Bases para desarrollar una gestión eficaz de activos físicos. Mantenimiento centrado en fiabilidad.

by Redacción
Bases para desarrollar una gestión eficaz de activos físicos. Mantenimiento centrado en fiabilidad

Por Francisco Javier Martínez Monseco.

1. Objetivos y beneficios de un programa eficaz de mantenimiento.

Cualquier técnico de mantenimiento de un sistema industrial basa la excelencia de su trabajo en el cumplimiento de los objetivos de un programa eficaz de mantenimiento preventivo. Dichos objetivos los podríamos enumerar (según la norma UNE-EN 60300-3-11-2013):

– Mantener la función de un elemento en los niveles de confiabilidad requeridos en el contexto operativo dado.

– Obtener la información necesaria para la mejora del diseño o la incorporación de redundancias en aquellos elementos cuya fiabilidad resulte inadecuada.

– Cumplir con estos objetivos con el mínimo coste total del ciclo de vida, incluyendo los costes de mantenimiento y los costes derivados de los fallos residuales.

– Obtener la información necesaria para el programa continuo de mantenimiento que mejore el programa inicial y sus revisiones, mediante la evaluación sistemática de la eficacia de las tareas de mantenimiento definidas previamente.

2. Metodología del mantenimiento centrado en fiabilidad.

Para conseguir estos objetivos, una de las estrategias mas útiles a desarrollar en el proceso industrial a mantener podemos considerar que es el mantenimiento centrado en la fiabilidad (Reliability centered maintenance en ingles). El RCM (reliability centered maintenance) mejora la eficacia del mantenimiento y proporciona un mecanismo para gestionar el mantenimiento con un alto grado de control y conocimiento.

Los beneficios potenciales del RCM se pueden resumir en los siguientes (UNE 60300,2013):

– La confiabilidad del sistema puede incrementarse mediante la ejecución de actividades de mantenimiento más apropiadas.

– Los costes globales se pueden reducir mediante un esfuerzo en mantenimiento planificado más eficiente.

– Se puede implementar en el futuro un proceso para examinar y revisar las políticas de gestión de los fallos con un esfuerzo relativamente pequeño.

– Los gestores del mantenimiento disponen de una herramienta de gestión que acrecienta el control y la dirección.

– La organización de mantenimiento obtiene una mejor comprensión de los objetivos, propósitos y razones por las que se están realizando las tareas de mantenimiento programado.

Fotografia 1. Grupo hidroeléctrico. Ejemplo de equipo de alta fiabilidad. (Fuente Endesa Generacion-Enel Green Power Hydro).
Fotografía 1. Grupo hidroeléctrico. Ejemplo de equipo de alta fiabilidad. (Fuente Endesa Generación-En el Green Power Hydro).

2.1 RCM: Las siete acciones básicas.

Para el desarrollo del proceso RCM, es necesario realizar siete acciones acerca del activo o sistema que se intenta analizar. En la gráfica 1 (Afefy, 2010) se enumeran. Estas 7 acciones, constituyen la base de análisis que nos tenemos que plantear para cada activo físico, de cara a conocerlo y definir realmente cual es la función que le exigimos, como puede fallar y qué debemos realizar para minimizar dichos fallos.

Grafico 1 Principales pasos del RCM. (Amefy, 2010).
Gráfico 1 Principales pasos del RCM. (Amefy, 2010).

Una vez definidas las acciones de análisis de la metodología RCM, en el gráfico 2 (IAEA, 2007) se define el proceso a seguir con las acciones a definir.

Gráfica 2 Proceso simplificado RCM.( IAEA,2007).
Gráfica 2 Proceso simplificado RCM.( IAEA,2007).

A continuacion de definen las diferentes acciones a definir en cualquier sistema industrial a analizar mediante RCM.

2.1.1 Funciones y parámetros de funcionamiento.

Antes de poder definir que proceso aplicar para determinar que debe hacerse para que cualquier activo físico continúe haciendo aquello que sus usuarios quieren que haga en su contexto operacional, necesitamos hacer dos cosas:

– Determinar que es lo que sus usuarios quieren que haga.
– Asegurar que sea capaz de realizar aquello que sus usuarios quieren que haga.

Por eso el primer paso en el proceso de RCM es definir las funciones de cada activo en su contexto operacional, junto con los parámetros de funcionamiento deseados. (Moubray, 1997).

2.1.2 Fallos funcionales.

Los objetivos del mantenimiento son definidos por las funciones y expectativas de funcionamiento asociadas al activo en cuestión. El único hecho que puede hacer que un activo no pueda desempeñarse conforme a los parámetros requeridos por su usuario es alguna clase de fallo. Esto sugiere que el mantenimiento cumple sus objetivos al adoptar un abordaje apropiado en el manejo de un fallo. Sin embargo, antes de poder aplicar herramientas apropiadas para el manejo de un fallo, necesitamos identificar que fallos pueden ocurrir. El proceso de RCM lo hace en dos niveles:

– En primer lugar, identifica las circunstancias que llevan al fallo.
– Luego se pregunta que eventos pueden causar que el activo falle.

2.1.3 Modos de fallo.

Una vez que se ha identificado el fallo funcional, el próximo paso es tratar de identificar todos los hechos que pueden haber causado cada estado de fallo. Estos hechos se denominan modos de fallo. Los modos de fallo posibles incluyen aquellos que han ocurrido en equipos iguales o similares operando en el mismo contexto. También incluyen fallos que actualmente están siendo prevenidas por regímenes de mantenimiento existentes, así como fallos que aún no han ocurrido, pero son consideradas altamente posibles en el contexto en cuestión.

2.1.4 Efectos de fallo.

La cuarta acción en el proceso de RCM consiste en hacer un listado de los efectos del fallo, que describe lo que ocurre cuando acontece cada modo de fallo. Esta descripción debe incluir toda la información necesaria para apoyar la evaluación de las consecuencias del fallo, tal como:

– Que evidencia existe (si la hay) de que el fallo ha ocurrido.

– De que modo representa una amenaza para la seguridad o el medio ambiente (si es que la representa).

– De que manera afecta a la producción o a las operaciones (si las afecta).

– Que daños físicos (si los hay) han sido causados por el fallo.

– Que debe hacerse para reparar el fallo.


2.1.5 Consecuencias del fallo.

Un punto fuerte de RCM es que reconoce que las consecuencias de los fallos son más importantes que sus aspectos técnicos. El proceso de RCM clasifica estas consecuencias en cuatro grupos, de la siguiente manera:

–  Consecuencias de fallos ocultos: los fallos ocultos no tienen un impacto directo, pero exponen a la organización a fallos múltiples con consecuencias serias y hasta catastróficas.

–  Consecuencias ambientales y para la seguridad: un fallo tiene consecuencias para la seguridad si es posible que cause daño o la muerte a alguna persona. Tiene consecuencias ambientales si infringe alguna normativa o reglamento ambiental tanto corporativo como regional, nacional o internacional.

–  Consecuencias operacionales: un fallo tiene consecuencias operacionales si afecta la producción (cantidad, calidad del producto, atención al cliente, o costos operacionales) además del costo directo de la reparación.

–  Consecuencias no-operacionales: los fallos que caen en esta categoría no afectan a la seguridad ni la producción, sólo se relacionan con el costo directo de la reparación.

Fotografía 2. Grupo hidroeléctrico.Detalle de eje y distribuidor sistema turbina. (Fuente Endesa Generación-En el Green Power Hydro).
Fotografía 2. Grupo hidroeléctrico.Detalle de eje y distribuidor sistema turbina. (Fuente Endesa Generación-En el Green Power Hydro).

2.1.6 Análisis de criticidad para definir la lista de equipos críticos.

En muchos casos, es necesario priorizar el equipo más crítico en una planta indstrial para evitar fallos críticos y definir un programa de mantenimiento. Por lo tanto, el objetivo principal del análisis de criticidad es definir el equipo crítico basado en las peores consecuencias de la falta con respecto a aspectos como seguridad, ambiente, producción y costos. En base a esto, el sistema de clasificación que se presenta en la tabla 1 (Sifonte, 2017), que oscila entre 1 y 4, evalúa y puntuaciones de cada aspecto.

MATRIZ DE ANÁLISIS DE CRITICIDAD DE ACTIVOS GENÉRICOS.

Tabla 1 Matriz de análisis criticidad de activos genéricos. (Sifonte, 2017).
Tabla 1 Matriz de análisis criticidad de activos genéricos. (Sifonte, 2017).

2.1.7 Patrones de fallo.

Uno de los puntos más importantes del análisis RCM es poder definir para cada componente que interviene en el activo físico (sistema industrial) el patrón de fallo a considerar. Esta caracteristica del componente es muy importante ya que nos permitirá definir el periodo de tiempo donde consideramos que el componente puede desarrollar su función sin fallo y a la vez nos permite controlar dicho periodo para plaificar la accion que vayamos a definir una vez realizado el análisis RCM. Desde mitad del siglo XX se han realizado multiples estudios en este campo, principalmente en sistemas industriales que requieren un nivel de fiabilidad muy alto de cara a evitar consecuencias catastróficas por la producción de fallos. United Airlines realizó a partir de 1950 un trabajo pionero en este campo establecer el marco general y directrices específicas para la realización de este tipo de estudio. Estudió la relación entre la tasa de fracaso (probabilidad de falla condicional) y tiempos de operación de la aeronave. Una primera conclusión que surgió de ese trabajo fue la caracterización de los patrones de fallos de los distintos componentes de las aeronaves. En las décadas de los 60 ́s y 70 ́s produjeron un cambio fundamental en la importancia de los tipos de las tasas de fracaso. Se muestra en la tabla 2 los diferentes patrones analizados así como las características de los Componentes Asociados. En la tabla 3 se indican los diferentes % de cada patrón de fallo que se estudiaron en varios estudios desarrollados, así como las características de cada patrón de fallos. Estas dos tablas nos permiten tener una idea sobre como se desarrolla la vida útil de los componentes y su aplicabilidad al sistema industrial que queramos analizar.

Estudios de análisis de patrones de fallos para componentes.

Tabla 2. Division en porcentajes de diferentes estudios relacionados con los patrones de fallos en los componentes industriales. (Smith, 2003).
Tabla 2. División en porcentajes de diferentes estudios relacionados con los patrones de fallos en los componentes industriales. (Smith, 2003).

Clasificación de patrones de fallos. Características y ejemplos de componentes. Patrón de fallos.

Clasificación de patrones de fallos. Características y ejemplos de componentes. Patrón de fallos
Tabla 3. Clasificación de patrones de fallos. Características y ejemplos de componentes. Patrón de fallos

2.9 Metodologia del análisis de modos de fallo, efectos y criticidad.

La metodología básica utilizada en el RCM es el análisis de modo y efectos de falla (FMEA) que es un enfoque cualitativo propuesto para aclarar modos de falla de equipos en equipos de análisis o desarrollo de productos para apoyar las decisiones cuando hay falta de información y datos para llevar a cabo análisis cuantitativo. FMEA puede aplicarse también a los equipos operacionales para apoyar la confiabilidad, disponibilidad y mantenibilidad (RAM) análisis, análisis de riesgo, confiabilidad centrada en el mantenimiento (RCM) y la política de mantenimiento. (Calixto, 2016).

Los AMFEC (análisis modos de fallos y efectos críticos) se utilizan, fundamentalmente, para determinar la relevancia de los fallos en cuanto a los aspectos críticos, que, en nuestro caso, para una central de ciclo combinado, son básicamente:

– La seguridad de los operadores.
– La integridad medioambiental.
– La integridad física de la propia central o de sus equipos. – La operatividad de la central.
– Los costes de mantenimiento asociados a cada fallo.

En los AMFEC, se realiza el análisis de árbol de fallos grafica 3 y 4 (Anderson, 2012) (Smith, 2003), donde se evalua para cada modo de fallo:

-Tipología del problema detectado.

-Criticidad asociada y severidad de la activación del fallo.

-Acciones recomendadas.

Gráfica 3 Análisis de árbol de fallos. (Anderson, 2012).
Gráfica 3 Análisis de árbol de fallos. (Anderson, 2012).
Gráfica 4 Logic tree analysis. (Smith, 2003).
Gráfica 4 Logic tree analysis. (Smith, 2003).

2.10 Estrategia de Mantenimiento.

Una vez analizado el sistema industrial, el siguiente paso es el de definir la estrategia de mantenimiento indicada en la gráfica 5 (Calixto, 2016) y aplicar las actividades de mantenimiento mas eficaces para mantener la funcionalidad del sistema.

Gráfica 5 Estrategias de mantenimiento. ( Calixto, 2016).
Gráfica 5 Estrategias de mantenimiento. ( Calixto, 2016).

2.11 Tipos de actividades de mantenimiento.

A continuación se definen las diferentes actividades de mantenimiento a decidir e implementar.

2.11.1 Actividades de predictivo basadas en la condición.(BC).

Se trata de estudiar los fallos cuya aparición no es repentina, sino progresiva, con el objetivo de adelantarnos al fallo en cuanto detectemos el deterioro de la función. Estas tareas se diseñan para detectar la degradación cuando un fallo funcional empieza a ocurrir.

Un fallo potencial se define como un estado o condición inicial de un elemento que indica que se espera que el modo de fallo ocurra si no se toma ninguna acción correctiva. El fallo potencial manifestará una condición o un conjunto de condiciones que avisan anticipadamente del modo de fallo en cuestión.

El objetivo último, por tanto, de todas las técnicas de mantenimiento preventivo condicional, será conocer el patrón de fallo del equipo analizado, el momento a partir del cual detectamos una degradación de su función y el tiempo que tenemos para realizar el mantenimiento que lleve de nuevo al equipo a su estado de funcionamiento óptimo.

Para que una técnica de preventivo condicional sea aplicable, debe satisfacer lo siguiente:

– La condición tiene que ser detectable.
– El deterioro debe de ser medible.
– El intervalo P-F tiene que ser lo suficientemente largo para que sea posible la implementación de la tarea de monitorización de la condición y de las acciones que se adopten para prevenir el fallo funcional.

2.11.2 Actividades de preventivo de restauración. (PS).

Se trata de las actividades que se realizan con cierta periodicidad con el objetivo de reacondicionar un activo. La frecuencia de esta serie de actividades de restauración tendrá que ser, lógicamente, mayor que el límite operativo del activo, y estará condicionada por la tasa de fallos de los activos involucrados. Estas actividades conllevan poner los activos fuera de servicio, desarmarlos, desmontarlos, inspeccionarlos, corregirlos o reemplazar partes defectuosas, etc. Con el fin de prevenir posibles modos de fallo. Por ello, este tipo de mantenimiento se puede realizar únicamente cuando los activos no se encuentren en operación, durante una parada programada o si son equipos redundantes, cuando estén fuera de servicio. Dentro de este tipo de mantenimiento, podemos citar actividades como lubricaciones, limpiezas, ajustes, alineaciones, revisiones, sustitución de todas las piezas de desgaste (overhoul).

2.11.3 Actividades de preventivo de sustitución. (PS).

Estas actividades están orientadas al reemplazo de componentes de un activo. La frecuencia de sustitución o descarte programado será mayor que la duración de su vida útil y, como en el caso anterior, condicionada por su tasa de fallos correspondiente, de modo que la condición restaurada será la original, al reemplazar el componente viejo por uno nuevo.

2.11.4 Actividades de búsqueda de fallos ocultos.

Los fallos ocultos son los que no son evidentes en condiciones normales de operación. La pérdida de una función oculta tendrá como consecuencia un fallo múltiple. Un ejemplo se daría en los casos de sistemas de protección que no estén monitorizados, por ejemplo un interruptor diferencial sin monitorización.

2.11.5 Actividades de rediseño.

En caso de no encontrar actividades preventivas que ayuden a reducir el riesgo delos modos de fallo que afecten a la seguridad o integridad medio-ambiental hasta unnivel aceptable, se deberá proceder al rediseño. El rediseño que deberá llevarse a cabo tendrá que eliminar o reducir suficientemente dicho riesgo. Si dicho riesgo no es apreciable, el rediseño no es necesario y se procederá a hacer mantenimiento correctivo cuando corresponda. También habrá que plantear el rediseño en caso de modos de fallo que afecten a la producción/operación o a los costes económicos, una vez estudiada la rentabilidad de dicho rediseño.

2.11.6 Actividades de correctivo (run to failure).

En el caso de no disponer de técnicas de mantenimiento preventivo aplicables y efectivas, y en los casos en los que se pueda asumir el riesgo del modo de fallo correspondiente, no se realizará ningún tipo de mantenimiento preventivo y se dejará el equipo funcionar hasta el fallo, momento en el cual se realizará el mantenimiento correctivo al mismo. Dentro de este tipo de mantenimiento se encuentran actividades como reparaciones, diagnóstico de averías, localización de averías, etc.

En la grafica 6 se representan las diferentes actividades de mantenimiento a implementar como acciones finales del análisis RCM. La implementación de estas actividades teniendo en cuenta la prioridad por criticidad asi como la consideración del coste en el mantenimiento del sistema industrial cada vez mas reducido a ajustado por la dirección, será la clave de éxito en la optimización y eficiencia del programa de mantenimiento y su influencia en el cumplimiento de los objetivos de la organización (máximo beneficio, minimo coste en mantenimiento, máxima calidad y cumplimiento de la funcionalidad del sistema con criterios de fiabilidad, disponibilidad y mantenibilidad).

Gráfica 6 Estructura del mantenimiento. (IAEA, 2007).
Gráfica 6 Estructura del mantenimiento. (IAEA, 2007).

3. Conclusiones.

Mediante el presente artículo se ha intentado definir la aportación del departamento de mantenimiento en un sistema industrial para a conseguir la máxima eficacia productiva (confiabilidad de los medios de producción con máximo nivel de calidad o cero defectos). Se ha presentado una guía de implementación, revisión o modificación de la estrategia de mantenimiento de cualquier sistema industrial.

A continuación, y como conclusión de lo explicado, se adjunta la tabla 4 (M. Monseco, 2013) como resumen de aplicación de la estrategia de mantenimiento RCM realizando un resumen esquemático de las diferentes fases de aplicación de la Estrategia, asi como las consideraciones a tener en cuenta en las decisiones de cada fase.

Francisco Javier Martínez Monseco.
Responsable técnico de las centrales hidroeléctricas de Enel Green Power Hydro en la Agrupacion Ter (Barcelona, Girona.España). Doctorando en el programa de tecnologías industriales. ETSI UNED.

4. Bibliografia.

1. Calixto, Eduardo. Gas and oil reliability engineering: modeling and analysis 2016

2. Moubray, John. Reliability-centered maintenance 1997

3. M. Monseco, «Diseño de un plan de mantenimiento para un equipo de alta fiabilidad,» Técnica Industrial, vol. 301, pp. 40-53, 2013.

4. J. R. Sifonte and J. V. Reyes-Picknell, Reliability Centered Maintenance–Reengineered: Practical Optimization of the RCM Process with RCM- R®. Productivity Press, 2017.

5. A. M. Smith and G. R. Hinchcliffe, RCM–Gateway to World Class Maintenance. Elsevier, 2003.

6. International Atomic Energy Agency. IAEA-TECDOC-1590. Application of Reliability Centred Maintenance to Optimize Operation and Maintenance in Nuclear Power Plants.IAEA Viena 2007.

7. Afefy, Islam H. Reliability-centered maintenance methodology and application: a case study 2010. Scientific Research SciRes, Engineering, 863- 873 p.p., 2, 2010.

8. R. T. Anderson and L. Neri, Reliability-Centered Maintenance: Management and Engineering Methods. Springer Science & Business Media, 2012.

9. Norma UNE-EN 60300. Gestión de la confiabilidad. 2012.

10. Norma UNE-EN 13306. Terminología de mantenimiento. 2011.

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