Revista Mantenimiento en Latinoamèrica 10-6

ISSN 2357-6340 2357-6340 6340 ISSN

Mantenimiento en Latinoamérica La Revista para la Gestión Confiable de los Activos

Volumen 10 N°6

Noviembre – Diciembre 2018

los mismos autores, aún advirtiendo en la referencia de la figura de los seis patrones, que el eje vertical “Y” es “probabilidad condicional de fallo” y el eje horizontal “X” es “edad operacional”, caen en la fatal omisión de simplificar y referirse en las notas explicativas a “probabilidad de fallo”

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Contenido

Editorial Editorial El servicio con visión 20/20 Una de las labores que normalmente realizamos los consultores es realizar investigaciones sobre activos para ayudar a dirimir situaciones, algunas veces no muy amistosas, entre compradores de equipos y los fabricantes o sus representantes. Esta tarea implica en muchos casos la realización de un buen análisis de causas, análisis de laboratorio, ensayos de diferentes tipos, cálculos de confiabilidad y cálculos financieros.

Todas las veces estos estudios muestran que alguna de las partes debe asumir el valor de lo que se requiera; la sustitución del activo o parte de este, la reparación y algunos otros costos. Cuando el tema es de características importantes es una empresa de seguros con la que se debe mediar y ellos, dependiendo de los montos facilitan o no el llegar a un acuerdo.

Todo esto, es mas simple si en primera instancia el interlocutor es un técnico con vocación de servicio. Es el caso de Ricardo, gerente de servicios de un dealer en Colombia con quien me correspondió tratar el problema de mi vehículo “nuevo” (24.000 km) el cual presentaba un problema de embrague del cual la marca aún no ha tomado la decisión de responder a sus muchos clientes que confían en una marca pero que sus tramites burocráticos no permiten que se resuelvan los problemas a la velocidad requerida por los clientes.

Un buen distribuidor (dealer) como este, asumió el problema que no es suyo, pues sabe que de los clientes bien atendidos viene de la mano un nuevo cliente, mientras que de uno mal atendido viene la salida de muchos mas, aunque la marca sea reconocida.

En este editorial, felicito a este distribuidor, a Ricardo, Mauricio y Catalina, gerente de servicio, gerente de ventas y asesora comercial. Quienes muestran que aún existen personas comprometidas con sus clientes y hasta con su marca, con quienes rápidamente llegamos a un buen acuerdo y hoy tengo ese vehículo de la marca en la cual siempre he confiado, hoy mas por sus representantes que por su equipo técnico y directivo de planta, quienes solo envían respuestas evasivas o peor aún no dan respuesta a un vehículo que presentaba una confiabilidad a 365 días de menos al 12% por embrague.

Un abrazo!!!

Juan Carlos Orrego Barrera Director

Mantenimiento en Latinoamérica Volumen 10 – N° 6 EDITORIAL Y COLABORADORES

Juan Carlos Orrego Barrera Luis Felipe Sexto Elkin Andrés Chacón M. Zanndy B. Gualdron B. Jeisson H. García Aguilar Juliana Sanabria M.

El contenido de la revista ista no refleja necesariamente la posición del Editor.

El responsable de los temas, conceptos e imágenes emitidos en cada artículo es la persona quien los emite.

VENTAS y SUSCRIPCION SUSCRIPCIONES: revista@mantenimientoenlatinoamerica.com @mantenimientoenlatinoame

Comité Editorial Juan Carlos Orrego B. Beatriz Janeth Galeano U. Tulio Héctor Quintero P. Carlos Andrés Saucedo.

Maria Isabel Ardila.

MANTENER VIVA LA ESTRATEGIA DE MANTENIMIENTO LLAMADO DE TODAS LAS METODOLOGÍAS. El PMO la forma mas rápida y efectiva

Cuando se habla de cualquier metodología para estructurar estrategias y

Por:

programas de mantenimiento es frecuente encontrar el llamado que hacen ellas mismas en que deben de mantenerse vidas.

Y no es ni mucho menos una novedad que yo les diga que eso no se hace o por lo menos no con la frecuencia requerida por la dinámica de las plantas, la falta de recurso humano o la falta de conocimiento de ese recurso humano.

“Eso del mantenimiento es tan fácil que cualquiera puede dirigir el personal técnico especializado para que repare los equipos luego de que han fallado, después de todo, los que saben reparar son los técnicos y no quienes los coordinan”. Por lo menos, eso dicen muchos de quienes administran empresas, pero no saben nada de mantenimiento.

Los programas de mantenimiento tienen que ser ajustados cuando cambia de forma sustancial uno o varios de los aspectos que son importantes para la empresa de su contexto operacional y mi recomendación siempre ha sido y será, que se haga una revisión al inicio del año fiscal pues por lo menos cambian los objetivos o expectativas de ventas y con ello, todo el proceso productivo que las acompañan.

Una herramienta metodológica que ayuda fácilmente al objetivo de mantener viva la estrategia de mantenimiento es el PMO, como se verá a continuación.

Juan Carlos Orrego Barrera.

Colombia

Si la labor de mantenimiento es generar beneficio para las organizaciones, ese beneficio debe de evidenciarse bajo el lenguaje que entienden las organizaciones.

RENTABIIDAD.

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Ingeniero Mecánico Esp. Finanzas, prep. y Eval.

Proyectos Msc Gestión Energética Industrial Director Mantonline.com servicio@mantonline.com

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Para efectos de descubrir la importancia de mantener actualizado el contexto del negocio y de sus activos, los invito a revisar el escrito que publicamos en la revista Mantenimiento en Latinoamérica en el mes de enero del presente año y con ello saltar rápidamente a ese punto de mantener viva la estrategia mediante PMO. Recuerde el lector que PMO invita a ser realizado cuando ya se tiene en marcha algún proceso de mantenimiento, estructurado o no, documentado o no, es decir sin partir de cero, pues lo que se pretende es optimizar y por lo tanto, encaja perfectamente en el objetivo definido por las metodologías que es mantenerse vivas. Y es visto como los encargados de mantenimiento agobiados por las múltiples y repetidas fallas, los incumplimientos de sus promesas y un día a día que no deja de traer retos, saltan de metodología en metodología y hasta compran ideas salidas de sombreros de magia para poder intentar mejorar su proceso de mantenimiento.

Un proceso un poco mas detallado es el que se muestra a continuación y llevado, fase por fase y paso a paso, logra los beneficios correspondientes para los activos y sistemas de activos de interés para el negocio. Mientras racionaliza las tareas de mantenimiento existentes y agrega tareas que faltan para garantizar la menor cantidad de paradas no programadas posibles.

El proceso de PMO se divide generalmente en tres fases distintas y al interior de ellas en pasos, así:

Un PMO bien aplicado y trabajado cada año, generará los tan esperados procesos dinámicos para el contexto operacional actual.

El PMO inicia con las tareas de mantenimiento existentes, de tal forma que se reconozca lo que se está haciendo, ya sea cobijado por alguna metodología o no. Como se muestra en la siguiente figura, para continuar hacia adelante con el historial de fallas del o los equipos bajo análisis y con ello, determinar, como lo veremos luego, cuáles de ellos son los que más afectan el negocio, para continuar con un análisis causal de ellas y definir una política de mantenimiento ajustada a esta realidad, lo que lleva consigo un proceso de optimización de las actividades de mantenimiento.

Como el RCM, propone su desarrollo a través de siete preguntas básicas inmersas en las fases y pasos mostrados anterior mente y que arrojan como resultado la evaluación de la táctica de mantenimiento, estas preguntas son: 1. ¿Qué tareas de mantenimiento se llevan a cabo por parte del personal de mantenimiento y operaciones (recopilación de tareas)?

2. ¿Cuáles son los modos de falla asociados a una inspección de la planta (análisis de modos de falla)?

3. ¿Qué funciones se perderían si cada modo de falla se presentara de forma inesperada (funciones)?

4. ¿Qué pasa cuando ocurre cada falla (efectos de falla)?

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Por ello, deseo regresar a la base y recordarles algunas consideraciones de tan poderosa herramienta, tan poco valorada por muchos de quienes realizan actividades de mantenimiento.

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6. ¿Qué se debe hacer para predecir o prevenir cada falla (tareas proactivas y sus intervalos)?

7. ¿Qué se debe hacer si una tarea proactiva no previene la falla (acciones por omisión)?

Respondiendo a estas preguntas, no como lo desarrollan algunos, sino entrando en detalle y aportando evidencias de lo que se tiene o no se tiene, puede encontrar elementos importantes para mejorar desde su estrategia hasta los planes y programas de mantenimiento, y con ello alcanzar objetivos importantes que aportan sustancialmente a la organización, entre algunos que hemos logrado en diferentes organizaciones están: 1.

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Entendimiento del “nuevo negocio” al revisar el contexto operacional actual Identificación de nuevos objetivos y niveles de metas Reconocimiento de roles y responsabilidades que deben ser ajustadas Necesidad o exceso de personal para las labores a necesarias Documentación que falta o que no es necesaria Perdidas en producción debidas a exceso o falta de mantenimiento Utilización inadecuada de energéticos, insumos y en general de recursos por estrategias mal definidas Listado de actividades requeridas con su frecuencia de realización para mejorar el rendimiento de la planta Listado de actividades que deben dejar de ejecutarse para mejorar eficiencia del personal y disponibilidad de activos Modos de falla mas frecuentes y con mayor impacto que deben ser atendidos Contratos mal definidos con contratistas o entre áreas de la empresa que requieren ajuste de los acuerdos de nivel de servicio Recursos requeridos para atender los activos bajo el presente contexto operacional Planes de capacitación requeridos por el personal de mantenimiento para atender el conjunto de activos actuales y futuros VALOR ECONÓMICO AGREGADO por la implementación del PMO y por la estrategia actual

Como se observa, son muchos los beneficios que se pueden obtener, con esta y con las otras metodologías, y al final de la lista aparece ese beneficio tan esquivo para muchos, pero

qué, teniendo las competencias correctas puede calcularse con facilidad. Pues además de proponer mejoras puntuales o porcentuales en algunos de los aspectos que trata el mantenimiento, hay que cuantificar lo que se está gastando hoy, lo que se está obteniendo financieramente con las acciones pagadas por esas erogaciones, lo que cuesta en un período prudente después de la aplicación de las mejoras al igual de lo que se obtiene y lo que se espera de ambos valores en el plazo estimado antes de la siguiente revisión.

Algo como lo que se muestra en la siguiente figura.

Si la labor de mantenimiento es generar beneficio para las organizaciones, ese beneficio debe de evidenciarse bajo el lenguaje que entienden las organizaciones. RENTABIIDAD.

Bibliografía: Moubray , John. Reliability-Centered Maintenance Second Edition 2nd Edition (1997) NTC-ISO. COLOMBIANA. 31000. 2011-02-16. Gestión del riesgo. Principios y directrices.

Pistarelli , Alejandro J . Manual de Mantenimiento. Ingeniería, Gestión y Organización. 1ª Ed. El Autor Buenos Aires (2010).

Silva y Orrego, Confiabilidad en la practica. 2ª Ed. Barranquilla (2016).

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5. ¿En qué forma afecta cada falla (consecuencia de falla)?

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LOS PATRONES DE FALLO, LA EDAD Y LA FIABILIDAD ¿QUÉ HA PASADO CON EL LEGADO DE NOWLAN Y HEAP?

Es conocido que uno de los resultados que trascendieron el report publicado en 1978 títulado “Reliability Centered Maintenance”, fue la evidencia de la existencia de seis patrones de fallos identificados con letras (desde A y hasta F), por los autores. Estos patrones estaban basados en curvas obtenidas en United Airlines para componentes de aviones.

Tal resultado, fue descrito por los firmantes F. Stanley Nowlan y Howard F. Heap. en un report de 495 páginas codificado A066-579 y desde hace tiempo desclasificado. El report, fue desarrollado institucionalmente por United Airlines y esponsorizado por la “Office of Assistant Secretary of Defense” de Estados Unidos.

Por:

¿Quién de los apasionados y profesionales del mantenimiento y la confiabilidad, no ha leído en libros, tanto en inglés como en español, o escuchado en disertaciones de expertos la mención a los seis patrones de fallos referidos originalmente en el trabajo de Nowlan y Heap?

Luis Felipe Sexto Ing. Msc. Member of European Technical Committee CEN/TC 319 Maintenance Management Consultant Radical Management lsexto@radical-management.com

Lo primero que salta a la vista es la continua referencia en los comentarios explicativos de los seis patrones de fallo, al término ‘’probabilidad de fallo”, cuando, en realidad, las figuras están describiendo el comportamiento de la “tasa de fallo local.

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Cuba-Italia

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Sin embargo, una serie de interpretaciones de múltiples autores fácilmente consultables llevó a una distorsión de lo planteado, dando lugar a teorías o meras afirmaciones carentes de sentido y distantes del resultado obtenido por Nowlan y Heap, pero repetidas con mucha frecuencia (provocando una especie de verificación de la teoría propagandística de Goebbels, donde la repetición genera creencias y la mente se va adaptando). Pero también es cierto que “no hay peor ciego que el que no quiere ver”. Invito al lector a leer detenidamente la literatura del RCM más común que se divulga y encontrar las afirmaciones sobre los patrones de fallo y el modo en que se argumentan.

A continuación, una muestra de cuatro de estas frecuentes y grandilocuentes afirmaciones derivadas de interpretaciones que usan términos impropios a lo planteado según los resultados de Nowlan y Heap: 1. “La mayoría de los fallos no son más probables cuando el equipo envejece”.

2. “la mayoría de los fallos no dependen de la edad”.

3. “La probabilidad de fallo se mantiene constante para la mayor parte de los fallos.

4. “Cuando se cumple el patrón E, no hay nada que un reemplazo pueda hacer para reducir la probabilidad de un fallo”.

3. El patrón D se caracteriza por una “baja probabilidad de fallo cuando el componente es nuevo, seguido de un rápido incremento a un nivel constante”.

4. El patrón E presenta una “probabilidad de fallo constante en todas las edades (función de supervivencia exponencial”).

5. El patrón F, presenta “mortalidad infantil, seguido por un constante o muy bajo incremento de la probabilidad de fallo (particularmente aplicable en equipos electrónicos”.

Lo primero que salta a la vista es la continua referencia en los comentarios explicativos de los seis patrones de fallo, al término ‘’probabilidad de fallo”, cuando, en realidad, las figuras están describiendo el comportamiento de la “tasa de fallo local, λ(t)=λ” o “probabilidad condicional de fallo”. El problema que parece banal, lo sería, sino fuera porque “probabilidad condicional de fallo” no significa ni expresa lo mismo que la “probabilidad de fallo” a secas. Se trata de dos conceptos diferentes con curvas también diferentes.

LOS PATRONES DE FALLOS Y EL LÍMITE DE EDAD OPERATIVA

A continuación, la síntesis de lo planteado en el propio report de Nowlan y Heap, con respecto a los patrones de fallos. En negrita o cursiva lo subrayado por el autor. El lector que prefiera puede leer directamente los comentarios originales en la figura 1: 1. Los patrones A y B presentan un “constante o gradual incremento de la probabilidad de fallo, seguido de una pronunciada región de desgaste” y por tanto “una edad límite puede ser deseable”. La curva B “es característica de aviones con motores reciprocantes”.

2. El patrón C viene descrito con un “gradual incremento de la probabilidad de fallo, pero no se identifica una zona de deterioro. Usualmente no sería deseable imponer una edad límite (esta curva es características de aviones con motores de turbina)”.

Figura 1. Representación original de los patrones de fallos.

Extraído del report de Nowlan y Heap. Reliability Centered Maintenance. United Airlines, 1978.

La evidencia es reveladora ya que son los mismos autores del report de 1978, que referencian que el patrón A se conoce en la literatura de confiabilidad como “curva de bañera”. Y en la curva de bañera como es conocido se hace referencia al comportamiento decreciente, constante y creciente ¿de quién? Pues, de la tasa de fallos local o probabilidad condicional de fallo (para los períodos respectivos de

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En la sección “2.8 Age Reliability Characteristics”, del report de Nowlan y Heap sobre RCM, es que encontramos la figura (ver figura 1) que ya por años ha sido referenciada repetidamente en artículos, libros, congresos, programas académicos en universidades, entrenamientos en empresas, tesis de maestría, sea por parte de algunos expertos, como por profesores, divulgadores y técnicos del tema de la confiabilidad y del Mantenimiento Centrado en la confiabilidad en particular.

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mortalidad infantil, vida útil y envejecimiento o deterioro acelerado).

Y SIN EMBARGO CRECE…EJEMPLO DEMOSTRATIVO DE CURVAS DE UN PATRÓN E

Con mayor evidencia se nota la incongruencia entre figura y descripción de la figura en el patrón E. Donde se sigue llamando “probabilidad de fallo constante” a lo que es tasa de fallos local o probabilidad condicional de fallo constante.

En este caso, se menciona incluso a la distribución exponencial de probabilidad para el cálculo.

Para demostrar (lo demostrado ya) que no es lo mismo probabilidad condicional de fallo y probabilidad de fallo, en el siguiente ejemplo, se ha generado una población de tiempos hasta el fallo de un equipo a través de una simulación de 100 muestras aleatorias, con una distribución exponencial y asignando una tasa de fallos igual a λ(t)=λ=0,01.

Sin embargo, unos párrafos más adelante, en el report original, los autores hacen uso explícito del término probabilidad condicional de fallo y así llegan a las siguientes conclusiones: • Alrededor del 89% de los componentes analizados no presentan una zona de deterioro acelerado (wearout zone); por lo que su desempeño no podría mejorarse imponiendo una edad límite (para proceder al tipo mantenimiento que corresponda).

• De hecho, después de cierta edad la probabilidad condicional de fallo continuó a un ritmo constante (curvas D, E y F).

• Un 5% no tenía una zona de deterioro bien definida, pero tenía cada vez más probabilidad de fallar a medida que aumentaba la edad (curva C). Para unos pocos de estos elementos, un límite de edad podría resultar útil, siempre que fuera favorable un análisis de costo-efectividad.

• Sólo un 6% de los componentes estudiados mostraron una pronunciada zona característica de deterioro creciente (curvas A y B).

Asumamos, que se trata de un determinado motor eléctrico, por ser un equipo común en todas las industrias. Se observa en la figura 2 la curva obtenida de fiabilidad o sobrevivencia del equipo en función del tiempo de operación, acompañada de la función densidad de fallo. Esta última, será necesaria para obtener la probabilidad condicional de fallo en función del tiempo de operación.

Se ha utilizado para la simulación el software DataAnalysis Proyecto PlanetRAMS. Grupo de Investigación CEANI, Instituto de Sistemas Inteligentes y Aplicaciones en Ingeniería (SIANI), Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC).

Y más adelante, siempre en la misma sección 2.8 del report, se encuentra la siguiente afirmación:

.

En pocas páginas del report, se ha creado una convergencia de conceptos fiabilísticos ─tasa de fallo, probabilidad de fallo, probabilidad condicional de fallo─ que hasta los mismos autores, aún advirtiendo en la referencia de la figura de los seis patrones, que el eje vertical “Y” es “probabilidad condicional de fallo” y el eje horizontal “X” es “edad operacional”, caen en la fatal omisión de simplificar y referirse en las notas explicativas a “probabilidad de fallo” en cada uno de los patrones de fallo de la figura.

Serán justo estos comentarios imprecisos en la figura, que omiten la palabra “condicional” (pero correctamente referidos en el título de la misma y en el texto explicativo), los que darán la vuelta al mundo en interpretaciones superficiales y contrarias al significado expresado en las curvas originales de probabilidad condicional de fallo, en componentes de aviones, sintetizadas por Nowlan y Heap.

Figura 2. Función Confiabilidad [R(t), supervivencia] y Función densidad de fallo, FD. Ambas funciones son

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• En muchos casos mantenimiento programado, realmente incrementa la tasa de fallo general debido a la introducción de una alta tasa de mortalidad infantil en un sistema que de otro modo sería estable (“in an otherwise stable system”).

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necesarias para la determinación de la Probabilidad Condicional de Fallo (PCF), para cualquier valor de edad del equipo. Muestra de 100 datos con distribución exponencial de tiempos para fallar de un equipo. Demostración con el Software libre Data Analysis*.

En la figura 3, se observa la curva de probabilidad de fallo, en función del tiempo de operación. Se evidencia que es siempre creciente y no constante). Cualquiera que analice sus datos de fallos y determine las probabilidades de no fallar, R(t) o de fallar, F(t), conoce de estos resultados de incremento de la probabilidad de fallo con la edad operacional.

Por fuerza, si se trata de una distribución exponencial, debe corresponder al patrón E de fallos aleatorios, pero ¿Y qué ha pasado con aquella historia que algunos autores nos han contado enfáticamente que la “probabilidad de fallo” debía ser constante en este patrón E, y que no crece cuando el equipo envejece? ¿qué ha pasado con las cuatro afirmaciones iniciales de ejemplo, que sostienen la idea que el incremento de la probabilidad de fallo y la edad operacional no se relacionan en la mayoría de los casos?

•

•

•

“Probabilidad condicional de fallo (también referida como “local failure rate”, section 2-7, p43): como la probabilidad que un componente pueda fallar durante un particular intervalo de tiempo, dado que sobrevive el entero intervalo (ver densidad de probabilidad de fallo).”

“Densidad de Probabilidad de Fallo: es la probabilidad que un componente pueda fallar en un intervalo definido, es la diferencia entre la probabilidad de supervivencia al inicio del intervalo y la probabilidad de sobrevivir al final del intervalo (ver probabilidad condicional de fallo).”

“Probabilidad de supervivencia: probabilidad que un componente sobreviva, sin fallar, a una determinada edad operacional, bajo específicas condiciones de operación (ver curva de supervivencia).” Sería la curva de fiabilidad, R(t). Recordando que probabilidad de fallo, F(t)=1-R(t). Nota del autor.

En la tabla 1, se presentan los resultados fiabilísticos resultantes del procesamiento de las muestras de tiempos hasta el fallo del motor, para seis (6) tiempos de operación.

La probabilidad condicional de fallo, se obtiene del siguiente modo: si el motor comienza a trabajar de 0, tiene una fiabilidad o probabilidad de no fallar a las 200 horas igual a R(200)=10% y la densidad de fallos (FDF) para las próximas 50 horas (a las 250 h) es igual a 0,0007.

Tabla 1. Resultados del análisis fiabilísticos para 6 tiempos de operación diferentes del motor de ejemplo.

Figura 3. Función Probabilidad de Fallo creciente [F(t), infiabilidad]. Para datos con tasa de fallos constante y distribución exponencial. Muestra de 100 datos de tiempos para fallar de un equipo. Simulación con el Software libre Data Analysis.

La probabilidad condicional de fallo (o tasa de fallos local) esta relacionada con la probabilidad de sobrevivencia (función fiabilidad) y con la función densidad de probabilidad de fallo. Y es esa la razón por la cual determinados la curva de densidad de probabilidad de fallo en el ejemplo.

En el glosario del report, Nowlan y Heap definen (textualmente):

1 2 3 4 5 6

t

FDF

R(t)

F(t)

50 100 150 200 250 300

0,0065 0,0036 0,0021 0,0012 0,0007 0,0004

56% 32% 18% 10% 6% 3%

44% 68% 82% 90% 94% 97%

PCF o Tasa de Fallos Local 0,0065 0,0065 0,0064 0,0065 0,0065 0,0065

A continuación, en la figura 4, se demuestran gráficamente los resultados de comportamiento de cada función relacionada, a través de las curvas resultantes.

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Si el motor sobrevive las 200 horas, tiene una probabilidad condicional de fallo (PCF) entre 200 y 250 horas, igual a 0,0007/0,10. Es decir su PCF=0,0065. Resultado que se mantiene constante para el período de vida útil analizado en intervalos idénticos como se aprecia en la tabla. Esto es lo que significa mostrar una tasa de fallos constante. El lector puede notar que estos valores de probabilidad condicional de fallo (PCF) se mantienen constantes para todos los intervalos analizados. Además, si los valores obtenidos de PCF los aproximamos a dos cifras decimales, coincidirían para todos los intervalos con la tasa de fallos 0,01 aplicada para simular la distribución exponencial de probabilidad (caracterizada de una tasa de fallos constante).

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1.

2.

Figura 4. Comportamiento de las funciones fiabilísticas relacionadas con un patrón de fallos con probabilidad condicional o tasa de fallo constante.

La figura 5 muestra dos ejemplos extraídos del report de Nowlan y Heap, donde se evidencia la relación entre probabilidad condicional, densidad de probabilidad de fallo y probabilidad de supervivencia para la aplicación de una distribución exponencial y para una distribución de Weibull.

La probabilidad condicional de fallo se mantienen constante para la distribución exponencial (patrón E), mientras que la probabilidad condicional primero crece y luego se mantiene constante en el segundo caso (patrón D) e igualmente los datos se ajustaron a una distribución de Weibull (para que no se crea que es aplicable únicamente al patrón A). En ambos casos, la probabilidad de no fallar (de supervivencia) decrece con el tiempo de operación (o lo que es lo mismo crece la probabilidad de fallo con la edad operacional).

3.

4.

5.

6.

Figura 5. Ejemplos del comportamiento de las diferentes curvas probabilísticas (probabilidad condicional, densidad de probabilidad y probabilidad de supervivencia) para una distribución exponencial y una distribución de Weibull.

Se aprecia como la probabilidad de supervivencia decrece con el tiempo de operación (probabilidad de fallo crece) Fuente: Nowlan y Heap. Reliability Centered Maintenance. United Airlines, 1978.

La interpretación de los patrones de fallos, resultados de las curvas de probabilidad condicional de fallo presentados en el report de Nowlan y Heap de 1978, se ha prestado a interpretaciones inadecuadas, al interpretarse impropiamente por algunos autores que el término probabilidad condicional de fallo significa lo mismo que probabilidad de fallo.

Algunos autores referencian correctamente el término probabilidad condicional de fallo cuando se refieren al eje Y de las curvas representadas en los seis patrones de fallo, pero al explicar los patrones se refieren a que, en “la mayoría de los casos, la probabilidad de fallo se mantiene constante” y por esa razón “no tiene sentido reemplazar componentes a una cierta edad si la probabilidad de fallo es constante en el tiempo”. Sin embargo, la probabilidad de fallo no es constante en el tiempo de operación.

El anterior razonamiento tendría sustento si no fuera por el hecho que la probabilidad de fallo no es lo mismo que probabilidad condicional de fallo. Y justo para los patrones y zonas de los patrones donde la probabilidad condicional de fallo es constante [λ(t)=λ], su probabilidad de fallo con la edad operacional, dentro del intervalo de vida útil, es creciente (¡!).

La asimilación del hecho que cuando la probabilidad condicional de fallo (o tasa de fallo local) es constante, la probabilidad de fallo crece en función del tiempo de operación, puede significar sensibles modificaciones de corrección de frecuencias de mantenimiento para muchas empresas que han creído que sus sistemas mantenían una probabilidad constante para todas las edades dentro del intervalo de vida útil.

Como la probabilidad de fallo es creciente en el tiempo de operación, durante el análisis y elaboración de las curvas fiabilísticas se debería dar respuesta a preguntas como: ¿Cuál sería el valor de probabilidad de fallo aceptable para los sistemas críticos específicos en mi contexto? ¿Para qué valor de probabilidad de fallo consideraríamos inaceptable el riesgo de continuar operando sin realizar algún tipo de intervención? ¿Qué deberíamos hacer para reducir la probabilidad de fallo a valores aceptables para cierto tiempo de operación y en mis condiciones de contexto?

Lo planteado por Nowlan y Heap con respecto a la edad y la fiabilidad, es que si la probabilidad condicional de fallo (obsérvese el término probabilidad condicional) de un componente crece con la edad, mostrando una zona de incremento rápido del deterioro, entonces sería oportuno asociar una “edad límite” de uso y lograr ejecutar alguna acción antes que el componente entre en la zona de deterioro (wearout zone). Esto con “el objetivo de reducir la tasa de fallo general” (overall failure rate). En este contexto, el deterioro (wearout) que se refleja con el incremento de la probabilidad condicional de fallo ─y cito textual─, “describe el efecto adverso de la edad en la fiabilidad y no necesariamente

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CONCLUSIONES

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El report Reliability Centered Maintenance, presentado por los autores Nowlan y Heap, fechado en 1978, constituye una fuente original y confiable para asimilar el RCM, y establece claramente los elementos esenciales de un proceso RCM, que luego otros autores han extraído prácticamente sin modificaciones y otros han interpretado con fuerte distorsión, como demuestra este caso de la interpretación de los patrones de fallos (donde las curvas de probabilidad condicional de fallo han sido asumidas e interpretadas erróneamente como curvas de probabilidad de fallo).

10. Si usted pertenece a una empresa que ha basado su plan de mantenimiento asumiendo que para sus sistemas más complejos la probabilidad de fallo se mantiene constante con la edad operativa, pues sería recomendable que con los datos de fallos acumulados, construya realmente sus curvas para los sistemas críticos y actué de consecuencia con los resultados de probabilidad de fallos que resultarán, y sean consideradas aceptables, en función de la edad operacional.

Referencias 1.

F. Stanley Nowlan y Howard F. Heap. “Reliability Centered Maintenance”. December 29, 1978, U.S. Department of Commerce, National Technical Information Service. Produced by Dolby Access Press.

2.

EN 13306: terminology.

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Maintenance

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Maintenance

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implica cambios físicos”. Nowlan y Heap afirman en su report que solo un 6% de los componentes de aviones estudiados presentaban una pronunciada “wearout zone” (curvas A y B) y una “edad límite” debería ser aplicable a esos componentes.

De otra parte, del estudio de Nowlan y Heap, resultó que el 89% de los componentes de aviones estudiados estaban representados por curvas de probabilidad condicional de fallo constante (curvas de la C a la F) ─que no mostraban una zona con crecimiento de la probabilidad condicional de fallo asociada con una cierta edad y por ello no sería recomendable establecer una “edad límite” para realizar alguna acción de reemplazo. Sin embargo, si habría que determinar hasta qué edad la probabilidad de fallo del componente que se analiza sería aceptable para continuar operando sin intervenciones de mantenimiento. En este punto, el análisis fiabilístico y el mantenimiento preventivo predeterminado y según condición (donde pueda ser aplicable y valer la pena) tienen espacio para su aplicación con éxito. A este propósito, hay que decir que ya Nowlan y Heap le llamaban "on condition task" e incluían al "mantenimiento predictivo" como parte de las "on condition tasks", exactamente como esta estándarizado hoy en la norma europea EN 13306 Terminología de mantenimiento.

Los patrones con probabilidad condicional de fallos constante se asocian a la probabilidad de ocurrencia aleatoria de los fallos. Es decir, que un fallo puede ocurrir en cualquier momento de la vida del equipo, pero la probabilidad de que ese fallo aleatorio ocurra es diferente de momento a momento.

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SISTEMA DE LUBRICACIÓN AUTOMATIZADO.

El presente artículo se encuentra orientado al desarrollo del diseño de un sistema de lubricación automatizado para la empresa Coohilados del Fonce Ltda.

Los propósitos son, contribuir con el medio ambiente eliminando las pérdidas de lubricante, reducir el ruido, aumentar la eficiencia del activo, eliminando carga resultante por fricción, y la reducción de costos en mantenimiento y operación, ya que alarga la vida útil de los componentes del activo, así mismo, aumentar el tiempo medio entre fallos por desgaste causado por el contacto directo de metal – metal.

Por: Elkin Andrés Chacón M. Ingeniero de Mantenimiento, UNISANGIL elkinchacon@unisangil.edu.co

Zanndy B. Gualdron B.

Jeisson H. García Aguilar Ingeniero de Mantenimiento, UNISANGIL Docente del Programa en Ingeniería de Mantenimiento jgarcia@unisangil.edu.co

Juliana Sanabria M. Ingeniera Mecánica, UIS Magister en Sistemas Energéticos Avanzados, UDES Docente Investigador del Programa en Ingeniería de Mantenimiento, UNISANGIL msanabria@unisangil.edu.co

Colombia

Utilizar la solución correcta de lubricación ofrece

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aumentar la rentabilidad, al reducir los costos de funcionamiento de la maquinaria, mejorar

la

confiabilidad

ampliar

los

intervalos

y de

seguridad, servicio

optimizar los recursos de mano de obra

y

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Ingeniero Electrónico, UNISANGIL zanndygualdron@unisangil.edu.co

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La fibra de fique y sus productos derivados son autóctonos e insignias de Colombia, sin embargo, el sector en las últimas décadas ha atravesado varias crisis y solo en los últimos años ha venido tomando importancia dada la necesidad del cuidado del medio ambiente, y consecuentemente el uso de materiales 100% biodegradables.

A nivel nacional solo hay tres grandes industrias, Compañía de Empaques, Empaques del Cauca, y Coohilados del Fonce Ltda. Está ultima es única en el departamento de Santander, y es en la cual se desarrolla este proyecto.

Se parte del conocimiento que se tiene de la lubricación de maquinaria en esta industria, la cual cuenta con un presupuesto limitado y escaso personal idóneo para realizar un control o seguimiento periódico de los equipos con el fin de establecer criterios técnicos referentes a la tribología de la maquinaria, así como diseñar sistemas que automaticen el proceso de lubricación.

De este modo, se busca una alternativa que traiga consigo la optimización del proceso de lubricación, y el modelo de un sistema de lubricación automatizado adaptable al equipo de estudio, por lo que se inicia con la caracterización del funcionamiento de la maquinaria, y la lubricación actual, posteriormente, con el resultado de este diagnóstico se obtienen los parámetros, condiciones y características específicas para realizar la selección de las herramientas y materiales que permitan automatizar eficazmente el sistema de lubricación. Finalmente se procede a realizar las simulaciones y validaciones pertinentes.

1.

GENERALIDADES La obtención de la fibra parte del cultivo de fique (Furcraea), planta de la cual se van obteniendo las hojas adultas, las cuales pasan por un proceso de desfibrado en el que se separa la fibra de la corteza, se procede a lavarlo con abundante agua para extraer los residuos restantes.

Posteriormente se deja secar exponiéndose a la luz solar, y finalmente se realiza un proceso de escarmenado, en el que se peina, desenreda y se dispone para su respectivo proceso de transformación industrial.

Inicialmente el lavado de la fibra se realizaba en las fuentes hídricas, lo cual contaminaba y afectaba los ecosistemas dependientes, siendo hasta los años 90 que se legisla al respecto, prohibiendo estas prácticas, y obligando a los productores a implementar tanques de lavado.

Dado que la implementación de los sistemas de lavado en aquel entonces implicaba una inversión onerosa para los cultivadores sin presentar utilidad, y al mismo tiempo el cultivo de café presentaba su más grande crecimiento, ocasiona que los agricultores inclinen sus labores al sector

cafetero minimizando drásticamente la cantidad de fibra disponible para procesar.

La limitada cantidad de materia prima en el sector provoca una crisis y la decadencia de la industria, donde algunas productoras de empaques, telas, cordeles y sogas tuvieron que dejar sus labores, dejando así, solo tres grandes industrias a nivel nacional (Compañía de empaquesAntioquia, Coohilados del fonce Ltda. – Santander, Empaques del cauca – Popayán).

En contraste, en los últimos años ha tomado vital importancia el cuidado del medio ambiente, y consecuentemente el uso de materiales 100 % biodegradables, lo que ha favorecido e impulsado este sector productivo.

Consorcio Industrial de Santander, fue una cooperativa dedicada a la transformación de la fibra desde 1940, posteriormente llamada Hilanderías del fonce S.A, la cual en 1997 debido a la crisis fiquera tuvo que abandonar sus labores, sin embargo, un grupo de trabajadores en 1998 retoman estas actividades y constituyen Coohilados del Fonce Ltda en su lugar, siendo la Cooperativa Multiactiva productora de empaques, telas, cordeles y sogas a base de fibra de fique en San Gil, y única en Santander.

Dadas las dificultades que se han presentado, la cooperativa Coohilados del Fonce Ltda no ha contado con los recursos necesarios para avanzar significativamente en la automatización de los procesos, de hecho, su maquinaria tiene más de 60 años de antigüedad, es decir, los instrumentos empleados en la manufactura en su mayoría son exclusivos y antiguos (ocasionando inconvenientes por compatibilidad), exigiendo que la opción a implementar sea específica y modificable, por lo tanto, se genera la necesidad de llevar a cabo sistemas de lubricación diseñados acorde a cada necesidad.

2.

LUBRICACIÓN La importancia de la lubrificación radica en evitar el desgaste, el cual es un fenómeno bastante común y a su vez complejo de analizar, el cual se presenta frecuentemente en la industria, ya que ocurre al existir contacto y movimiento relativo entre dos o más elementos. [1] Por lo tanto, la lubricación es una de las actividades más importantes dentro del mantenimiento de las máquinas, sin embargo, es una de las más olvidadas por los directivos de las empresas. [2] No obstante, utilizar la solución correcta de lubricación ofrece nuevas oportunidades para aumentar la rentabilidad, al reducir los costos de funcionamiento de la maquinaria, mejorar la confiabilidad y seguridad, ampliar los intervalos de servicio y optimizar los recursos de mano de obra. [3]

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INTRODUCCIÓN

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Por ende, una mayor productividad de los equipos se logra si se reduce al máximo la fricción de sus diferentes mecanismos. Es así como hoy en día, la lubricación no se considera una ciencia aislada, sino que está íntimamente relacionada con la fricción, con el desgaste, con los materiales empleados en la fabricación de los equipos, con su diseño, con su operación y con la calidad de su mantenimiento. [4]

Cabe resaltar que la mezcla de estos lubricantes degrada sus características, y el suministro de aceite es aplicado una vez a la maquina por día laboral, en consecuencia, se observa exceso o falta de lubricante en la mayor parte de los puntos.

La literatura acerca de sistemas de lubricación automatizados es limitada. Inicialmente la dosificación de lubricante se utilizaba para permitir la buena relación entre los mecanismos. El proceso hace 40 años estaba conformado por un recipiente sostenido por una estructura a cierta altura y conectado a una manguera con una válvula y unas duchas. El recipiente se alimentaba manualmente por un operario que revisaba periódicamente el estado del recipiente.

Para determinar la acción del lubricante en un buje o chumacera, se puede observar a partir de un análisis termográfico, esto debido a que la fricción y la temperatura están directamente relacionadas, en la figura 1, en la cual se muestran dos bujes, el primero (a) lubricado adecuadamente, el cual corresponde al buje del eje que sostiene la estrella del sin fin rápido de la carda; el segundo (b) sin la lubricación adecuada, corresponde al buje del eje central del mechero de la línea de empaques, evidenciándose una temperatura superior al límite de 40 °C.

Después de un tiempo la lubricación consistía en un depósito ubicado directamente en el punto, cuyo funcionamiento era por acción de la gravedad y el lubricante se aplicaba por goteo. Luego este método de lubricación se cambió para lubricar el seno de la cadena, esto consiste en sumergir la cadena mientras esta en movimiento logrando la lubricación constante.

En la parte (b) de la figura 1 se evidencia una mala lubricación, trayendo como consecuencia esfuerzo adicional a la máquina, perdida del lubricante aplicado, desgaste de los elementos móviles, así como costes adicionales en mantenimiento, ya que se hace pertinente cambiar la pieza, rectificar el eje y para ello detener el activo, disminuyendo producción por tiempo.

Posteriormente se estudió la manera de optimizar y asegurar la lubricación en todos los puntos, así que se optó por tener una central de lubricación donde se bombeara constantemente el lubricante por medio de aspersores y así asegurar que este llegara a los lugares necesarios de los trenes de envase. Así nació la idea de constituir una central de lubricación.

Por su parte, en la empresa Coohilados del Fonce Ltda, se implementa un sistema de lubrificación manual, es decir, se dispone de dos trabajadores que se encargan de realizar la lubricación a la totalidad de los activos; esta rutina es diaria a excepción de algunas máquinas que se realiza semanal o quincenalmente, dependiendo de sus horas de servicio. En este proceso se manejan tres tipos de lubricantes que son: aceite ISO 32, aceite ISO 150 y aceite ISO 680, así mismo, se realiza la mezcla entre dos de estos para lubricar alrededor del 75% del proceso.

Fuente: autores.

3.

AUTOMATIZACIÓN

Dentro del área de la producción industrial de cualquier empresa, la automatización ha pasado de una forma de trabajo deseable a un proceso indispensable, con el objetivo de poder competir en el mercado globalizado. Actualmente ninguna empresa puede excluir la automatización de sus procesos, ya que esto sirve para aumentar la cantidad y calidad de producción, racionalizar los procesos y los insumos, liberar al hombre de peligros, estrés y errores, de igual forma, reducir desperdicios o piezas mal fabricadas,

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Años más tarde, se implementa un sistema automatizado para controlar los tiempos en la dosificación y se instaló también un sistema de anillo de presión en la salida de la bomba donde se homogenizará la presión en todas las líneas y con esto asegurar el sistema esté siempre estable y que la dosificación llegará a todos los puntos necesarios. [5]

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minimizar los tiempos de manufactura y realizar tareas complejas. [6] Es importante destacar que las pequeñas y medianas empresas, en automatización, presentan una gran adecuación innovadora, potenciando su flexibilidad para adaptarse al nuevo panorama que nos entrega el mundo, buscando nuevos servicios de automatización, favoreciendo a estas industrias en beneficios tangibles como el ahorro de energía, la integración de procesos de alta complejidad; incorporando dispositivos de control que han contribuido significativamente en la optimización de los procesos productivos.

Se han realizado estudios que demuestran como las empresas que se han sometido a la automatización de sus procesos, haciendo uso de la implementación adecuada, con la asesoría correcta, han llegado a aumentar su producción hasta un 30%. [7] 4.

mínima requerida, en este caso para que la velocidad del mecanismo no expulse el lubricante.

Con los datos obtenidos se realiza el cálculo de la viscosidad mínima necesaria para los diversos puntos y de ser factible reducir la cantidad de lubricantes a emplear, seguidamente seleccionar el sistema óptimo de lubricación en el proceso que se esté analizando.

Para completar el diseño se realiza el algoritmo que permita la automatización del proceso (diagrama de escalera), para de este modo obtener la lista de los elementos y equipos necesarios para hacer factible la puesta en marcha del sistema de lubricación en la máquina. Lo anteriormente mencionado se ilustra en la figura 2.

METODOLOGIA

Se realiza la respectiva documentación referente a la empresa, la tribología de la maquinaria, y sistemas de lubricación automatizados. Seguidamente se realiza una caracterización de la lubricación actual de la empresa.

Posteriormente se hace necesario la aplicación de un diagnostico que permita obtener el sistema tribológico (basado en algunos de los ítems de NORIA [8]), aplicando los tres más relevantes: • Temperatura Se toma la temperatura de cada uno los puntos de lubricación del equipo a trabajar con ayuda de un instrumento que cumpla esta función (cámara termográfica y/o pirómetro), teniendo presente que la temperatura máxima que se debe presentar en un rodamiento, buje o chumacera es de 40 °C.

• Geometría de los elementos de las máquinas y requerimientos de lubricación Luego de tener la medición de temperatura se procede a realizar la medición del diámetro promedio de estos rodamientos, bujes o chumaceras.

La relevancia de este parámetro es que se encuentra directamente relacionado con la carga del mecanismo móvil y cuyo objetivo es indicar la mínima viscosidad a la cual se evita que las fuerzas que se presenten expulsen el lubricante.

• RPM Se realiza el mismo recorrido anteriormente hecho, a fin de obtener las revoluciones por minuto en cada una de las partes que se lubrican, esta toma de datos se puede realizar mediante el uso de un tacómetro. De igual forma a los ítems anteriores, está medición permite determinar la viscosidad

Figura 1. Metodología a seguir. Fuente: autores.

5.

CONCLUSIONES

El sistema automatizado trae mejoras en producción y aumenta la calidad del proceso, por tanto, una mayor competitividad, a su vez prolonga la vida útil de los elementos móviles, se obtiene su funcionamiento adecuado, y se lubrican mientras operan. En efecto, menos paradas no programadas, más tiempo de producción y disminución de costos de mantenimiento.

Con la implementación de este proyecto se puede contribuir con una reducción de los gastos generados en el sistema de lubricación en 25% – 40%, gracias a la disminución en los costos de lubricantes, personal, piezas, y prolongando la vida útil del activo. Además, se buscan establecer criterios técnicos referentes a la tribología de la maquinaria, así como diseñar sistemas que automaticen el proceso de lubricación en la empresa COOHILADOS DEL FONCE LTDA.

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La importancia de esta medición radica en que si la temperatura es superior a los 40 °C el lubricante pierde sus características y el desgaste por fricción en el buje es mayor.

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Es necesario que la empresa realice de forma previa a la implementación, la estandarización de la máquina, es decir, se renueven los bujes, chumaceras, rodamientos, y se restauren las partes desgastadas, de igual forma, se realice el respectivo estriado, figura 3, esto a fin de mantener el lubricante en el punto, disminuyendo las fugas y posterior desgaste por fricción, garantizando el óptimo desempeño de la máquina

[7] Central, F. B. (2009). Importancia de la Automatización.

Disponible en: http://www.aie.cl/files/file/comites/ca/articulos/automat_tie mpos_de_crisis10-9.pdf [8] Lauer, D. (18 de noviembre de 2016). Tribología: la clave para la selección correcta de lubricante. Disponible en: http://noria.mx/lublearn/tribologia-la-clave-para-la-correctaseleccion-del-lubricante/

Figura 3. Buje estriado

Fuente: autores.

La implementación adecuada de un sistema de lubricación automatizado garantiza una mayor eficiencia en el funcionamiento de los activos, así mismo, mitiga la contaminación ocasionada por la manipulación errónea de los lubricantes. Se resalta que la metodología empleada es adaptable, es decir, se puede aplicar a otras máquinas, e inclusive a otras industrias.

[1] Almonacid, J. H. (2017). Análisis de desgaste abrasivo en acero AISI SAE H13.

[2] Camacho, A. (2017). DISEÑO DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DE LUBRICACIÓN BASADO EN CONFIABILIDAD. [3] Sánchez, L. (2014). El poder de la lubricación. Rev. Chil.

Dermatol, 17(4), 299.

Disponible en: http://pesquisa.bvsalud.org/portal/resource/es/lil-480460 [4] Albarracin, P. (1993). Tribología y lubricación industrial y automotriz (Segunda ed., Vol. I). Bucaramanga, Colombia: LITOCHOA. [5] Restrepo, M. (2009). Rediseño de un sistema de lubricación centralizado en una línea de transporte de botellas en una empresa de bebidas, 98. Disponible en: https://repository.eafit.edu.co/bitstream/handle/10784/438 0/AndresMauricio_AlzateRestrepo_2009.pdf?sequence=1&a mp;isAllowed=y [6] Prado, D. (2016). La importancia de la automatización dentro de empresas, factores que la destacan.

Disponible en: https://www.academia.edu/18938259/La_importancia_de_la _automatizacion_dentro_de_empresas_factores_que_la_des tacan

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