema, la fiabilidad de los equipos, las políticas de mantenimiento y la filosofía operacional. Asimismo permiten identificar los equipos y sistemas críticos, con el objetivo de proponer acciones de mitigación, basados en un análisis costo-riesgo.


Para posibilitar en la práctica estos análisis sobre los equipos, distintos fabricantes han puesto a punto paquetes informáticos para cubrir y dar soporte a todas las necesidades en este campo. Sin embargo, el conjunto de herramientas software disponibles en el mercado no obedecen a una estructura definida, por lo que su evaluación y posterior comparación tanto a nivel cuantitativo como cualitativo, es compleja. Por este motivo, se ha desarrollado el presente capítulo. Es, por tanto, objeto de este capítulo la búsqueda, estudio y comparación de un conjunto de paquetes de software de gestión de la fiabilidad para su aplicación tanto a la fase preparatoria y de diseño de los equipos, como a las operaciones relativas a la fase de operación. Concretamente se cubrirán los siguientes objetivos: • Revisión de un conjunto representativo de herramientas software

de soporte a la gestión de la fiabilidad, utilizando análisis RAMS. • Descripción

modular de cada herramienta, funciones características más importantes de cada una de ellas.

y

Conviene mencionar que cada software puede emplear distintas estrategias o metodologías de cálculo, dando origen a módulos o subpaquetes distintos según la estrategia implementada. En general, como se observará más adelante, cada paquete integrado ofrece al usuario varios módulos correspondientes a diferentes estrategias de análisis (por ejemplo, árboles de fallo, FMEA, Weibull, Markov, etc). En el presente capítulo, se ha sometido a estudio un total de tres herramientas software de gestión de fiabilidad. Los paquetes informáticos considerados constituyen un conjunto muy representativo de los mismos, habiéndose seleccionado los principales y más importantes, no obstante, existen diversas herramientas informáticas para la gestión de la fiabilidad que no se han contemplado en este estudio. El objetivo no es evaluar un número

Aplicaciones Software para Análisis RAMS 345

elevado de herramientas, sino una muestra representativa y accesible de los mismos. No forma parte del estudio la comparación entre las eficiencias computacionales de los paquetes seleccionados. Asimismo, queda excluida a todos los niveles la valoración económica del uso de estos paquetes informáticos.

XI.2. TIPOS DE ANÁLISIS MÁS UTILIZADOS A continuación, se explican brevemente los distintos tipos de análisis más utilizados o implementados en la mayoría de herramientas software de análisis RAMS. Para el resto de terminología puede consultarse la norma UNE-EN13306:2002.

1.-ANÁLISIS DE ÁRBOLES DE FALLOS.Es un método deductivo que comienza con la búsqueda de un suceso no deseado, “Suceso Superior”, el objetivo es analizar las causas de dicho suceso y cuantificar la probabilidad de que ocurra. El análisis de las causas se realiza mediante un diagrama lógico, donde se refleja cómo la combinación de diversos sucesos elementales, conducen a la aparición del Suceso Superior. Es una representación gráfica de los acontecimientos en un orden jerárquico, que permite identificar y clasificar los posibles acontecimientos (representados gráficamente en forma de esquema tipo árbol) que pueden causar un fallo del sistema, y realizar estimaciones de probabilidad de fallo del sistema. Con esta información detallada, los esfuerzos para mejorar la seguridad y fiabilidad del sistema son más centrados y adaptados al sistema en cuestión. Además, el análisis de árbol de fallos puede ayudar a prevenir la ocurrencia de fallos ya que proporciona datos que muestran cómo y en qué circunstancias


puede producirse, determinando la importancia de cada elemento crítico del sistema. Es una técnica aplicable a sistemas estáticos y dinámicos complejos, proporciona bases objetivas para analizar el diseño de un sistema, sus causas comunes de fallo y permite comprobar el cumplimiento de los requisitos de seguridad, así como justificar cambios y complementos.

2.-ANÁLISIS DE ÁRBOLES DE SUCESOS.Es una técnica inductiva llamada diagrama de sucesos o secuencias de sucesos, se emplea combinada al árbol de fallos. En ella se describe de forma cualitativa las respuestas de un sistema frente a un evento inicial, generalmente un fallo. Para ello desarrolla un encadenamiento hacia atrás que despliega tantas ramas como consecuencias tenga el evento, teniendo en cuenta tanto acciones de funcionamiento como de fallo. Como resultado se obtiene una estructura ramificada en la que cada rama es la representación estática de un proceso dinámico. Un árbol de eventos comienza con un evento de apertura, tal como un fallo de un componente, el aumento de la temperatura/presión o la liberación de una sustancia peligrosa. Las consecuencias del suceso son seguidas por una serie de caminos posibles. A cada ruta se le asigna una probabilidad de ocurrencia y se puede calcular la probabilidad de los distintos resultados posibles. La idea se basa en la discretización de la evolución de accidentes reales en pocos eventos, caracterizados por: la intervención (o no) de los sistemas de protección que se supone han de tomar medidas para la mitigación de los accidentes, el cumplimiento (o no) de las funciones de seguridad y la presencia (o no) de fenómenos físicos.


3.-FMEA/FMECA.Un análisis de los modos de fallo, sus efectos (FMEA) y su criticidad (FMECA) es un método cualitativo que identifica los potenciales modos de fallo y analiza las consecuencias sobre el sistema de todos los posibles fallos que pueden afectar a un componente, proponiendo medidas para evitarlos o para minimizar las consecuencias de los mismos. El método analiza sistemáticamente los modos de fallo a nivel de componente, equipo y subsistema, valora los efectos y criticidad (FMECA) en el sistema y la probabilidad de que ocurran. Básicamente identifica las zonas que necesitan ser mejoradas para asegurar que el sistema sea más fiable y seguro (a nivel global) en el cumplimiento de sus funciones. El método sigue una aproximación inductiva, partiendo del fallo de un componente y siguiendo el efecto que éste produce a través del sistema, buscando todas las consecuencias posibles. Para la realización de un estudio FMEA es necesario disponer de la siguiente información básica del sistema, sus equipos y componentes: descripción física y funcional, objetivo del sistema, condiciones de entorno y funcionamiento, descripción de los fallos, modos de fallo y el efecto del fallo sobre el sistema. La característica más sobresaliente de este método es que trata todos los componentes y elementos del sistema, proporcionando todos los modos de fallo a considerar y cuantifica los acontecimientos mediante el uso de probabilidades o frecuencias esperadas para los diferentes modos de fallo. En ocasiones, estudios FMEA se utilizan como paso previo para la aplicación de otros métodos como el Árbol de Fallos o el Árbol de Sucesos.

4.-ANÁLISIS DE WEIBULL.El análisis de Weibull es el más utilizado para ajustar datos fiabilísticos a una representación o modelo formal matemático. Esto es así dado que la distribución de Weibull puede representar fallos de componentes de acuerdo a


las distribuciones normal, exponencial y otras, con sólo cambiar el valor de sus parámetros. Mediante el análisis de Weibull pueden obtenerse muy buenos resultados en el análisis de fallos, así como buenas predicciones sobre fallos futuros, partiendo de muestras muy pequeñas. Representando gráficamente los fallos, con escalas logarítmicas, es posible obtener la recta a la que mejor se ajustan los puntos representados, recta que definirá los parámetros de la función de distribución de Weibull que representa el comportamiento del elemento en cuestión respecto al fallo.

5.-ANÁLISIS HAZOP.El método HAZOP (Hazard & Operability), es decir, el análisis de riesgo y operatividad es un estudio que posibilita ver de forma cualitativa cuáles son las consecuencias sobre un sistema al variar las condiciones de operación. Un paso más allá en el estudio, sería realizar la búsqueda cuantitativa del rango de desviaciones límites de los valores nominales de diseño, dentro del cual los equipos sigan manteniendo su aptitud y el sistema permanezca en funcionamiento.

6.-ANÁLISIS DE MARKOV.Los análisis de Markov tienen sus orígenes en los estudios sobre la secuencia de los experimentos conectados en cadena. El análisis de Markov es una forma de analizar el movimiento actual de alguna variable, a fin de pronosticar un movimiento futuro de la misma cuyo comportamiento probabilístico queda determinado únicamente por el estado actual del proceso.


El análisis de Markov está basado en el análisis de la fiabilidad y la disponibilidad. El comportamiento de la fiabilidad de un sistema se representa usando un diagrama de transición, que consiste en un conjunto de estados discretos en los que el sistema puede estar, y define la velocidad a la que las transiciones entre los estados pueden tener lugar, es decir, en el caso de la fiabilidad y el análisis de disponibilidad, corresponden a secuencias de fallos y reparación. El modelo de Markov se analiza con el fin de determinar medidas como la probabilidad de estar en un estado determinado en un punto dado en el tiempo, la cantidad de tiempo que se espera que un sistema pase en un estado determinado, así como el número esperado de transiciones entre los estados: por ejemplo, representa el número de fallos y reparaciones.

7.-ANÁLISIS RBD.Los análisis de los diagramas de bloques de fiabilidad son iguales que los análisis de árboles de fallo pero en vez de asignar a cada nodo su tasa de fallo ( λ i ), se le asigna su fiabilidad (1- λ i ). De esta forma, permite procesar la fiabilidad y disponibilidad de un sistema

8.-SIMULACIÓN DE MONTE CARLO.La simulación de Monte Carlo es una técnica que combina conceptos estadísticos (muestreo aleatorio) con la capacidad que tienen los ordenadores para generar números pseudos-aleatorios y automatizar cálculos. La simulación de Monte Carlo se ha venido aplicando a una infinidad de ámbitos como alternativa a los modelos matemáticos exactos o incluso como único medio de estimar soluciones para problemas complejos.


Es una técnica cuantitativa que hace uso de la estadística y los ordenadores para imitar, mediante modelos matemáticos, el comportamiento aleatorio de sistemas reales no dinámicos (por lo general, cuando se trata de sistemas cuyo estado va cambiando con el paso del tiempo, se recurre bien a la simulación de eventos discretos o bien a la simulación de sistemas continuos). La clave de la simulación MC consiste en crear un modelo matemático del sistema, proceso o actividad que se quiera analizar, identificando aquellas variables (inputs del modelo) cuyo comportamiento aleatorio determina el comportamiento global del sistema. Una vez identificados dichos inputs o variables aleatorias, se lleva a cabo un experimento consistente en (1) generar, con ayuda del ordenador, muestras aleatorias (valores concretos) para dichos inputs, y (2) analizar el comportamiento del sistema ante los valores generados. Tras repetir n veces este experimento, dispondremos de n observaciones sobre el comportamiento del sistema, lo cual nos será de utilidad para entender el funcionamiento del mismo, obviamente, nuestro experimento será tanto más preciso cuanto mayor sea el número n de experimentos que llevemos a cabo.

XI.3. HERRAMIENTAS SOFTWARE DE ANÁLISIS RAMS Las herramientas software que se tratan en este capítulo y sus módulos (ver ejemplos seleccionados en Tabla 11.1), son paquetes informáticos orientados, por un lado, al análisis de fiabilidad, disponibilidad, mantenibilidad y seguridad de los equipos (Análisis RAMS), tanto basados en datos estándares como basados en datos históricos y, por otro, orientados al análisis de optimización de costes y planificación de acciones de mantenimiento. Estas herramientas pueden ser utilizadas tanto en la fase de operación como en la fase preparatoria o de diseño, como soporte a la toma de decisiones en la gestión global del mantenimiento.


RELEX

ITEM

* FMEA

* Failure Mode, Effects and Criticality * XFMEA Analysis (FMECA)

* Reliability Prediction

* Reliability Prediction

* RBD (Reliability Block Diagram) ‐ OpSim (System * Reliability Block Diagram (RBD) Optimization and Simulation) * Fault Tree

* Fault Tree Analysis (FTA)

* Event Tree

* Event Tree Analysis (ETA)

* Maintainability

* Maintainabiliy

* Markov

* Markov Analysis

RELIASOFT * FMEA Accelerator

* PREDICT

* BlockSim

* Weibull

* WEIBULL++

* FRACAS

* XFRACAS

* Human Factors

* Spares Scaling and Ranging

* RCM++

* LCC (Life Cycle Cost)

* ALTA

*Phase diagrams

* RENO * DOE++ * MPC * RGA

Tabla 11.1. Herramientas y módulos constitutivos

Cada una de las herramientas sometidas se compone de varios módulos, los cuales se comercializan de forma independiente, es decir, aunque un conjunto de módulos constituyan un paquete informático integrado, tienen precios individuales, de forma que es posible la adquisición por separado de aquellos módulos que realicen la función que se desee.


A continuación, en la Tabla 11.1se muestra cada herramienta y se detalla los módulos que ofrece cada una de ellas: XI.3.1. INTRODUCCIÓN A LAS HERRAMIENTAS

** RELEX ** El software RELEX integra un total de doce módulos, centralizados en una misma interfaz desde la que se puede acceder de manera rápida a todos ellos, con posibilidad de simultanearlos dos a dos. Los módulos que lo componen son: - Relex Fault Tree. - Relex Event Tree. - Relex FMEA. - Relex Human Factors. - Relex FRACAS. - Relex LCC (Life Cycle Cost). - Relex Maintainability. - Relex Markov. - Relex Phase diagrams - Relex Reliability Prediction. - Relex RBD (Reliability Block Diagram) - OpSim (System Optimization and Simulation). - Relex Weibull.

Estos módulos permiten hacer un análisis amplio y preciso de la fiabilidad de un equipo o sistema.


Cada módulo puede operar de forma totalmente independiente, pero a su vez, están integrados en una misma plataforma común (Relex Architect) que permite sincronizar los cálculos integrándolos en una misma interfaz. Esta estructura posibilita a cada módulo mostrar datos de forma dinámica, lo que asegura que los resultados de los cálculos realizados en un módulo estén inmediatamente disponibles en los otros. Este único único nivel de interactividad proporciona consistencia e incrementa la exactitud en todos los análisis. Una vez se realizan los diferentes análisis, el software elabora un informe de resultados. La aplicación para elaborar gráficos que posee la herramienta Relex permite elegir entre una amplia variedad de plantillas ya confeccionadas, con la posibilidad de adaptarlas según requerimientos del usuario y visualizar correctamente los resultados que se deseen. Por otro lado, la base de datos común que los distintos módulos de Relex llevan incorporada o que se han ido incorporando, permiten de forma dinámica mostrar y actualizar resultados según se vayan modificando los valores introducidos en dichas bases. Por ejemplo, la tasa de fallos de los componentes calculada por Relex Reliability Prediction podría ser utilizada en Relex FMEA para obtener automáticamente las tasas de modos de fallos. O bien se podrían utilizar estas tasas de fallo en Relex RBD para tenerlas en cuenta en los resultados de fiabilidad y disponibilidad de componentes.

** ITEM ** El software Item fue diseñado en 1986 con el objetivo de abordar tanto el campo de la Calidad (Quality) como el campo de las evaluaciones RAMS, por ello, este software se utiliza para hacer análisis de fiabilidad (Reliability), disponibilidad (Availability), mantenibilidad (Maintainability) y seguridad (Safety) de equipos industriales, es decir, Item Software es apto para realizar evaluaciones RAMS (Reliability, Availability, Maintainability and Safety).


La herramienta integra un total de 8 módulos relacionados con técnicas de Fiabilidad, Mantenibilidad, Disponibilidad, Seguridad y Riesgo. Se enumeran a continuación: - Reliability Prediction: - Failure Mode, Effects and Criticality Analysis (FMECA) - Reliability Block Diagram (RBD) - Fault Tree Analysis (FTA) - Event Tree Analysis (ETA) - Markov Analysis - Maintainabiliy - Spares Scaling and Ranging

Al igual que el software Relex, estos módulos también permiten realizar análisis precisos de la fiabilidad de un equipo o sistema. Cada módulo puede operar de forma totalmente independiente ó de forma integrada, el software permite la integración de los diferentes módulos en función de las necesidades de cada organización. Item Toolkit utiliza estándares internacionales reconocidos y permite desarrollar análisis integrales de Fiabilidad, Mantenibilidad, Disponibilidad, Seguridad y Riesgo a nivel de sistemas, equipos y componentes.

** RELIASOFT** La compañía Reliasoft ha diseñado un conjunto de 12 herramientas relacionadas con el área de Fiabilidad y Análisis de Fallos, estas herramientas se listan a continuación:


- WEIBULL++ - ALTA - DOE++ - RGA - BlockSim - RENO

- PREDICT - XFMEA - RCM++ - FMEA Accelerator - MPC - XFRACAS

Reliasoft está centrado centrado en el área área de fiabilidad, calidad y planificación de actividades de mantenimiento en equipos y procesos. Este software también utiliza estándares internacionales reconocidos y permite, al igual que Relex e Item, realizar un análisis amplio y preciso de la fiabilidad de un equipo o sistema.

XI.3.2. CARACTERÍSTICAS DE MÓDULOS COMUNES

Para facilitar el análisis comparativo por parte del lector, a continuación se describen en formato de tabla las principales características de todos aquellos módulos que tienen en común las tres herramientas, ya sean comunes a todas ellas (Tabla 11.2) o comunes dos a dos (Tabla 11.3 y Tabla 11.4). Para ello, se ha elaborado una síntesis de las principales funciones que cubre cada uno de los módulos en función del fabricante para, de esta forma, poder valorar la existencia o no de diferencias d iferencias funcionales entre módulos comunes. El estudio por comparación de módulos comunes de distintas herramientas software de análisis RAMS, sugiere la existencia de módulos “básicos” para la implementación eficaz y eficiente de dichos análisis utilizando plataformas informáticas de arquitectura modular.


XI.3.3. CARACTERÍSTICAS DE MÓDULOS ADICIONALES (N O COMUNES)

Una vez realizada la descripción de las funcionalidades modulares comunes entre las herramientas objeto de análisis (Tablas 11.2, 3 y 4), se procede a continuación a describir una serie de módulos adicionales que, no siendo comunes, confieren a cada herramienta en cuestión una serie de funcionalidades específicas que pueden resultar de interés en la valoración global de la herramienta software. Así, se describen en las Tablas 11.5, 11.6 y 11.7 las características propias de los módulos específicos del software Relex, Item y Reliasoft, respectivamente.

RELEX MODULOS PROPIOS

CARACTERISTICAS

* Human Factors

Este módulo está basado en un proceso FMEA a partir del cual, modela un proceso humano y utiliza este formato para obtener lo que se denomina un HF‐PFMEA (Human Factors Process Failure Mode and Effect Analysis). Los PFMEAs son principalmente utilizados para valorar la seguridad y fiabilidad de un proceso analizando modos potenciales de fallo de dicho proceso. Llevando esto al siguiente nivel, HF‐PFMEAs pueden ser utilizados para valorar la seguridad y fiabilidad humana analizando procesos o cuestiones realizadas por personas.

El análisis comienza por descomponer un proceso en tareas discretas a fin de que las acciones asociadas con cada tarea puedan ser analizadas como potenciales fallos humanos. Basándose en la información de los errores, el efecto resultante de un error puede ser determinado y puede también definirse su severidad y probabilidad. Este módulo ofrece también la posibilidad de obtener informes que pueden ser modificados según requerimientos del usuario. * LCC (Life Cycle Cost)

Este módulo calcula el coste de un equipo en relación a su tiempo esperado de vida., incluyéndose para ello diferentes tipos de costes como los de mantenimiento, entre otros. De esta forma, permite realizar estudios de varias alternativas de adquisición en términos de costes globales del equipo. Por ejemplo, puede que se desee comparar un ítem con coste inicial más


elevado y costes de reparación más bajos con respecto a un ítem con un coste inicial más bajo y costes de reparación más elevados.

Permite definir un amplio rango de costes variables incluyendo las dependientes del tiempo. Se pueden incluir aspectos como tasa de fallos, MTBF, MTTR, fiabilidad y disponibilidad, datos que se obtienen con otros módulos de Relex Software. *Phase diagrams

Simplemente permite la edición de diagramas de fase.

Tabla IV.5. Módulos propios de la herramienta Relex.

ITEM MODULOS PROPIOS

CARACTERISTICAS

* Spares Scaling and Ranging

El módulo de Spares Scaling and Ranging, permite realizar análisis de optimización de inventarios. Utiliza algoritmos diseñados por el Ministerio de Defensa de los Estados Unidos (Optcost & Repstock). En términos generales, este módulo puede ayudar a: definir el stock de repuestos óptimos en función del riesgo, identificar el número mínimo y máximo de repuestos, definir los repuestos críticos y evaluar los tiempos de reposición de los mismos.

Tabla 11.6. Módulos propios de la herramienta Item

RELIASOFT MODULOS PROPIOS

CARACTERISTICAS

* RCM++

Este módulo incluye los estándares industriales de RCM más conocidos a nivel mundial: ATA MSG3, SAE JA1011, SAE JA1012, SAE J1739, AIAG FMEA‐ 3/4 y MIL‐STD‐1629A. Utiliza las distribuciones Weibull, exponencial, normal, lognormal o Weibull mixto para describir el comportamiento de los fallos en equipos y utiliza matrices de cálculo y simulación disponibles en el módulo BlockSim, con el objetivo de estimar el nivel (intervalo) óptimo de mantenimiento y comparar los costos operacionales de varias estrategias de


mantenimiento.

Facilita la creación de paquetes de tareas de mantenimiento y la agrupación de tareas individuales en paquetes basados en intervalos o equipos. RCM++ contempla todas las etapas propuestas por la metodología Reliability Centered Maintenance y está integrado con los módulos Xfmea, Weibull++, ALTA y BlockSim. Además, proporciona un conjunto de informes prediseñados para su posterior análisis, que pueden ser generados directamente en formato Word o Excel y también muestra la información de análisis en forma gráfica. En términos generales, este módulo permite: planificar las reuniones de trabajo del proceso de implantación del RCM, incluir información básica sobre el contexto operacional, describir la configuración del equipo o sistema a evaluar, desarrollar el FMEA, definir las funciones, fallos funcionales y modos de fallos del sistema, desarrollar un proceso de evaluación de la criticidad de los modos de fallos, jerarquizar los modos de fallos a partir del factor RPN (Risk priority number), definir las estrategias de mantenimiento en función de la lógica de decisión del RCM, incluir y comparar los costes de las actividades de mantenimiento seleccionadas a partir del análisis RCM e introducir datos relacionados con el historial de fallos, con el objetivo de realizar evaluaciones básicas de indicadores de fiabilidad. * ALTA

Este módulo permite realizar análisis de datos Quantitative Accelerated Life Testing (QALT), es decir, Prueba Cuantitativa de Envejecimiento Acelerado. En este tipo de análisis, las tensiones que provocan el fallo del equipo están aceleradas bajo condiciones controladas para provocar el fallo en un periodo de tiempo más corto sin introducir mecanismos adicionales de fallo que no ocurrieran en condiciones de uso normal. Los análisis QALT proporcionan información relacionada con el tiempo entre fallos y permite estimar la vida esperada del equipo en condiciones normales de uso. Mediante este análisis se puede determinar la fiabilidad, probabilidad de fallo, tiempo de garantía, vida promedio y toda la información referente a la vida esperada del equipo. Este módulo está disponible en dos versiones: Standard y PRO. La versión estándar se considera una herramienta básica que permite realizar análisis QALT. La versión PRO (Professional) incluye todas las características de la versión estándar y, además, técnicas avanzadas de análisis QALT. Alta PRO permite analizar el efecto de hasta ocho tipos de presión sobre la vida de los productos, por ejemplo, realiza análisis de datos de pruebas con presión o estrés variable en el tiempo tales como modelos de step‐stress, es decir, niveles de estrés. Este módulo permite la entrada de datos a partir de hojas de cálculo y admite el análisis de datos con Weibull, distribución Log‐Normal y distribución exponencial. Admite también modelos de tensiones múltiples y


variables en el tiempo incluyendo el Modelo de Riesgo Proporcional y Daño Acumulativo. El modulo Alta se integra fácilmente con el Weibull++ y se pueden acceder a los resultados de suanálisis desde BlockSim, RENO, Xfmea y RCM++. * RENO

RENO es un módulo de simulación para análisis de riesgo y toma de decisiones, capaz de modelar eventos/escenarios complejos de probabilidad utilizando un diagrama de flujo. Una vez que el modelo (diagrama de flujo) se construye, se puede simular. Todos los resultados de las simulaciones están disponibles para el usuario a través de una interfaz de hojas de cálculo. Este módulo permite ejecutar/simular modelos generando una amplia variedad de resultados, incluyendo medias y valores mínimos/máximos, entre otros. Los resultados se pueden visualizar durante la ejecución/simulación en hojas de cálculo y/o en representaciones gráficas. Además, el módulo es capaz de determinar qué valor minimiza o maximiza un resultado específico.

* DOE++

Este módulo da soporte a las técnicas tradicionales del Diseño de Experimentos (DOE) con el objetivo de estudiar los factores que puedan afectar a un equipo o proceso, identificarlos y optimizar los diseños. Posibilita el análisis detallado de los resultados experimentales, aportando información sobre el Análisis de Varianza (ANOVA), información específica según el nivel, comparaciones para diseños de un factor individual y análisis de la importancia de factores individuales e interacciones, entre otras posibilidades de análisis. Ofrece una amplia variedad de gráficos y diagramas de tipo diagnóstico e interpretativo para un mismo resultado (los diagramas múltiples facilitan la comparación entre análisis). También es posible especificar el valor objetivo de respuesta para cada análisis (valor objetivo, valor máximo o valor mínimo) para que el módulo busque distintas combinaciones de ajuste, mostrnado las soluciones en forma gráfica o numérica.

* MPC

Este módulo es específico para ayudar a la gestión exhaustiva y eficiente de los sistemas de los aviones y aeronaves y análisis de centrales eléctricas de acuerdo con las recomendaciones de la ATA (Air Transport Association’s). MPC se ha sido diseñado con especial énfasis en análisis MSG‐3 realizado en dos ambientes de grupos de trabajo, por equipos o de forma individual. Guía a lo largo de todo el proceso de análisis MSG‐3 y ayuda a identificar el mantenimiento de elementos significativos (MSI), haciendo fácil de definir y gestionar tanto los sistemas, como los subsistemas y piezas que se incluirán en el análisis. Para cada MSI, permite definir y modificar sus funciones, fallos, efectos y causas, así como categorizar el efecto de cada fallo.

* RGA

Este módulo permite determinar el tiempo óptimo de reparación sin el conjunto de datos que serían normalmente necesarios. Al igual que el módulo ALTA, RGA está disponible en dos ediciones: estándar y profesional


(PRO). Los resultados de análisis incluyen: MTBF, tasa de fallo y el tiempo necesario para conseguir un MTBF o tasa de fallo determinada. RGA PRO proporciona además la metodología para combinar datos de sistemas reparables y estimar el tiempo óptimo de reparación (con determinados costes de reparación y revisión).

Tabla 11.7. Módulos propios de la herramienta Reliasoft.

XI.3.4. FACTORES DE CARACTERIZACIÓN A CONSIDERAR

A la hora de analizar con detalle una herramienta software de apoyo a la gestión de la fiabilidad mediante análisis RAMS, hemos de considerar y valorar ciertos criterios que pueden determinar en gran medida sus funcionalidades y su adecuación a las necesidades específicas en cada caso. Independientemente de las características propias de una herramienta que puedan resultar interesantes o necesarias a un determinado usuario (análisis específicos) en función de sus necesidades y contexto, en este apartado se comentan una serie de atributos de índole general intrínsecos del producto que, una vez realizada la revisión de las tres herramientas, podemos considerarlos de ayuda al usuario a la hora de elegir el mejor producto de entre varios que cumplen unas determinadas expectativas funcionales. A continuación se proponen y explican de forma breve y sencilla un conjunto de criterios generales a tener en cuenta en el proceso de evaluación de una herramienta , que permiten valorar de manera general la facilidad que ofrece dicho software a la hora de implementarlo en una organización, atendiendo a las características y necesidades propias de la misma. 

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Flexibilidad: facilidad para adaptarse a posibles cambios y procesos en la organización, sin que afecte a la totalidad del sistema. Modular: facilitar la gestión, el mantenimiento y las actualizaciones.


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Facilidad de uso: favorecer su comprensión y evitar la complejidad. El sistema debe eliminar tareas redundantes y reducir la carga administrativa. Integridad entre módulos: a modo de ejemplo, hemos visto como la herramienta Relex e Item poseen una interfaz común desde la que se cargan la totalidad de sus módulos. Reliasoft, sin embargo, no tiene una interfaz común sino que es cada módulo el que tiene su interfaz propia. Tipo de formación requerida: nivel de formación que requiere la herramienta y posibilidad o no de impartir cursos de capacitación de personal. Confidencialidad y Disponibilidad: de uso y acceso al sistema y a la información en función del usuario (seguridad). Posibilidad de utilización de la herramienta por parte de distintos usuarios simultáneamente siempre mediante autentificación. Configurable: posibilidad de configurar las aplicaciones de cada módulo en varios niveles: a nivel de sistema (administrador) y a nivel de usuario, con distintas opciones de aplicación. Accesibilidad: enlace directo o no a bases de datos. Ergonomía: ¿Es intuitivo? ¿La aplicación informática utiliza una interfaz de operación estándar similar a la de aplicaciones ofimáticas? Rendimiento computacional: tiempo de respuesta aceptable en sus funciones. Visualización gráfica: permite o no la visualización de los datos en formato gráfico. Importación/exportación: permite o no la exportación/importación de datos en otros formatos (Word, PDF, Excel, etc.). Integración global de la herramienta: facilita o no la integración con otros sistemas (SAP, Oracle, etc.). Productos que incluye: módulos disponibles de gestión que ofrece la suite y configuran el software.


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Demostración previa: posibilidad o no de probar la herramienta en funcionamiento. Instalación/implantación: posibilidad o no de visitas guiadas para la adopción del software. Servicio de consultoría: asesoramiento en la propia gestión y utilización del software. Servicio de apoyo técnico: ubicación zona geográfica, medios de soporte, tiempos de espera. Requisitos de implementación: actividades necesarias previas a la implantación.

Con respecto a los factores económicos de coste global, debe tenerse en cuenta al menos los siguientes factores:

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Coste del producto: precio del software. Coste de implementación: instalación propiamente dicha. Coste del mantenimiento del software: coste/año. Coste de formación: precio de los cursos de formación/capacitación de personal.

En este capítulo se ha realizado una revisión de los paquetes informáticos que realizan análisis RAMS (Reliability, Availability, Maintainability & Safety), aunque algunos de ellos realizan, además, otros tipos de análisis también útiles para la toma de decisiones en el campo de la fiabilidad y la gestión global del mantenimiento, como por ejemplo los análisis de costes, repuestos, factor humano, RCM, etc.


No ha sido objeto de este capítulo el incluir un gran número de paquetes software, sino dar a conocer una selección representativa de los mismos. Esta selección incluye una gran variedad de características, de tipos de análisis que pueden realizarse y de estándares de los que pueden extraerse los datos necesarios para ejecutar los análisis. Paralelamente, otro propósito ha sido mostrar la forma en la que este tipo de herramientas se estructuran y se comercializan. Esta revisión puede resultar especialmente útil, para cualquier organización industrial interesada en adquirir una licencia de algún software que realice este tipo de análisis, ya que permite determinar qué paquete se adecua más a sus requerimientos y necesidades reales con objeto de realizar una inversión más segura y fiable, reduciendo considerablemente las posibilidades de equivocación. Existe una falta de normalización en la estructura y organización de estos paquetes informáticos, de forma que cada uno integra un número distinto de módulos, los cuáles realizan análisis muy específicos y distintos unos de otros. Cada módulo se comercializa normalmente por separado, con precios independientes, permitiendo que una empresa pueda contratar sólo aquellos que más le interesen sin necesidad de tener que adquirir la licencia del paquete completo. Para el análisis de equipos existentes, se pueden emplear tanto datos procedentes de estándares como datos procedentes de archivos históricos (bases de datos). Se puede estudiar de este modo el estado en que se encuentra un determinado equipo desde el punto de vista de su fiabilidad, mantenibilidad, etc., en un momento concreto de su vida operativa, como consecuencia de su entorno operacional o condiciones de trabajo y rendimiento, que pueden haber cambiado desde su instalación.


Como se ha puesto de manifiesto en este capitulo, existen una serie de características y módulos comunes entre las herramientas tratadas, las cuales se han descrito y clasificado de forma tabular para facilitar su comparación. También se han abordado cada uno de los módulos, características y funcionalidades propias de cada software que facilitan la diferenciación funcional de los mismos. En todos los casos, los resultados obtenidos en los diferentes módulos pueden presentarse en informes con formatos personalizados por el usuario, adecuándose a sus requerimientos, y pueden a su vez almacenarse en la base de datos gestionada por el propio software que irá constituyendo el histórico de datos de los activos industriales de la empresa, para futuros análisis. También se han propuesto una serie de criterios que van mas allá de las características o funcionalidades propias de la herramienta, pero que deben igualmente de tenerse en cuenta a la hora de evaluar cualquier herramienta software de análisis RAMS, por tratarse de factores que pueden determinar de manera directa la funcionalidad real en operación del propio software, así como su implementación a nivel operativo y organizacional. En definitiva, los paquetes informáticos tratados están orientados a dar apoyo a la problemática que deriva de la gestión del mantenimiento desde el punto de vista de la fiabilidad, siendo a su vez poderosas herramientas para conocer el estado de las instalaciones con respecto a las necesidades de mantenimiento que pueden requerir. Como conclusión final, debe señalarse que este capítulo permite observar con cierta perspectiva técnica y comparativa, la diversidad de enfoques, posibilidades de uso y opciones de aplicación que presentan algunos de los software de análisis RAMS existentes en el mercado actual, en función de la naturaleza de los activos industriales y sus condiciones reales de trabajo.


XI.5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS DEL C APÍTULO − Abernethy RB. 1996. The New Weibull Handbook. 2ª Ed. Gulf Publishing. − Andrews JD, Brennan G. 1990. Application of the diagraph method of fault

tree construction to a complex control configuration”. Reliability Engineering and System Safety. 28. 357 – 384. − Andrews JD, Morgan JM. 1986. Application of the diagraph method of fault tree construction to process plant. Reliability Engineering and System Safety. 14 (2). 85 - 106. − Arata Andreani A. 2009. Ingeniería y gestión de la confiabilidad operacional

en plantas industriales. Editorial RiL. − Arata Andreani A, Furlanetto L. 2005. Manual de gestión de activos y mantenimiento, Editorial RiL. − Bowles JB, Bonnell RD. 1996. Failure mode, effects and criticality analysis (What it is and how to use it). IEEE, January. − Cepin M, Mavko B. 1999. Fault Tree developed by an object-based method

−

− − − −

improves requirements specification for safety-related systems. Reliability Engineering and System Safety. 63 (2), 111- 125. Crespo Márquez A, Moreu de León P, Sánchez Herguedas A. 2003. Ingeniería de mantenimiento. Técnicas y métodos de aplicación a la fase operativa de los equipos. Editorial AENOR. Forrester Research Inc. 2006. Forrester SOA Web Services Management Wave. http://www.forrester.com/rb/research Item Software. 2007. Manual Item Toolkit v7. USA. Morrow, L. C., (1996), “Maintenance engineering handbook”, Ed. McGrawHill. NORMA EN-UNE-13306:2002 Mantenimiento – Terminología del mantenimiento.


− Peters R. W. (2002) The RCM Benchmarking System. The Maintenance

Excellence Institute & the Society of Maintenance and Reliability Professionals (SMRP). − RELEX Software Corporation: www.relex.com − Reliasoft www.reliasoft.com − Reliasoft Corporation Demo.

XII

FUENTES DE INFORMACIÓN EN INTERNET

XII.1. INTRODUCCIÓN Una de las posibles fuentes de información a las que se puede acudir para introducirse y familiarizarse con la confiabilidad es la que ofrece internet. En este ámbito, el presente capítulo se orienta a aquellas personas relacionadas con el campo de la confiabilidad y pretende ofrecer una visión actual de lo que Internet (bases de datos de pago aparte) ofrece en esta materia. Uno de los objetivos principales del capítulo es centrar a las personas interesadas en esta temática dentro del amplio abanico de información que ofrece internet sobre la confiabilidad. El escrito filtra aquellas direcciones en las que se ofrecen aportaciones en los ámbitos de la fiabilidad, disponibilidad, mantenibilidad y/o seguridad. La búsqueda se ha centrado en varios metabuscadores sobre más de 400 referencias y en descriptores relacionados con la temática tanto en idioma inglés como castellano con el fin de que la información facilitada sea de utilidad también a aquellos que no dominan el idioma inglés. Para la elaboración del presente capítulo se ha tomado como base un trabajo previo de los autores publicado en la revista ‘INGENIERÍA y gestión de mantenimiento’ y de título "Fuentes de información sobre RCM en Internet guía de Internet sobre RCM,"(May/Jun 2004, pp 41-45) .


Por tanto, mediante estas líneas se desea agradecer al grupo editorial Reed Business Information el permiso otorgado para reproducir sus contenidos en este libro.

XII.2. FUENTES DE INFORMACIÓN En las siguientes secciones se muestra las referencias (Merece destacar que algunas de las direcciones de Internet aquí mostradas están escritas combinando mayúsculas y minúsculas, y esto se debe a que el acceso a estas páginas se encuentra supeditado a escribir la dirección de la misma manera en que aquí es mostrada) más destacadas obtenidas durante el proceso de búsqueda. Con el fin de estructurar la información, la misma ha sido clasificada en los siguientes términos: portales, noticias, e-books, cursos y másteres, librerías, revistas y e-zines, freeware, asociaciones y conferencias. Por otro lado, y para comodidad del usuario final, se ha procedido a diferenciar las web en castellano (c) y en inglés (i). XII.2.1 PORTALES

La red dispone de referencias específicas orientadas al campo de la confiabilidad, entre las cuales cabe destacar las webs http://www.reliabilityweb.com/ (i), http://www.confiabilidad.com/ (c) y http://www.confiabilidad.net/ (c). Reliabilityweb ofrece una clasificación de los portales más importantes asociados a la fiabilidad, la cual es actualizada continuamente. La primera web en castellano corresponde al Comité Nacional de Fiabilidad; en esta página podemos encontrar, entre otros, escritos, revistas, un apartado de noticias que se envía por e-mail en forma de gacetilla y diversa información adicional. La segunda ofrece gran cantidad de artículos ordenados por temáticas, así como proveedores y asociaciones del entorno del área de fiabilidad. Respecto a bases de datos de artículos orientadas a la fiabilidad

Fuentes de Informaciçon en Internet 375

mencionar la de Risk Analysis Center http://www.risk-analysis-center.com/ (i), base de datos de componentes gratuita en la que se dispone de cientos de artículos en el área de la confiabilidad. En referencia a componentes electrotécnicos también merece destacar el portal http://www.electropedia.org/ (i), en el que se presentan más de 20000 términos y definiciones en el ámbito. Dentro del apartado portales destacar el elevado número de los mismos que hacen referencia a dinámicas relacionadas con el mantenimiento, como por ejemplo, http://www.plant-maintenance.com/ (i), http://www.pmmlearning.com/ (c) o el propio http://www.ceroaverias.com/ (c).

XII.2.2. NOTICIAS

Este es uno de los apartados en los que, una vez adquirido el conocimiento necesario, una persona puede mantenerse al día. Las opciones de recibir noticias o actualizaciones vía e-mail son múltiples y tanto en portales como en una gran variedad de webs se dispone de áreas específicas orientadas a las news. En este ámbito merece destacar la aportación de http://www.weibullnews.com/ (i). Esta web orientada a noticias específicas de fiabilidad ofrece novedades sobre todo tipo de libros, eventos, productos y noticias destacando el fácil acceso a los mismos (no se deben cruzar más de tres ventanas para llegar a la referencia buscada). En cuanto a webs de noticias en castellano, no se ha encontrado ninguna específica de noticias orientada al ámbito, salvo apartados ya comentados en portales, tales como http://www.confiabilidad.com.


XII.2.3. E‐BOOKS

En el apartado de libros electrónicos se cuenta con diferentes opciones pudiéndose acceder, previo pago, a sus contenidos. Asimismo, varias páginas web de gobiernos muestran en sus portales de investigación, ciencia o defensa libros electrónicos descargables de un nivel de calidad técnica y gestión relativamente altos. Pueden servir de ejemplo las siguientes dos referencias punteras a nivel internacional y nacional. Por una parte, en la dirección http://www.itl.nist.gov/div898/ (i) del instituto nacional de estándares y tecnologías de los EEUU se dispone de libros descargables por capítulos. En España, la web: http://www.isdefe.es/webisdefe.nsf/0/CAD7F710C64A32BAC12574CF005C1835 ?OpenDocument (e) de Isdefe, consultoría de apoyo a los Ministerios del Estado (y otras instituciones oficiales que lo demanden), ofrece libros electrónicos de fiabilidad y mantenibilidad.

XII.2.4. CURSOS Y MASTERES

CURSOS En el apartado de cursos y formación que se ofrecen desde Internet se ha acotado la búsqueda a nivel nacional. Dentro de la oferta analizada se ha optado por mostrar algunos cursos sobre confiabilidad de determinados ámbitos geográficos locales, aclarando que la gran mayoría de las Universidades o Asociaciones Industriales disponen de esta tipología de cursos ante el interés generalizado del mercado.


Los ejemplos referentes a cursos expuestos son los siguientes: -

El “Curso Avanzado en Gestión del Mantenimiento” de 120 horas ofertado por la entidad Iraunkor de Mondragon Unibertsitatea en el País Vasco (http://www.mondragon.edu/posgrado/master-y-experto/empresa (c)), con 7 ediciones ininterrumpidas, se orienta principalmente al mantenimiento. La misma entidad cuenta con 2 ediciones del “Curso Avanzado en Mantenimiento y Montaje”, también de 120 horas.

-

Curso “Mantenimiento Integrado TPM-RCM” de 36 horas gestionado por la AsociaciónColegio Nacional de Ingenieros del ICAI (http://www.icai.es/Actividades/f-TMI53.html (c)).

-

Experto universitario en mantenimiento de instalaciones de edificios (hospitales, hoteles, complejos de apartamentos, edificios industriales, edificios institucionales) de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria: Se trata de curso presencial de 20 ECTS (European Credit Transfer System), unidad que define la cantidad de trabajo en una actividad lectiva adaptada al marco europeo de estudio), (http://www.ulpgc.es/index.php?pagina=estudios_postgrado&ver=detall e&codigo=256 (c)).

Además de esta formación impartida desde las universidades se dispone de formación en el área de confiabilidad impartida por consultorías, por ejemplo: http://www.mantecnologia.com/Formacion.htm (c), http://www.ingeman.net/formacion.php (c), http://www.soporteycia.com.co/rcm/index.html (c) http://www.navactiva.com/web/es/descargas/pdf/amngm/master_ingenieria_m antenimiento.pdf (c).


Para finalizar, también comentar la formación ofrecida en los cursos presenciales de la Asociación Española de Mantenimiento (véase http://www.aem.es (c)), ya que también dispone de Cursos On-line.

MÁSTERES Considerando los másteres, merece destacar que en la fecha en la que se está produciendo este capítulo (2009) se está produciendo un interesante cambio en el que conviven masteres universitarios con no universitarios, y masteres adaptados al Espacio Europeo de Educación Superior con otros no adaptados. A continuación se diferencia la oferta de másteres adaptados de los no adaptados. Másteres adaptados: Universidad de Sevilla La Universidad de Sevilla ofrece un itinerario que incluye el tener que egresarse de un curso experto para obtener, a posteriori, uno de los dos másteres relacionados con el ámbito de la confiabilidad. Título de máster propio en mantenimiento industrial y técnicas de diagnóstico (60 ECTS) ‐ Título de experto universitario en mantenimiento de medios e instalaciones industriales (30 ECTS) Título de experto universitario en mantenimiento predictivo y diagnosis de fallos (30 ECTS) Título de master propio en ingeniería y gestión del mantenimiento (60 ECTS) ‐ Título de experto universitario en mantenimiento de medios e instalaciones industriales (30 ECTS) ‐ Título de experto universitario en gestión del mantenimiento (30 ECTS) ‐


‐

Figura 12.1: Oferta universitaria de la Universidad de Sevilla http://www.master.us.es/mmindustrial/ (c)

Universidad Politécnica de Valencia La universidad valenciana ofrece un master en ingeniería del mantenimiento de entre 60 a 120 ECTS. http://www.upv.es/contenidos/po/menu_495043c.html (c)

Universidad camilo José Cela En este caso se afirma que cada uno de los masteres mostrados en los siguientes vínculos “emplea como orientación académica el sistema de créditos europeos ECTS”: Se ha profundizado en esta afirmación y se ha constatado que aunque aún no se haya homologado ninguno de estos masteres, ambos se encuentran en proceso de homologación, por lo que se estima que en breve serán ofertados. Master semipresencial en mantenimiento industrial (MMI):


http://www.ucjc.edu/index.php?section=estudios/titulaciones/mastersposgrados/master-mantenimiento-industrial (c) Postgrado semipresencial en mantenimiento mecánico (PMM): http://www.ucjc.edu/index.php?section=estudios/titulaciones/mastersposgrados/postgrado-mantenimiento-mecanico (c)

Universidad de las Palmas de Gran Canaria La universidad de las Palmas ofrece el Master Online en ingeniería de confiabilidad y riesgo (60 ECTS), que cursa ya su tercera edición, pero que ya se encuentra adaptado al nuevo marco educativo: http://www.ulpgc.es/index.php?pagina=estudios_postgrado&ver=detalle &codigo=236 (c)

Másteres no adaptados: Instituto tecnológico de Castilla y León (Burgos) Máster gestión y planificación del mantenimiento (presencial) http://www.emagister.com/gestion-planificacion-del-mantenimientocursos-2596987.htm (c) Se trata de un máster aparentemente no adaptado al nuevo marco Europeo. Seas, centro de formación abierta Como en el anterior caso ofrecen dos Másteres en gestión del mantenimiento a distancia, pero aparentemente no adaptados al nuevo marco de Bolonia.


http://www.mastermas.com/masters/master-gestion-del-mantenimientoi-207247.html (c) http://www.mastermas.com/masters/master-gestion-del-mantenimientoii-207245.html (c) XII.2.5. LIBRERÍAS

Además de la reconocida web ‘Google libros’ , en el ámbito internacional destaca la librería especializada de (http://books.google.es (c)) MaintenanceResources.com http://www.maintenanceresources.com/referencelibrary/rcm/index.htm (i), en la que se pueden ver de forma gratuita las primeras cuatro páginas de los libros disponibles. En caso de que el libro suscite interés en el lector, al final de la cuarta página se direcciona a una web en la que se puede ejecutar la compra. También comentar la librería que ofrece la consultoría “Barringer and Associates” http://www.barringer1.com/ (i) con vistas previas del primer capítulo de los libros ofertados. XII.2.6. REVISTAS Y “E‐ZINE ”‐S

Elaborando la búsqueda en el mundo de mantenimiento resulta obligatorio mencionar las revistas Mantenimiento Online (http://www.puntex.es/mantenimiento/ (c)), la revista digital Dirección Industrial del portal ceroaverias.com (http://www.ceroaverias.com/ (c)), la revista Ingeniería y Gestión de Mantenimiento (la cual ofrece algunos artículos en formato electrónico (http://www.alcion.es/ (c)) y la revista PMM Project Magazine (http://www.pmmlearning.com/ (c)) las tres expositoras de artículos de centrados principalmente en la mantenibilidad. En el ámbito internacional y dentro del mundo de mantenimiento destacan las revistas Maintenance


Technology (http://www.mt-online.com/ (i)) y Plant Engineering and Maintenance magazine online (http://www.pem-mag.com/ (i)) como fuentes potenciales de información sobre confiabilidad. Y por último, entrando a valorar e-Zines de portales, comentar los siguientes: Por una parte el portal http://manufacturing.net/ (i), que pese a ser un portal ofrece información industrial de diversos ámbitos incluyendo dos revistas electrónicas a la que uno puede inscribirse en la dirección http://www.reed4success.com/mnetnews/ (i). Tan importante como la comentada es el eZine de MaintenanceResources.com que se encuentra en la ubicación http://www.maintenanceresources.com/ReferenceLibrary/ezine/subscribe.htm (i). Por último, destaca el magazine Reliability Hotwire de Weibull.com (http://weibull.com/hotwire/ (i)). XII.2.7. FREEWARE

En este apartado se ofrece información relativa a aplicaciones gratuitas (o casi gratuitas) orientadas a la confiabilidad en la red. La página más destacada corresponde a la consultora “Barringer and Associates” http://www.barringer1.com/ (i), en la que se muestra un apartado llamado “Free (Or Low Cost) software, en la que se pueden descargar (entre otras aplicaciones) versiones “demo”, versiones “beta”, aplicaciones de: Cálculo de probabilidades de fallo, Cálculo de Ciclo de Vida, Training en fiabilidad, Modelos de fiabilidad simples/complejos, Optimización de intervalos de reparación, y Software de RCM (se recomienda probar el RAPTOR). Asimismo, comentar la página de la Consultoría Internacional ARMS Reliability Engineers (http://www.reliability.com.au/index.asp?pgid=11 (i)), en la que en su apartado “Download” ofrece software orientado a la fiabilidad relativo a costes de RCM, Simulaciones de Fiabilidad, Árboles de Fallos, etc. descargables tras cumplimentar un formulario.


También merece destacar la versión gratuita del programa de Gestión de Mantenimiento Asistida por Ordenador CWORKS ofrecida en la página http://www.cworks.com.my/cw_download.asp (i). La versión traducida al castellano de esta aplicación también es difundida gratuitamente, pero en este caso dentro del ‘Curso Avanzado en Gestión del Mantenimiento’ de la Universidad de Mondragón (ver sección XII.2.4). Por último mencionar el portal de mantenimiento Plant Engineering (en la dirección http://www.plant-maintenance.com/freestuff/index2.shtml (i)), en el cual se recopilan diversos tipos de programas freeware, shareware o demo de los siguientes temas: RAM-s y costes, GMAO-s (o utilidades de fiabilidad de GMAO-s), Análisis de Fallos, Mantenimiento Condicional / Predictivo, RCM, etc.

XII.2.9. ASOCIACIONES

En referencia a las asociaciones vinculadas a la confiabilidad, se diferencian las asociaciones y los capítulos nacionales de los internacionales. En el ámbito nacional la representación se compone de: • El

Comité Nacional de Confiabilidad (http://www.aec.es/comites/comites.asp?id=52&CatId=70&pagina=0 (c)).

• La

Red Temática Sobre Modelado para la Seguridad de Funcionamiento y Calidad de Servicio de los Sistemas Productivos (http://taylor.us.es/depenimpro/html/network.html (c)).

• La Asociación Española de Mantenimiento (http://www.aem.es (c)).


• La Asociación para el Desarrollo de la Ingeniería de Mantenimiento

INGEMAN (http://www.ingeman.net (c)). Mientras que internacionalmente destacan las siguientes entidades: • La “European Safety, Reliability & Data Association” ESREDA

(http://www.esreda.org/ (i)). • La

“European Safety and Reliability (http://www.esrahomepage.org/ (i)).

Association”

ESRA

• La “Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) Reliability

Society” (http://www.ieee.org/web/membership/societies/RL007.html (i)). • La “European Federation of National Maintenance Societies (EFNMS)”

(http://www.efnms.org/ (i)). • La “American Society for Quality (ASQ) Reliability division“

(http://www.asq-rd.org/ (i)). • El

“Japan Institute of (http://www.jipm.or.jp/en/ (i)).

Plant

Maintenance

(JIPM)”

Respecto a este apartado resulta interesante realizar dos observaciones: a) en general todas las asociaciones, tanto nacionales como internacionales, muestran una clara predisposición a colaborar con los agentes que contactan con las mismas, y b) se ha constatado, entre las empresas, cierto grado de desconocimiento de qué es lo que aporta cada entidad al conocimiento, puesto que en algunos casos pueden haber duplicidades entre los roles que las anteriormente mencionadas entidades pueden adoptar.


XII.2.10. CONFERENCIAS

Respecto a las conferencias relacionadas con la confiabilidad se ofrecen cuatro direcciones que presentan los vínculos a las webs de las conferencias de las asociaciones más relevantes en el ámbito, tales como Esrel, Esreda, RAMS, etc. Las direcciones a consultar son las siguientes: • http://www.esrel2009.org/ (i) • http://www.esreda.org/index.php?option=com_content&view=article

&id=116&Itemid=100 (i) • http://rams.org/ (i) • http://www.ieee.org/portal/site/relsoc/menuitem.e3d19081e6eb2578f

b2275875bac26c8/index.jsp?&pName=relsoc_level1&path=relsoc/Use ful_Information&file=ConferenceCalendar.xml&xsl=generic.xsl (i) • http://www.aec.es/congresos/index.asp?TipoCongresos=proximos (c)

XII.3. CONCLUSIONES La facilidad de acceso a los medios que ofrece la red, junto con la oferta de páginas con información sobre diferentes técnicas, herramientas, metodologías, productos, etc. sobre confiabilidad, han logrado que esta disciplina gane continuamente aceptación dentro y fuera del campo de la ingeniería. Así, la creciente demanda de confiabilidad en productos, procesos y servicios vaticina que las referencias aquí mostradas sean pronto complementadas con otras de igual o mayor importancia.

LIBRO - INGEMAN - APROXIMACIÓN A LA CONFIABILIDAD - Aplicaciones Practicas.pdf

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