Diseño de un plan de mantenimiento centrado en la confiabilidad para los motores principales Detroit Diesel y Cummins (página 2)

El AMEF es una técnica sistemática para identificar y analizar fallas. Cada componente de un sistema se somete a un conjunto de preguntas y el analista las responde indicando el efecto de cada modo de falla sobre el sistema, proponiendo posibles medios para minimizar esos efectos. Luego, la posibilidad de cada falla se usa para estimar la probabilidad de falla de todo el sistema.

• Objetivos del AMEF.

Los objetivos que se logran con la aplicación de la metodología de análisis de fallas, sus efectos y consecuencias son los siguientes: a) Revisión sistemática del modo de falla del componente, b) Determinar el efecto que la falla tiene sobre otras partes del sistema, c) Calcular la probabilidad de falla. d) Establecer programas de pruebas, e) Determinar como reducir la tasa de fallas del sistema y f) Identificar y reducir los efectos adversos que puedan ocurrir por la falla.

• Generación del AMEF.

La identificación de la falla se simplifica si se usa una serie de palabras guías, aplicadas en forma sistemática ,sección por sección, línea por línea para revelar situaciones no adecuadas o desviaciones de los valores de las variables fuera de los límites de aceptación. Las palabras guías utilizadas son las siguientes: a) NO: NO hay flujo, temperatura, fuerza, etc., cuando lo normal es que exista, b) MAS DE: Cuando hay exceso de flujo, temperatura, etc., con respecto a lo normal, c) MENOS DE: Cuando falta flujo, presión, etc., con respecto a lo normal, d) PARTE DE: Cuando hay cambio en la composición, e) Mē QUE: Cuando se toman en cuenta impurezas, otras fases etc. y f) OTRAS: Cuando se toman en cuenta aspectos que no pertenecen a la operación normal como paradas arranques, suministros, etc..

• Análisis del Árbol de falla.

• Descripción del método.

Se trata de un método deductivo de análisis que parte de la previa selección de un "suceso no deseado o evento que se pretende evitar", sea éste un accidente de gran magnitud (explosión, fuga, derrame, etc.) o sea un suceso de menor importancia (fallo de un sistema de cierre, etc.) para averiguar en ambos casos los orígenes de los mismos. Seguidamente, de manera sistemática y lógica se representan las combinaciones de las situaciones que pueden dar lugar a la producción del "evento a evitar", conformando niveles sucesivos de tal manera que cada suceso esté generado a partir de sucesos del nivel inferior, siendo el nexo de unión entre niveles la existencia de "operadores o puertas lógicas". El árbol se desarrolla en sus distintas ramas hasta alcanzar una serie de "sucesos básicos", denominados así porque no precisan de otros anteriores a ellos para ser explicados. También alguna rama puede terminar por alcanzar un "suceso no desarrollado", ya sea por falta de información o por la poca utilidad de analizar las causas que lo producen. (Ver figura 3)

Figura 3 : Representación gráfica del Árbol de falla.

Fuente : SIAFA. Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el trabajo, España.

Los nodos de las diferentes puertas y los "sucesos básicos o no desarrollados" deben estar claramente identificados. Estos "sucesos básicos o no desarrollados" que se encuentran en la parte inferior de las ramas del árbol se caracterizan por los siguientes aspectos: Son independientes entre ellos. Las probabilidades de que acontezcan pueden ser calculadas o estimadas.

• Desarrollo del árbol.

Prefijado el "evento que se pretende evitar" en el sistema a analizar, se procede descendiendo escalón a escalón a través de los sucesos inmediatos o sucesos intermedios hasta alcanzar los sucesos básicos o no desarrollados que generan las situaciones que, concatenadas, contribuyen a la aparición del "suceso no deseado". Para la representación gráfica de los árboles de fallas y con el fin de normalizar y universalizar la representación se han elegido ciertos símbolos que se representan en la figura 4.

Fuente: SIAFA, Análisis probabilístico de riesgo: Metodología del( Árbol de Fallas y errores) Figura 4 : Símbolos utilizados para la presentación del árbol de falla Para la resolución de árboles de fallas se realizan los siguientes pasos: Identificación de todas las puertas lógicas y sucesos básicos.

• Resolución de todas las puertas en sus sucesos básicos.

• Eliminación de los sucesos repetidos en los conjuntos de fallo: aplicación de la propiedad de impotente del álgebra de Boole.

• Eliminación de los conjuntos de fallo que contengan a su vez conjuntos de fallo más pequeños, es decir, determinación de entre todas las combinaciones posibles, los conjuntos mínimos de fallo: aplicación de la ley de absorción del álgebra de Boole.

• Explotación del Árbol.

La explotación de un árbol de fallas puede limitarse a un tratamiento "cualitativo" o acceder a un segundo nivel de análisis a través de la "cuantificación" cuando existen fuentes de datos relativas a las tasas de fallo de los distintos componentes.

• Evaluación Cualitativa.

Consiste en analizar el árbol sobre el plano de su estructura lógica para poder determinar las combinaciones mínimas de sucesos básicos que hagan que se produzca el suceso no deseado o evento que se pretende evitar (noción de "conjunto mínimo de fallas"). Además, la estructura lógica de un árbol de fallas permite utilizar el álgebra de Boole, traduciendo esta estructura a ecuaciones lógicas. Para ello se expone muy brevemente tal sistema de equivalencia lógica:

• Una puerta "0" equivale a un signo "+", no de adición sino de unión en teoría de conjuntos.

• Una puerta "Y" equivale a un signo "." equivalente a la intersección.

• Mantenimiento.

La Norma COVENIN 2500 (1993) define al mantenimiento como "el conjunto de acciones que permite conservar o restablecer un sistema productivo a un estado específico, para que pueda cumplir un servicio determinado"; este conjunto de acciones implica tareas tales como limpieza, lubricaciones, ajustes, cambio programado de piezas, inspecciones, reparaciones, entre otras, que son llevadas a cabo sobre los equipos y maquinarias a fin de garantizar su operatividad durante el tiempo que sea requerido. (14)

La definición de mantenimiento señalada en la Norma Venezolana establece dos orientaciones, a saber:

• La conservación del estado operativo de los sistemas productivos,

• La restauración a la condición operativa después que el mismo ha sufrido una paralización no programada; todo esto con la finalidad que el sistema pueda seguir cumpliendo con su función dentro del proceso productivo de la organización

Knezevic (1996) (12) establece que "el mantenimiento es el conjunto de tareas realizadas por el usuario para mantener la funcionalidad del sistema durante su vida operativa" (p.59).

El autor define sistema como un equipo o bien productivo o un componente formado por varias partes en un equipo de mayor complejidad. (13)

Para Duffaa y Otros (2002)(15). Definen el mantenimiento como "la combinación de actividades mediante las cuales un equipo o un sistema se mantiene en, o se restablece a, un estado en el que pueda realizar las funciones designadas" (p 34).

Señalan que el mantenimiento es un elemento importante en la calidad de los productos y puede utilizarse para incrementar la ventaja competitiva de una empresa; esto se logra a través de la reducción del tiempo de paradas no programadas, aumentando la calidad y productividad, y reduciendo el tiempo de entrega de los productos al mercado.

Estos autores consideran que el mantenimiento es un sistema integrado por una serie de actividades o procesos que se realizan en paralelo con las tareas del sistema productivo. Las entradas en este sistema están formadas por el personal, repuestos, gestión, herramientas, equipos a mantener, entre otros, y las salidas por la entrega de equipos y maquinarias en buen estado de funcionamiento, que satisfagan las necesidades de producción establecidas.

Los beneficios que arroja la buena práctica del mantenimiento señalados por estos autores comprenden: la reducción de costos, incremento de la productividad y la disponibilidad de equipos confiables y seguros para lograr la entrega de productos a los clientes.

Según Milano (2005)(16). Define el mantenimiento como "todas aquellas labores que realiza el usuario durante la vida operativa de los equipos o sistemas para lograr que estén en estado de funcionamiento o para volverlos a ese estado" (p.70).

Resalta el autor que este conjunto de tareas es conocido como "proceso de mantenimiento", donde la entrada al mismo está formada por el equipo o sistema cuyo funcionamiento debe ser conservado, y la salida, por el equipo o sistema en estado de funcionamiento adecuado o satisfactorio. El mantenimiento se puede agrupar o clasificar según las estrategias de mantenimiento generales que consideran tanto el momento en el cual se producen las fallas como el momento de ejecución de las tareas de conservación y reparación.

La estrategia "basada en las fallas", donde las labores correctivas se realizan para recuperar la funcionalidad del equipo o sistema, se puede describir como de reparación o no programado. Otra de las estrategias definidas por el autor es la "basada en la vida del equipo o sistema", donde se establece la realización de las tareas de mantenimiento preventivos a frecuencias o intervalos fijos durante la vida operativa del equipo o sistema.

La estrategia más atractiva a juicio del autor es la "basada en la condición", donde señala que las acciones de mantenimiento estarán justificadas según el estado real del equipo o sistema, mediante el control de ciertos parámetros físicos y operativos.

Las estrategias definidas anteriormente dan origen a los tipos de mantenimiento aplicados en las organizaciones. Los tipos más importantes se definen seguidamente.

• Mantenimiento Correctivo.

Este tipo de mantenimiento es definido en la Norma COVENIN 3049 (1993) (17). Como aquel donde las actividades de mantenimiento están "encaminadas a tratar de eliminar la necesidad de mantenimiento, corrigiendo las fallas de manera integral a mediano plazo" (p. 88).

La norma define que las actividades más comunes en este mantenimiento son la modificación de elementos de las máquinas, cambios de especificaciones, ampliaciones, revisión de elementos básicos de mantenimiento y conservación. Resalta la norma que este tipo de mantenimiento debe ser planificado y programado en el tiempo para que su aplicación sea efectiva y evite realmente las paradas injustificadas.

En la Norma COVENIN 3049 (1993) (17). También se define el Mantenimiento por Avería o Reparación como la "atención a un sistema productivo cuando aparece una falla. Su objetivo es mantener en servicio adecuadamente dichos sistemas, minimizando sus tiempos de paradas". (21). Resalta la norma que la atención de las fallas bajo este tipo de mantenimiento debe ser inmediata dado que los costos de "parada" se incrementan considerablemente.

Es necesario diferenciar los dos tipos de mantenimiento mencionados anteriormente porque comúnmente se utilizan indistintamente en las empresas; esto lo podemos observar en la definición que ofrece Duffua y Otros (2002) (18)cuando definen el Mantenimiento Correctivo como "aquel que solo se aplica cuando el equipo es incapaz de seguir operando, no es planeado y se realiza cuando el costo de aplicación de otro tipo de mantenimiento es más costoso".

Ávila (1987) (19) establece que la característica principal de este mantenimiento es la corrección de las fallas a medida que se presentan, ya sea por "síntomas" perceptibles o por la parada inesperada del equipo o instalación. Resalta el autor que en la práctica este mantenimiento es el más generalizado dado que requiere menos conocimiento y organización para su aplicación.

Navas (2006) (20) incluye las dos orientaciones del Mantenimiento Correctivo cuando lo define como reparaciones que ameritan detener el proceso de producción de un máquina, teniendo estas correcciones dos orígenes: (1) reparaciones surgidas del mantenimiento preventivo o predictivo como consecuencia de la detección de una falla parcial o intermitente, y (2) reparaciones derivadas de una falla total imprevista.

• Mantenimiento Preventivo.

Resaltan los autores que este tipo de mantenimiento puede planearse y programarse con base en el tiempo, el uso o la condición del equipo o sistema.

La Norma COVENIN 3049 (1993) define este mantenimiento como aquel "que utiliza todos los medios disponibles, incluso los estadísticos, para determinar la frecuencia de las inspecciones, revisiones, sustitución de piezas claves, probabilidad de aparición de averías, vida útil, u otras" . Igualmente establece que el objetivo de este mantenimiento es "adelantarse" a la aparición de o "predecir" la presencia de la falla. (20).

En esta definición podemos visualizar dos orientaciones del mantenimiento preventivo, la primera, dirigida a evitar la ocurrencia de un paro no programado, y la segunda, dirigida a estimar el momento en que pudiera ocurrir este paro.

En la primera orientación se aplican acciones de mantenimiento como lubricaciones, ajustes, limpieza, inspecciones periódicas, entre otras. En la segunda, se realizan análisis estadísticos de tiempo de vida y confiabilidad, entre otras. Aquí se estudian la duración de cada pieza, equipo o sistemas y la ocurrencia de fallas en los mismos.

Duffuaa y otros. (2002) (18) Establecen que el mantenimiento preventivo es "una serie de tareas planeadas previamente, que se llevan a cabo para contrarrestar las causas conocidas de fallas potenciales de las funciones para las que fue creado un equipo" La definición anterior es apoyada por Navas (2006) (20). Quien define el mantenimiento preventivo como aquel "que se planea y programa con el objeto de ajustar, reparar o cambiar partes en equipos antes de que ocurra una falla o daños mayores, eliminado o reduciendo al mínimo los gastos de mantenimiento". Las actividades básicas de este tipo de mantenimiento, señaladas por el autor, son:

• Inspección periódica los activos y del equipo de la planta para descubrir las condiciones que conducen a paros imprevistos de la producción o depreciación perjudicial.

• Conservar la planta para anular dichos defectos, adaptarlos o repararlos, cuando se encuentren aún en su etapa incipiente.

Entre las razones por las cuales este tipo de mantenimiento es mejor que el correctivo, tenemos:

• La frecuencia de fallas pueden reducirse mediante una adecuada lubricación, ajuste, limpieza e inspecciones periódicas.

• Si la falla no puede evitarse, la inspección y la medición pueden ayudar a reducir la severidad de las fallas.

• Puede detectarse el síntoma de una falla inminente.

• Hay diferencias importantes en costos entre las intervenciones no planeadas y las planeadas, incluyendo en la calidad del trabajo realizado.

• Políticas de Mantenimiento.

KNEZEVIC, J (1996) (21) establece 5 políticas aplicables en la gestión del mantenimiento en cualquier organización. La aplicación de estas políticas depende de dos factores fundamentales, a saber, el Tiempo Hasta el Fallo (duración) y el Tiempo Para el Mantenimiento (TPM). A continuación se esbozan cada una de ellas:

• Política de Mantenimiento Basada en la Ocurrencia del Fallo (Failure- based Maintenance, FBM), en donde las tareas de mantenimiento se inician al momento de producirse el fallo, es decir la presentación de anomalías en la funcionalidad del equipo.

• Política de Mantenimiento Basada en la Vida del Sistema (Life-based Maintenance, LBM), donde se establecen tareas de mantenimiento preventivo a intervalos fijos predeterminados durante la vida operativa del sistema.

• Política de Mantenimiento Basada en la Inspección (Inspection-based Maintenance, IBM), donde se realizan inspecciones en el elemento o sistema a intervalos fijos de tiempos de operación hasta que se requiera la ejecución de una tarea de mantenimiento preventivo.

• Política de Mantenimiento Basada en el Examen (Examination-based Maintenance, EBM) donde se realizan tareas de mantenimiento condicional en forma de exámenes, según la condición observada en el elemento o sistema, hasta que se necesite la ejecución de una acción de mantenimiento preventivo.

• Política de Mantenimiento Basada en la Oportunidad (Oportunity-based Maintenance, OBM) donde se lleva a cabo un mantenimiento correctivo sobre el elemento averiado, así como tareas de mantenimiento preventivo en los elementos restante del grupo de elemento asignado.

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