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Un Enfoque Holístico para rastrear la Salud Total de su Maquinaria?

por James W Taylor, Machinery Management Solutions

Los programas de condición de activos a menudo están estructurados para optimizar la aplicación de la tecnología. Esto distribuye el costo del equipo y la capacitación de la mayor parte del equipo posible, minimiza el costo por medida, provee una carga total de trabajo, y mantiene el equipo en uso.

Pero esto quiere decir que a lo mejor estamos gastando el tiempo y los recursos tomando información que no es particularmente valiosa en implementar confiabilidad y reduciendo costos. Y la información derivada no queda integrada dentro del todo en las decisiones del cuidado de la máquina.

Lo que queremos hacer es maximizar la efectividad de la tecnología en implementar la confiabilidad en la maquinaria. Debemos hacer solo estas pruebas y tareas que son redituables desde el punto de vista de la maquina. La condición de activos centrada en la máquina es un problema en busca de una solución.

Muchas plantas tienen uno o más programas de condición de activos… (pero) los resultados esperados nunca se alcanzan por completo.

Antecedentes

Muchas plantas tienen uno o más programas de condición de activos. A lo mejor tienen un programa de monitoreo de vibración, un programa de análisis de aceite y un programa de termografía. Y a lo mejor también tienen tareas de mantenimiento preventivo de rutina de reparación general de algunas máquinas basadas en el tiempo de trabajo o calendario. Esto tiene el potencial de hacer mayores contribuciones a la confiabilidad de la maquinaria. Pero usualmente, esta variedad nunca se encuentran. Y la rutina de reparación general – no es afectada por la recolección de datos. Entonces los resultados esperados nunca se alcanzan por completo.

Consideremos un programa típico de vibración. Después de algo de investigación, una justificación de costo es aprobada para comprar equipo y software de vibración. Entonces uno o dos técnicos son entrenados y designados para manejar el programa. Se les dice que tienen que hacer que el programa de vibración funcione. En la ausencia de cualquier medida de beneficio de costo, ellos toman la decisión de aplicar la vibración a la mayor parte de las piezas de equipo posible. Desde su perspectiva, es un movimiento inteligente, distribuye el costo del equipo y entrenamiento por encima de la mayoría de las piezas de equipo posible, minimiza el costo por medida, provee una carga completa de trabajo, y mantiene el equipo en uso. En corto, optimiza la tecnología individual del programa.

¿Es esto la mejor estrategia para implementar la confiabilidad de la máquina? ¿Estarías contento si tu doctor en tu examen físico anual solamente te mide la presión arterial? Y quizás, ¿entonces toma la decisión de hacerte o no una cirugía basándose en eso? (¡Ese impulso de reparación general es cirugía!) Probablemente no. Te gustaría verlo hacer un número de pruebas – trabajo de sangre, EKG, Rayos X de Tórax, etc. Entonces tiene una visión completa de tu salud – y tiene mucho mejores bases para tomar la decisión de practicar una cirugía.

El mismo principio aplica para la maquinaria. Para obtener una completa visión del estado (salud) de la máquina, necesitas realizar un número de pruebas. Y cuando la reparación general para PM (cirugía) es necesaria, puedes tomar una decisión con informes en si la realizas o la difieres.

La condición de activos no sólo involucra vibración, condición del aceite e IR sino mucho más parámetros. Los parámetros de proceso como temperaturas, presiones, tasas de flujo y velocidad de operación todos tienen algo que decirnos a cerca de la salud de nuestra maquinaria. Por ejemplo, la succión y descarga de presión de una bomba, junto con la corriente del motor, RPM y la tasa de flujo nos darán un buen indicador de la condición del propulsor. Basándose en esos, podrías decidir el diferir la reaparición general de esa bomba para un año más o dos. Esto es un gran ahorro.

Si tienes a un técnico recolectando datos para una tecnología, ¿porqué no recolectar todos los datos que necesitas? En lugar de solo vibración, que tal temperatura de cojinetes, presiones de fluidos, RPM y otros parámetros que contribuyen para completar el panorama de la salud de la máquina. Esto significa que se invertirá mayor tiempo en cada máquina. Menos máquinas serán evaluadas al día, pero tienes mucho más información valiosa. También ahorrará tiempo de tránsito, tiempo de preparación, y tiempo administrativo asociado con múltiples viajes a la máquina. Y ahorrarás tiempo al aplicar tecnología a aquéllas máquinas donde el costo es efectivo. No has optimizado la tecnología, pero has optimizado el cuidado de la salud de la máquina. ¿y no es eso lo que realmente quieres?

¿Estarías feliz si tu doctor solo te mide la presión arterial y con base en eso toma la decisión de practicarte una cirugía?

Un Modo Diferente

Hay un modo más efectivo de abordar este problema. No es nuevo o único por que muchos administradores de mantenimiento lo han hecho por años. Yo lo llamo Cuidado del Mantenimiento Centrado en la Salud. El proceso tiene sus raíces en el Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad (RCM).

Primero para abordar una máquina-centrada se observa, y a través de una serie de pasos, ayuda a decidir como mantener la confiabilidad de una máquina. En otras palabras, es el programa del cuidado de la salud de la máquina. Yo creo que el Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad es el mejor acercamiento para máquinas críticas, pero no todas las plantas lo pueden solventar, obtener autorización, o tienen la fuerza de trabajo calificada para el programa de Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad. Es costoso a corto plazo. Estoy proponiendo un proceso que te ayudará a decidir como mantener tus máquinas en una manera menos formal con menor papeleo que el mantenimiento centrado en confiabilidad.

En este proceso veremos lo que es una falla y cuales pueden ocurrir. Desde que podemos hacer todo a la primera, decidiremos con cuales trabajaremos primero. Después decidiremos ¿cuales son los síntomas de cada una de esas fallas y seleccionaremos pruebas para medir el síntoma? Finalmente, combinaremos esa información para tomar la decisión de ¿hacer o no la reparación general?

Primer Paso

Haz una Lista de las Posibles Fallas

Falla Funcional. Para preguntar que falla es, primero necesitamos saber que es lo que supuestamente la máquina debe hacer. ¿Cual es su función primaria? A primera vista, podrías decir que la función primaria de una bomba de enfriamiento de agua es bombear agua fría a una temperatura específica a un porcentaje mínimo de flujo. Si la bomba no puede bombear a una velocidad suficiente, las computadoras se sobrecalentaran. Ese índice mínimo puede variar de estación a estación.

En lo que vas decidiendo que función es, fíjate primero en lo obvio para encontrar la función real de la máquina. A menudo las máquinas tienen una función primaria y una secundaria. La función de un sistema de tubería primario puede ser para transportar el producto de un punto a otro. Su función secundaria podría ser prevenir la pérdida del producto. Otra función secundaria podría ser el mantener la temperatura del producto.

Una vez que hayas decidido cual es la función de la máquina pregunta que puede suceder para prevenirla de conocer esa función. En el caso de la bomba, la respuesta puede ser el uso del impulsor reduciendo la cabeza disponible, la falla de cojinete causando una baja de RPM, una grieta en la cubierta o el desgaste en el sello causando pérdida del líquido reduciendo el flujo, u otras posibles fallas. Hasta este punto, estas solamente con una lluvia de ideas. No consideres si la falla es parecida o tiene mucho impacto. Haremos eso en el siguiente paso. Por ahora, sólo obtén una lista completa.

Falla

Cuando hagas la lista de posibles fallas, hay varias situaciones que deberías considerar. Las fallas a considerar incluyen la falla de conocer la demanda estable del estado, la falla de conocer la demanda transitoria, falla escondida, fallas secundarias y la falla de operar económicamente.

La falla de conocer la demanda estable de estado es probablemente la más obvia. Esto es cuando la máquina no consigue la demanda normal de producción. Por ejemplo, el cambiador de calefacción que está tan viciado que no puede enfriar suficientemente el proceso líquido. Cuando esto pasa, lo sabrás porque el sistema no estará disponible para hacer su trabajo en circunstancias normales.

La falla de conocer la demanda transitoria es más sutil. Puede ser un tipo de falla escondida. Por ejemplo, el motor puede tener fuerza suficiente para hacer trabajar una bomba bajo condiciones de estado estable pero no tiene suficiente fuerza para acelerar la bomba desde una condición de alto a una de trabajar a velocidad. La tubería bloqueada puede permitir suficiente flujo para condiciones normales pero cuando un arranque en el sistema requiere suministros adicionales, la presión ejercida debido al bloqueo es muy alta para llevarla a cabo.

Con el incremento en el costo de la energía, la falla de operar económicamente llega a ser importante. Las fallas comunes de este tipo incluyen exceso de aire comprimido o el uso de vapor debido a fugas líquidas menores. O podría ser una máquina que usa más energía de la que debe, o debe trabajar más rápido para recuperar el deterioro. Una máquina diesel puede usar mucho combustible por hora.

¿Es la falla una falla secundaria o puede causar fallas secundarias? Una banda más ajustada o un ventilador desbalanceado pueden causar falla de cojinete. La falla de cojinete permite que baje la palanca, permitiendo contacto entre el ventilador y la cubierta. Esto causa destrucción del ventilador, la cubierta, y la palanca. Es poco común que dos fallas independientes puedan ocurrir al mismo tiempo, pero las fallas secundarias son comunes.

Paso Dos

Decide Cuál de Estas Fallas Son Significantes

Ahora que tienes una lista de posibles fallas, quieres decidir cuáles deberían de preocuparte primero. Los recursos limitados quieren decir que no podemos manejarlas todas. Algunas fallas son tan poco comunes que no pensarías en preocuparte por ellas, otras tienen tan poca consecuencia que su impacto y costo es menor. Pero ambas pueden ser significativas al paso del tiempo.

El significado de una falla es la combinación de dos factores: frecuencia e impacto. Una pequeña falla que ocurre a menudo puede tener el mismo impacto que una gran falla que ocurre con casi nada de frecuencia. Por ejemplo, un cojinete puede fallar una vez al mes (un problema crónico) porque las bandas que los manejan están demasiado apretadas. El costo del reemplazo es de US $2000. Por un período de 5 años, eso será de US $120,000. Pero porque cada falla individual no es mayor, no es vista como el costo de US $120,000 de una simple falla que sólo ocurre una vez en cinco años (un problema agudo). Pero ambas cuestan lo mismo.

La mejor forma de determinar qué tan a menudo ocurre y su impacto es desde el historial de la máquina. Busca ambos problemas; crónico y agudo. Trata de determinar sus costos incluyendo mano de obra, partes y tiempo de inactividad. Haz cálculos de qué tan a menudo ocurren. Multiplica el costo por frecuencia y marca un rango con el resultado.

Sin embargo, podemos hacerlo sin el historial. He tenido éxito en el pasado usando una evaluación subjetiva. Haz una lista de las fallas y hazte dos preguntas de cada una de ellas: qué tan a menudo ocurre y cuál es el impacto en producción cuando lo hace. Hazlo como un cuestionario. Las posibles respuestas están en la Tabla 1 a continuación. Esto puede sonar muy simple pero funciona.

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Te debes preguntar también si la falla es un problema de seguridad. ¿Tiene el potencial de lastimar al personal o la maquinaria? Si es así, es automáticamente la mayor prioridad.

Ahora envía el cuestionario hacia la parte significativa de la sección de mantenimiento, producción y administración de personal. Cuando los recibas respondidos, promedia los resultados para cada problema.

Tomando en cuenta la frecuencia (1 a 5) y multiplicándola por el efecto (1 a 5) obtendrás una calificación compuesta para cada falla en el rango de 1 a 25. Clasifica la lista por la calificación compuesta. La calificación compuesta más alta, es el significado mayor de la falla.

Ahora tienes que juzgar las llamadas - ¿cuáles fallas te deben de preocupar? Cualquier falla que presente un riesgo de seguridad va automáticamente hasta arriba de la lista. A menudo, solo algunas tienen una alta categoría y te puedes concentrar en ellas. Otras veces la mayoría tendrá una alta categoría. Aquí es dónde tu conocimiento de la máquina y juicio profesional está en juego.

Paso Tres

Ve si estas fallas pueden ser evitadas.

Empezando con el inicio de la lista, pregunta “¿como podemos evitar esta falla? ¿Existe alguna acción que podamos hacer para evitar que la falla vuelva a ocurrir? ¿Podemos cambiar el diseño? ¿Podemos reemplazar una parte que cuenta con un período predecible de desgaste con una que no lo tiene?

Cuando piensas acerca de como falla una parte, piensa en la curva de la bañera. La clásica curva de la bañera tiene una región de mortalidad prematura, en la cual las partes nuevas fallan más frecuentemente que el promedio. Esto es a menudo llamado como el período de interrupción o período quemado. Entonces hay un período constante de fallas durante el cual las fallas son aleatorias. Finalmente, hay un periodo de desgaste, donde el porcentaje de fallas incrementa. La figura 1 muestra la curva de la bañera.

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Pero el hecho de que los estudios de United Airlines y de US Navy han mostrado que solo el 3 o 4 por ciento de los componentes simples siguen este patrón. Y usualmente, las máquinas complejas no siguen para nada este patrón.

De acuerdo a los mismos estudios, entre diez y veinte por ciento de las fallas son debido al desgaste y el setenta a ochenta por ciento restantes es debido a las fallas aleatorias. Lo que esto nos dice es que el tiempo basado en el reemplazo no es muy efectivo. En particular, las máquinas complejas (las únicas que tenemos) fallan de una manera aleatoria. Entonces ¿qué hacer?

Podríamos estar dispuestos a diseñar un modo de falla fuera de la máquina pero eso está más allá de nuestros recursos. Tomando una señal de nuestro doctor, podríamos probar para ver si la máquina está empezando a deteriorarse.

Paso Cuatro

Para aquéllas fallas que pueden ser evitadas, ve si hay algún síntoma que te dé un aviso prematuro.

Para aquéllas fallas que no podemos evitar, preguntamos “¿Cómo podemos detectar la falla antes de que ocurra?” La mayoría de las fallas muestran síntomas antes de que sucedan.

Encuentra los síntomas de falla para cada modo de falla. Una bomba puede trabajar más rápido por un propulsor desgastado. Un motor puede arrojar más amperes por desalineamiento o un sello demasiado justo. Un cople puede estar caliente por desalineamiento o falta de lubricación. La delta-T a través del calor puede disminuir cuando se llega a viciar. El espesor de las paredes de la tubería puede disminuir por flujo de corrosión inducido. Haz una lista de los síntomas para cada falla.

Es usual pensar acerca del proceso de fallas que es llamado como la Curva PF. Esta curva ilustra la relación entre el síntoma de falla y el tiempo. Hay un punto dónde el síntoma se ha desarrollado lo suficiente para detectar el cambio con confianza. Esto es llamado el punto “P” o punto potencial de falla “P”. El valor del síntoma cuando el proceso ya no es capaz de cumplir con los requerimientos es llamado el punto “F” o punto de falla funcional. Nota que el punto “F” no es necesariamente el punto de rompimiento mecánico.

Queremos encontrar un parámetro para medir que cumpla con nuestros criterios. Primero debe ser un indicador confiable de seguridad de la máquina, ejemplo: debe ser una medida de síntomas confiable. Debe ser económico para medir. Y debe alertar lo suficiente para tener el tiempo de reaccionar.

Paso Cinco

Para Cada Máquina, Escoge Una Serie De Pruebas Para Detectar Esas Señales de Alerta Tempranas.

Con una lista de síntomas y medidas, ahora estas en la posición de escoger las pruebas que miden o detectan ese síntoma. Para cada síntoma, procura obtener muchas pruebas independientes como sea posible. A mayor información que tengas, más seguro estarás en tu llamada. Debes tener por lo menos dos pruebas para cada falla que se puedan confirmar una a la otra y evitar un falso positivo (o negativo).

Como estas considerando las pruebas, no te limites a métodos de alta tecnología.

Los parámetros del proceso son también valiosos. Puede ser un parámetro del proceso que está ya disponible en el PLC o DCS. Puedes necesitar agregar un calibrador o un termómetro. Podría ser una inspección visual con un boroscopio. Puedes necesitar un instrumento de alta tecnología como análisis de vibración, medidor de espesor ultrasónico, o las puntas para medir un campo de fuerza magnética en un generador. Algunas pruebas tales como el análisis del aceite o Análisis del aceite de Transformador y gas (TOGA) es mejor realizarlas por un laboratorio externo. Y uno de las pruebas más valiosas es el operario y el encargado del mantenimiento. Una persona experimentada, familiarizado con la máquina, haciendo un esfuerzo consciente para presentir un efecto particular, puede ser muy efectiva al valorar la salud de una máquina.

La tabla 2 es una lista parcial de máquinas y las pruebas que pueden ser efectivas para monitorearlas. Pero no te limites a esta lista. Todo lo que puedes medir tiene el potencial. Solo asegúrate de que cumpla con los tres criterios para una buena lectura: debe ser un indicador seguro de la salud de la máquina, debe ser económico para medir y deber dar advertencia suficiente para que exista tiempo de reaccionar.

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Paso seis

Recaba toda la información disponible en un punto de decisión

Muchas plantas tienen alguna forma de programa de evaluación de la condición en el lugar. Pero generalmente, esos programas operan en un aislamiento relativo. Las personas responsables trabajan para llevar al máximo la eficiencia de la aplicación de la tecnología. Ellos optimizan la tecnología. Hacer las pruebas sin poner toda la información no es efectivo. Recomiendo que cada máquina tenga a una o dos personas asignadas para monitorear su salud. Deben ser entrenados para valorar toda la información proporcionada por las pruebas. Advierta que yo no dije, “Entrenados para evaluar los datos”. Ellos no tienen que analizar los datos (los espectros de la vibración); solo tienen que entender los resultados (información) de ese análisis.

Ellos deben recibir los resultados de las pruebas junto con cualquier otra información pertinente en una base regular. Entonces pueden utilizar esa información para manejar la máquina. Pueden utilizarla para ajustar intervalos de lubricación, decidir cuándo se necesitan ajustes o cuando el reemplazo de una parte se indica. ¿Y esa revisión? pueden decidir que no se necesita a fin de cuentas.

Una gran estación de generación de energía proporciona un ejemplo verdadero de la eficacia de este paso. Ellos habían estado arreglando sus bombas principales de alimentación cada cinco años, si lo necesitaban o no. Estaba basado en la programación. Entonces implementaron un programa de monitoreo de condición y designaron a una persona para ser responsable de esas bombas (un planificador con conocimientos y que los entendió). Ahora que se acerca el quinto año el planificador reúne toda la información disponible acerca de esa bomba y valora su condición basada en toda la información. Generalmente toma una de tres determinaciones. Arreglarlo ahora (no una llamada normal), diferir la revisión por un año (muy común) o diferirla durante dos años. Entonces cuando esa tarea de revisión se aproxima otra vez, repite el proceso. Han logrado períodos tan largos como nueve años entre revisiones. Un gran ahorro en dinero y mano de obra.

Resumen

La mayoría de los programas de evaluación de condición de la industria se concentran en una o dos tecnologías. Las personas, los procedimientos y las prácticas son hechos a la medida a esas tecnologías. La aplicación de la tecnología se optimiza, antes que los resultados. Recomiendo una máquina centrada, en comparación con una tecnología centrada, la evaluación de la condición de la maquinaria. Así como su médico utiliza una variedad de pruebas y evaluaciones para valorar su salud, nosotros debemos hacer lo mismo para nuestra maquinaria. Hacer menos, significa que tomamos las decisiones basados en información incompleta. Lo qué queremos hacer es llevar al máximo la eficacia de la tecnología en la mejorar la confiabilidad de la maquinaria. Necesitamos valorar la salud de la máquina basados en varias medidas. Y debemos hacer sólo esas pruebas y tareas que son rentables del punto de vista de la máquina. La pregunta es ¿cómo decidimos que hacer? Propongo seguir el proceso sistemático resumido líneas arriba para ayudarnos a evaluar la salud general de nuestra maquinaria. Es lo que el médico ordenó.

Jim Taylor tiene más de 40 años de experiencia desarrollando, manejando, capacitando y desempeñando mantenimiento preventivo y predictivo tanto en la milicia como en la industria. Durante 28 años de servicio naval, fue Oficial Gerente General a cargo del Equipo de monitoreo de desempeño de la fuerza naval que realizó el mantenimiento predictivo para La Flota Atlántica de los EE.UU., y manejó un presupuesto de US $500.000.000 para la revisión del portaaviones USS América. Jim tiene múltiples diplomas de MIT y una licenciatura de Físico de la Universidad de Purdue. Machinery Management Solutions, Inc. proporciona servicio y asesoría de monitoreo de condición de maquinaria, y administración de proyectos, capacitación técnica de calidad así como relacionada al mantenimiento industrial. Jim puede ser contactado en Internet en www.machineryhealthcare.com o vía correo electrónico en jim.taylor@machineryhealthcare.com.

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