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UNIDAD

El RCM, alcances y limitaciones

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Indice

Indice Unidad I: “El RCM, Alcances y Limitaciones” 1. ALCANCES ALCANCES Y LIMITA LIMITACIONE CIONESS ............. ................... ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ........2 ..2 1.1. LOS ASPECTOS ASPECTOS INTUIT INTUITIVOS IVOS DE LA LA CONFIABILI CONFIABILIDAD.. DAD......... ............. ............. ............. ............ .......2 .2 1.2. METODOLOG METODOLOGÍA....... ÍA............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ .............5 .......5 1.2.1. 1.2.1. LOS DIAGRAMAS DIAGRAMAS DE CAUSA Y EFECTO........... EFECTO................. ............ ............. ............. ............. ........6 .6 1.2.2. 1.2.2. LA ESTIMACIÓ ESTIMACIÓN N Y LA PREDICCI PREDICCIÓN ÓN DE LA LA CONFIABIL CONFIABILIDAD............. IDAD..............8 .8 1.2.3. 1.2.3. EL ANÁLISIS ANÁLISIS DE MODOS MODOS Y EFECTOS EFECTOS DE DE FALLA FALLA (FMEA) (FMEA)....... .............. .............8 ......8 1.2.4. 1.2.4. EL ANÁLISIS ANÁLISIS DE DISPONIBILI DISPONIBILIDAD DAD ............ ................... ............. ............. ............. ............. ............8 .....8 1.2.5. 1.2.5. EL ANÁLISIS ANÁLISIS DEL ÁRBOL DE FALLA FALLA ............ .................. ............. ............. ............ ............. ............8 .....8 1.2.6. 1.2.6. EL ANÁLISIS ANÁLISIS DE RIESGO ............. .................... ............. ............ ............. ............. ............ ............. .............8 ......8 1.2.7. 1.2.7. LAS INVESTIGAC INVESTIGACIONES IONES DE CAMPO CAMPO ............. ................... ............ ............. ............. ............ ...........9 .....9 1.2.8. 1.2.8. LA REVISIÓN REVISIÓN DETALLADA DETALLADA DEL DISEÑO DISEÑO ............. ................... ............. ............. ............ ...........9 .....9 1.3. EL SIGNIFIC SIGNIFICADO ADO DE CONFI CONFIABILI ABILIDAD DAD ............ ................... ............. ............ ............. ............. ............. ............9 .....9 1.3.1. 1.3.1. EL SISTEMA Y LA MISIÓN....... MISIÓN.............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. .........10 ...10 1.3.2. 1.3.2. ENSAMBLE ENSAMBLE Y PARTE................. PARTE........................ ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............. ......... 11 1.3.3. 1.3.3. JERARQUÍA JERARQUÍA DEL ENSAMBLE...... ENSAMBLE............ ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ........ ..13 13 1.3.4. 1.3.4. LA FALLA FALLA ............. ................... ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ .........14 ...14 1.3.5. 1.3.5. EL MODO DE FALLA FALLA ............. ................... ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............14 ......14 1.3.6. 1.3.6. LA VIDA DE SERVICIO............ SERVICIO.................. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ..........15 ....15 1.3.7. 1.3.7. LA CONFIABILI CONFIABILIDAD.......... DAD................ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ..........15 ....15 1.3.8. 1.3.8. MANTENIBIL MANTENIBILIDAD IDAD....... ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ........ ..16 16 1.3.9. 1.3.9. LA INSPECCION INSPECCIONABILI ABILIDAD.. DAD......... ............. ............ ............. ............. ............ ............. ............. ............ ........ ..17 17 1.3.10. LA DISPONIBILIDAD .................................................................... 17 2. RESUMEN RESUMEN ............. ................... ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ ............. ............. ............ ............ .........19 ...19

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Gestión del Mantenimiento Basado en la Confiabilidad

UNIDAD I “EL RCM, ALCANCES Y LIMITACIONES” INTRODUCCION La evolución del mantenimiento no es una casualidad es un evento que acontece por la imparable necesidad de ser cada vez más productivos. Se dice que el mantenimiento es un fenómeno dinámico y no estático, ya que esta inmerso en continuos cambios, basta con reconocer que los equipos envejecen y otros son reemplazados lo que determina cambios en las frecuencias de mantenimiento, además herramientas modernas, personal mejor capacitado y nuevas técnicas de trabajo acortan los tiempos de reparaciones. Es precisamente en la carrera por sobrepasar las fronteras del mantenimiento tradicional que ocurre el desarrollo del mantenimiento centrado en la confiabilidad, pero este desarrollo no fue aislado si no que acontece acompañado de los avances en los conceptos de calidad en el trabajo, en el medio ambiente, herramientas estadísticas y de filosofías que promueven un cambio en la actitud de las personas como camino hacia la integración total y la optimización del uso de los recursos.

OBJETIVOS ! !

Proporcionar el marco global de trabajo del que forma parte el RCM. Establecer el significado de algunos algunas herramientas y conceptos fundamentales.

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1. ALCANCES Y LIMITACIONES Por cualquier lado que observemos, notamos un apremio y un nuevo énfasis en la idea de calidad. Vemos como los obreros recolectan los datos que luego son convertidos en información y empleados por los métodos de control estadístico de la calidad (SQC) para manejar sus programas. La calidad y la confiabilidad tienen en común tres aspectos importantes. Primero, uno es impensable sin el otro (ver Fig. 1.1). Segundo, los dos son conceptos antiguos y básicos y son entendidos intuitivamente por la mayoría de las personas. Tercero, todo el entendimiento cuantitativo de la calidad y la confiabilidad se basa en la probabilidad y en la estadística. Estamos interesados en los últimos dos rasgos de la calidad y la confiabilidad. El propósito de las secciones siguientes es evaluar los aspectos intuitivos de estimación de la confiabilidad de la maquinaria. Describiremos brevemente cuando y como se aplica y finalmente veremos la manera de pensar probabilística y estadística para tratar las materias de confiabilidad, disponibilidad y seguridad de la maquinaria en proceso.

Figura 1.1 Algunas medidas y determinantes de la calidad de un equipo.

1.1. LOS ASPECTOS INTUITIVOS DE LA CONFIABILIDAD Los aspectos intuitivos de la confiabilidad son ilustrados por la confusión semántica que rodea los términos "Disponibilidad", "Mantenibilidad" y "Confiabilidad". Cuando alguien habla sobre una Confiabilidad buena o mala de una máquina dada, por ejemplo, entendemos todavía intuitivamente lo que se significa. La figura 1.2 ayuda a entender la Confiabilidad y su relación con otros términos. También muestra que la Confiabilidad y las actividades relacionadas no pueden existir sin alguna directiva global que llamaremos "estándares de operación". Los estándares son declaraciones básicas, como "Excelencia", "Ser el mejor" o simplemente "Calidad" como se ilustra a continuación: Pág. 2

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Figura 1.2 Elementos que contribuyen en la confiabilidad del equipo.

¿Cuándo debemos evaluar la Confiabilidad de la maquinaria? La respuesta es, a lo largo del ciclo de vida del equipo, siempre que enfrentemos las perspectivas o consecuencias de una pobre Confiabilidad de la maquinaria. Las fases del ciclo de vida de la maquinaria son típicamente diseño, construcción, comprobación, instalación, puesta en marcha, operación, reevaluación, mantenimiento, reparación, overhaul, inspección y reemplazo. Sin embargo, debemos entender que las alternativas disponibles para mejorar la Confiabilidad disminuyen conforme el equipo atraviesa su ciclo de vida, es decir, de la fase de diseño a la fase operacional. A menudo la decisión más difícil en el contexto de estimación de la Confiabilidad de la maquinaria relaciona a la magnitud y la situación del esfuerzo de estimación. Hay un gran elemento de juicio involucrado, pero no obstante existen algunas consideraciones. El esfuerzo asignado debe aplicarse en base a prioridades en esas áreas que son probablemente las que producen los más grandes ingresos. Un primer paso sería determinar la criticidad de equipo. La siguiente lista sirve como una guía para esta tarea: ! ! ! ! ! ! !

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Parte de un proceso continuo. Equipo independiente. Sin repuestos. La única o de aplicación sin precedentes. Diseño nuevo no probado. Diseño probado; poca experiencia interna. Diseños de gran escala en el pasado o amplia experiencia. Unidad I

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! ! ! ! !


Operando a alta o peligrosa: ! Temperatura. ! Presiones. ! Voltaje. ! Flujo del proceso Accesibilidad. Componentes de alta velocidad o inercia. Condiciones del mercado. Nivel de habilidad requerido. Disponibilidad y costo de repuestos.

Se muestran las consideraciones más detalladas vía un diagrama lógico (Fig. 1.3). Para una nueva parte de maquinaria, por ejemplo en la pregunta (1): ¿ se reconoce que la experiencia es la mejor prueba de actuación?. Puede obtenerse una respuesta afirmativa si la experiencia es favorable y pertinente. La experiencia sólo es pertinente si viene de una máquina similar, en servicio similar y con los parámetros similares de operación. Los cambios en las condiciones de operación o partes y componentes pueden parecer a menudo pequeños e insignificantes para quien no está familiarizado. Ellos pueden, sin embargo, “resultar en diferencias significativas en la actuación de la Confiabilidad”. Por consiguiente, es necesario una comparación completa y detallada entre servicios aparentemente similares. La pregunta (2) ¿La producción es afectada? Hace la diferencia entre la maquinaria esencial a la operación, tal como el equipo que proporciona utilidades y aquellas cuyas funciones pueden interrumpirse sin una inmediata pérdida de la producción. La respuesta “SI “ (desventajosa para la producción) indica un requisito para una alta Confiabilidad. Otra pregunta sería naturalmente: “¿Cuánto cuesta realmente el paro forzado de una máquina?”

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Figura 1.3 Diagrama lógico del esfuerzo de estimación la Confiabilidad de la maquinaria.

La última pregunta ¿Es posible el acceso al equipo en la línea de producción?; esto dirige la atención hacia un parámetro vinculado a la Confiabilidad de los equipos, considerado frecuentemente como el más importante a saber: La Mantenibilidad. Sin el acceso en línea, ninguna reparación en línea es posible y se requiere alta Confiabilidad de la máquina. 1.2. METODOLOGÍA Después que se ha determinado el grado del esfuerzo de estimación de la Confiabilidad en un punto dado en el ciclo de vida de una máquina, debemos preguntarnos: “¿Cuál de las técnicas de estimación es probablemente la más eficaz?”. La respuesta depende considerablemente de las circunstancias. Entre las principales herramientas analíticas disponibles encontramos: ! ! ! ! ! ! !

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Diagramas de causa – efecto. Estimación y predicción de la Confiabilidad. Análisis de efectos y modos de falla (FMEA). Análisis de disponibilidad. Análisis del árbol de fallas. Análisis de riesgos. Investigación de campo. Unidad I

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Revisión detallada del diseño.

Cada uno de estas técnicas es un método sistemático para recopilar información para la toma de decisiones y después poder examinarla en más detalle. Las diversas técnicas nos ayudan a que hagamos las preguntas adecuadas ya que la razón de experimentar Confiabilidades insatisfactorias proviene mas a menudo de las fallas para hacer las preguntas que de la incapacidad para contestarlas. Estos métodos ayudan a organizar la información tanto en forma cualitativa como en forma cuantitativa para poder tomar las decisiones. Como resultado, el método seleccionado depende de la información necesitada. La tabla 1.1 lista el grado de esfuerzo requerido para aplicar estos métodos. 1.2.1.

LOS DIAGRAMAS DE CAUSA Y EFECTO Frecuentemente, la estimación de la Confiabilidad de la maquinaria es parte de la actividad de resolver el problema. Resolver el problema fue definido por Kepner-Tregoe como “un proceso lógico que incluye la identificación del problema, la definición del problema y la corrección del problema”. El enfoque de Kepner-Tregoe es una síntesis de la metodología clásica para resolver un problema. Encontramos al diagrama de causa y efecto como herramienta sumamente útil para resolver los problemas relacionados con la Confiabilidad de la maquinaria. Los diagramas de causa y efecto se desarrollaron para representar la relación entre algún “efecto” y todas las “causas” que lo influyen. El efecto o problema, en nuestro caso alcanzar la Confiabilidad, se declara en el lado derecho del mapa y se listan las influencias mayores o “causas” a la izquierda.

MÉTODOS DE EVALUACIÓN DE LA CONFIABILIDAD

EVALUACIÓN DEL ESFUERZO Ningún Bajo Moderado Alto esfuerzo esfuerzo esfuerzo esfuerzo

Diagramas de causa y efecto Predicción y estimación de la confiabilidad Análisis de modos y efectos de fallas (FMEA) - cualitativo FMEA - cuantitativo Análisis del árbol de fallas (FTA) - cualitativo FTA - cuantitativo Inspecciones de campo Auditorías y revisiones detalladas Análisis de factores de peso

Tabla 1.1 Métodos y Grados de esfuerzo para evaluar la Confiabilidad de la Maquinaria.

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Se dibujan los diagramas causa y efecto para ilustrar claramente las diferentes causas y componentes de un problema de confiabilidad de la maquinaria. Ayuda a ordenar y relacionar las causas. Un diagrama causa y efecto bien definido asumirá la forma de espinas y ha recibido por consiguiente el nombre de “diagrama de espina de pescado”. De esta lista bien definida de causas podemos identificar y seleccionar causas adicionales que probablemente influyen en la confiabilidad de la maquinaria. La figura 1.4 es un ejemplo de un diagrama del causa y efecto usado en el trabajo de estimación de la confiabilidad. El diagrama causa y efecto identifica los diversos componentes del problema y sirve como una herramienta de comunicación. La figura 1.4 describe las consideraciones para el logro de la confiabilidad de un sistema complejo de lubricación para un proceso de compresión centrífugo de gas. Los diagramas de causa y efecto son importantes. Ellos facilitarán la identificación de causas que contribuyen a un problema de confiabilidad de una maquinaria específica.

Figura 1.4 Diagrama causa - efecto para evaluar la Confiabilidad de una máquina crítica.

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1.2.2.


LA ESTIMACIÓN CONFIABILIDAD

Y

LA

PREDICCIÓN

DE

LA

Utiliza un modelo de confiabilidad estadística a partir de los datos de confiabilidad disponibles, para predecir la confiabilidad de componentes y sistemas de la maquinaria. 1.2.3.

EL ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLA (FMEA) Es una herramienta de pronóstico básica. El método es una técnica analítica que asegura que se han identificado todo los posibles modos de falla de una máquina. El FMEA permite la estimación de la probabilidad de ocurrencia de una falla así como el efecto de una falla. Este enfoque sistemático confronta la disciplina mental que todo diseñador o crítico tiene a través de cualquier proceso. Con un esfuerzo adicional pueden asignarse los valores numéricos a las probabilidades y consecuencias de falla. Esta estimación cuantitativa permite hacer una clasificación jerárquica relativa de riesgos de falla y proporciona la entrada a otros análisis.

1.2.4.

EL ANÁLISIS DE DISPONIBILIDAD Es una actividad que emplea los resultados del FMEA como datos de entrada. La magnitud de esta actividad puede ir desde el examen sólo de las partes más críticas de una máquina hasta una completa estimación del sistema de la máquina.

1.2.5.

EL ANÁLISIS DEL ÁRBOL DE FALLA A diferencia de los métodos precedentes, es específico en la identificación de las posibles causas de un falla en particular. Puede ir desde un boceto simple hasta un diagrama complejo o un programa de computación para obtener una solución numérica. En una forma u otra, el árbol de fallas es útil para solucionar problemas a cualquier nivel desde un componente hasta el sistema completo de la maquinaria.

1.2.6.

EL ANÁLISIS DE RIESGO Cubre específicamente la revisión HAZOP (Riesgo y Operabilidad) dirigida a la maquinaria. Este análisis define los riesgos alrededor de la maquinaria y los riesgos asociados, intentando encontrar la respuesta a tres preguntas: ! ! !

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¿Qué puede salir mal? Probablemente ¿Cómo saldrá mal? ¿Cuáles son las consecuencias?

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1.2.7.


LAS INVESTIGACIONES DE CAMPO Ayudan a que lleguemos a la confiabilidad de la maquinaria y a los indicadores complejos que pueden usarse para determinar las necesidades de la gestión de la confiabilidad.

1.2.8.

LA REVISIÓN DETALLADA DEL DISEÑO Repasa todas las asunciones hechas por ingeniería para la comprobación y prueba de la confiabilidad. Veremos que este enfoque es esencialmente una auditoria de los componentes individuales de la maquinaria. Es una estimación de integridad o vulnerabilidad para asegurar la aptitud para el propósito bajo las condiciones de servicio dentro del sistema total de la maquinaria. El análisis se realiza en detalle y tiene en cuenta requisitos tales como: ! ! ! ! ! !

Mantenibilidad. Inspeccionabilidad. Tolerancias de fuerza y tensión. Compatibilidad reactiva y medioambiental. Tiempo de supervivencia. Resistencia a la temperatura, etc.

1.3. EL SIGNIFICADO DE CONFIABILIDAD Para uniformizar criterios, vamos a definir algunas condiciones básicas usadas en este texto. Las máquinas son sistemas artificiales y concretos que consisten en un conjunto de elementos totalmente ordenados y funcionalmente conectados. Un sistema se caracteriza porque guarda una relación con su ambiente. La conexión del sistema a su ambiente se mantiene a través de parámetros de entrada y salida. Cada sistema normalmente puede subdividirse en dos o más subsistemas. Generalmente, estas subdivisiones pueden hacerse con un grado variable de detalle dependiendo del propósito global. Por ejemplo, considere el “sistema de acoplamiento del embrague” mostrado en la figura 1.5. Normalmente encontraríamos este “sistema” como un ensamble dentro de una máquina. Sin embargo, si nosotros queremos investigar el sistema desde un punto de vista funcional, podríamos separarlos en los subsistemas “acoplamiento elástico” y “embrague”. Estos subsistemas, a su vez, podrían subdividirse en componentes del sistema o partes individuales. Con el propósito de estimar la confiabilidad hemos encontrado útiles las siguientes definiciones:

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1.3.1.


EL SISTEMA Y LA MISIÓN Un sistema es cualquier composición de hardware o software que trabaja para realizar una misión o un conjunto de misiones relacionadas. Una misión es la meta "externa" de un sistema. Una función es a su vez el propósito “interior” de un sistema o componentes de un sistema necesarios para lograr la misión. Un sistema complejo puede estar conformado por dos o más agrupaciones de elementos de hardware o de software, cada uno de los cuales realiza un papel distinto para alcanzar la misión del sistema.

Figura 1.5 Sistema de Embrague: a-h son elementos del sistema. i-l son elementos conectados. S es el sistema total. S 1 es el subsistema “acoplamiento elastomérico”. S 2 es el subsistema “Embrague”. E entradas, A salidas.

La definición de función y misión en un caso dado está sujeto frecuentemente a la interpretación personal pero debe ser tan completa como sea posible. Por ejemplo, considere el sistema de aceite de un compresor de tornillo rotatorio con inyección de aceite (Fig. 1.6). El examen superficial puede llevar a la definición de la misión o función del sistema como “Suministrar aceite para la lubricación y refrigeración del compresor”. Una buena idea sería subdividir esta “función” en por lo menos cuatro sub-funciones y subsistemas relacionados pero distintos: Sub-funciones

Subsistemas

1. Suministro de aceite cuando el compresor 1. Sistema de Engrase - válvula de parada está funcionado. del aceite, artículo 28. 2. Suministro de aceite para refrigeración y 2. Sistema de Engrase y sistema de agua control de temperatura. los refrigeradores. 3. Filtración del aceite. 3. Sistema de Engrase - los filtros. 4. Separación del aire y aceite.

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4. Sistema de aceite/aire – los separadores.

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Esta subdivisión más completa sobre la avería llevará a un mejor entendimiento de la misión del sistema así como su función. El ejemplo también revela que hay varias funciones que son realizadas simultáneamente por un sistema, subsistema o sus componentes. Esto nos lleva a pensar razonablemente el determinar las funciones primarias y secundarias en estos casos y ordenarlos según sus valores de criticidad. 1.3.2.

ENSAMBLE Y PARTE Un ensamble es cualquier componente funcional que puede desmontarse en dos o más componentes secundarios sin romper las uniones físicas permanentes. Un ejemplo simple de un dibujo de ensamble de un sello mecánico se muestra en la figura 1.7. Los componentes de un ensamble pueden ser cualquier combinación de sub-ensambles o partes. Una parte está a su vez definida como cualquier elemento del hardware que no puede desmontarse en componentes subordinados sin destruir las uniones físicas permanentes. Ya hemos visto cómo puede investigarse un ensamble considerando sus características funcionales. Es importante considerar los aspectos geométricos de las partes para la estimación de la confiabilidad de la maquinaria. Presentamos el término “elemento” para definir cuatro funciones interiores usadas en el ensamble de la maquinaria. Hay cuatro tipos de elementos: 1. Elementos de transmisión, como las superficies de los dientes de un engranaje. 2. Elementos de apoyo y retención, como los rodamientos y sellos. 3. Elementos de sujeción, como los tornillos o pernos. 4. Elementos que no tienen ninguna función directa pero que se necesitan inevitablemente para apoyar las funciones anteriores (por ejemplo poleas o soportes de rodamientos). El término “componente” se usa casi intercambiablemente con “ensamble”. Sin embargo, “componente” tendrá un carácter algo más independiente o autosuficiente. Por ejemplo, los componentes de la maquinaria son los embragues, los acoplamientos, fajas trasportadoras, reductores o los sistemas neumáticos e hidráulicos.

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Figura 1.6 Diagrama del sistema de un compresor de tornillo de 2 etapas sumergido en aceite.

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1.3.3.


JERARQUÍA DEL ENSAMBLE De acuerdo a lo anterior puede entenderse fácilmente que los sistemas de la maquinaria tienen una estructura jerárquica (vea tabla 1.2). La jerarquía del ensamble describe la organización de los elementos del hardware del sistema en los niveles del ensamble. Los niveles del ensamble descienden de la cima - o nivel del sistema – a la base funcional y a veces a las relacionadas a partes estáticas (también vea Fig. 1.8).

Figura 1.7 Ensamble de un sello mecánico. Nivel del sistema

Sistema Sub-sistema Ensamble Parte Elemento

Ejemplo

Unidad compresor de tornillo. Compresor o motor. Ensamble de engranajes. Lista de partes. Dientes de engranes, rodamientos, tornillos.

Tabla 1.2 Jerarquía del ensamble.

Figura 1.8 Jerarquía de ensamble del circuito de refrigeración de un motor de automóvil.

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Las estimaciones completas de confiabilidad se llevan a cabo en la sucesión jerárquica inversa: primero, echamos una mirada a los componentes de bajo nivel; luego se evalúan los componentes del nivel próximo superior y así sucesivamente hasta alcanzar el nivel de la cima (el nivel del sistema). 1.3.4.

LA FALLA Los sistemas de la maquinaria están sujetos a falla. En su forma más simple, la falla puede definirse como cualquier cambio en una parte o componente de la maquinaria que causa la incapacidad para realizar satisfactoriamente su función intencional o misión. Una manera popular para medir las fallas experimentadas de partes, ensambles, componentes o los sistemas de la maquinaria es determinar una tasa de falla. La tasa de falla se obtiene dividiendo el número de fallas experimentadas en varios artículos homogéneos, también llamada “población”, dentro de un lapso de tiempo, por la población, por ejemplo, si tuviéramos 10 bombas de inyección y 3 fallaron durante un período de 12 meses, nuestra tasa de falla (") sería: " $

3 Fallas 10 Maquinas # año

" $

$ 0.3 Fallas / maquina # año

0.3 Fallas / maquina # año 365 % 24

$ 34 % 10

#6

Fallas / maquina # hora

Para las estimaciones de confiabilidad, las fallas son frecuentemente clasificadas como intrínsecas u operacionales. Por ejemplo, una falla intrínseca sería una falla que puede atribuirse a un defecto en el diseño o fabricación. Un falla operacional sería un falla causada por la exposición de la parte a las tensiones operacionales, medioambientales o estructurales más allá de los límites especificados en el diseño. Otras fallas operacionales son esas atribuibles a un error del operador o a un manejo o mantenimiento inapropiado. Otras términos usados en el contexto de la experiencia en fallas de máquinas son : “funcionamiento defectuoso” y "falta", los cuales deberían ser claramente definidos, cuando se usen. 1.3.5.

EL MODO DE FALLA Un modo de falla es cualquier evento que causa una falla funcional en cualquier componente de maquinaria. No debe confundirse con la causa raíz de la falla, ya que lo anterior está entre el efecto y la causa raíz de la falla. Pueden definirse los modos de falla para todos los niveles del sistema y la jerarquía del ensamble, por ejemplo, el deterioro de la válvula de cierre de aceite (Figura 1.6, artículo 28) del sistema del compresor con inyección de aceite, podría tener uno de los modos de falla siguiente:

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1. Modo de falla: falla en la apertura. La consecuencia: el compresor se inunda y no puede arrancarse. 2. Modos de falla: falla en el cierre. La consecuencia: el compresor se para debido a la alta temperatura de la descarga. 3. Modo de falla: la válvula no cierra o abre totalmente. La consecuencia: deterioro gradual del rendimiento del sistema. Las causas raíces de estos modos de falla podrían ser comunes, tales como la suciedad u objetos extraños en la válvula o específicos a cada modo de falla, por ejemplo, un resorte roto podría mantener abierta la válvula, la presión de descarga insuficiente, podría mantenerla cerrada y así sucesivamente. 1.3.6.

LA VIDA DE SERVICIO La vida de servicio designa el espacio de tiempo durante el cual puede esperarse que un producto opere seguramente y dentro de los estándares de operación especificados, mantenido de acuerdo con las instrucciones del fabricante y no sujetó a las tensiones medioambientales u operacionales más allá de los límites especificados. La vida de servicio para una parte de la maquinaria dada representa una predicción que al menos una cierta proporción del sistema de la maquinaria o sus componentes operará adecuadamente por un lapso de tiempo definido, un número de ciclos o una distancia viajada. La vida de servicio es claramente un término probabilístico sujeto a un límite de confianza. Un buen ejemplo son los cojinetes antifricción. Ya que la falla de un cojinete generalmente produce la falla de la máquina en que se instala, los fabricantes de cojinetes han hecho un esfuerzo considerable para identificar los factores que son responsables de sus fallas. Una ecuación típica por determinar la vida de servicio de las bolas de un cojinete muestra que la tasa de vida es inversamente proporcional a la velocidad de rotación del anillo interno y la tercera potencia de la carga radial aplicada. La tasa de vida en este caso es la llamada L10 que es el número de revoluciones del cojinete o el número de horas de trabajo a una cierta velocidad de rotación, la cual será alcanzada o excedida por el 90% de todos los cojinetes. Para rodamientos de bolas se tiene: L10 1/3 = C/P y L10 = Lh x N x 60 / 10 6

1.3.7.

LA CONFIABILIDAD La confiabilidad, finalmente, en términos generales, es la capacidad de un sistema o componente para realizar una función requerida bajo las condiciones establecidas para un período de tiempo definido. También está claro que “la confiabilidad” frecuentemente se usa como una característica denotada por una probabilidad " de éxito o tasa de éxito. Esto significa que puede declararse que:

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1. Un componente o pieza de maquinaria debe operar adecuadamente durante X horas en el Y% de ocasiones en que se le exija operar; o 2. Una máquina no debe fallar frecuentemente más de X veces en Y horas de operación; o 3. La vida promedio de una población de componentes o maquinarias similares debe ser igual o mayor a Y horas con una desviación estándar de S horas. Se utiliza mucho la siguiente fórmula: R(t)= 1.3.8.

e – t/ MTBF

MANTENIBILIDAD Se diseñan muchos componentes de la maquinaria para recibir alguna forma de atención durante su vida. La meta es compensar los efectos de uso o permitir el reemplazo de elementos consumibles o sacrificados. La facilidad con que este tipo de trabajo puede hacerse es denominado “Mantenibilidad”. La función operacional y orgánica de este trabajo se llama “Mantenimiento”. Se ilustran las posibilidades de mantenimiento en la Fig. 1.9, se ha demostrado que, si se tiene que realizar el mantenimiento de la maquinaria en proceso, el modo más rentable es el mantenimiento predictivo. La Mantenibilidad es entonces la habilidad para que un artículo, bajo condiciones establecidas de uso, pueda ser mantenido o restaurado a un estado en que pueda realizar sus funciones requeridas, cuando el mantenimiento se ha realizado bajo condiciones establecidas y usando procedimientos y recursos prescritos. La Mantenibilidad tiene una influencia directa en la confiabilidad de los sistemas de la maquinaria. Veremos que los parámetros de Mantenibilidad deben ser considerados como una parte integral del esfuerzo de estimación de la confiabilidad de la maquinaria.

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Se utiliza mucho la siguiente fórmula: M(t)= 1 -

e – t/ MTTR

Figura 1.9 Clasificación de Procedimientos de Mantenimiento para una máquina del Proceso.

1.3.9.

LA INSPECCIONABILIDAD Ya hemos encontrado este término en la figura 1.2. La inspeccionabilidad se relaciona estrechamente con la Mantenibilidad y recibirá la misma atención dentro de la actividad de estimación de la confiabilidad global. Ya hemos declarado que el proceso de mantenimiento de la maquinaria puede perfeccionarse practicando el mantenimiento basado en la condición o el Mantenimiento predictivo. La inspeccionabilidad es la clave. Está definido como un parámetro cuantitativo que incluye: ! ! ! !

La accesibilidad para la inspección. La operatibilidad si es requerida. La habilidad para monitorear el deterioro de un componente de la maquinaria. La provisión de indicadores y dispositivos de alarma.

1.3.10. LA DISPONIBILIDAD La Mantenibilidad junto con la confiabilidad determinan la disponibilidad de un sistema de la maquinaria (vea Fig. 1.2). La disponibilidad se influencia por la demanda hecha por las medidas de mantenimiento preventivas y correctivas. Las actividades de mantenimiento que se realizan durante tiempos fuera de servicio planeados o asistencia en línea sin interrumpir la operación no tienen impacto en la disponibilidad. La disponibilidad (A) esta medida por: Pág. 17

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A $

MTBF MTBF & MTTR

Donde: MTBF = Tiempo promedio entre fallas, MTTR = Tiempo promedio para reparar o el tiempo promedio de reparación. Recordar que es de mayor prioridad incrementar el MTBF que disminuir el MTTR. Nos interesa que nuestros equipos trabajen lo más posible entre falla y falla, si estas ocurrieran. 2. RESUMEN La confiabilidad de los equipos no es algo que se maneja de manera aislada por el contrario está relacionada con otros indicadores tales como la mantenibilidad, la disponibilidad, etc. En el texto que sigue, se comentan brevemente los indicadores mencionados anteriormente y algunas herramientas muy útiles que nos permiten analizar las fallas y las causas raíces de las mismas como es el caso del diagrama de Ishikawa o de espina de pescado, cuya potencialidad ha sido demostrada a lo largo de los años en muchas empresas que han buscado soluciones a sus problemas. Además se hace una introducción a lo que significan la tasa de fallas y el modo de falla, concepto moderno que es parte del nuevo enfoque que imprime el RCM al mantenimiento.

FIN DE LA UNIDAD

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UNIDAD II

Introducción al mantenimiento centrado en la Confiabilidad

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Indice

Índice Unidad II: “Introducción al mantenimiento centrado en la Confiabilidad” 1. El Mundo Cambiante de Mantenimiento .....................................................................2 1.1. La Primera Generación.....................................................................................2 1.2. La Segunda Generación ...................................................................................2 1.3. La Tercera Generación .....................................................................................3 1.3.1. NUEVAS EXPECTATIVAS........................................................................3 1.3.2. NUEVA INVESTIGACIÓN........................................................................4 1.3.3. NUEVAS TÉCNICAS ...............................................................................5 2. Los desafíos que enfrenta mantenimiento ..................................................................6 3. El Mantenimiento y el RCM .......................................................................................7 4. RCM: Las siete preguntas básicas..............................................................................7 4.1. Funciones y Estándares de rendimiento.............................................................8 4.2. Fallas funcionales ............................................................................................8 4.3. Modos de falla.................................................................................................9 4.4. Efectos de falla................................................................................................9 4.5. Consecuencias de falla ...................................................................................10 4.5.1. Tareas Proactivas................................................................................11 4.5.2. Acciones predefinidas..........................................................................14 4.6. El Proceso Selección de Tareas RCM ...............................................................14 4.7. Aplicando el proceso RCM ..............................................................................15 4.7.1. Planificación .......................................................................................15 4.7.2. Grupos de revisión ..............................................................................16 4.8. Los resultados de un análisis de RCM ..............................................................17 4.9. AuditorÍa e implementación............................................................................17 4.10. QuÉ logra el RCM ..........................................................................................17 5. RESUMEN..............................................................................................................19

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UNIDAD II “INTRODUCCIÓN AL MANTENIMIENTO CENTRADO EN LA CONFIABILIDAD” INTRODUCCION Durante los últimos veinte años, el mantenimiento ha cambiado, quizás más que cualquier otra disciplina de gestión. Los cambios son debidos a un aumento grande en el número y variedad de recursos físicos (planta, equipo y edificios) que debe mantenerse en todo el mundo, planes mucho más complejos, nuevas técnicas de mantenimiento, cambios de vista en la organización y responsabilidades de mantenimiento. El mantenimiento también está respondiendo a las expectativas cambiantes. Éstos incluyen un crecimiento rápido del conocimiento de hasta que punto la falla del equipo afecta la seguridad y al ambiente, un conocimiento creciente de la conexión entre el mantenimiento y la calidad del producto y una presión creciente para lograr una alta disponibilidad de la planta y mantener los costos. Los cambios están probando actitudes y habilidades en todas las ramas de la industria al límite. Las personas de mantenimiento están teniendo que adoptar completamente nuevas maneras de pensamiento y están actuando, como ingenieros y como gerentes. Al mismo tiempo las limitaciones de los sistemas de mantenimiento aumentaron claramente, no importa cuán informatizados están. Bien conocido es que un sistema de mantenimiento que no planifica y organiza científicamente, al informatizarlo solo se acelera su colapso. Mientras que un sistema de mantenimiento basado en la confiabilidad proporciona una mayor disponibilidad de los equipos. OBJETIVOS   

Mostrar la evolución y la ubicación del RCM en el tiempo. Establecer el significado del mantenimiento desde el punto de vista del RCM. Dar a conocer las siete preguntas básicas del RCM.

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1. EL MUNDO CAMBIANTE DE MANTENIMIENTO Ante este alud de cambios, los gerentes están buscando por todas partes un nuevo enfoque al mantenimiento. Ellos quieren evitar partidas falsas y finales fatales que siempre acompañan desordenes mayores. En cambio buscan una estructura estratégica que sintetice los nuevos desarrollos en un modelo coherente, para que puedan evaluarlos sensiblemente y pueden aplicarlos probablemente para que sean el mayor valor de ellos y de sus compañías. Si se aplica correctamente, el RCM transforma las relaciones entre las tareas que la usan, sus recursos físicos existentes y a las personas que operan y mantienen esos recursos. También permite poner a los nuevos recursos en un servicio eficaz con gran velocidad, confianza y precisión. Desde 1930, la evolución de mantenimiento puede remontarse a través de tres generaciones. El RCM se está volviendo rápidamente en una piedra angular de la Tercera Generación, pero esta generación sólo puede verse en perspectiva a la luz de la Primera y Segunda Generaciones. 1.1. LA PRIMERA GENERACIÓN La Primera Generación cubre el periodo hasta la Segunda Guerra Mundial. En esos días la industria no estaba altamente mecanizada, por lo que las paradas de servicio no importaban mucho. Esto significó que la prevención de fallas del equipo no tenía una prioridad muy alta en las mentes de la mayoría de los gerentes. Al mismo tiempo, la mayoría de los equipos eran simples y muchos de ellos estaban sobre dimensionados. Esto los hizo fiables y fáciles de reparar. Como resultado, no había necesidad de un mantenimiento sistemático de cualquier clase más allá de una simple limpieza, servicios y rutinas de lubricación. También, la necesidad por habilidades fue menor que la que es hoy. 1.2. LA SEGUNDA GENERACIÓN Las cosas cambiaron dramáticamente durante la II Guerra Mundial. Las presiones de tiempo por la guerra aumentaron la demanda de los bienes de todo tipo, mientras la disponibilidad de mano de obra industrial cayó tremendamente. Esto llevó a que la mecanización aumentara. Por los años de 1950, las máquinas de todos los tipos eran más numerosas y más complejas. La industria estaba empezando a depender de ellas. Cuando esta dependencia creció, el tiempo fuera de servicio entró a un agudo enfoque. Esto condujo a la idea que las fallas del equipo pudieron y debieron prevenirse, lo que condujo a su vez al concepto de mantenimiento preventivo. En los años de 1960, esto consistió principalmente en reparaciones de los equipos echo a intervalos fijos. El costo de mantenimiento también empezó a subir marcadamente, relativo a otros costos operativos. Esto llevó al crecimiento de los sistemas de planificación y control del mantenimiento. Esto ha ayudado a tener al mantenimiento bajo control y es ahora una parte establecida de la práctica de mantenimiento. Finalmente, la cantidad de capital asociada a los recursos fijos junto con un marcado aumento en el costo de ese capital llevó a las personas a empezar a buscar maneras en las que ellos podrían aumentar al máximo la vida de los recursos.

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1.3. LA TERCERA GENERACIÓN Desde mediados de los setenta, el proceso de cambio en la industria ha adquirido una mayor velocidad. Los cambios pueden ser clasificados como: nuevas expectativas, nueva investigación y nuevas técnicas. 1.3.1.

NUEVAS EXPECTATIVAS La Figura 2.1 muestra cómo han evolucionado las expectativas. El tiempo fuera de servicio siempre ha afectado la capacidad productiva de los recursos físicos reduciendo su rendimiento, aumentando los costos operativos e interfiriendo el servicio al cliente. Por los años de 1960 y 1970, esto era ya una preocupación mayor en la minería, manufactura y el sector de transporte. En la manufactura, los efectos de tiempo fuera de servicio se esta agravando por el movimiento mundial hacia los sistemas de justo a tiempo, donde la reducción de los stocks del trabajo en progreso significa que las averías bastante pequeñas pueden ahora probablemente detener una planta entera. En tiempos recientes, el crecimiento de la mecanización y la automatización ha significado que la Confiabilidad y la disponibilidad se ha vuelto ahora también problemas importantes en sectores tan diversos como el cuidado de la salud, procesamiento de datos, telecomunicaciones y gestión de la construcción. Mayor Automatización también significa que cada vez más las fallas afectan nuestra habilidad de sostener normas de calidad satisfactorias. Esto se aplica tanto a las normas de servicio como a la calidad del producto. Por ejemplo, las fallas del equipo pueden afectar el control del clima en los edificios y la puntualidad de las redes de transporte tanto como cuando ellas pueden interferir con el logro consistente de tolerancias especificadas en la fabricación. Cada vez más las fallas tienen consecuencias serias en la seguridad o en la conservación del medio ambiente, ya que las normas en estas áreas están aumentando rápidamente. En algunas partes del mundo, el punto se está acercando a que las organizaciones o satisfacen la seguridad de la sociedad y las expectativas medioambientales o dejan de operar. Esto agrega un orden de magnitud a nuestra dependencia en la integridad de nuestros recursos físicos, uno de los cuales va más allá del costo y qué se vuelve un asunto simple de supervivencia orgánica. Al mismo tiempo que nuestra dependencia en los recursos físicos está creciendo, también lo es su costo para operar y de posesión. Para asegurar el máximo retorno de la inversión que representan, debe seguirse trabajando eficazmente por tanto tiempo como nosotros los queramos.

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Gestión del Mantenimiento Basado en la Confiabilidad CRECIMIENTO DE LAS EXPECTATIVAS DEL MANTENIMENTO Tercer Generación: • Alta confiabilidad y disponibilidad de planta. • Elevada seguridad. • Mejor calidad del producto.

Segunda Generación: • Alta disponibilidad de

Primera Generación: • Cambiarlo cuando se rompe. 1940

planta. • Larga vida del equipo. • Bajos costos.

1950

1960

• No daños al medio ambiente • Larga vida del equipo. • Elevada efectividad de costos.

1970

1980

1990

2000

Fig. 2.1: Nuevas expectativas. Finalmente, el costo de mantenimiento todavía está aumentando, en términos absolutos y como una proporción del gasto total. En algunas industrias, es ahora el segundo más alto o incluso el componente más alto de los costos operativos. Como resultado, en sólo treinta años se ha movido de casi nada a la cima de la lista de costos de alta prioridad a controlar. 1.3.2.

NUEVA INVESTIGACIÓN Aparte de las mayores expectativas, la nueva investigación está cambiando muchas de nuestras creencias más básicas sobre la edad y la falla. En particular, está claro que cada vez hay menos conexión entre la edad de operación de la mayoría de los recursos y cómo ellos probablemente fallen. La figura 2.2 muestra cómo el antiguo punto de vista de la falla simplemente era que cuando las cosas envejecían, más probablemente fallaban. Un conocimiento creciente de “la mortalidad infantil” llevó a la creencia extendida en la Segunda generación sobre la curva de la “bañera”. Sin embargo, la investigación de la Tercera Generación ha revelado que no sólo dos sino seis modelos de falla ocurren realmente en la práctica. Esto se discutirá en detalle después, pero está teniendo también un efecto profundo en el mantenimiento.

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Tercer Generación:

EVOLUCION DEL CONCEPTO SOBRE LA RELACION FALLAS VS. VIDA UTIL DEL EQUIPO

Segunda Generación:

Primera Generación:

1940

1950

1960

1970

1980

1990

2000

Figura 2.2: Los puntos de vista cambiantes sobre las fallas del equipo. 1.3.3.

NUEVAS TÉCNICAS Hubo un crecimiento explosivo en los nuevos conceptos y técnicas de mantenimiento. Se han desarrollado centenares durante los últimos quince años y están surgiendo más todas las semanas. La Figura 2.3 muestra cómo el énfasis clásico en los sistemas de reparación y administrativos han crecido, incluyendo muchos nuevos desarrollos en varios campos diferentes. Los nuevos desarrollos incluyen: •

•

•

•

Herramientas de apoyo para la toma de decisión, como estudios de riesgo, modos de falla, análisis de efectos y sistemas expertos. Nuevas técnicas de mantenimiento, como el monitoreo de condición. Diseño de equipos con un mayor énfasis en la Confiabilidad y Mantenibilidad. Un mayor cambio en el pensamiento orgánico hacia la participación, trabajo en equipo y flexibilidad.

Un desafío mayor que enfrenta las personas de mantenimiento hoy en día no sólo es aprender lo que son estas técnicas, sino decidir qué vale la pena y qué no en sus propias organizaciones. Si realizamos las opciones correctas, es posible mejorar el rendimiento del recurso y al mismo tiempo mantener e incluso reducir el costo de mantenimiento. Si nosotros realizamos las opciones malas, se crean nuevos problemas mientras los problemas existentes se ponen peor.

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EVOLUCION DE LAS TECNICAS DE MANTENIMIENTO Tercer Generación:

• Monitoreo de condición • Diseño para confiabilidad y mantenibilidad. • Computadoras pequeñas y mas rápidas.

Segunda Generación: Primera Generación:

• Cambiarlo cuando se rompe. 1940

• Análisis de modos y

• Overhauls programados.

efectos de fallas.

• Sistemas para planificar y

• Sistemas expertos. • Multifuncionalidad y

controlar el trabajo. • Computadoras grandes .

1950

1960

1970

trabajo en equipo. 1980

1990

2000

Figura 2.3 Cambios en las técnicas de Mantenimiento. 2. LOS DESAFÍOS QUE ENFRENTA MANTENIMIENTO A grosso modo, los desafíos importantes que enfrentan los gerentes de mantenimiento moderno pueden resumirse como sigue: •

Seleccionar las técnicas más apropiadas.

•

Tratar con cada tipo de proceso de falla.

•

Colmar todas las expectativas de los dueños de los recursos, los usuarios de los recursos y de sociedad en su conjunto.

•

Del modo más rentable y durable.

•

Con el apoyo activo y cooperación todas las personas involucradas.

El RCM proporciona una estructura que les permite a los usuarios responder rápida y simplemente a estos desafíos. Lo hace así porque nunca pierde de vista el hecho que el mantenimiento está por los recursos físicos. Si estos recursos no existieran, la propia función de mantenimiento no existiría. Así que el RCM empieza con una revisión comprensiva, partiendo de una revisión de cero de los requisitos de mantenimiento de cada recurso en su contexto operativo. También a menudo, estos requisitos se toman como dados. Esto produce el desarrollo de estructuras de la organización, el despliegue de recursos y la implementación de sistemas sobre la base de asunciones incompletas o incorrectas de las necesidades reales de los recursos. Por otro lado, si estos requisitos se definen correctamente a la luz de los pensamientos modernos, es posible lograr pasos bastante notables en los cambios en la eficacia y efectividad del mantenimiento.

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3. EL MANTENIMIENTO Y EL RCM Desde el punto de vista de ingeniería, hay dos elementos para la gestión de cualquier recurso físico. Esto debe mantenerse o también de vez en cuando puede necesitar modificarse. Los diccionarios definen mantener como causa para continuar (Oxford) o mantener un estado existente (Webster). Esto sugiere que el mantenimiento significa conservar algo. Por otro lado, ellos están de acuerdo que modificar algo significa cambiarlo de alguna manera. Esta distinción entre mantener y modificar tiene profundas implicaciones que se discuten ampliamente en capítulos posteriores. Sin embargo, enfocaremos en el mantenimiento. Cuando partimos por mantener algo, ¿Qué es lo que deseamos causar para que continúe? ¿Cuál es el estado existente que deseamos conservar? La respuesta a estas preguntas puede encontrarse en el hecho que cada recurso físico se pone en servicio porque alguien lo quiere para hacer algo. En otras palabras, ellos esperan completar una función específica. Así que cuando mantenemos un recurso, el estado que deseamos conservar debe ser uno en el que continúa haciendo cualquier cosa que sus usuarios desean hacer. Mantenimiento:

Asegura que los recursos físicos continúen haciendo lo que sus usuarios quieren que ellos hagan.

Lo que los usuarios quieren dependerá exactamente de dónde y cómo se está usando el recurso (el contexto operativo). Esto lleva a la siguiente definición formal del Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad: Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad :

Es un proceso empleado para determinar los requisitos de mantenimiento de cualquier recurso físico en su contexto operativo.

A la luz de la antigua definición de mantenimiento, una definición más completa de RCM podría ser: “El RCM es un proceso empleado para determinar lo que debe hacerse para asegurar que cualquier recurso físico continúe haciendo cualquier cosa que sus usuarios deseen hacer en su contexto operativo presente”. 4. RCM: LAS SIETE PREGUNTAS BÁSICAS Los procesos RCM vincula siete preguntas acerca del recurso o sistema bajo revisión : •

• • • • • •

¿Cuáles son las funciones y los rendimientos estándares asociados al recurso en su actual contexto operativo? ¿De qué manera falla para completar sus funciones? ¿Qué causa cada falla funcional? ¿Qué pasa cuando ocurre cada falla? ¿De qué manera ocurre cada falla? ¿Qué puede hacerse para predecir o prevenir cada falla? ¿Qué debe hacerse si una tarea proactiva conveniente no puede hacerse?

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4.1. FUNCIONES Y ESTÁNDARES DE RENDIMIENTO Antes que sea posible aplicar un proceso determinado, lo que debe hacerse para asegurar que cualquier recurso físico continúe haciendo cualquier cosa que sus usuarios requieren hacer en su contexto operativo actual, necesitamos hacer dos cosas: •

•

Determinar lo que los usuarios requieren hacer. Asegurar que es capaz de hacer lo que sus usuarios requieren.

Esto explica por qué el primer paso en el proceso de RCM es definir las funciones de cada recurso en su contexto operativo, junto con las normas de rendimiento asociadas deseadas. Qué esperan los usuarios de los recursos que puedan hacer se agrupa en dos categorías: •

•

Funciones primarias que resumen por qué el recurso fue adquirido en primer lugar. Esta categoría de funciones cubre aspectos tales como velocidad, rendimiento, capacidad de almacenamiento o traslado, calidad del producto y servicio del cliente. Funciones secundarias que reconoce que más se espera que haga cada recurso que simplemente completar sus funciones primarias. Los usuarios también tienen expectativas en áreas como seguridad, control, contención, confort, integridad estructural, economía, protección, eficacia de funcionamiento, cumplimiento con las regulaciones medioambientales e incluso la apariencia del recurso.

Los usuarios de los recursos normalmente están en la mejor posición por saber exactamente qué contribución hace cada recurso al bienestar físico y financiero de la organización en su conjunto, así que es esencial que ellos están envueltos en el proceso de RCM desde el inicio. Hecho apropiadamente, este solo paso normalmente alcanza un tercio del tiempo involucrado en un análisis de RCM completo. Normalmente también causa que el grupo que hace el análisis aprenda bastante - a menudo una cantidad aterradora sobre cómo trabaja realmente el equipo. 4.2. FALLAS FUNCIONALES Las funciones y las expectativas de rendimiento asociadas al recurso bajo consideración definen los objetivos de mantenimiento. ¿Pero cómo logra mantenimiento estos objetivos? La única ocurrencia probable que detenga cualquier recurso para que rinda de acuerdo a la norma requerida por sus usuarios es algún tipo de falla. Esto sugiere que el mantenimiento logra sus objetivos adoptando un enfoque conveniente de la gestión de la falla. Sin embargo, antes que podamos aplicar una mezcla conveniente de herramientas de gestión de falla, necesitamos identificar qué fallas pueden ocurrir. El proceso de RCM hace esto a dos niveles: •

•

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Primeramente, identificando qué circunstancias suman hacia un estado de falla. Luego preguntando qué eventos pueden causar que el recurso entre en un estado de falla.

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En el mundo de RCM, los estados de falla son conocidos como fallas funcionales porque ellos ocurren cuando un recurso es incapaz de completar una función a una norma de rendimiento que es aceptable para el usuario. Además de una total incapacidad para funcionar, esta definición abarca fallas parciales, donde el recurso todavía funciona pero a un nivel inaceptable de rendimiento (incluso en situaciones donde el recurso no puede sostener niveles aceptables de calidad o exactitud). Claramente éstos sólo pueden identificarse después que se han definido las funciones y normas de rendimiento del recurso. 4.3. MODOS DE FALLA Como se mencionó en el párrafo anterior, una vez que se ha identificado cada falla funcional, el siguiente paso es identificar todos los eventos que son bastante probable que causen cada uno de los estados de falla. Estos eventos son conocidos como modos de falla. Es “bastante probable” que los modos de falla incluyen aquellos que han ocurrido en el mismo equipo o similar que opera en el mismo contexto, fallas que actualmente son prevenidas por regímenes de mantenimiento existentes y fallas que no se han producido todavía pero que se considera que son posibilidades reales en el contexto en cuestión. La mayoría de las listas tradicionales de modos de falla incorpora fallas causadas por deterioración o por el desgaste normal. Sin embargo, la lista debe incluir fallas causadas por errores humanos (por parte de operadores y mantenedores) y fallas de diseño tal que todas las causas de falla bastante probables del equipo pueden identificarse y pueden repartirse apropiadamente. También es importante identificar la causa de cada falla con bastante detalle para asegurar que el tiempo y esfuerzo no se pierda tratando los síntomas en lugar de las causas. Por otro lado, es igualmente importante asegurar que ese tiempo no se pierda en el análisis propio por entrar con demasiado detalle. 4.4. EFECTOS DE FALLA El cuarto paso en el proceso RCM vincula una lista de los efectos de las fallas que describen lo que pasa cuando ocurre cada modo de falla. Estas descripciones deben incluir toda la información necesaria para apoyar la evaluación de las consecuencias de la falla, tales como: •

¿Qué evidencia hay que la falla ha ocurrido?

•

¿De qué manera representa una amenaza a la seguridad o al medio ambiente?

•

¿De qué manera afecta la producción o la operación?

•

¿Qué daño físico es causado por la falla?

•

¿Qué debe hacerse para reparar la falla?

El proceso de identificar funciones, fallas funcionales, los modos de falla y la falla efectúa rendimientos que sorprenden y a menudo las oportunidades muy excitantes por mejorar rendimiento y seguridad y también por eliminar pérdida.

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4.5. CONSECUENCIAS DE FALLA Es probable que un análisis detallado de una industria promedio proporciona entre tres y diez mil posibles modos de falla. Cada uno de estas fallas afecta la organización de alguna manera, pero en cada caso, los efectos son diferentes. Pueden afectar la operación. También pueden afectar la calidad del producto, el servicio al cliente, la seguridad o el medio ambiente. Todo ello tomará tiempo y dinero para reparar. Son estas consecuencias que influencian fuertemente hasta el punto que intentamos prevenir cada falla. En otras palabras, si una falla tiene consecuencias serias, es probable que vayamos a grandes espacios para intentar evitarlo. Por otro lado, si tiene un pequeño o ningún efecto, entonces podemos decidir no hacer ningún mantenimiento rutinario más allá de la limpieza básica y la lubricación. Una gran fortaleza del RCM es que reconoce que las consecuencias de fallas son más importantes que sus características técnicas. De hecho, reconoce que la única razón para hacer cualquier tipo de mantenimiento proactivo no sólo es evitar fallas, sino evitar o por lo menos reducir las consecuencias de falla. El proceso de RCM clasifica estas consecuencias en cuatro grupos, como sigue: •

•

•

•

Consecuencias de falla ocultas: las fallas ocultas no tienen impacto directo, pero exponen a la organización a los fallas múltiples con consecuencias serias, a menudo catastróficas, (La mayoría de estas fallas se asocian con dispositivos de protección que no están asegurados). Consecuencias de seguridad y medioambientales: una falla tiene consecuencias de seguridad si pudiese herir o dar muerte a alguien. Tiene consecuencias medioambientales si pudiese llegar a transgredir cualquier norma de ambiente corporativa, regional, nacional o internacional. Consecuencias operacionales: una falla tiene consecuencias operacionales si afecta la producción (el rendimiento, la calidad del producto, el servicio al cliente o el costo de operación además del costo directo de reparación). Consecuencias no-operacionales: fallas evidentes que entran en esta categoría, no afectan ni la seguridad ni la producción, así que sólo involucran el costo directo de reparación.

Veremos después cómo los procesos RCM usan estas categorías como base de una estructura estratégica para la toma de decisiones de mantenimiento. Forzando una revisión estructurada de las consecuencias de cada modo de falla en términos de las categorías anteriores, integra los objetivos operacional, medioambiental y de seguridad de la función de mantenimiento. Esto ayuda a llevar a la seguridad y la conservación del ambiente a la corriente principal de la gestión de mantenimiento. El proceso de evaluación de consecuencias también cambia bastante el énfasis de la idea que todos las fallas son malas y deben prevenirse. Haciéndolo así, se enfoca la atención en las actividades de mantenimiento que tienen el mayor efecto en el rendimiento de la organización y evita gastar energía hacia aquellos, qué tiene pequeño o ningún efecto. También esto anima a que pensemos más ampliamente sobre las diferentes maneras de gestión de falla, en lugar de concentrarse sólo en la prevención de falla. Las técnicas de gestión de falla están divididas en dos categorías:

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•


Tareas Proactivas: éstas son tareas realizadas antes que ocurra una falla para impedir que el componente entre en un estado de falla. Abarca lo que tradicionalmente se conoce como mantenimiento “predictivo” y “preventivo”, aunque veremos después que el RCM usa los términos restauración programada, desecho programado y mantenimiento basado en la condición. Acciones predefinidas: son tareas que tratan con el estado de falla y son escogidas cuando no es posible identificar una tarea Proactiva eficaz. Las acciones predefinidas incluyen la búsqueda de fallas, rediseños y la operación hasta la falla.

4.5.1.

TAREAS PROACTIVAS Muchas personas todavía creen que la mejor manera de optimizar la disponibilidad de la planta es hacer algún tipo de mantenimiento Proactivo sobre una base rutinaria. Conocimientos en la Segunda Generación sugirieron que esto debe consistir en Overhauls o reemplazos del componente a intervalos fijos. La Figura 2.4 ilustra una vista del intervalo fijo de falla.

l a n o i c i d n o c d a d i l i a b l a l a b f o r e P d

VIDA UTIL

Zona de desgaste

Edad

Fig. 2.4: El punto de vista tradicional de las fallas.

La Figura 2.4 sé basa en la asunción que la mayoría de los componentes opera confiablemente en un periodo “X” y luego se desgastan. El pensamiento clásico sugiere que los registros extensos sobre la falla nos permitirán que determinemos esta vida y así hacer planes para tomar acción preventiva brevemente antes que el componente falle en el futuro. Este modelo es verdad para ciertos tipos de equipos simples y para algunos componentes complejos con modos de falla dominantes. En particular las características de desgaste se encuentran a menudo donde el equipo entra en contacto directo con el producto. También a menudo las fallas relacionadas con la edad se asocian con la fatiga, corrosión, abrasión y evaporación. Sin embargo, el equipo en general es más complejo de lo que era hace veinte años. Esto ha llevado a cambios sorprendentes en los modelos de falla, como se muestra en la Figura 2.5. Los gráficos muestran la probabilidad condicional de falla versus la edad de operación para una variedad de componentes eléctricos y mecánicos.

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El modelo A es la famosa curva de la bañera . Empieza con una incidencia alta de fallas (conocida como mortalidad infantil) seguido por una probabilidad condicional de falla constante o gradualmente creciente y luego por una zona de desgaste. El modelo B muestra un aumento constante o lento de la probabilidad condicional de falla, acabando en una zona de desgaste (igual que la Figura 2.4). El modelo C muestra un aumento lento de la probabilidad condicional de falla, pero no hay ningún desgaste identificable por la edad. El modelo D muestra una baja probabilidad condicional de falla cuando el componente es nuevo o justamente al salir de la tienda y luego hay un aumento rápido a un nivel constante, mientras el modelo E muestra una probabilidad condicional constante de falla en todas las edades (falla del azar). El modelo F empieza con una mortalidad infantil alta que cae en el futuro a una probabilidad condicional de falla constante o con un aumento muy lento. Estudios hechos en la aviación civil mostraron que el 4% de los componentes conforman el modelo A, 2% al B, 5% al C, 7% al D, 14% al E y no menos del 68% al modelo F. (El número de veces que estos modelos ocurren en la aviación no es igual necesariamente en la industria. Pero no hay ninguna duda que cuando los recursos llegan a ser más complejos, vemos cada vez más modelos E y F).

A

D

B

E

C

F

Fig. 2.5: Seis modelos de Falla. Estos hallazgos contradicen la creencia que hay siempre una conexión entre la Confiabilidad y la edad de operación. Esta creencia llevó a la idea que cuanto más se repara un componente, es menos probable que este falle. Hoy día, esto raramente es verdad. A menos que hay un modo de falla dominante relacionado con la edad, los límites de edad hacen poco o nada para mejorar la Confiabilidad de los componentes complejos. En efecto, las reparaciones programadas realmente pueden aumentar la tasa de fallas global, introduciendo la mortalidad infantil en los sistemas estables.

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Un conocimiento de estos hechos ha llevado a algunas organizaciones a abandonar totalmente la idea de mantenimiento Proactivo. De hecho, esto puede ser correcto para fallas con consecuencias menores. Pero cuando las consecuencias de la falla son significativas, debe hacerse algo para prevenir o predecir los fallas o por lo menos para reducir las consecuencias. Esto nos devuelve la pregunta sobre las tareas Proactivas. Como se mencionó antes, el RCM divide a las tareas Proactivas en tres categorías: • •

•

Tareas de restauración programadas. Tareas del desecho programadas. Tareas de condición programadas.

4.5.1.1. RESTAURACIÓN PROGRAMADA Y TAREAS DE DESECHO PROGRAMADAS La restauración programada trae consigo la reconstrucción de un componente o la reparación de un ensamble antes de un límite de edad especificado, sin tener en cuenta su condición en ese momento. Similarmente, el desecho programado trae consigo el desechado de un componente antes de un límite de vida especificado, sin tener en cuenta su condición en ese momento. Colectivamente, estos dos tipos de tareas se conocen ahora generalmente como mantenimiento preventivo. Eran por mucho tiempo la forma ampliamente usada de mantenimiento Proactivo. Sin embargo por las razones discutidas antes, son menos usadas que lo eran hace veinte años. 4.5.1.2. TAREAS DE CONDICIÓN La necesidad continua para prevenir ciertos tipos de falla y la incapacidad creciente de las técnicas clásicas para hacerlo, está detrás del crecimiento de nuevos tipos de gestión de falla. La mayoría de estas técnicas confía en el hecho que la mayoría de las fallas dan alguna advertencia del hecho que están a punto de ocurrir. Estas advertencias son conocidas como fallas potenciales y se define como condiciones físicas identificables que indican que una falla funcional está a punto de ocurrir o está en el proceso de ocurrir. Las nuevas técnicas se usan para descubrir fallas potenciales para que pueda tomarse acción y evitar las consecuencias que podrían ocurrir si se degeneran en fallas funcionales. Se llaman tareas de condición porque los componentes quedan en servicio a condición que continúe encontrándose normas de rendimiento deseadas. (El mantenimiento de condición incluye el mantenimiento predictivo, el mantenimiento basado en la condición y el monitoreo de condición). Usado apropiadamente, las tareas de condición son una manera muy buena de gestionar las fallas, pero también pueden ser pérdidas de tiempo caras. El RCM habilita decisiones en esta área para ser hecha con una confianza particular.

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4.5.2. ACCIONES PREDEFINIDAS El RCM reconoce tres categorías principales de acciones predefinidas: •

•

•

Búsqueda de fallas: las tareas de búsqueda de fallas traen consigo el chequeo periódico de funciones ocultas para determinar si han fallado (considerando que las tareas basadas en la condición verifican si algo está fallando). Rediseños: vinculan las acciones que hace cualquier cambio al definir la capacidad de un sistema. Esto incluye modificaciones al hardware y también cubre los cambios a los procedimientos. Ningún mantenimiento programado: como el nombre lo indica, este valor por defecto trae consigo no hacer ningún esfuerzo por anticiparse o prevenir modos de falla a los que se aplica y así simplemente esas fallas se permiten que ocurran y luego se reparan. Este valor por defecto también se llama operar hasta la falla.

4.6. EL PROCESO SELECCIÓN DE TAREAS RCM La gran fuerza del RCM es la manera como proporciona un criterio simple, preciso y de fácil entendimiento para decidir cual (si la hay) de las tareas Proactivas es técnicamente factible en cualquier contexto y en ese caso decidir con qué frecuencia deben hacerse y quién debe hacerlo. Si es o no una tarea Proactiva técnicamente factible, es determinado por las características técnicas de la tarea y por la falla que se desea prevenir. Si esto agrega valor es determinado por lo bien que trata las consecuencias de la falla. Si una tarea Proactiva no puede determinarse si es técnicamente factible y que agrega valor, entonces debe tomarse la acción predefinida conveniente. La esencia del proceso de selección de tareas es como sigue: •

•

•

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Para las fallas ocultas, merece la pena una tarea Proactiva si reduce el riesgo de fallas múltiples asociado con esa función a un nivel aceptablemente bajo. Si no puede determinarse tal tarea entonces la tarea que debe realizarse es una búsqueda de fallas programada. Si no puede encontrarse una tarea de búsqueda de fallas conveniente, entonces la decisión secundaria por defecto es que el componente puede tener que ser rediseñado (dependiendo de las consecuencias de la falla múltiple). Para las fallas con consecuencias sobre la seguridad o la conservación medioambiental, merece la pena una tarea Proactiva si reduce el riesgo de esa falla en sí mismo de hecho a un nivel muy bajo, si no lo elimina totalmente. Si no puede encontrarse una tarea qué reduzca el riesgo de la falla a un nivel aceptablemente bajo, el componente debe rediseñarse o debe cambiarse el proceso. Si la falla tiene consecuencias operacionales, merece la pena una tarea Proactiva si el costo total de hacerlo en un periodo de tiempo es menor que el costo de las consecuencias operacionales y el costo de reparación en el mismo periodo. En otras palabras, la tarea debe justificarse en el campo económico. Si no se justifica, la decisión inicial por defecto es ningún mantenimiento programado. (Si esto ocurre y las consecuencias operacionales son todavía inaceptables, la decisión por defecto secundaria es de nuevo el rediseño).

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Si una falla tiene consecuencias no-operacionales merece la pena una tarea Proactiva si el costo de la tarea en un periodo de tiempo es menor que el costo de reparación en el mismo periodo. Así que estas tareas también deben justificarse en el campo económico. Si no se justifica, la decisión por defecto inicial de nuevo es ningún mantenimiento programado y si los costos de la reparación son demasiado altos, la decisión por defecto secundaria es una vez más el rediseño.

Este enfoque significa que sólo se especifican tareas Proactivas para fallas que realmente los necesitan, qué a su vez lleva a las reducciones sustanciales en sobrecargas de trabajo rutinarias. Menor trabajo rutinario también significa que las tareas restantes serán más probablemente hechas apropiadamente. Esto junto con la eliminación de tareas de corte de producción nos guía hacia un mantenimiento más eficaz. Compare esto con el enfoque tradicional de desarrollo de políticas de mantenimiento. Tradicionalmente, se evalúan los requisitos de mantenimiento de cada recurso en términos de sus características técnicas reales o supuestas, sin considerar las consecuencias de falla. Los programas resultantes se usan para todos los recursos similares, de nuevo sin considerar las diferentes consecuencias aplicadas en contextos de operación diferentes. Esto produce un gran número de programas que se desperdician, no porque sean “malos” en el sentido técnico, sino porque no logran nada. También note que el proceso de RCM considera los requisitos de mantenimiento de cada recurso antes de preguntar si es necesario revisar el plan. Esto es simplemente porque el ingeniero de mantenimiento que esta de servicio hoy tiene que mantener el equipo como esta hoy, no lo que debería ser o lo que podría ser en alguna fase en el futuro. 4.7. APLICANDO EL PROCESO RCM Antes de partir para analizar los requisitos de mantenimiento de los recursos en cualquier organización, necesitamos saber lo que son estos recursos y decidir cuales de ellos estarán sujetos al proceso de revisión RCM. Esto significa que debe prepararse un registro de la planta si no existe uno ya. De hecho, la inmensa mayoría de organizaciones industriales hoy día ya posee registros de la planta que son adecuados para este propósito, así que sólo se mencionarán los atributos más deseables de estos registros. 4.7.1.

PLANIFICACIÓN Si se aplica correctamente, el RCM lleva a mejoras notables en la efectividad del mantenimiento y a menudo lo hace sorprendentemente rápido. Sin embargo, la aplicación exitosa del RCM depende de la planificación y preparación meticulosa. Los elementos importantes del proceso de la planificación son como sigue: •

•

•

•

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Decida qué recursos probablemente se beneficiarán del proceso de RCM y en ese caso, exactamente cómo se beneficiarán. Evalúe las fuentes exigidas para aplicar el proceso a los recursos seleccionados. En casos donde los beneficios probables justifiquen la inversión, decida en detalle quién la realizará y quién auditará cada análisis, cuando y donde y arregle todo para que ellos reciban entrenamiento apropiado. Asegure que el contexto operativo del recurso se entienda claramente.

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4.7.2.


GRUPOS DE REVISIÓN Hemos visto cómo el proceso de RCM incluye siete preguntas básicas. En la práctica, las personas de mantenimiento no pueden contestar todas estas preguntas por sí mismos. Esto es porque muchos (si no la mayoría) de las respuestas sólo pueden ser proporcionadas por producción o los operadores. Esto es válido sobre todo a las preguntas acerca de las funciones, rendimiento deseado, efectos de la falla y consecuencias de falla. Por esta razón, una revisión de los requisitos de mantenimiento de cualquier recurso debe ser hecha por grupos pequeños que incluyan a una persona por lo menos de la función de mantenimiento y una de la función de operación. La antigüedad de los miembros del grupo es menos importante que el hecho que ellos deban tener un conocimiento completo del recurso bajo revisión. Cada miembro del grupo también debe de haber sido entrenado en RCM. El esquema de un grupo de revisión de RCM típico se muestra en la Figura 2.6: El uso de estos grupos no sólo permite a la gestión ganar acceso al conocimiento y especialización de cada miembro del grupo en una base sistemática, sino los propios miembros ganan un gran entendimiento reforzando el recurso en su contexto operativo. Facilitador

Supervisor de Ingeniería

Supervisor de operaciones

Personal (M y/o E)

Operador

Especialistas Externos (si fuera necesario) (Técnicos o de procesos)

Fig. 2.6: Un grupo de revisión RCM típico. 4.7.2.1. FACILITADORES Los grupos de revisión del RCM trabajan bajo la guía de especialistas en RCM, conocidos como facilitadores . Los facilitadores son las personas más importantes en el proceso de revisión del RCM. Su papel es asegurar que: •

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El análisis de RCM se lleva a cabo al nivel correcto, que los límites del sistema se definan claramente, que ningún componente importante se pase por alto y que se registren propiamente los resultados del análisis.

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Gestión del Mantenimiento Basado en la Confiabilidad •

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El RCM se entienda correctamente y sea aplicado por los miembros del grupo. El grupo alcance un acuerdo general de una forma rápida y ordenada, mientras se retenga el entusiasmo y compromiso de los miembros individuales. El análisis progresa rápidamente y termina a tiempo.

Los facilitadores también trabajan con los gerentes proyectistas o patrocinadores del RCM para asegurar que cada análisis se planea apropiadamente y reciba apropiado apoyo directivo y logístico. 4.8. LOS RESULTADOS DE UN ANÁLISIS DE RCM Si se aplica de la manera sugerida, un análisis de RCM produce tres resultados tangibles, como sigue: • • •

Un programa de mantenimiento ha ejecutarse por la sección de mantenimiento. Procedimientos de operación revisados por los operadores del recurso. Una lista de áreas donde deben hacerse los cambios al plan del recurso o la manera en la que cual se opera, para tratar con situaciones donde el recurso no puede entregar el rendimiento deseado con su configuración actual.

Dos resultados menos tangibles son que los participantes en el proceso aprenden bastante sobre cómo trabaja el recurso y también tiende a trabajar mejor como grupo que trabaja sinérgicamente (trabajo en equipo). 4.9. AUDITORÍA E IMPLEMENTACIÓN Inmediatamente después que la revisión para cada recurso se ha completado, los gerentes con responsabilidad global sobre el equipo están satisfechos ya que las decisiones tomadas por el grupo son sensatas y defendibles. Después que cada revisión es aceptada, las recomendaciones son llevadas a cabo incorporando tareas de mantenimiento en el sistema de planificación y control de mantenimiento, incorporando cambios en los procedimientos estándares de operación del recurso y dando recomendaciones para los cambios de diseño a la autoridad de diseño apropiada. 4.10. QUÉ LOGRA EL RCM Los resultados listados anteriormente sólo deben verse como un medio a un fin. Específicamente, la función de mantenimiento debe habilitar completar todas las expectativas listadas en la Figura 2.1 al principio de este capítulo. Cómo lo hacen se resume en los párrafos siguientes. •

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Mayor seguridad e integridad medioambiental: el RCM considera la seguridad y las implicaciones medioambientales de cada modo de falla antes de considerar su efecto en la operación. Esto significa que se toman pasos para minimizar todos los riesgos identificables sobre seguridad y medio ambiente relacionados con el equipo, si no los elimina totalmente. Integrando la seguridad en la corriente principal de toma de decisión de mantenimiento, el RCM mejora también las actitudes sobre la seguridad. Pág. 17

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Mejora el rendimiento operativo (productividad, calidad del producto y servicio del cliente): el RCM reconoce que todos los tipos de mantenimiento tienen algún valor y mantiene reglas para decidir qué es más conveniente en cada situación. Haciéndolo así, ayuda a asegurar que sólo las formas más eficaces de mantenimiento son escogidas para cada recurso y esa acción conveniente se toma en casos donde el mantenimiento no puede ayudar. Se enfocó mucho más en el esfuerzo que mantenimiento lleva a los saltos garantizados en el rendimiento de los recursos existentes donde éstos se buscan. El RCM fue desarrollado para ayudar a las aerolíneas a realizar programas de mantenimiento para los nuevos tipos de avión antes que ellos entren en servicio. Como resultado, es una manera ideal de desarrollar tales programas para los nuevos recursos, especialmente para equipos complejos para los cuales no hay ninguna información histórica disponible. Esto ahorra mucho a los ensayos de prueba y error que son a menudo parte del desarrollo de los nuevos programas de mantenimiento, ensayo que frustra y consume tiempo y produce errores que pueden ser muy costosos. Mayor rentabilidad de mantenimiento: el RCM continuamente enfoca su atención en las actividades de mantenimiento que tienen el mayor efecto en el rendimiento de la planta. Esto ayuda a asegurar que todo gasto en mantenimiento se haga donde será mas beneficioso. Además, si se aplica correctamente el RCM a los sistemas de mantenimiento existentes, reduce la cantidad de trabajo rutinario (en otras palabras, las tareas de mantenimiento que son emprendidas en una base cíclica) emitidas en cada periodo, que normalmente son de 40% a 70%. Por otro lado, si el RCM es empleado para desarrollar un nuevo programa de mantenimiento, la sobrecarga de trabajo programado resultante es mucho más baja que si el programa es desarrollado por métodos tradicionales. Vida útil más larga de componentes caros, debido a un énfasis cuidadosamente enfocado en el uso de técnicas de mantenimiento de condición. Un banco de datos comprensivo: una revisión RCM finaliza con un registro comprensivo totalmente documentado de los requisitos de mantenimiento de todos los recursos significativos usado por la organización. Esto hace posible adaptarse a las circunstancias cambiantes (como modelos de cambio cambiantes o a la nueva tecnología) sin tener que revisar todas las políticas de mantenimiento desde el principio. También permite a los usuarios del equipo que demuestren que sus programas de mantenimiento se construyen sobre bases racionales (el camino requerido de la auditoría por cada vez más reguladores). Finalmente, la información guardada en las hojas de trabajo del RCM reduce los efectos de la rotación del personal con la pérdida correspondiente de experiencia y especialización. Una revisión de RCM de los requisitos de mantenimiento de cada recurso también proporciona una vista más clara de las habilidades exigidas para mantener cada recurso y para decidir qué repuestos deben mantenerse en stock. Un valioso producto derivado es también que se mejoran los planos y manuales. Una mayor motivación de los individuos, sobre todo las personas que están envueltas en el proceso de revisión. Esto lleva a una gran mejora del entendimiento general del equipo en su contexto operativo, junto con una más amplia “propiedad” de los problemas de mantenimiento y sus soluciones. Esto también significa que las soluciones son más probables de soportar. Mejor Trabajo en equipo: el RCM mantiene un idioma técnico común, fácilmente entendido por todos los que tenemos algo que ver con mantenimiento. Esto da un mejor entendimiento a las personas de mantenimiento y de operación que puede (y no puede) lograr mantenimiento y lo que debe hacerse para lograrlo.

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Todos estos problemas son parte de la corriente principal de gestión del mantenimiento y muchos ya son el objetivo de los programas de mejora. Un rasgo mayor del RCM es que provee una estructura gradual eficaz para seguirla por todos enseguida y para involucrar a todos los que tenemos algo que ver con el equipo en el proceso. El RCM rinde resultados muy rápidamente. De hecho, si ellos se enfocan y se aplican correctamente, las revisiones del RCM pueden pagarse por si mismo en materia de meses y a veces incluso en materia de semanas. Las revisiones transforman los requisitos de mantenimiento percibidos de los recursos físicos usados por la organización y la manera en las que la función de mantenimiento se percibe en su conjunto. El resultado es un mantenimiento más rentable, más armonioso y mucho más exitoso. 5. RESUMEN La evolución de mantenimiento puede remontarse a través de tres generaciones. La Primera Generación cubre el periodo hasta la Segunda Guerra Mundial. La Segunda Generación durante la II Guerra Mundial. Las presiones de la guerra provocaron que la mecanización aumentara. Por los años de 1950, las máquinas de todos los tipos eran más numerosas y más complejas. La industria empezaba a ser dependiente. La Tercera Generación, desde los setenta, la industria adquirió mayor velocidad. Los cambios se dieron de manera más acelerada como lo es actualmente, más investigación y desarrollo de nuevas técnicas han significado que la Confiabilidad y como consecuencia la Disponibilidad sean objetivos principales de mejora en diversos sectores industriales. Existen diversas definiciones de Mantenimiento, emitidas por diferentes personas en diferentes lugares, circunstancias y momentos enriquecidas por las innumerables experiencias. Sin embargo una definición nada espectacular, más bien familiar pero muy radical del RCM es: “El RCM es un proceso empleado para determinar lo que debe hacerse para asegurar que cualquier recurso físico continúe haciendo cualquier cosa que sus usuarios deseen hacer en su contexto operativo presente”. Lo anterior implica profundos cambios en nuestra manera de pensar y hacer. La mística de este proceso de sustanciales cambios radica en trabajar de manera planificada y ordenada para que los problemas o fallas que hoy nos agobian no vuelvan a presentarse en el futuro.

FIN DE LA UNIDAD

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UNIDAD

Las funciones de los equipos

III

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Indice

Índice Introducción ..................................................................................................................3 1. Descripción de funciones ..........................................................................................2 2. Estándares de rendimiento .......................................................................................2 2.1. Estándares de Rendimiento múltiples ................................................................6 2.2. Estándares de rendimiento cuantitativos............................................................6 2.3. Estándares cualitativos.....................................................................................6 2.4. Estándares de rendimiento absolutos ................................................................7 2.5. Estándares de rendimiento variables .................................................................7 2.6. Límites superiores e inferiores ..........................................................................8 3. El Contexto Operativo ..............................................................................................9 3.1. Procesos por Lote y por flujo ..........................................................................10 3.2. Redundancia .................................................................................................11 3.3. Estándares de calidad ....................................................................................11 3.4. Estándares medioambientales.........................................................................11 3.5. Riesgos a la seguridad ...................................................................................12 3.6. Disposición de Turnos....................................................................................12 3.7. Trabajo en proceso........................................................................................13 3.8. Tiempo de reparación ....................................................................................13 3.9. Repuestos.....................................................................................................14 3.10. Demanda del mercado ...................................................................................14 3.11. Suministro de materia prima...........................................................................15 3.12. Documentación del contexto operativo............................................................15 4. Diferentes tipos de Funciones .................................................................................17 4.1. Funciones primarias.......................................................................................17 4.1.1. Diagramas de bloque funcionales .........................................................18 4.1.2. Funciones primarias independientes múltiples .......................................18 4.1.3. Funciones primarias en serie o dependientes.........................................19 4.2. Funciones secundarias ...................................................................................19 4.2.1. Integridad medioambiental ..................................................................20 4.2.2. Seguridad...........................................................................................20 4.2.3. INTEGRIDAD ESTRUCTURAL................................................................20 4.2.4. Control...............................................................................................21 4.2.5. CONTENCIÓN.....................................................................................21 4.2.6. CONFORT...........................................................................................22 4.2.7. Apariencia ..........................................................................................22 4.2.8. Dispositivos protección ........................................................................22 4.2.9. Economía / eficacia .............................................................................24 4.2.10.Funciones superfluas...........................................................................24 5. Una Nota sobre Confiabilidad..................................................................................25 5.1. Usando las Categorías ESCAPES......................................................................25 5.2. ¿Cómo deben Listarse las Funciones?..............................................................25 6. RESUMEN..............................................................................................................26

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UNIDAD III “LAS FUNCIONES DE LOS EQUIPOS” INTRODUCCIÓN La mayoría de las personas llegan a ser ingenieros porque sienten al menos un poco de afinidad por las cosas, sean ellos mecánicos, eléctricos o civiles. Esta afinidad los lleva sentirse satisfechos por los recursos en buenas condiciones y sentirse molestos por recursos en pobre condición. Esta reflexión siempre ha estado en el corazón del concepto de mantenimiento preventivo. Ello ha dado lugar a los conceptos como “el cuidado del recurso”, que como el nombre lo indica, busca cuidar permanentemente los recursos. También ha llevado a algunos estrategas de mantenimiento a creer que el mantenimiento es sobre todo conservar la Confiabilidad inherente o establecer la capacidad de cualquier recurso. De hecho, esto no es así. Cuando alcanzamos un entendimiento más profundo del papel de los recursos en el cualquier empresa, empezamos a apreciar la importancia del hecho que cualquier recurso físico se pone en servicio porque alguien quiere que haga algo. Así que cuando mantenemos un recurso, el estado que deseamos conservar, debe ser uno en el que continúe haciendo cualquier cosa que sus usuarios quieren que haga. Después en esta unidad, veremos que este estado - lo que los usuarios quieren - es fundamentalmente diferente de la capacidad de diseño del recurso. Este énfasis en lo que el recurso hace en lugar de lo que es, proporciona una nueva manera de definir los objetivos de mantenimiento para cualquier recurso “uno que enfoque las necesidades del usuario“. Éste es el rasgo más importante del proceso de RCM y es el porqué muchas personas consideran al RCM como “el TQM aplicado a los recursos físicos”. OBJETIVOS   

Comprender qué es una función y sus diferentes tipos. Determinar con precisión las funciones y los estándares de rendimiento asociados a los equipos. Ser capaz de elaborar una hoja de información sobre las funciones de los equipos.

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1. DESCRIPCIÓN DE FUNCIONES Un principio bien establecido en el diseño, es que una declaración de la función debe consistir en un verbo y un objeto. También es útil empezar tales declaraciones con la palabra “para” (“para bombear agua”, “para transportar a las personas”, etc). Sin embargo, como se explica con amplitud en la próxima parte de esta unidad, los usuarios no sólo esperan un recurso con una función completa. También esperan que lo haga así a un nivel aceptable de rendimiento. Así una definición de la función - y por lo tanto la definición de los objetivos de mantenimiento para el recurso - no está completa a menos que especifique tan precisamente como sea posible el nivel de rendimiento deseado por el usuario (sea opuesta a la capacidad de diseño). Por ejemplo, la función primaria de la bomba en la Figura 3.1 se listaría como: Para bombear agua del Tanque X al Tanque Y a no menos de 800 litros por minuto. Este ejemplo muestra que una declaración completa de la función que consiste en un verbo, un objeto y el estándar de rendimiento deseada por el usuario. Una declaración de la función debe consistir en un verbo, un objeto y un estándar deseado de rendimiento. 2. ESTÁNDARES DE RENDIMIENTO El objetivo de mantenimiento es asegurar que los recursos continúen haciendo lo que sus usuarios quieren que hagan. Hasta el punto en que cualquier usuario requiere que su recurso haga algo, esto puede ser definido por un estándar de rendimiento mínimo. Si pudiéramos construir un recurso que pueda entregar ese rendimiento mínimo sin deteriorarlo de forma alguna, entonces este sería un caso extremo. La máquina operaría continuamente sin necesidad de mantenimiento. Sin embargo, en el mundo real, las cosas no son así de simples. Las leyes físicas nos dicen que cualquier sistema organizado que se expone al mundo real, se deteriorará. El resultado final de este deterioro es la desorganización total (también conocido como “el caos” o “la entropía”), a menos que se sigan pasos para contrarrestar cualquier proceso que cause que el sistema se deteriore. Por ejemplo, la bomba de la Figura 3.1 está bombeando agua a un tanque del cual el agua es arrastrada a una velocidad de 800 litros/minuto. Un proceso que causa que la bomba se deteriore (modo de falla) es el desgaste del impulsor. Esto sucede sin tener en cuenta si está bombeando ácido o aceite lubricante y sin tener en cuenta si el impulsor se hace de titanio o acero fundido. La única pregunta es cuan rápido se desgastará al punto que ya no puede entregar 800 litros/minuto.

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Y

Bomba puede suministrar hasta 1000 litros de agua por minuto

Salida del Tanque: 800 lts/min

X

Figura 3.1: Capacidad Inicial vs. Rendimiento deseado. “Así, si el deterioro es inevitable, solo queda permitirlo”. Esto significa que cuando cualquier recurso se pone en servicio, debe poder entregar más del estándar mínimo de rendimiento deseado por el usuario. Lo que el recurso puede entregar es conocido como su capacidad inicial (o la Confiabilidad inherente). La Figura 3.2 ilustra la relación correcta entre esta capacidad y el rendimiento deseado. Capacidad Inicial (Lo que puede hacer)

Margen para el deterioro

o t n e i m i d n e R

Rendimiento deseado (Lo que el usuario desea que haga)

Figura 3.2: Deterioro Permitido. Por ejemplo para asegurar que la bomba mostrada en la Figura 3.1 haga lo que sus usuarios quieren y para permitir deterioro, los diseñadores del sistema deben especificar una bomba que tenga una capacidad inicial de diseño algo mayor a 800 litros/minuto. En el ejemplo mostrado, esta capacidad inicial es 1000 litros por minuto.

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Esto significa que el rendimiento puede definirse de dos maneras, como sigue: • •

Rendimiento deseado (lo que el usuario quiere que haga el recurso). Capacidad de diseño (lo que puede hacer).

Posteriormente se verá cómo el mantenimiento ayuda a asegurar que los recursos continúen completando sus funciones intencionales o asegurando que su capacidad permanezca por encima del estándar mínimo deseado por el usuario o restaurando algo para que se acerque a la capacidad inicial si cayera debajo de este punto. Cuando considera la pregunta por restauración, tenga presente que: •

•

•

La capacidad inicial de cualquier recurso es establecida por su diseño y cómo se fabrica. El mantenimiento puede restaurar sólo el recurso a este nivel inicial de capacidad; no puede ir más allá de él. En la práctica, la mayoría de los recursos se diseñan y se fabrican adecuadamente, así que normalmente es posible desarrollar un programa mantenimiento que asegure que tales recursos continúen haciendo lo que sus usuarios desean. Capacidad Inicial (Que es lo que puede hacer)

Mantenimiento no puede elevar la capacidad del activo sobre este nivel

El objetivo de mantenimiento es asegurar que la capacidad este sobre este nivel

Asi, Mantenimiento logra sus objetivos manteniendo la capacidad de los activos en esta zona


Rendimiento Deseado (Lo que el usuario quiere que haga)

Figura 3.3: Recursos Mantenibles. Para abreviar, tales recursos son mantenibles, como se muestra en la Figura 3.3. Así, si el rendimiento deseado excede la capacidad inicial, ninguna cantidad de mantenimiento puede entregar el rendimiento deseado. En otras palabras, tales recursos no son mantenibles, como se muestra en la Figura 3.4.

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El objetivo de Mantenimiento es asegurar que la capacidad este sobre este nivel.


Rendimiento Deseado

Capacidad Inicial

Mantenimiento no puede elevar la capacidad de un activo sobre este nivel, por lo que este activo no es mantenible.

Figura 3.4: Recursos no Mantenibles. Por ejemplo, si la bomba mostrada en la Figura 3.1 tuviera una capacidad inicial de 750 litros/minuto, no podría mantener el tanque lleno. Desde que no existe un programa de mantenimiento qué haga a las bombas más grandes, el mantenimiento no puede entregar el rendimiento deseado en este contexto. Igualmente, si hacemos un hábito el intentar entregar 15 kW (rendimiento deseado) de un motor eléctrico de 10 kW (capacidad inicial), el motor seguirá forzándose y se quemará prematuramente en el futuro. Ninguna cantidad de mantenimiento hará a ese motor más grande. Puede diseñarse y construirse perfectamente – no podrá entregar el rendimiento deseado en el contexto en el que está usándose. Dos conclusiones pueden deducirse de los ejemplos anteriores: •

•

Para que cualquier recurso sea mantenible, el rendimiento deseado del recurso debe caer dentro de su capacidad inicial. Para determinar si esto es así, no sólo necesitamos saber la capacidad inicial del recurso, sino también necesitamos saber exactamente qué rendimiento mínimo será aceptado por el usuario en el contexto en el que el recurso está usándose.

Esto subraya la importancia de identificar lo que los usuarios quieren precisamente al empezar a desarrollar un programa de mantenimiento. Los párrafos siguientes exploran aspectos importantes de los estándares de rendimiento con más detalle.

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2.1. ESTÁNDARES DE RENDIMIENTO MÚLTIPLES Muchas declaraciones de funcionamiento incorporan más de una y a veces varios estándares de rendimiento. Por ejemplo, una función de un reactor químico en una planta química del tipo por lotes podría listarse como: •

Para calentar 500 kg del producto X desde la temperatura ambiente al punto de ebullición (125°C) en una hora. En este caso, el peso del producto, el rango de temperatura y el tiempo son las expectativas presentes de rendimiento diferentes.

Semejantemente, la función primaria de un automóvil podría definirse como: •

Para transportar hasta 5 personas a lo largo de los caminos asfaltados a velocidades de hasta 90 m/h. Aquí las expectativas de rendimiento relacionan la velocidad y el número de pasajeros.

2.2. ESTÁNDARES DE RENDIMIENTO CUANTITATIVOS Deben cuantificarse los estándares de rendimiento donde sea posible, porque los estándares cuantitativos son inherentemente mucho más precisos que los estándares cualitativos. Debe tenerse especial cuidado para evitar declaraciones cualitativas como “producir tantos conectores como requiera producción” o “para ir tan rápido como sea posible”. Las declaraciones de la función de este tipo no tienen sentido, porque hacen imposible definir exactamente cuando falla el artículo. En realidad, puede ser extremadamente difícil definir lo que precisamente se requiere, pero porque aquello sea difícil no significa que no puede o no debe hacerse. Un usuario experimentado de RCM resumió este punto diciendo: “Si los usuarios de un recurso no pueden especificar precisamente qué rendimiento quieren de un recurso, no podrán conseguir mantenedores responsables para mantener ese rendimiento”. 2.3. ESTÁNDARES CUALITATIVOS A pesar de la necesidad de ser preciso, es a veces imposible especificar estándares de rendimiento cuantitativos, así que tenemos que trabajar con declaraciones cualitativas. Por ejemplo, la función primaria de una pintura de recubrimiento normalmente es “para parecer aceptable” (sino “atractiva”). Lo que significa “aceptable” varía bastante de persona a persona y es imposible cuantificar. Como resultado, el usuario y el mantenedor necesitan tener cuidado para asegurar que ellos comparten una comprensión común de lo que significan palabras como “aceptable” antes de preparar un sistema para conservar esa aceptabilidad.

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2.4. ESTÁNDARES DE RENDIMIENTO ABSOLUTOS Una declaración de la función que no contiene estándar alguno de rendimiento, implica un absoluto. Por ejemplo, el concepto de contenido es asociado con casi todos los sistemas adjuntos. Declaraciones de la función que hablan sobre el contenido, se escriben a menudo como sigue: •

Para contener el líquido X.......

La ausencia de un estándar de rendimiento sugiere que el sistema debe contener todo el líquido y que cualquier goteo lleva a un estado de falla. En casos donde un sistema adjunto puede tolerar algún goteo, la cantidad que puede tolerarse debe incorporarse como un estándar de rendimiento en la declaración de la función. 2.5. ESTÁNDARES DE RENDIMIENTO VARIABLES Expectativas de rendimiento (o tensión aplicada) a veces varía infinitamente entre dos extremos. Considere por ejemplo un camión empleado para entregar cargas de género surtido a los minoristas urbanos. Asuma que las cargas reales varían entre 0 (vacío) y 5 toneladas, con un promedio de 2.5 toneladas y la distribución de cargas es como se muestra en la Figura 3.5. Para permitir un cierto grado de deterioro, la capacidad inicial del camión debe ser mayor que “el peor caso” de carga que en este ejemplo es 5 toneladas. El programa de mantenimiento debe asegurar a su vez que la capacidad no caiga debajo de este nivel, y así satisfacer automáticamente el rango total de expectativas del rendimiento.

Mantenimiento debe asegurar que la capacidad este sobre este nivel ) s n o T ( a g r a C

Capacidad Inicial

65-

"El peor caso" 43210-

o t n o e d i a m e i d s e n d e R

Promedio

Mínimo

Figura 3.5: Estándares de Rendimiento Variables. Unidad III

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2.6. LÍMITES SUPERIORES E INFERIORES En contraste con las expectativas de rendimiento variables, algunos sistemas exhiben capacidad variable. Éstos son sistemas que simplemente no pueden prepararse para funcionar exactamente a la misma norma cada vez que operan. Por ejemplo, una máquina rectificadora empleada para dar acabado a un cigüeñal no producirá exactamente el mismo diámetro de acabado en cada jornada. Los diámetros variarán, así sea sólo por unas micras. Semejantemente, una máquina de relleno en una fábrica de alimentos no llenará exactamente con el mismo peso de alimento dos recipientes sucesivos. Los pesos variarán, así sea sólo por unos miligramos. La figura 3.6 indica que las variaciones de capacidad de esta naturaleza varían alrededor de una media. Para acomodar esta variabilidad, los estándares de rendimiento deseados asociados incorporan un límite superior y uno inferior. Por ejemplo, la función primaria de una máquina de embalaje de dulces podría ser: •

•

Para embalar 250±1 g de dulces en bolsas a una tasa mínima de 75 bolsas por minuto. La función primaria de la máquina rectificadora podría ser: •

Para finalizar el rectificado en los turnos productivos principales en un tiempo del ciclo de 3,00 ±0,03 minutos a un diámetro de 75 ±0,1 mm con un acabado superficial de Ra O,2.

RENDIMIENTO DESEADO (Limite superior de especificación)

Límite superior de control

o 6 o i d e m o r o p d o a t n e e s e i d m i d n e R

CAPACIDAD

Limite inferior de control

RENDIMIENTO DESEADO (Limite inferior de especificación)

Figura 3.6: Límites superior e inferior.

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(En la práctica, este tipo de variabilidad normalmente no es bien vista por varias razones. Idealmente, los procesos deben ser tan estables que no exista ninguna variación en absoluto y no hay necesidad de dos límites. En persecución de este ideal, muchas industrias están gastando mucho tiempo y energía diseñando procesos que varíen tan poco como sea posible. Sin embargo, este aspecto de diseño y desarrollo está más allá del alcance de este libro. Ahora mismo nos preocupamos puramente de la variabilidad desde el punto de vista de mantenimiento). La variabilidad que puede tolerarse en la especificación de cualquier producto normalmente es definido por factores externos. Por ejemplo, el límite más bajo que puede tolerarse en cada jornada en el diámetro del cigüeñal, es definido por factores como el ruido, vibración y aspereza y el límite superior por la tolerancia adecuada para proporcionar una lubricación adecuada. El límite más bajo del peso de la bolsa de dulces (relativa al peso anunciado) normalmente es definido por la legislación de comercio, mientras el límite superior es definido por la cantidad de productos que la compañía puede darse el lujo de regalar. En éstos casos, los límites de rendimiento deseados son conocidos como los límites de especificación superiores e inferiores. Los límites de capacidad (normalmente definidos como tres desviaciones estándar a cada lado de la media) son conocidos como los límites de control superiores e inferiores. La teoría de la gestión de calidad sugiere que en un proceso bien manejado, la diferencia entre los límites de control debe ser idealmente la mitad de la diferencia entre los límites de especificación. Este múltiplo debe permitir un margen más adecuado para el deterioro desde el punto de vista de mantenimiento. Los límites superior e inferior no sólo se aplican a la calidad del producto. También se aplican a otras especificaciones funcionales como la exactitud de medidas y a los parámetros de los sistemas del control y dispositivos de protección. 3. EL CONTEXTO OPERATIVO En la Unidad 2, el RCM se definió como “un proceso para determinar los requisitos de mantenimiento de cualquier recurso físico en su contexto operativo”. Este contexto satura completamente al proceso de formulación de la estrategia de mantenimiento, empezando con la definición de funciones. Por ejemplo, considere una situación donde un programa de mantenimiento está desarrollándose para un camión que transporta material de San Juan a Santa Cruz. Antes de definir las funciones y los estándares de rendimiento asociados a este vehículo, las personas que desarrollan el programa necesitan asegurar que entiendan completamente el contexto operativo. Por ejemplo, ¿Cuán lejos está San Juan de Santa Cruz? ¿Sobre qué clase de caminos y qué clase de terreno? ¿Cuáles son los peores casos típicos y condiciones de tráfico en esta ruta? ¿Qué carga está llevando el camión (¿frágil? ¿Corrosivo? ¿Abrasivo? ¿Explosivo?) ¿Qué límites de velocidad y otros aspectos reguladores se aplican a esta ruta? ¿Qué facilidades de combustible existen en el camino?

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Las respuestas a estas preguntas podrían llevarnos a definir la función primaria de este vehículo como sigue: “Para transportar hasta 40 toneladas de planchas de acero a velocidades de hasta 60 m/h (promedio: 45 m/h) de San Juan a Santa Cruz con un tanque de combustible”. El contexto operativo también influye profundamente en los requisitos para las funciones secundarias. En el caso del camión, el clima puede exigir aire acondicionado, las regulaciones pueden exigir iluminación especial, la lejanía de Santa Cruz puede exigir llevar a bordo repuestos especiales y así sucesivamente. El contexto no sólo afecta drásticamente a las funciones y expectativas de rendimiento, sino también afecta a la naturaleza de los modos de falla que podrían ocurrir, sus efectos y consecuencias, cuán a menudo suceden y que debe hacerse para manejarlos. Por ejemplo, considere de nuevo la bomba mostrada en la Figura 3.1. Si se moviera a una ubicación donde bombea una solución ligeramente abrasiva a un Tanque B del que la solución está siendo arrastrada a una velocidad de 900 litros por minuto, la función primaria sería: •

Para bombear la solución al Tanque B a no menos de 900 litros por minuto.

Éste es un estándar de rendimiento más alto que en la situación anterior, así el estándar a la que tiene que ser mantenido se eleva correspondientemente. Ya que se está bombeando ahora una solución en lugar de agua, la naturaleza, frecuencia y severidad de los modos de falla cambian. Como resultado, aunque la propia bomba no se altera, es probable que termine con un programa de mantenimiento completamente diferente en el nuevo contexto. Todos esto significa que cualquiera que se prepare para aplicar el RCM a cualquier recurso o al proceso debe asegurarse que tiene una comprensión clara del contexto operativo antes de empezar. Algunos de los factores más importantes que necesitan ser considerados, se discuten en los párrafos siguientes. 3.1. PROCESOS POR LOTE Y POR FLUJO En plantas industriales, el rasgo más importante del contexto operativo es el tipo de proceso. Esto va desde los procesos de operación por flujo donde casi todos los equipos están interconectados, a las operaciones unitarias donde la mayoría de las máquinas son independientes. En los procesos por flujo, la falla de un solo recurso puede detener la planta entera o puede reducir significativamente el rendimiento, a menos que la capacidad de reserva o stand by de la planta esté disponible. Por otro lado, en plantas con procesos por lote o unitario, la mayoría de las fallas sólo disminuyen el rendimiento de una sola máquina o línea. Las consecuencias de tales fallas se determinan principalmente por la duración de la parada y la cantidad de trabajo en proceso que hace cola delante de las operaciones subsecuentes. Estas diferencias significan que la estrategia de mantenimiento aplicada a un recurso que es parte de un proceso por flujo, podría ser sumamente diferente de la estrategia aplicada a un recurso idéntico en un ambiente por lote.

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3.2. REDUNDANCIA La presencia de redundancia o medios alternativos de producción es un rasgo del contexto operativo que debe ser considerado en detalle al definir las funciones de cualquier recurso. Las tres bombas idénticas mostradas en la Figura 3.7 ilustran la importancia de la redundancia. La Bomba B tiene un stand by, mientras la bomba A no. BOMBA TRABAJA SOLA

A

CON CARGA

EN STAND BY

B

C

Figura 3.7: Diferentes contextos de operación. Esto significa que la función primaria de la bomba A es transferir líquido de un punto a otro por si misma y de la bomba B hacerlo en presencia de un stand by. Este diferencia significa que los requisitos de mantenimiento de estas bombas serán diferentes (que tan diferente lo veremos después), aunque las bombas son idénticas. 3.3. ESTÁNDARES DE CALIDAD Los estándares de calidad y de servicio del cliente son dos aspectos más del contexto de operación que puede llevar por otra parte a las diferencias entre las descripciones de las funciones de máquinas idénticas. Por ejemplo, estaciones de molienda idénticas con dos líneas de acarreo de mineral podrían tener la misma función básica - moler. Sin embargo, el tamaño del mineral, tiempo de duración del proceso, tolerancia superficial y característica técnicas del acabado superficial pueden ser todos diferentes. Esto podría llevar a conclusiones bastante diferentes sobre sus requisitos de mantenimiento. 3.4. ESTÁNDARES MEDIOAMBIENTALES Un aspecto importante en adición al contexto operativo de cualquier recurso es el impacto que tiene (o podría tener) en el ambiente. Un creciente interés mundial en los problemas medioambientales significa que cuando mantenemos cualquier recurso, tenemos que satisfacer dos tipos de “usuarios”. Al primer tipo corresponden las personas que operan el recurso. Al segundo tipo la sociedad en su conjunto que quiere que el recurso y el proceso del que forma parte no cause un daño indebido al ambiente.

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Lo que requiere la sociedad se expresa en la forma de estándares y regulaciones medioambientales cada vez más severas. Éstos son estándares internacionales, nacionales, regionales, municipales e incluso corporativos. Cubren una extraordinariamente amplia gama de problemas, desde detergentes biodegradables hasta el volumen de gases de escape. En el caso de procesos, tienden a concentrarse en líquidos, sólidos y derivados gaseosos no deseados. La mayoría de las industrias están respondiendo a las expectativas medioambientales de la sociedad asegurando que sus equipos se diseñen para cumplir con los estándares asociados. Sin embargo, no es suficiente asegurar que una planta o proceso es medio ambientalmente legítimo en el momento que es inspeccionado. También se tienen que dar los pasos para asegurar que permanecerá en complacencia a lo largo de su vida. Dar los pasos correctos se está volviendo un asunto urgente, porque en todo el mundo, están ocurriendo cada vez más accidentes que afectan seriamente el ambiente, ya que algún recurso físico no se comportó como debe, en otras palabras, porque algo falló. Las multas asociados están poniéndose de hecho mas drásticas, la integridad medioambiental a largo plazo es ahora un problema particularmente importante para las personas de mantenimiento. 3.5. RIESGOS A LA SEGURIDAD Un número creciente de organizaciones han desarrollado o subscrito estándares formales que involucran niveles aceptables de riesgo. En algunos casos, éstos se aplican en el ámbito corporativo, en otros a lugares individuales y en otros a procesos individuales o recursos. Claramente, dondequiera que tales estándares existan, son una parte importante del contexto operativo. 3.6. DISPOSICIÓN DE TURNOS La disposición de turnos afecta profundamente el contexto operativo. Algunas plantas operan ocho horas por día cinco días a la semana (e incluso menos en tiempos malos). Otros operan continuamente durante siete días por semana y otros en alguna parte intermedia. En una planta de un solo turno, la recuperación de la producción debido a las fallas normalmente puede hacerse trabajando en horas extraordinarias. Estas horas extraordinarias aumentan los costos de producción, así que las estrategias mantenimiento se evalúan a la luz de estos costos. Por otro lado, si un recurso está trabajando 24 horas por día, siete días por semana, raramente es posible recuperar el tiempo perdido, así las causas de tiempo fuera de servicio originan perdidas en las ventas. Esto cuesta mucho más que las horas extraordinarias, así que merece la pena tratar de prevenir las fallas bajo estas circunstancias. Sin embargo, también es más difícil tener equipos disponibles para el mantenimiento en una planta totalmente cargada, así que las estrategias de mantenimiento necesitan ser formuladas con cuidado especial. Como los productos se mueven a través de sus ciclos de vida o con el cambio de las condiciones económicas, las organizaciones pueden moverse sorprendentemente rápido de un extremo de este espectro al otro. Por esta razón, es inteligente repasar las políticas de mantenimiento cada vez que cambian éste aspecto del contexto operativo.

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3.7. TRABAJO EN PROCESO El trabajo en proceso se refiere a cualquier material que todavía no ha completado todos los pasos del proceso industrial. Puede guardarse en tanques, en cajas, en los depósitos de alimentación, en paletas, en portadores o en ambientes especiales. Las consecuencias de falla de cualquier máquina son influenciadas grandemente por la cantidad de trabajo en cierto proceso y entre ésta y las siguientes máquinas en el proceso. Considere un ejemplo donde el volumen de producción de cierto proceso A es suficiente para mantener ocupada la próxima operación de trabajo B durante seis horas y sólo toma cuatro horas reparar el modo de falla bajo consideración en A. En este caso, la falla sería improbable que afecte el rendimiento global. Recíprocamente, si tomara ocho horas reparar A, podría afectarse el rendimiento global porque la próxima operación tendría una parada. La severidad de estas consecuencias depende a su vez de: •

•

La cantidad de trabajo en proceso entre esa operación y la próxima y así sucesivamente a través de la línea. Hasta que punto cualquiera de las operaciones afectadas es un cuello de botella (en otras palabras una operación que gobierna el rendimiento de toda la línea).

Aunque las interrupciones de producción en la planta costaron dinero, también cuesta dinero mantener stocks de trabajo en proceso. Hoy en día, los costos de mantener stocks de cualquier tipo son tan altos que reducirlos a un mínimo absoluto es de alta prioridad. Éste es el principal objetivo de los sistemas “justo a tiempo” y sus derivados. Estos sistemas reducen los stocks de la producción en proceso, así que el colchón que proporcionaron los stocks contra la falla están desapareciendo rápidamente. Éste es un círculo vicioso, porque la presión en las secciones de mantenimiento para reducir las fallas sin el colchón, también está aumentando. Así desde el punto de vista de mantenimiento, se tiene que alcanzar un equilibrio entre las implicaciones económicas de fallas operacionales, y: •

•

El costo de tenencia de stock del trabajo en proceso para mitigar los efectos de esas fallas. El costo de hacer tareas de mantenimiento proactivo con el fin de anticiparse o prevenir las fallas.

Para alcanzar con éxito este equilibrio; este aspecto del contexto operativo, debe tenerse particularmente claro en operaciones industriales. 3.8. TIEMPO DE REPARACIÓN Los tiempos de reparación son influenciados por la velocidad de respuesta a la falla que es una función del sistema de información de fallas y de los niveles gerenciales, de la velocidad de reparación que es una función de la disponibilidad de repuestos, de las herramientas apropiadas y de la capacidad de la persona que hace las reparaciones. Estos factores influyen fuertemente en los efectos y las consecuencias de fallas y varían ampliamente de una organización a otra. Como resultado, este aspecto del contexto operativo también necesita ser entendido claramente.

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3.9. REPUESTOS Es posible usar un derivado del proceso de RCM para optimizar el stock de repuestos y las políticas de gestión de falla asociadas. Este derivado se basa en el hecho que la única razón para mantener un stock de repuestos es evitar o reducir las consecuencias de falla. La relación entre los repuestos y las consecuencias de falla señala el tiempo que toma obtener los repuestos de los proveedores. Si pudiera hacerse al instante no habría ninguna necesidad de abastecer a cualquier repuesto en absoluto. Pero en el mundo real toma tiempo obtener repuestos. Esto es conocido como el tiempo de espera y va desde unos minutos a varios meses o años. Si el repuesto no es un artículo de stock, el tiempo de espera dicta a menudo cuánto tiempo toma en reparar la falla y de aquí la severidad de sus consecuencias. Por otro lado, mantener repuestos en stock también cuesta dinero, así que se necesita establecer un equilibrio, en una base de caso por caso, entre el costo de tenencia de un repuesto en stock y el costo total de no tenerlo. En algunos casos, el peso y/o las dimensiones de los repuestos también es necesario tenerlos en cuenta debido a las restricciones de carga y espacio, sobre todo en medios como las plataformas de petróleo y barcos. Este proceso de optimización de repuestos está más allá del alcance de este libro. Sin embargo, al aplicar el RCM a un sistema existente, uno tiene que empezar en alguna parte. En la mayoría de los casos, la mejor manera de tratar con los repuestos es como sigue: •

•

Emplear el RCM para desarrollar una estrategia de mantenimiento basada en políticas sostenidas en repuestos existentes. Revisar los modos de falla asociados con repuestos claves en una base de excepción, estableciendo qué impacto (si la hubiera) tendría un cambio en la actual política de mantener un cierto stock sobre la estrategia de mantenimiento inicial y entonces escoger la estrategia de mantenimiento / repuestos más rentable que sostiene la política.

Si se adopta este enfoque, entonces los repuestos existentes que sostienen la política pueden verse como parte del contexto operativo (inicial). 3.10. DEMANDA DEL MERCADO El contexto operativo a veces ofrece variaciones cíclicas en demanda por los productos o servicios proporcionados por la organización. Por ejemplo, las compañías de bebidas gaseosas experimentan una mayor demanda por sus productos en verano que en invierno, mientras las compañías de transporte urbanas experimentan un pico de demanda durante las horas de ingreso y salida del personal. En éstos casos, las consecuencias operacionales de falla son mucho más serias en los momentos de pico de demanda, así en este tipo de industria, este aspecto del contexto operativo necesita entenderse claramente al definir las funciones y al evaluar las consecuencias de falla.

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3.11. SUMINISTRO DE MATERIA PRIMA A veces el contexto operativo es influenciado por las fluctuaciones cíclicas en el suministro de materias primas. Los fabricantes de alimentos experimentan a menudo periodos de intensa actividad durante tiempos de cosecha y periodos de pequeña o ninguna actividad en otros momentos. Esto se aplica sobre todo en procesadores de frutas y molinos de azúcar. Durante los periodos pico, los fallas operacionales afectan no sólo al rendimiento, sino que puede llevar a la pérdida de grandes cantidades de materias primas si éstos no pueden procesarse antes de que se deterioren. 3.12. DOCUMENTACIÓN DEL CONTEXTO OPERATIVO Por todas las razones anteriores, es esencial asegurar que todos los involucrados en el desarrollo de un programa de mantenimiento para cualquier recurso entiendan el contexto operativo de ese recurso. La mejor manera de hacerlo es documentar el contexto operativo, si es necesario hasta incluir la declaración de la misión global de la organización, como parte del proceso de RCM. La Figura 3.8 muestra una declaración del contexto operativo hipotética para la máquina rectificadora mencionada antes. El cigüeñal se usa en un tipo de motor de automóvil, de modelo X. La jerarquía empieza con la división de la corporación que produce este modelo, pero podría subir un nivel hasta incluir a la corporación entera. También note que una declaración del contexto a cualquier nivel debe aplicar a todos los recursos debajo de él en la jerarquía, no sólo el recurso bajo revisión.

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Hacer el automóvil modelo X

(Recurso correspondiente: División de Automóviles modelo X) La división del modelo X emplea a 4 000 personas para producir 220 000 automóviles este año. Las previsiones de las ventas indican que este pudiera subir a 320 000 por año dentro de 3 años. Somos ahora número 18 en la clasificación de satisfacción de cliente nacionales y se piensa alcanzar el lugar 15 el próximo año y lugar el 10 el año siguiente. La meta de las perdidas de tiempo incurridas en toda la división es una por cada 500 000 horas pagadas. La probabilidad de una fatalidad que ocurra en cualquier parte de la división debe estar en menos de uno en 50 años. La división planea establecer todos los estándares medioambientales conocidos. Hacer motores

(Recurso correspondiente: Planta automotriz Motown) La Planta automotriz Motown produce todos los motores para los automóviles de modelo X. Se producen por año 140 000 de tipo 1 y 80 000 de Tipo 2. Para lograr los objetivos de satisfacción del cliente para todo el vehículo, la garantía exige que los motores deben bajar el nivel actual de 20 por 1000 a 5 por 1000. La planta sufrió tres problemas medioambientales reportados el año pasado - nuestro objetivo es no más de uno en los próximos tres años. La planta para durante dos semanas por año para permitir a los obreros de producción tomar sus vacaciones anuales principales. Hacer motores tipo 2

(Recurso correspondiente: Línea de motores tipo 2) La línea de motores Tipo 2 actualmente trabaja 110 horas por semana (2 turnos de 10 hrs cada uno, 5 días por semana y un turno de 10 hrs los sábados). La línea de ensamble podría producir 140 000 motores por año en estas horas si operara continuamente sin defectos, pero el rendimiento global de motores está limitado por la velocidad de la línea de fabricación del cigüeñal. A la compañía le gustaría realizar tanto mantenimiento como sea posible durante las horas normales sin interferir la producción. Cigüeñales de la máquina

(Recurso correspondiente: línea 2 de Cigüeñales) La línea de cigüeñales consiste de 25 operaciones y puede nominalmente producir 20 cigüeñales por hora (2200 por semana, 110 000 por 50 semana del año). Actualmente a veces no produce el requisito de 1 600 por semana en tiempo normal. Cuando esto pasa, la línea tiene que trabajar hora extras a un costo adicional de £800 por hora. (Desde que la mayor previsión de crecimiento será para los motores Tipo 2, detener esta línea podría llevar en el futuro a perdidas en las ventas de automóviles de modelo X a menos que se mejore el rendimiento). No debe haber ningún cigüeñal almacenado entre la línea del cigüeñal y la línea de ensamble de los motores, pero la operación mantiene de hecho una paleta de aproximadamente 60 cigüeñales para proporcionar alguna “seguridad” contra las paradas. Esto permite a la línea del cigüeñal detenerse hasta por 3 horas sin detener el ensamble. Los defectos de los cigüeñales no han causado ningún reclamo por garantía, pero la tasa de desechos de esta línea es 4%. El objetivo inicial es 1,5%. Rectificado final del cigüeñal de los extremos principales y grandes de trabajo

(Recurso correspondiente: máquina rectificadora Ayax Mark 5) La máquina de rectificado final rectifica 5 extremos principales y 4 grandes de trabajo. Es el de cuello de botella en la línea del cigüeñal y el tiempo del ciclo es 3,0 minutos. El diámetro final de los extremos principales de trabajo es 75mm ± 0,1 mm y de los extremos grandes 53 mm ± 0,1 mm. Ambos trabajos tienen un acabado superficial de Ra 0,2. Las muelas de rectificar se revisten todos los ciclos, un proceso que toma 0,3 minutos de cada 3 minutos del ciclo. Las muelas necesitan ser reemplazadas después de 3 500 cigüeñales y el reemplazo toma 1,8 horas. Hay aproximadamente diez cigüeñales en el transportador entre esta máquina y la próxima operación normalmente, así que puede tolerarse una obstrucción de 25 minutos sin interferir con la próxima operación. El stock total en los transportadores entre esta máquina y el extremo de la línea que significa que esta máquina puede detenerse en conjunto por aproximadamente 45 minutos antes de que la línea pare totalmente. El rectificado de acabado contribuye en un 0,4% a la proporción de desechos global actual.

Figura 3.8: Una declaración del contexto operativo.

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Las declaraciones del contexto a los niveles más altos en esta jerarquía son declaraciones de la función absolutamente amplias. Los estándares de rendimiento a los niveles más altos cuantifican expectativas desde el punto de vista del negocio global. A los niveles más bajos, los estándares de rendimiento llegan a ser firmemente más específicos hasta alcanzar el recurso bajo revisión. Las funciones primarias y secundarias del recurso a este nivel se definen como se describe en el resto de esta unidad. 4. DIFERENTES TIPOS DE FUNCIONES Cada recurso físico tiene más de una, a menudo varias, funciones. Si el objetivo de mantenimiento es asegurar que el recurso puede continuar completando estas funciones, entonces todos deben ser identificados junto con sus estándares de rendimiento deseados. A primera vista, esto puede parecer un ejercicio bastante directo. Sin embargo en la práctica casi siempre resulta ser el aspecto de mayor desafío y consumo de tiempo del proceso de formulación de la estrategia de mantenimiento. Esto es especialmente verdad para los recursos más viejos. Los productos cambian, las configuraciones de la planta cambian, las personas cambian, la tecnología cambia y las expectativas de rendimiento cambian - pero todavía nosotros encontramos recursos en servicio que ha estado allí desde que la planta se construyó. Definir precisamente lo que se supone que ellos están haciendo requiere la cooperación muy cercana entre los mantenedores y los usuarios. También es normalmente una experiencia de aprendizaje profunda para todos los involucrados. Las funciones se dividen en dos categorías principales (las funciones primarias y secundarias) y se puede dividirlas en varias sub-categorías. Éstos se repasa en las páginas siguientes, empezando con las funciones primarias. 4.1. FUNCIONES PRIMARIAS Las organizaciones adquieren recursos físicos por una, posiblemente dos, raramente más de tres razones principales. Las declaraciones de la función adecuadamente formuladas definen estas “razones”. Ya que ellos son las razones “principales”' por lo qué el recurso es adquirido, se les conoce como funciones primarias. Ellas son las razones por las qué el recurso existe en absoluto, así que debe tenerse cuidado en definirlas tan precisamente como sea posible. Las funciones primarias son normalmente bastante fáciles de reconocer. De hecho, los nombres de la mayoría de los recursos industriales son basados en sus funciones primarias. Por ejemplo la función primaria de una máquina de empaque es empaquetar cosas, de una chancadora, chancar algo y así sucesivamente. Como se mencionó antes, el desafío real recae en definir las expectativas de rendimiento actuales asociadas con estas funciones. Para la mayoría de los tipos de equipos, los estándares de rendimiento asociados con funciones primarias se refieren a velocidades, volúmenes y capacidades de almacenamiento. Normalmente, la calidad del producto también necesita ser considerada en esta fase. En la unidad 2 se mencionó que nuestra habilidad de lograr y sostener estándares de calidad satisfactorios depende cada vez más de la capacidad y condición de los recursos que producen el bien. Estos estándares están normalmente asociados con las funciones primarias. Unidad III

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Como resultado, tenga cuidado al incorporar criterios de calidad del producto en las declaraciones de función primaria donde sea pertinente. Éstos incluyen dimensiones para el mecanizado, operaciones de conformado o ensamble, estándares de pureza para los alimentos, químicos y farmacéuticos, la dureza en el caso de tratamiento térmico, niveles de llenando o pesos por empaque y así sucesivamente. 4.1.1.

DIAGRAMAS DE BLOQUE FUNCIONALES Si un recurso es muy complejo o si la interacción entre los sistemas diferentes se entiende pobremente, a veces es útil clarificar el contexto operativo preparando diagramas de bloque funcionales. Éstos simplemente son diagramas que muestran todas las funciones primarias de una empresa a cualquier nivel dado.

4.1.2.

FUNCIONES PRIMARIAS INDEPENDIENTES MÚLTIPLES Un recurso puede tener más de una función primaria. Por ejemplo, los diversos nombres de un bombardero/avión de combate militar sugiere que tenga dos funciones primarias. En tales casos, los dos deben listarse en la especificación funcional. Una situación similar se encuentra a menudo en la manufactura, donde el mismo recurso puede usarse para realizar funciones diferentes en momentos diferentes. Por ejemplo, un simple recipiente del reactor en una planta química podría emplearse en momentos diferentes para el reflujo de (hierva continuamente) tres productos diferentes bajo tres condiciones diferentes, como sigue: Producto Presión Temperatura Tamaño del lote

1 2 3 2 bar 10 bar 6 bar 180°C 120°C 140°C 500 litros 600 litros 750 litros

(Podría decirse que este recipiente no está realizando tres funciones diferentes, pero está realizando la misma función a estándares diferentes de rendimiento. La distinción no importa de hecho, porque llegamos de cualquier modo a la misma conclusión.) En casos como este, uno podría listar una declaración de la función separada para cada producto. Esto llevaría lógicamente a tres programas de mantenimiento separados para el mismo recurso. Tres programas pueden ser factibles - quizás incluso deseable - si cada producto se produce continuamente por periodos muy largos. Sin embargo, si el intervalo entre las tareas de mantenimiento a largo plazo es más largo que los intervalos de cambio de producto, entonces no es práctico cambiar las tareas de mantenimiento cada vez que la máquina cambia a un producto diferente. Una manera de abordar este problema es combinar el “peor caso” de los estándares asociados con cada producto en una declaración de la función.

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En el ejemplo anterior, una declaración de la función combinada podría ser: “el reflujo hasta 750 litros del producto a temperaturas hasta 180°C y presiones hasta 10 bar”. Esto llevará a un programa de mantenimiento que puede incluir algún sobremantenimiento por algún tiempo, pero asegurará que el recurso puede manejar las peores condiciones a las que será expuesta. 4.1.3.

FUNCIONES PRIMARIAS EN SERIE O DEPENDIENTES Uno encuentra a menudo recursos que deben realizar dos o más funciones primarias en serie. Éstas son conocidas como funciones en serie. Por ejemplo, las funciones primarias de una máquina en una fábrica de alimentos pueden ser: “para llenar 300 latas con alimento por minuto” y luego “para sellar 300 latas por minuto”. La distinción entre las funciones primarias múltiples y las funciones primarias en serie es en el caso anterior, cada función puede realizarse independientemente del otro, mientras en el último, una función debe realizarse antes que el otro. En otras palabras, para que la máquina de enlatado trabaje apropiadamente debe llenar las latas, antes de que la selle.

4.2. FUNCIONES SECUNDARIAS Se espera que la mayoría de los recursos complete una o más funciones además de sus funciones primarias. Éstos son conocidos como funciones secundarias. Por ejemplo, la función primaria del motor de un automóvil podría ser descrita como sigue: “para transportar hasta 5 personas a velocidades de hasta 90 mph a lo largo de las carreteras”. Si ésta fuera la única función del vehículo, entonces el único objetivo del programa de mantenimiento para este automóvil sería conservar su habilidad de llevar hasta 5 personas a velocidades de hasta 90 m/h a lo largo de las carreteras. Sin embargo, ésta es sólo parte de la historia, porque la mayoría los dueños de los automóviles esperan mucho más de sus vehículos, yendo de la habilidad de llevar equipaje a la habilidad de indicar cuánto combustible está en el tanque de combustible. Para ayudar a asegurar que ninguna de estas funciones se pase por alto, éstas se dividen en siete categorías como sigue: • • • • • • •

Integridad medioambiental. Integridad estructural /Seguridad. Control/contaminación/confort. Apariencia. Protección. Economía/eficiencia. Funciones superfluas.

Aunque las funciones secundarias normalmente son menos obvias que las funciones primarias, la pérdida de una función secundaria todavía puede tener consecuencias serias - a veces más serias que la pérdida de una función primaria. Como resultado, las funciones secundarias necesitan a menudo tanto o más mantenimiento que las funciones primarias, así que ellos también deben identificarse claramente. Las páginas siguientes exploran las categorías principales de estas funciones en más detalle. Unidad III

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4.2.1.

INTEGRIDAD MEDIOAMBIENTAL En esta unidad se explicó cómo las expectativas medioambientales de la sociedad se han vuelto un rasgo crítico del contexto operativo de muchos recursos. El RCM empieza el proceso de cumplimiento con los estándares asociados incorporándolos en declaraciones de la función apropiadamente formuladas. Por ejemplo, una función del tubo escape del automóvil o de la chimenea de una fábrica podría ser “para contener no más de X microgramos de un químico especificado por metro cúbico”. El sistema de escape de un automóvil también podría ser asunto de restricciones medioambientales que tratan con el ruido y la especificación funcional asociada podría ser “para emitir no más de X dB medidos a una distancia de Y metros detrás de la toma de corriente del escape”.

4.2.2.

SEGURIDAD La mayoría de los usuarios quieren estar bastante seguros que sus recursos no los herirán o los matarán. En la práctica, la mayoría de los riesgos de seguridad surgen después en el proceso de RCM como modos de falla. Sin embargo, en algunos casos es necesario escribir declaraciones de la función que tratan de amenazas específicas a la seguridad. Por ejemplo, dos funciones de seguridad relacionadas de un tostador son “para impedirles a los usuarios tocar componentes eléctricamente vivos” y “para no quemar a los usuarios”. Muchos procesos y componentes son incapaces de colmar las expectativas de seguridad de los usuarios por si mismo. Esto ha dado lugar a funciones adicionales en la forma de dispositivos de protección. Estos dispositivos proponen algunos de los desafíos más difíciles y complejos que enfrentan los mantenedores de las plantas industriales modernas. Como resultado, ellos son tratados separadamente a continuación. Un subconjunto extenso de funciones relacionadas a la seguridad son aquéllos que tratan con la contaminación y higiene del producto. Éstos se encuentran a menudo en las industrias de alimentos y farmacéuticas. Los estándares de rendimiento asociados normalmente se especifican puntualmente y lleva a rutinas de mantenimiento rigurosas y extensas (limpieza y prueba /validación).

4.2.3.

INTEGRIDAD ESTRUCTURAL Muchos recursos tienen una función secundaria estructural. Esto normalmente involucra el soporte a algún otro recurso, sub-sistema o componente. Por ejemplo, la función primaria de la pared de un edificio podría ser proteger personas y equipo del clima, pero también podría esperarse que apoye el techo (y llevar el peso de estantes y cuadros).

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Estructuras grandes, complejas con múltiples caminos para soportar la carga y niveles altos de redundancia se necesitan analizar usando una versión especializada de RCM. Los ejemplos típicos de tales estructuras son las cáscaras de naves y los elementos estructurales de barcos y plataformas de petróleo en el mar. Las estructuras de este tipo son en general raras en la industria, así que las técnicas analíticas pertinentes no se cubren en este libro. Sin embargo, directamente, elementos estructurales simples pueden analizarse de la misma manera como cualquier otra función descrita en este capítulo. 4.2.4.

CONTROL En muchos casos, los usuarios no sólo quieren recursos que cumplan las funciones de acuerdo a un estándar de rendimiento dado, sino también quieren poder regular el rendimiento. Esta expectativa se resume en declaraciones separadas de la función. Por ejemplo, la función primaria de un automóvil como se sugirió antes era “para transportar hasta 5 personas a velocidades de hasta 90 m/h a lo largo de las carreteras”. Una función de control asociada con esta función podría ser “para permitirle al chófer que regule la velocidad a voluntad entre -10 m/h (retroceso) y +90 m/h”. Indicación o realimentación forma un subconjunto importante de la categoría de control de funciones. Esto incluye funciones que les proporcionan información de tiempo real a operadores sobre el proceso (medidores, indicadores, alarmas, VDU y tableros de control) o que registre tal información para un análisis posterior (dispositivos de registro digitales o analógicos, registradores de voz de cabina del piloto en avión, etc.). Estándares de rendimiento asociadas con estas funciones no sólo relacionan la facilidad con la que debe ser posible leer y asimilar o reproducir la información, sino también cubrir su exactitud. Por ejemplo, la función del indicador de velocidad de un automóvil podría describirse como “para indicar la velocidad del camino al chófer dentro de +5 -O% de la velocidad real”.

4.2.5.

CONTENCIÓN En el caso de recursos para almacenar las cosas, una función primaria es contener cualquier cosa que se este almacenando. Sin embargo, la contención también debe reconocerse como una función secundaria de todos los dispositivos que se utilizan para transferir material de cualquier clase, sobre todo los fluidos. Esto incluye tuberías, bombas, transportadores, depósitos de alimentación y sistemas neumáticos e hidráulicos. La contención también es una función secundaria importante de artículos como las caja de engranajes y transformadores.

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4.2.6.

CONFORT La mayoría de las personas espera que sus recursos no les cause ansiedad, pesar o dolor. Estas expectativas se listan bajo el título de “confort” porque la mayoría de los diccionarios ingleses definen confort como estar libre de la ansiedad, dolor, pesar, etc. (Estas expectativas también pueden ser clasificadas bajo el título de “ergonomía”). Demasiada incomodidad afecta la moral, así que es indeseable desde un punto de vista humano. También es un mal negocio porque las personas que están ansiosas o con dolor están más propensas a tomar decisiones incorrectas. La ansiedad es causada por sistemas de control inestables o ininteligibles, malamente explicados, sean ellos para aparatos domésticos o para las refinerías de petróleo. El dolor es causado por recursos - sobre todo vestimenta y mobiliario - qué es incompatible con las personas que los usan. El mejor momento para tratar con estos problemas es por supuesto en la fase de diseño. Sin embargo, el deterioro y/o las expectativas cambiantes pueden causar que esta categoría de funciones falle como cualquier otra. La mejor manera de asegurarse que esto no pase es definir las especificaciones funcionales apropiadas. Por ejemplo, una función de un tablero de control podría ser “para indicar claramente a un operador daltónico hasta cinco pies de distancia si la bomba A esta operando o esta fuera de servicio”. Una silla de la sala de control podría esperarse “para permitir a los operadores sentarse cómodamente hasta una hora en un momento sin inducir adormecimiento”.

4.2.7. APARIENCIA La apariencia de muchos artículos incluye una función secundaria específica. Por ejemplo, la función primaria del trabajo de pintado en la mayoría del equipo industrial es protegerlos de la corrosión, pero un color luminoso podría usarse para reforzar su visibilidad por razones de seguridad. Semejantemente, la función principal de una señal fuera de una fábrica es mostrar el nombre de la compañía que ocupa las premisas, pero una función secundaria es proyectar una imagen. 4.2.8.

DISPOSITIVOS PROTECCIÓN Como los recursos físicos son más complejos, el número de maneras que pueden fallar crece casi exponencialmente. Esto ha llevado al correspondiente crecimiento en la variedad y severidad de consecuencias de falla. En un esfuerzo por eliminar (o por lo menos para reducir) estas consecuencias, se tiene el uso creciente de dispositivos de protección automáticos. Éstos trabajan en una de las cinco maneras siguientes: •

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Para atraer la atención de los operadores de las condiciones anormales (luces de advertencia y alarmas audibles que responden a efectos de falla. Los efectos son supervisados por una variedad de sensores incluyendo interruptores de nivel, células de carga, dispositivos de carga excesiva o exceso de velocidad, vibración o sensores de proximidad, temperatura o interruptores de presión, etc.). Para parar el equipo en caso de un falla (estos dispositivos también responden a efectos de falla, usando los mismos tipos de sensores y a Unidad III


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menudo los mismos circuitos como alarmas, pero con parámetros diferentes). Eliminar o liberar las condiciones anormales que siguen a un falla y qué podría causar un daño mucho más serio (equipo contra incendios, válvulas de seguridad, discos de ruptura o discos de estallado, equipo médico de emergencia). Para tomar una función que ha fallado (planta de reserva de cualquier clase, componentes estructurales redundantes). Para impedir las situaciones peligrosas originadas en primer lugar (guardias).

El propósito de estos dispositivos es proteger a las personas de las fallas o proteger máquinas o proteger productos - en algunos casos los tres. Los dispositivos de protección aseguran que la falla de la función que es protegida sea mucho menos seria que la que sería si no hubiera protección. La presencia de protección también significa que los requisitos de mantenimiento de una función protegida son a menudo menos severos de las que serían en otro caso. Considere un molino cuyo cortador es manejado por una faja dentada. Si la faja se rompe en ausencia de cualquier protección, el mecanismo de alimentación manejaría al cortador estacionario en el área de trabajo (o viceversa) y causar serios daños secundarios. Esto puede evitarse de dos maneras: •

•

Llevando a cabo una rutina de mantenimiento proactiva comprensiva diseñada para prevenir la falla de la faja. Proporcionando protección como un detector de faja rota para parar la máquina en cuanto la faja se rompa. En este caso, la única consecuencia de una faja rota es una parada breve mientras se reemplaza, así que la política de mantenimiento más rentable simplemente podría ser permitir la falla de la faja. Pero esta política es sólo válida si el detector de la faja rota está trabajando y deben tomarse acciones para asegurar que esto sea así.

El mantenimiento de dispositivos de protección - sobre todo dispositivos que no son seguro contra falla, se deben discutir con más detalle, lo cual esta fuera del alcance del presente curso. Sin embargo, este ejemplo demuestra dos puntos fundamentales: •

•

Ese dispositivo de protección necesita a menudo atención de mantenimiento más rutinaria que los dispositivos que ellos están protegiendo. Que tampoco podamos desarrollar un programa de mantenimiento sensato para una función protegida sin considerar los requisitos de mantenimiento del dispositivo de protección.

Es sólo posible considerar los requisitos de mantenimiento de dispositivos de protección si entendemos sus funciones. Así al listar las funciones de cualquier recurso, debemos listar las funciones de todos los dispositivos de protección.

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Un punto final sobre los dispositivos de protección considera la manera que sus funciones deben ser descritas. Estos dispositivos actúan por excepción (en otras palabras cuando algo sale mal), así que es importante describirlos correctamente. En particular, las declaraciones de la función de protección deben incluir las palabras “si” o “en caso de”, seguido por un resumen muy breve de las circunstancias o el evento que activaría la protección. Por ejemplo, si fuéramos a describir la función de un mecanismo como “para detener la máquina”, cualquiera que lea esta descripción podría perdonársele por pensar que el mecanismo es el dispositivo de arranque / parada normal. Para quitar alguna ambigüedad, la función de un mecanismo debe ser descrita como sigue: •

Para ser capaz de detener la máquina en caso de una emergencia en cualquier punto a lo largo de su longitud.

La función de una válvula de seguridad puede ser descrita como sigue: •

4.2.9.

Para ser capaz de limitar la presión en el caldero si excede 250 psi.

ECONOMÍA / EFICACIA Cualquiera que usa recursos de cualquier clase tiene recursos financieros limitados. Esto los lleva a poner un límite en lo que se prepara gastar en operarlo y mantenerlo. ¿Cuánto se preparan a gastar? es gobernado por una combinación de tres factores: • • •

La magnitud real de sus recursos financieros. Cuánto quieren que haga el recurso para ellos. La disponibilidad y costo de maneras competitivas de lograr el mismo fin.

Al nivel del contexto operativo, las expectativas funcionales acerca de los costos se deletrean normalmente en la forma de presupuestos de gasto. Al nivel del recurso, los problemas económicos pueden dirigirse directamente por declaraciones de la función que definen qué esperan los usuarios en áreas como la economía de combustible y la pérdida de materiales en el proceso. Por ejemplo, de un automóvil podría esperarse “para viajar al menos a 35 millas por galón de combustible a una velocidad constante de 65 m/h y por lo menos 50 millas por galón de combustible a 35 m/h”. Una estación de combustible fósil podría esperarse “para exportar por lo menos 45% de la energía latente en el combustible como poder eléctrico”. Una planta que usa un solvente caro “para perder no más de 0,5% del solvente X por mes”. 4.2.10. FUNCIONES SUPERFLUAS A veces se encuentran artículos o componentes qué son completamente superfluos. Esto normalmente pasa cuando el equipo se ha modificado frecuentemente por un periodo de años o cuando el nuevo equipo se ha sobredimensionado. (Estos comentarios no se aplican a componentes redundantes construidos así por razones de seguridad, pero si a artículos que no sirven a ningún propósito en absoluto en el contexto bajo consideración). Pág.24

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Por ejemplo, se instaló una válvula reductora de presión en la línea del suministro entre un múltiple de gas y una turbina de gas. La función original de la válvula era reducir la presión de gas de 120 psi a 80 psi. El sistema fue modificado para reducir la presión del múltiple a 80 psi después de la cual la válvula no sirvió a ningún propósito útil. A veces se argumenta que los artículos como éstos no hacen daño y cuesta dinero quitarlos, así que la solución más simple puede ser dejarlos hasta que la planta entera se retira. Desgraciadamente, esto raramente es verdad en la práctica. Aunque estos artículos no tienen ninguna función positiva, ellos pueden fallar y así reducir la Confiabilidad del sistema global. Para evitar esto, ellos necesitan mantenimiento, lo que significa que consumen recursos. No es raro encontrar que entre el 5% y 20% de los componentes de sistemas complejos son superfluos en el sentido descrito anteriormente. Si ellos se eliminan, aparece una razón que el mismo porcentaje de problemas de mantenimiento y costos también se eliminará. Sin embargo, antes de que esto puede hacerse con confianza, las funciones de estos componentes necesitan primero identificarse y entenderse claramente. 5. UNA NOTA SOBRE CONFIABILIDAD CONFIABILIDAD Hay a menudo una tentación para escribir las declaraciones de la función “Confiabilidad” “Confiabilidad” como “operar 7 días por semana, 24 horas por día”. De hecho, la Confiabilidad no es una función propiamente dicho. Es una expectativa de rendimiento que satura todas las otras funciones. Es propiamente un trato que trata apropiadamente con cada uno de los modos de falla que podrían causar cada pérdida de función. 5.1. USANDO LAS CATEGORÍAS ESCAPES Habrá a menudo duda sobre qué categorías de los ESCAPES pertenecen a alguna función. Por ejemplo, ¿Debería la función del mecanismo de un asiento reclinable ser clasificado bajo el título de “control” o “confort”? En la práctica la clasificación precisa no existe. Lo que importa es que identifiquemos y definamos todas las funciones que probablemente serán esperadas por el usuario. La lista de categorías sirve meramente como una ayuda de memoria para asegurar que ninguna de estas expectativas se pase por alto. 5.2. ¿CÓMO DEBEN LISTARSE LAS FUNCIONES? Una especificación funcional apropiadamente escrita - sobre todo una que se cuantifica totalmente - precisamente define los objetivos de la empresa. Esto asegura que todos los involucrados involucrados saben exactamente lo que se quiere, qué a su vez asegura que las actividades de mantenimiento permanecen enfocadas en las necesidades reales de los usuarios (o “clientes”). También hace más fácil absorber cambios generados por el cambio de expectativas sin descarrilar la empresa entera. A continuación se muestra el formato “Información “Información del RCM” para listar las funciones. Se listan primero las funciones primarias y se numeran las funciones, Figura 3.9. (Estas funciones se aplican al sistema de descarga de una turbina de gas de 5 MW). Unidad III

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RCM II SISTEMA: SUBALTERNO-SISTEMA: 1 2 3 4 5


HOJA DE INFORMACION

© 1996 ALADON S.A.

FUNCION Encauzar Encauzar todo el el gas de descarga descarga caliente caliente de la turbina turbina sin restricci restricción ón hasta un punto punto fijo a 10 metros sobre el tejado de la sala de la turbina. Reducir Reducir el nivel nivel de ruido de de la descarga descarga a la tasa tasa ISO de Ruido Ruido de 30 30 a 150 metros. metros. Asegurar Asegurar que la temperatura temperatura de la superficie superficie del ducto ducto dentro de de la sala de la turbina turbina no exceda exceda los 60°C. Transmitir Transmitir una señal señal de advertenc advertencia ia al sistema sistema de mando de la turbina turbina si la temperatur temperaturaa del gas de descarga excede 475°C y una señal de parada si excede 500°C en un punto a 4 metros de la turbina. Permitir Permitir el movimiento movimiento libre del del ducto como como respuesta respuesta a los cambios cambios de temperatu temperatura. ra.

6. RESUMEN A diferencia de los sistemas de mantenimiento tradicionales el RCM propone definir los objetivos de mantenimiento en términos de los requisitos del usuario, por ello debemos lograr una comprensión clara de las funciones de cada recurso. Entendiéndose por función lo que se desea, el equipo realice a un nivel de rendimiento aceptable o mejor dicho con su correspondiente estándar de rendimiento asociado. Por lo anterior, el proceso RCM comienza preguntando: •

¿Cuáles son las funciones y los estándares de rendimiento asociados al recurso en su contexto operativo presente?.

Esta unidad considera esta pregunta en más detalle. Describe cómo deben definirse las funciones, aborda los recursos mantenibles y no mantenibles, explora los dos tipos principales de estándares de rendimiento, revisa las diferentes categorías de funciones y muestras cómo deben listarse las mismas.

FIN DE LA UNIDAD

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Unidad III

UNIDAD

Las fallas funcionales

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Índice Unidad IV: “Las fallas funcionales” 1. LA FALLA ................................................................................................................3 2. fallas Funcionales.....................................................................................................3 2.1. Las funciones y fallas .......................................................................................3 2.2. Los estándares de rendimiento y falla ...............................................................4 2.3. Las fallas parciales y totales .............................................................................4 2.4. Los límites superior e inferior............................................................................5 2.5. Los medidores e indicadores.............................................................................7 2.6. fallas funcionales y el contexto operativo...........................................................8 3. ¿Quién debe establecer el estándar?..........................................................................8 3.1. Cómo deben Listarse las fallas Funcionales........................................................9 4. RESUMEN..............................................................................................................10

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UNIDAD IV “LAS FALLAS FUNCIONALES” INTRODUCCIÓN En la Unidad II, se explicó que el proceso RCM vincula siete preguntas acerca de los recursos seleccionados, como sigue: •

• • • • • •

¿Cuáles son las funciones y los rendimientos estándares asociados del recurso en su contexto operativo actual? ¿De qué manera falla para cumplir sus funciones? ¿Qué causa cada falla funcional? ¿Qué pasa cuándo ocurre cada falla? ¿De qué manera ocurre cada falla? ¿Qué puede hacerse para predecir o prevenir cada falla? ¿Qué debe hacerse si no se puede encontrar una tarea proactiva conveniente?

Anteriormente se trató en detalle la primera pregunta. Después de una descripción breve del concepto general de falla, esta unidad considera la segunda pregunta, que trata de las fallas funcionales.

OBJETIVOS   

Mostrar la definición de falla y su relación con la función del equipo. Relacionar falla y contexto operativo. Poder elaborar un documento en el que se pueda describir la función y sus correspondientes fallas funcionales.

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1. LA FALLA Anteriormente, vimos que las personas u organizaciones adquieren los recursos porque quieren los recursos para hacer algo. No sólo eso, sino también espera que sus recursos cumplan las funciones intencionales bajo un estándar aceptable de rendimiento. Se explicó también que para que cualquier recurso haga lo que sus usuarios quieren y permitir el deterioro, la capacidad inicial del recurso debe exceder el estándar deseado de rendimiento. Después de esto, con tal que la capacidad del recurso continúe excediendo el estándar deseado de rendimiento, el usuario estará satisfecho. Por otro lado, si por cualquier razón el recurso es incapaz de hacer lo que el usuario quiere, el usuario considerará que ha fallado. Esto lleva a una definición básica de falla: “La falla” se define como la incapacidad de cualquier recurso para hacer lo que sus usuarios quieren que haga.

Esto se ilustra en la figura 4.1. Por ejemplo, si la bomba mostrada en la figura 2.1 es incapaz de bombear 800 litros por minuto, no podrá mantener el tanque lleno y sus usuarios lo considerarán como “falla”. Lo que el usuario quiere que haga

Lo que el activo puede hacer O T N E I M I D N E R

Figura 4.1: El estado general de falla.

2. FALLAS FUNCIONALES La definición anterior trata el concepto de falla como si se aplicara a un recurso en su conjunto. En la práctica, esta definición es vaga porque no distingue claramente entre el estado de falla (falla funcional) y los eventos que causan el estado de falla (los modos de falla). También es simplista, porque no tiene en cuenta el hecho que cada recurso tiene más de una función, y cada función tiene a menudo más de un estándar de rendimiento deseado. Las implicaciones se exploran en los párrafos siguientes. 2.1. LAS FUNCIONES Y FALLAS Hemos visto que un recurso esta fallado si no hace lo que sus usuarios quieren que haga. También hemos visto que lo que debe hacer se define como una función y que cada recurso tiene más de una y a menudo varias funciones diferentes. Desde que es posible una falla para cada una de estas funciones, cualquier recurso puede soportar una variedad diferente de estados de falla.

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Por ejemplo, la bomba en la figura 3.1 tiene por lo menos dos funciones. Uno es bombear el agua al menos a 800 l/m, y el otro es contener el agua. Es absolutamente factible para tal bomba que sea capaz de bombear la cantidad requerida (no falló en lo que se refiere a su función primaria) mientras que presenta fugas excesivas (falló en lo que se refiere a la función secundaria). Recíprocamente, es igualmente posible para la bomba deteriorase al punto dónde no puede bombear la cantidad requerida (falló en lo que se refiere a su función primaria), mientras todavía contiene el líquido (no falló en lo que se refiere a la función secundaria). Esto muestra por qué es más exacto definir la falla en términos de la pérdida de sus funciones específicas en lugar de la falla de un recurso en su conjunto. También muestra por qué el proceso RCM usa el término “falla funcional” para describir los estados de falla, en lugar de “falla” solamente. Sin embargo, para completar la definición de falla, necesitamos también mirar más fijamente la pregunta sobre el estándar de rendimiento. 2.2. LOS ESTÁNDARES DE RENDIMIENTO Y FALLA Como se discutió anteriormente en esta unidad, el límite entre el rendimiento satisfactorio y la falla se especifica por un estándar de rendimiento. Dado que estos estándares de rendimiento se aplican a las funciones individuales, “la falla” puede definirse precisamente definiendo un falla funcional como sigue: Un falla funcional se define como la incapacidad de cualquier recurso para cumplir una función bajo un estándar de rendimiento que es aceptable por el usuario.

Los párrafos siguientes discuten aspectos diferentes de falla funcional bajo los títulos siguientes: • • • •

La falla parcial y total. Los límites superiores e inferiores. Los medidores e indicadores. El contexto operativo.

2.3. LAS FALLAS PARCIALES Y TOTALES La definición anterior de falla funcional cubre la pérdida completa de la función. También cubre situaciones dónde el recurso todavía funciona, pero la realiza fuera de los límites aceptables. RENDIMIENTO DESEADO

CAPACIDAD O T N E I M I D N E R

Figura 4.2: falla Funcional.

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Por ejemplo, la función primaria de la bomba discutida anteriormente es “bombear el agua del tanque X al Tanque Y al menos a 800 l/m”. Esta función podría soportar dos fallas funcionales, como sigue: • •

No bombea cualquier agua. Bombea agua a menos de 800 l/m.

La falla parcial es causada casi siempre por los diferentes modos de falla de la falla total, y las consecuencias son diferentes. Esta es la razón por qué deben registrarse todos las fallas funcionales que podrían afectar cada función. Registre todas las fallas funcionales asociados con cada función

Note que la falla parcial no debe confundirse con la situación dónde el recurso se deteriora ligeramente pero su capacidad permanece sobre el nivel de rendimiento requerida por el usuario. Por ejemplo, la capacidad inicial de la bomba en la figura 3.1 es 1000 l/m. El desgaste del impulsor es inevitable, por lo que esta capacidad disminuirá. Con tal que no disminuya al punto dónde la bomba sea incapaz de bombear 800 l/m, todavía podrá llenar el tanque y así mantener a los usuarios satisfechos en el contexto descrito. Sin embargo si la capacidad del recurso se deteriora tanto que cae debajo del rendimiento deseado, sus usuarios considerarán que ha fallado.

CAPACIDAD INICIAL (Lo que puede hacer) Deterioro Actual

Margen de deterioro

O T N E I M I D N E R

Rendimiento deseado (Lo que el usuario desea que haga)

Figura 4.3: El Recurso todavía esta OK a pesar de algún deterioro. 2.4. LOS LÍMITES SUPERIOR E INFERIOR En la unidad anterior se explicó que los estándares de rendimiento asociados con algunas funciones incorporan los límites superior e inferior. Tales limites significan que el recurso ha fallado si produce productos que están encima del límite superior o debajo del límite inferior.

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En estos casos, el rango del límite superior necesita normalmente ser identificada separadamente del rango del límite inferior. Esto es que porque los modos de falla y/o las consecuencias asociadas con sobrepasar el límite superior son normalmente diferentes de aquellos asociados con no alcanzar el límite inferior. Por ejemplo, la función primaria de una máquina de embalaje de dulces mencionada en la unidad 2 es como sigue: “Para empacar 250±1 g de dulces en las bolsas a una proporción mínima de 75 bolsas por minuto”. Esta máquina ha fallado si: • • • •

Se detiene totalmente. Empaca más de 251 gm de dulces en cualquier bolsa. Empaca menos de 249 gm en cualquier bolsa. Empaca a una velocidad de menos de 75 bolsas por minuto.

La función de una máquina rectificadora de cigüeñal se especificó como: “Para dar un rectificado final a los asientos principales de trabajo en un tiempo de ciclo de 3,00±0,03 minutos a un diámetro de 75±0,,1 mm con un acabado superficial de Ra 0,,2”. • • • • • •

Completamente incapaz para rectificar la pieza. Rectifica la pieza en un tiempo mayor que 3,03 minutos por ciclo. Rectifica la pieza en un tiempo menor que 2,97 minutos por ciclo. El diámetro excede 75,1 mm. El diámetro es menor que 74,9 mm. El acabado de la superficie es demasiado áspero.

Por supuesto, si sólo se aplica un límite a un parámetro particular, entonces solo es posible un único estado de falla. Por ejemplo, la ausencia de un límite inferior en la especificación de aspereza en el ejemplo anterior sugiere que no sea posible hacer el artículo demasiado liso. En algunas circunstancias, esto no es realmente cierto, por lo que se necesita tener cuidado para verificar este punto al analizar funciones de este tipo. En la práctica, los estados de falla asociados con los límites superior e inferior pueden manifestarse de dos maneras. Primeramente, el espacio de capacidad sólo podría abrir los límites de especificación en una dirección. Esto se ilustra en Figura 4.4 que muestra que este tipo de estado de falla puede asemejarse a varios tiros que pegan un blanco en grupo pero fuera del centro.

Capacidad

o i d e m o r o p d o a t e n s e e i d m i d n e R

Límite superior de especificación

Inspección = OK

Límite inferior de especificación Fuera de especificación = Fallado

Figura 4.4: Rango de capacidad solo sobre el límite. Pág. 6

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El segundo estado de falla ocurre cuando el espacio de capacidad es tan ancho que abre un rango que abarca tanto el límite superior como el límite inferior de especificación. La figura 4.5 muestra que esto puede asemejarse a los tiros esparcidos alrededor del blanco. Note que en los dos casos anteriores, no fallarán todos los productos producidos por los procesos en cuestión. Si el rango es menor, sólo se producirá un porcentaje pequeño de productos fuera de especificación. Sin embargo, la agrupación extensa fuera del centro en el primer caso, o el rango demasiado ancho en el segundo caso, el porcentaje de fallas será más alto.

Límite superior de especificación

Capacidad o i d e m o r p o d o a t n e e s i e d m i d n e R

Inspección = OK

Límite inferior de especificación

Fuera de especificación = Fallado

Figura 4.5: El rango de Capacidad se extiende entre los límites superior e inferior. La figura 3.6 ilustró un proceso que está bajo control y dentro de la especificación. Las figuras 4.4 y 4.5 muestran que los procesos que están fuera de control y fuera de especificación están en un estado de falla. En la próxima unidad se discuten los modos de falla que pueden causar estos estados de falla. 2.5. LOS MEDIDORES E INDICADORES La discusión anterior ha tendido a enfocarse en la calidad del producto. La unidad 2 mencionó que los límites superior e inferior también se aplican a los estándares de rendimiento asociadas con los medidores, los indicadores y los sistemas de protección y control. Dependiendo de los modos de falla y sus consecuencias, también puede ser necesario tratar el rango de estos límites separadamente al listar las fallas funcionales. Por ejemplo, la función de un medidor de temperatura podría mencionarse como “mostrar la temperatura de proceso X dentro del 2% sobre la temperatura del proceso real”. Esta medida puede soportar tres fallas funcionales, como sigue: • • •

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Falla totalmente para mostrar la temperatura del proceso. Muestra una temperatura superior al 2% mas alto que la temperatura real. Muestra una temperatura superior al 2% mas baja que la temperatura real.

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2.6. FALLAS FUNCIONALES Y EL CONTEXTO OPERATIVO La definición exacta de falla para cualquier recurso depende mucho de su contexto operativo. Esto significa que del mismo modo que no debemos generalizar sobre las funciones de recursos idénticos, debemos tener cuidado de no generalizar las fallas funcionales. Por ejemplo, vimos cómo la bomba mostrada en la figura 3.1 falla si es completamente incapaz de bombear el agua, y si bombea menos de 800 l/m. Si la misma bomba se usa para llenar un tanque en el que el agua es drenada a 900 l/m, el segundo estado de falla ocurre si el flujo cae debajo de 900 l/m. 3. ¿QUIÉN DEBE ESTABLECER EL ESTÁNDAR? Un problema que necesita una cuidadosa consideración al definir las fallas funcionales, es el “usuario”. Hasta el momento, muchos programas de mantenimiento en uso alrededor del mundo se ejecutan por personas de mantenimiento que trabajan por su cuenta. Estas personas normalmente deciden para ellos lo que significa “falla”. En la práctica, su punto de vista de falla a menudo suele ser bastante diferente a la de otros usuarios, a veces con consecuencias desastrosas para la efectividad de sus programas. Por ejemplo, una función de un sistema hidráulico es contener el aceite. ¿Cuan bien debería completar esta función para que pueda estar sujeta a diferentes puntos de vista? Hay gerentes de producción que creen que una cantidad de fuga hidráulica es una falla funcional si es tan malo que el equipo detiene su funcionamiento totalmente. Por otro lado, un gerente de mantenimiento podría sugerir que una falla funcional ha ocurrido si la fuga causa un consumo excesivo de aceite hidráulico por un periodo largo de tiempo. Y finalmente, el encargado de seguridad podría decir que una falla funcional ha ocurrido si la fuga crea un charco de aceite en el suelo en el que las personas se resbalan y caen o qué podría crear un riesgo de incendio. Esto se ilustra en Figura 4.6.

Comienza la fuga CHARCO DE ACEITE

El encargado de seguridad dice:"FALLADO" Deterioro por fuga CONSUMO ELEVADO

El encargado de mantenimiento dice:"FALLADO" N O I C I D N O C

TIEMPO

EL EQUIPO DEJA DE TRABAJAR

El gerente de producción dice:"FALLADO"

Figura 4.6:Diferentes puntos de vistas sobre la falla.

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El gerente de mantenimiento (quién controla el presupuesto de los aceites hidráulicos) puede pedir a los operadores el acceso al sistema hidráulico para reparar la fuga “porque el consumo de aceite es excesivo”. Sin embargo puede negarse el acceso porque los operadores piensan que la máquina “todavía esta trabajando OK”. Cuando esto pasa, el personal de mantenimiento (1) registra que la máquina no se entregó para el mantenimiento preventivo”, y (2) forma la opinión que sus colegas de producción “no creen en el MP”. Por razones similares, el gerente de mantenimiento no podrá programar a una persona de mantenimiento para reparar una fuga pequeña cuando es solicitada por el responsable de seguridad. En efecto, las tres partes ciertamente creen en la prevención. El problema real es que ellos no se han tomado el trabajo de ponerse de acuerdo en lo que significa exactamente “falla” por lo que no comparten una comprensión común de lo que están buscando prevenir. Este ejemplo ilustra tres puntos claves: •

•

•

El estándar de rendimiento acostumbra a definir la falla funcional, en otras palabras, el punto dónde decimos: “hasta aquí y no más allá”, define el nivel de mantenimiento proactivo necesario para evitar esa falla (en otros términos, para sostener el nivel requerido de rendimiento). Puede ahorrarse mucho tiempo y energía si éstos estándares de rendimiento se establecen claramente antes que ocurran las fallas. Los estándares de rendimiento acostumbran definir que la falla debe establecerse por los operadores y el personal de mantenimiento ya que trabajan juntos y tienen algo válido que decir sobre el comportamiento del recurso.

3.1. CÓMO DEBEN LISTARSE LAS FALLAS FUNCIONALES Las fallas funcionales se listan en la segunda columna de la hoja de Información de RCM. Está codificado alfabéticamente, como se muestra en la figura 4.7. RCM II INFORMACIÓN DEL SISTEMA 1996 ALADON S.A. FUNCIÓN 1 Encauzar todo el gas de descarga caliente de la turbina sin restricción a un punto fijo a 10 metros sobre el techo de la habitación de la turbina.

SISTEMA: TURBINA DE 5 MW SUB-SISTEMA: SISTEMA DE ESCAPE

FALLA FUNCIONAL Incapaz de encauzar todo el gas Flujo de gas restringido falla la contención del gas falla la conducción del gas al punto a 10 m sobre el techo de la habitación. 2 Reducir el nivel de ruido de descarga al nivel A El nivel de ruido excede el nivel ISO 30 a 150 m. ISO 30 a 150 m. 3 Asegurar que la temperatura superficial del A La temperatura superficial del ducto excede los 60°C. ducto dentro de la habitación de la turbina no exceda los 60°C. 4 Transmitir una señal de advertencia al sistema A Incapaz de enviar una señal de advertencia si la de control si la temperatura del gas de escape temperatura de la descarga excede los 475°C excede los 475°C y una señal de apagado si excede los 500°C a un punto a 4 metros de la B Incapaz de enviar una señal de apagado si la turbina. temperatura de la descarga excede los 500°C. A B C D

5 Permitir un movimiento libre del ducto como A No permite un movimiento libre del ducto. respuesta a los cambios de la temperatura.

Figura 4.7: Describiendo las fallas funcionales.

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4. RESUMEN La falta de capacidad de los equipos para realizar lo que sus usuarios desean que realice se toma como una falla. Es por ello que el recurso debe mostrar en todo momento mayor capacidad que la mínima deseada por el usuario, de lo contrario se podría estar hablando de una falla parcial y en el peor de los casos de una falla total. Otro aspecto que se debe considerar es: ¿quién decide cuando se está ante una falla? o ¿cuándo se próximo a fallar?, esto es tan importante y es tal su impacto en la gestión del mantenimiento, que solamente este aspecto puede acarrear grandes beneficios o enormes pérdidas.

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UNIDAD

Análisis de Modos y Efectos de Falla (FMEA)

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Indice

Indice Unidad V : “Análisis de modos y efectos de falla (FMEA)” 1.1. ¿QUÉ ES UN MODO DE FALLA? ......................................................................... 3 1.2. ¿POR QUÉ ANALIZAR LOS MODOS DE FALLA?.................................................... 4 1.3. CATEGORÍAS DE MODOS DE FALLAS................................................................. 7 1.3.1. CAÍDA DE LA CAPACIDAD ...................................................................... 8 1.3.1.1. DETERIORO...............................................................................8 1.3.1.2.FALLAS DE LUBRICACIÓN............................................................9 1.3.1.3.SUCIEDAD................................................................................10 1.3.1.4.DESMONTAJE...........................................................................10 1.3.1.5.ERRORES HUMANOS QUE REDUCEN LA CAPACIDAD...................10 1.3.2. INCREMENTO DEL RENDIMIENTO DESEADO (O DEL ESFUERZO APLICADO) POR ENCIMA DE LA CAPACIDAD INICIAL .............................11 1.3.2.1 SOSTENER DELIBERADAMENTE CARGA EXCESIVA.....................12 1.3.2.2. SOSTENER INVOLUNTARIAMENTE CARGA EXCESIVA.................13 1.3.2.3. SÚBITA CARGA EXCESIVA INVOLUNTARIA.......................................................................15 1.3.2.4 PROCESO O ALMACENAMIENTO INCORRECTO DE LOS MATERIALES ...........................................................................15 1.3.3. INCAPACIDAD INICIAL..........................................................................16 1.4. ¿CUÁNTO DETALLE?........................................................................................17 1.4.1. CAUSALIDAD........................................................................................17 1.4.1.1.CAUSAS RAÍZ............................................................................22 1.4.1.2.ERROR HUMANO.......................................................................23 1.4.2. PROBABILIDAD ....................................................................................23 1.4.3. CONSECUENCIAS..................................................................................24 1.4.4. CAUSA VS. EFECTO...............................................................................25 1.4.5. LOS MODOS DE FALLA Y EL CONTEXTO DE OPERACIÓN ........................26 1.5. EFECTOS DE FALLA .........................................................................................26 1.5.1. EVIDENCIA DE UNA FALLA....................................................................27 1.5.2. SEGURIDAD Y RIESGOS MEDIOAMBIENTALES .......................................28 1.5.3. DAÑOS SECUNDARIOS Y EFECTOS EN LA PRODUCCIÓN.........................29 1.5.4. ACCIÓN CORRECTIVA...........................................................................30 1.6. FORMULARIOS DEL FMEA................................................................................30 1.6.1. PROCEDIMIENTO .................................................................................32 1.6.2. EJEMPLOS............................................................................................33 2. RESUMEN................................................................................................................45

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UNIDAD V “ANÁLISIS DE MODOS Y EFECTOS DE FALLA (FMEA)” INTRODUCCIÓN El análisis de modos y efectos de falla (FMEA) es un nombre dado a un grupo de actividades que se realizan para asegurar que potencialmente todo lo que podría salir mal con un producto ha sido reconocido y que se tomarán las acciones pertinentes para impedir que las cosas salgan mal. En los años sesenta, los ingenieros del programa de vuelo a la luna, para encarar las consecuencias del mal funcionamiento de los vehículos espaciales, inventaron un método para prever los problemas que podrían ocurrir con cada componente. Estaban pensando más allá de las consideraciones del diseño normal, en las situaciones más raras que uno podría imaginar. Lo lograron en largas y concentradas sesiones de tormenta de ideas. El resultado de este enfoque contribuyó al éxito del aterrizaje en la luna en 1969. Con el declive del programa espacial en los 1970s, muchos ingenieros de la NASA encontraron trabajo en otras industrias y se llevaron el método de pronóstico de fallas con ellos. La técnica se conoció en el futuro como FMEA. En 1972, la NAAO, una organización para garantizar la calidad, desarrolló el primer programa de entrenamiento sobre la confiabilidad que incluyó un módulo para la ejecución del FMEA. Aunque los buenos ingenieros siempre han realizado un tipo de análisis FMEA en sus diseños, la mayoría de sus esfuerzos sólo fueron documentados en los formularios de despiece finales y en los dibujos de ensamble. La repetición de errores del pasado, sin embargo, era posible, porque las personas fueron asignadas a otras tareas, dejaron la compañía, etc. Por ejemplo, en la industria automotriz de los años setenta, como un seguro contra la responsabilidad civil, el FMEA se volvió una herramienta natural para disminuir las ocurrencias de fallas. Desde ese tiempo, la disciplina se ha extendiendo entre las compañías multimillonarias. A su vez, estas grandes compañías han estado presionando a sus proveedores a que adopten el FMEA para mejorar la confiabilidad de sus productos. OBJETIVOS ! ! !

Mostrar la definición de modo de falla y sus categorías. Elaborar el formato en el que se describe los modos de falla con sus diferentes niveles de detalle. Mostrar un procedimiento lógico para acciones correctivas después del FMEA.

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DISEÑO DEL FMEA El diseño del FMEA identifica las áreas que requieren consideraciones adicionales de diseño y/o prueba. Captura e ingresa datos al diseño, algunos de los cuales no podrían hacerse en otra parte y de hecho, podrían perderse. Se incluyen datos de otros departamentos como Fabricación, Ventas, Compra, Servicio, Confiabilidad y Garantía de calidad. Combinando los diferentes puntos de vista y la experiencia no sólo se mejora el diseño del producto sino también se mejora la aceptación de él a lo largo de la compañía y en el campo. El diseño del FMEA, llamado generalmente como FMEA, comienza después que se ha finalizado un diseño conceptual. Debe completarse substancialmente antes que se haya definido el hardware de la producción, para asegurar que la documentación de Producción incluya los datos del FMEA y que el beneficio potencial de la información de FMEA se utilice totalmente. También deben incorporarse los cambios subsecuentes a un producto. La documentación del FMEA debe ponerse al día periódicamente para registrar los cambios y su impacto en la confiabilidad y riesgo. El FMEA lo comienza el ingeniero responsable de la actualización del producto para fabricarlo y después que ha determinado que el producto diseñado trabajará de acuerdo a las especificaciones, puede hacerse y ensamblarse de acuerdo al plano y es servible y “seguro”. El objetivo al realizar el diseño del FMEA es: ! !

!

! !

!

Determinar si las especificaciones de rendimiento son apropiadas y completas. Determinar si y cómo el diseño puede ser inadecuado a las intenciones del diseñador tanto por razones de carga excesiva como de contaminación, condiciones extremas del clima, variaciones en la fabricación, en las condiciones de servicio, mal uso del cliente o negligencia, etc. Evaluar las consecuencias de un producto marginal cuando es detectado por un cliente. Cuantificar el riesgo. Identificar la necesidad de acciones correctivas y asignar las prioridades para su ejecución. Implementar y hacer el seguimiento de las acciones convenidas.

DEFINICIONES Se han definido las “funciones” y dado normas de funcionamiento de cualquier recurso, por lo que estamos definiendo los objetivos de mantenimiento con respecto a estos recursos. También se ha visto que definiendo fallas funcionales se puede determinar exactamente lo que queremos decir al decir "falló". Estos dos problemas fueron abordados por las primeras dos preguntas del proceso de RCM. Las próximas dos preguntas (5.1 y 5.2) buscan identificar los modos de falla que son bastante probables causen cada falla funcional y determinar cual es el efecto asociado a cada una de las fallas. Esto se hace realizando un Análisis de Modos y Efectos de Falla (FMEA), para cada falla funcional.

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1.1. ¿QUÉ ES UN MODO DE FALLA? Un modo de falla podría definirse como cualquier evento que es probable cause la falla de un recurso (sistema o proceso). Sin embargo, en la unidad 4 se explicó que es vago y simplista aplicar el término “falla” a un recurso o activo en conjunto. Es mucho más preciso distinguir entre una “falla funcional” (un estado de falla) y un “modo de falla” (un evento que podría causar un estado de falla). Esta distinción lleva a lo siguiente definición más precisa de un modo de falla: Un modo de falla es cualquier evento que causa una falla funcional

La mejor manera de mostrar la conexión y la distinción entre estados fallidos y los eventos que podrían causarlos, es primeramente listar las fallas funcionales, luego los modos de falla que podrían causar cada falla funcional, como se muestra en la Figura 5.1. La figura 5.1 también indica que por lo menos, una descripción de un modo de falla debería estar formado por un sustantivo y un verbo. La descripción debe contener bastante detalle para seleccionar una adecuada administración estratégica de la falla, pero no tanto detalle con lo que se perderían cantidades excesivas de tiempo en el proceso del análisis. En particular, los verbos usados para describir los modos de falla deben escogerse con cuidado, porque ellos influyen fuertemente en la selección del proceso para la política de administración de la falla. Por ejemplo, verbos tales como “fallas” o “roturas” o “funcionamientos defectuosos”' debe usarse sobriamente, porque ellos dan una pequeña o ninguna indicación acerca de lo que podría ser una manera apropiada de manejar la falla. El uso de verbos más específicos hace posible seleccionar un rango lleno de opciones para la administración de la falla. RCM II HOJA DE INFORMACION © 1996 ALADON LTD FUNCION 1

Transferir agua desde el tanque X hasta el tanque Y a no menos de 800 L/m.

SISTEMA Bombeo de agua de enfriamiento SUB-SISTEMA FALLA FUNCIONAL (pérdida de función) A Incapaz de transferir agua

1 2 3 4 5 6

B

Transfiere menos de 800 l/m

1 2

(causa de falla) Rodamientos dañados. Impelente trabaja sin control. Impelente se bloquea por objetos extraños. El cubo del acoplamiento se ha fracturado debido a la fatiga. Motor quemado. Válvula de entrada esta bloqueada, etc. Impelente desgastado. Línea de succión parcialmente bloqueada. …etc

Figura 5.1: Modos de Falla de una bomba.

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Por ejemplo, un término como “falla del acoplamiento” no proporciona ninguna pista acerca de lo que podría hacerse para anticipar o prevenir la falla. Sin embargo, si decimos “los pernos del acoplamiento están flojos” o “el acoplamiento falla debido a la fatiga”, entonces llega a ser mucho más fácil identificar una posible tarea proactiva. En el caso de válvulas o interruptores, uno debe indicar también si la pérdida de función es causada por el elemento fallando en la posición abierta o cerrada – “válvula bloqueada” dice más que “la válvula falla”. Si está interesado en una claridad completa, puede ser a veces necesario dar un paso más allá. Por ejemplo, “la válvula está bloqueada debido al óxido en el tornillo conductor”, es más claro que “la válvula está bloqueada”. De la misma manera, uno puede necesitar distinguir entre “rodamiento dañado debido al desgaste y raspaduras”' y “rodamiento dañado debido a la falta de lubricación”. 1.2. ¿POR QUÉ ANALIZAR LOS MODOS DE FALLA? Una sola máquina puede fallar por docenas de razones. Un grupo de máquinas o sistema como una línea de producción puede fallar por centenas de razones. Para toda la planta, el número puede subir a miles o incluso decenas de miles. La mayoría de los gerentes tiemblan pensando en el tiempo y esfuerzo que probablemente se necesitaría para identificar todos éstos modos de falla. Muchos deciden que este tipo de análisis es demasiado trabajo y abandonan por completo la idea. Haciendo esto, dichos gerentes pasan por alto el hecho que en el trabajo diario, el mantenimiento se maneja realmente al nivel de modo de falla. Por ejemplo: !

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Las ordenes de trabajo o demandas de trabajo son confeccionadas para cubrir modos de falla específicos. Día a día la planificación del mantenimiento hace planes para tratar un modo de falla específico. En la mayoría de empresas industriales, el personal de mantenimiento y operación se reúnen todos los días. Normalmente las reuniones consisten en discusiones sobre lo que ha fallado, lo que causó la falla (y quién es el culpable), qué se está haciendo para repararla y - a veces - lo que puede hacerse para evitar que pase de nuevo. En resumen, toda la reunión es para discutir los modos de falla. Por un largo periodo, el sistema de registro histórico ha registrado los modos de fallas individuales (o por lo menos, lo que fue hecho para rectificarlos).

Desgraciadamente, en muchos casos, éstos modos de falla son discutidos, registrados o tratados nuevamente después que han ocurrido. Tratar con fallas después que ellos han ocurrido es por supuesto la esencia del mantenimiento reactivo.

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La gestión Proactiva por otro lado, tratan con eventos antes que ellos ocurran o por lo menos, decidiendo cómo deberían ser tratados si hubieran ocurrido. Para hacer esto, necesitamos saber de antemano qué eventos son probables que ocurran. Los “eventos” en este contexto son los modos de falla. Así, si deseamos aplicar de verdad el mantenimiento proactivo a cualquier recurso físico, debemos intentar identificar todos los modos de falla que son bastante probables que afecten ese recurso. Idealmente, ellos deberían ser identificados completamente antes que ocurran o si esto no es posible, antes que ocurran de nuevo. Una vez que cada modo de falla ha sido identificado, es posible considerar lo que pasa cuando esto ocurre, evaluar sus consecuencias y decidir qué (si algo) debería hacerse para anticipar, prevenir, detectar o corregir - o quizás incluso para rediseñarlo. Así el proceso de selección de tareas de mantenimiento - y mucho de la subsiguiente administración de estas tareas - se lleva al nivel de modo de falla. Esto se ilustra brevemente en el ejemplo siguiente: Considere nuevamente la Hoja de Información RCM mostrada en la figura 5.1. Esta se aplica para la función primaria de la bomba mostrada en la Figura 3.1. La Figura 5.2 muestra que la bomba es de acoplamiento directo simple, de una sola etapa y por la parte posterior a la zona de succión esta sellada con un sello mecánico. En este ejemplo, vemos más de cerca los tres modos de falla que se piensa que es probable sólo afectan el impulsor. Estos son discutidos a continuación con más detalle y resumido en la Figura 5.2: !

El desgaste del Impulsor: es probable que sea un fenómeno relacionado con la edad. Como se muestra en la Figura 5.1, es probable que estos conformen el segundo de los seis modelos de falla introducidos en la figura 2.5 (Modelo de Falla B). Así, si conocemos a grosso modo cuál es la vida útil del impulsor y si las consecuencias de falla son bastante serias, entonces podemos decidir prevenir esta falla cambiando el impulsor justo antes que llegue al final de su vida útil.

Figura 5.2 Fallas del impulsor de una bomba.

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Impulsor atascado por un objeto extraño: la posibilidad que un objeto extraño apareciera en la línea de succión ciertamente no tendrá nada que ver con cuánto tiempo el impulsor ha estado en servicio. Como resultado este modo de falla ocurrirá básicamente debido al azar (Modelo E en la Figura 2.5). En este caso, no habría ninguna advertencia acerca de la ocurrencia de la falla. Así, si las consecuencias fueran bastante serias y la falla ocurriera bastante a menudo, es probable que consideremos modificar el sistema, quizás instalando algún tipo de filtro o protección en la línea de succión. Impulsor sin control: si el mecanismo fijación del impulsor está diseñado adecuadamente y todavía no hay un control sobre el mismo, la causa sería que no se colocó adecuadamente la primera vez. (Si conocemos que fue así, quizás el modo de falla debería actualmente ser descrito como “impulsor ajustado incorrectamente”). Esto indicaría que la falla probablemente ocurrirá poco después del arranque, como se muestra en la figura 5.2 (Modelo F en la figura 2.5) y probablemente trataríamos de mejorar el entrenamiento o los procedimientos.

Este ejemplo refuerza el punto que el nivel al que manejamos el mantenimiento de cualquier recurso no está al nivel del recurso en su conjunto (en este caso, la bomba), ni tampoco al nivel de cualquier componente (en este caso, el impulsor), sino al nivel de cada modo de falla. Así antes que podamos desarrollar una estrategia sistemática de gestión del mantenimiento proactivo para cualquier recurso, debemos identificar que modo de falla es (o podría ser). El ejemplo también sugiere que uno de los modos de falla puede ser eliminado por un cambio en el diseño y otro mejorando el entrenamiento y los procedimientos. Así no todo los modos de falla se tratarían con un mantenimiento programado. También note que la administración de las soluciones de las fallas propuestas en la Figura 5.2, representan sólo una de las muchas posibilidades en cada caso. Por ejemplo podríamos monitorear la vida del impulsor supervisando el rendimiento de la bomba y solo cambiar el impulsor cuando sea necesario. También debemos tener en mente que agregando un filtro a la línea de la succión agregamos tres posibilidades más de falla que a su vez necesitan ser analizadas (se podría bloquear, podría agujerearse y por consiguiente podría cesar la protección y se podría desintegrar dañando el impulsor). Todos estos puntos indican que la identificación de modos de falla es uno de los pasos más importantes en el desarrollo de cualquier programa cuya intención sea garantizar que los recursos continúen cumpliendo su función. En la práctica, dependiendo de la complejidad del elemento, su contexto de operación y el nivel a cual se está analizando, normalmente se listan entre uno y treinta modos de falla por cada falla funcional.

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A continuación se consideran dos de los problemas claves en esta área bajo los títulos siguientes: las categorías de modos de falla y el nivel de detalle. Después de esto, se consideran los efectos de falla, las fuentes de información para un FMEA y cómo deben listarse los modos y efectos de falla. 1.3. CATEGORÍAS DE MODOS DE FALLAS Algunas personas consideran que el mantenimiento trata completamente y solamente – con el deterioro. Algunos incluso van más allá hasta especificar que el FMEA aplicado a sus recursos debería tratar con los modos de falla causados por deterioro y deben ignorar otras categorías de modos de falla (como errores humanos y fallas del diseño). Esto es un grave error, porque con frecuencia ocurre a menudo que el deterioro causa sorprendentemente una proporción pequeña de las fallas. En estos casos, restringiendo así el análisis del deterioro, pueden llevar a una estrategia incompleta de mantenimiento. Por otro lado, si uno acepta que el mantenimiento es un medio para asegurar que los recursos físicos continúen haciendo cualquier cosa que el usuario quiera que hagan, entonces un programa de mantenimiento debe dirigirse a todos los eventos que son bastante probables que amenacen esa funcionalidad. Los modos de falla pueden ser clasificados en uno de los siguientes tres grupos: 5.3.1. Cuando la capacidad cae debajo del rendimiento deseado. 5.3.2. Cuando se desea que el rendimiento se eleve por encima de la capacidad inicial. 5.3.3. Cuando el recurso no es capaz de hacer lo que se desea en la salida.

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1.3.1.


CAÍDA DE LA CAPACIDAD

Figura 5.3: Modo de Falla Categoría 1.

La primera categoría de Modos de Falla cubre situaciones donde al principio la capacidad esta por encima del rendimiento deseado, pero luego cae debajo del rendimiento deseado después que el activo es puesto en servicio como se ilustra en la figura 5.3. Las cinco causas principales de reducción de la capacidad son las siguientes: 1.3.1.1. DETERIORO Cualquier activo físico que cumple una función y entra en contacto con el mundo real, esta sujeto a una variedad de tensiones. Estas tensiones causan el deterioro del activo disminuyendo su capacidad o más exactamente su resistencia a la fatiga. Eventualmente, la resistencia cae tanto que el activo ya no puede entregar el rendimiento deseado – en otras palabras, falla. El deterioro cubre todas las formas de “desgaste y roturas” (fatiga, corrosión, abrasión, erosión, evaporación, degradación del aislante, etc.). Estos modos de falla deben ser incluidos en una lista de modos de falla dondequiera se piense que puedan aparecer. El nivel de detalle con el cual se necesita registrarlos se discute más adelante en esta unidad. Pág. 8

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1.3.1.2. FALLAS DE LUBRICACIÓN La lubricación está asociada con dos tipos de modos de falla. La primera concerniente a la falta de lubricante y la segunda a la falla del lubricante en si mismo. Con respecto a la falta de lubricante, las cosas han cambiado considerablemente en las ultimas dos décadas. Hace veinte años, la mayoría de los puntos de lubricación eran llenados manualmente. El costo de lubricar cada uno de estos puntos era pequeño comparado con el costo de no hacerlo. Fue también muy pequeño comparado con el costo de analizar en detalle los requerimientos de lubricación en cada punto. Esto significa que no tenía valor hacer un análisis profundo para establecer un programa de lubricación. En cambio normalmente estos programas fueron iniciados sobre la base de un rápido estudio de un especialista en lubricación. Hoy en día sin embargo, los componentes “sellados de por vida” y los sistemas de lubricación centralizados han llegado a ser la norma en la mayoría de las industrias. Esto ha conducido a una masiva reducción en el número de puntos donde se tenia que aplicar aceite o grasa a una maquina y un masivo incremento en las consecuencias de las fallas (especialmente las fallas de los sistemas de lubricación centralizados). Desde un punto de vista analítico, ahora esto permite un ahorro efectivo en los costos si: !

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Se emplea RCM para analizar los sistemas de lubricación centralizados. Se consideran las perdidas de lubricante en los pocos puntos restantes de lubricación manual como un modo de falla individual.

La segunda categoría de fallas asociada con la lubricación, esta referido al deterioro del lubricante en sí. Esto es causado por fenómenos tales como la contaminación de las moléculas de aceite por oxidación del aceite base y término del aditivo. En algunos casos el deterioro del aceite puede ser agravado por el aumento de lodo o por la presencia de agua o de otros contaminantes. Un lubricante también puede fallar en su trabajo simplemente porque se ha empleado un aceite inadecuado (o mal seleccionado). Si alguno o todos estos modos de falla son considerados probables en su contexto operativo, deben ser registrados y sujetos a un mayor análisis. (Esto también se aplica a aceites de transformadores y aceite hidráulico).

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1.3.1.3. SUCIEDAD La suciedad o el polvo es una causa muy común de falla. Interfieren directamente con las máquinas causando bloqueo, deslizamiento o embotamiento. Es también una causa principal de falla de funciones que tienen que ver con la apariencia del activo (se ve limpio o se ve sucio). La suciedad también puede causar problemas en la calidad del producto o ingresar dentro del mecanismo de sujeción de las máquinas y causar desalineamiento o ingresar directamente dentro de los productos tales como comida, productos farmacéuticos o en el camino de recorrido del aceite de lubricación de los motores. Como resultado, las fallas causadas por la suciedad deben ser puestas en una lista dentro del FMEA, cuando probablemente interfieran con una función significante de los activos. 1.3.1.4. DESMONTAJE Si algunos de los componentes de la máquina se caen, los montajes fallan por completo o por partes y al azar y sus consecuencias son muy serias y deben ser listadas. Estos son normalmente fallas de soldaduras, juntas soldadas o remachadas, ambos por fatiga o por corrosión o por falla de componentes roscados tales como tornillos, conexiones eléctricas o de tuberías los cuales también pueden fallar por fatiga o corrosión o simplemente se rompen. También se debe tener cuidado de registrar las funciones y los modos de falla asociados a los mecanismos de cierre tales como los pines deslizantes y tuercas de cierre cuando se considere la integridad del montaje. 1.3.1.5. ERRORES HUMANOS CAPACIDAD

QUE

REDUCEN

LA

Son errores causados por las personas lo cual reduce la capacidad de los procesos que se extienden hasta no poder cumplir la función requerida por el usuario. Por ejemplo podemos citar a las válvulas operadas manualmente dejadas cerradas causando que el proceso no pueda arrancar, partes incorrectamente ajustadas por personal de mantenimiento o sensores colocados de tal manera que la máquina se para cuando nada esta mal.

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Si se conoce que modos de falla de este tipo pueden ocurrir, estos deben ser registrados en el FMEA de tal modo que se puedan considerar más tarde dentro del proceso decisiones apropiadas para gestionar las fallas. Sin embargo, cuando se liste los modos de falla causadas por las personas, se debe tener cuidado simplemente de registrar “que estuvo mal” y no “quién lo causo”. Si ponemos mucho énfasis en el “quién”, el análisis podría llegar a ser innecesariamente adverso y la gente empezaría a perder de vista el hecho que es un ejercicio para evitar o resolver problemas y no para atacar con reproches. Por ejemplo es suficiente decir “la válvula de control esta ajustada demasiado alto” y no “la válvula de control esta incorrectamente ajustada por el técnico de instrumentación”. 1.3.2.

INCREMENTO DEL RENDIMIENTO DESEADO (O DEL ESFUERZO APLICADO) POR ENCIMA DE LA CAPACIDAD INICIAL La segunda categoría de modos de falla ocurre cuando el rendimiento deseado está dentro de la capacidad del recurso cuando se pone en servicio por primera vez, pero luego el rendimiento deseado aumenta hasta exceder la capacidad. Esto causa que el recurso falle en una de las dos maneras siguientes: !

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El rendimiento deseado sube hasta que el recurso ya no puede entregar más. El aumento del esfuerzo causa un deterioro acelerado y el activo llega a ser no confiable y por lo tanto inservible.

Un ejemplo del primer caso ocurre si los usuarios de la bomba mostrada en la figura 3.1 hubieran aumentado la salida del tanque a 1 050 litros por minuto (y la bomba solo envía 1 000 litros por minuto). Bajo estas circunstancias, la bomba es incapaz de llenar el tanque. (Note en este caso que los usuarios no están obligando a la bomba a trabajar más rápido - sino simplemente tienen la válvula abierta a una mayor capacidad del sistema.) El segundo caso ocurre por ejemplo si el dueño de un automóvil cuyo motor tiene su limite a 6 000 rpm persiste en trabajar el motor a 7 000 rpm. Esto causa el deterioro más rápido que si el usuario trabaja dentro del límite descrito. Este fenómeno esta ilustrado en la figura 5.4. Esto ocurre por cuatro razones, las primeras tres tienen que ver con el error humano:

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Figura 5.4: Modo de Falla categoría 2.

1.3.2.1. SOSTENER DELIBERADAMENTE CARGA EXCESIVA En muchas industrias, los usuarios tienen la tentación de acelerar una equipo en respuesta a la demanda existente. En otros casos, la gente emplea los activos adquiridos para un producto para procesar otro con diferentes características (más grandes, unidades más pesadas o estándares de calidad más altos). Las personas hacen esto con la creencia que sacarán más de sus medios sin ningún incremento en la inversión de capital. Esto incluso puede ser verdad en el corto plazo. Sin embargo, esta solución nos lleva en el largo plazo a penalidades en términos de disponibilidad o confiabilidad reducida, sobre todo cuando las tensiones aumentadas empiezan a aproximarse o exceden la capacidad del recurso para resistirlos.

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(Este fenómeno causa algunas de las disputas más feroces entre el personal de mantenimiento y el personal de operación. Cuando esto ocurre, el personal de operación tiende a afirmar que “debe haber algo malo con el mantenimiento”, mientras que mantenimiento acusa a los operarios de “conducir la máquina hacia la muerte”. Estas disputas ocurren porque el personal de operaciones normalmente actúa en función de lo que ellos requieren de cada recurso, mientras el personal de mantenimiento tiende a pensar en términos de lo que puede hacer el activo. Ninguno de ellos esta “mal”, simplemente están considerando el problema desde dos puntos de vista diferentes). En estos casos, llevando a cabo “mejores” procedimientos de mantenimiento harán poco o nada para resolver el problema. De hecho, manteniendo una máquina que no puede entregar el rendimiento deseado se asemeja a reestructurar las sillas de cubierta del Titanic. En tales casos necesitamos ver más allá de las soluciones de mantenimiento. Las dos opciones son modificar el recurso para mejorar su capacidad inherente o bajar nuestras expectativas y operar la máquina dentro de sus capacidades existentes. 1.3.2.2. SOSTENER INVOLUNTARIAMENTE CARGA EXCESIVA Muchas industrias responden al aumento de la demanda emprendiendo un programa formal de “eliminación del cuello de botella”. Estos programas traen consigo el aumento de la capacidad y una facilidad de producción – tal como una producción en línea – para lograr un nuevo nivel de rendimiento deseado. Sin embargo, muchas de las mortificaciones de sus patrocinadores, es que estos programas parecen a menudo terminar causando más problemas que soluciones. Esto normalmente pasa porque se omiten del programa algunos subsistemas o componentes pequeños, normalmente con devastadores resultados. Se ilustra en la figura 5.5 cómo ocurre esto.

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Figura 5.5: Impacto desestabilizador del “Cuello de botella”.

omo se puede ver en el ejemplo, la demanda de los productos producidos se ha incrementado y para satisfacer a los usuarios se ha incrementado la salida de 400 a 500 toneladas por semana. Las líneas punteadas representan la capacidad de cada operación. Se muestran que la mayoría de las operaciones son capaces de alcanzar el nuevo requisito. Sin embargo, las operaciones 3, 8 y 10 tienen una capacidad menor de 500 toneladas, así que ellos son el “cuello de botella”. Para lograr el nuevo objetivo, los usuarios deben eliminarlos instalando nuevas máquinas o componentes que sean capaces de producir más de 500 toneladas por semana. Esto también incrementa la energía suministrada. Sin embargo, en este ejemplo la necesidad de actualizar el equipo de suministro de aire fue pasado por alto, por lo que la planta empezó a tener problemas intermitentes cuando la exigencia de aire estaba al máximo. (Note que aunque las operaciones inalteradas son capaces de producir más de 500 toneladas, el programa ha reducido su margen por el deterioro, por lo que también empiezan a fallar con más frecuencia). Claramente, si una planta está sufriendo modos de falla de este tipo, deben registrarse en el FMEA para que puedan ser tratados apropiadamente. (Algunas organizaciones Industriales han encontrado que a pesar de los mejores esfuerzos de sus ingenieros, los programas de “eliminación de cuellos de botella” causan tanta inestabilidad que están prohibidos, sino en todo, restringido a circunstancias controladas rigurosamente. En estos casos el crecimiento debe tomarse en cuenta en el diseño de la planta original y/o en la construcción de nuevas plantas).

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1.3.2.3. SÚBITA CARGA EXCESIVA INVOLUNTARIA Muchas fallas son causadas por un súbito y (usualmente) no intencional aumento de la carga aplicada, normalmente causado por uno de los siguientes motivos: !

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Operación incorrecta (por ejemplo si una máquina es puesta en reversa mientras está funcionando en sentido correcto). Montaje incorrecto(por ejemplo sobre ajuste de un tornillo). Daño externo (por ejemplo, un golpe a una bomba o descarga eléctrica debido a una instalación con protección deficiente).

Éstos realmente no son aumentos del rendimiento deseado, porque nadie quiere que el operador ponga la máquina en marcha atrás en el peor momento o que un golpe quiebre la bomba. Sin embargo, pertenecen a ésta categoría porque el esfuerzo aplicado se eleva por encima de la capacidad del recurso que puede soportar. Si cualquiera de éstos modos de falla se piensa son razonablemente probables dentro del contexto bajo consideración, deberían ser incorporados en el FMEA. 1.3.2.4. PROCESO O ALMACENAMIENTO INCORRECTO DE LOS MATERIALES Los procesos de fabricación con frecuencia sufren fallas funcionales causados por el procesado de materiales que están fuera de especificación (ciertas variables tales como consistencia, dureza o pH). Similarmente las plantas de almacenamiento con frecuencia sufren de un inadecuado o incompatible almacenamiento de materiales. En ambos casos, las máquinas fallan o trabajan mal porque no pueden manejar materiales fuera de las especificaciones. Esto puede verse como un aumento del esfuerzo aplicado.

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En la práctica, éstos “modos de falla” raramente son el resultado de una falla del recurso bajo revisión, pero casi siempre es el efecto de una falla en otra parte del sistema. Esto significa que la acción para remediarlo tiene que ser aplicada a diferentes recursos. Sin embargo, reconocer estas fallas cuando se analizan los recursos afectados ayuda a asegurar que ellos recibirán atención cuando el sistema que realmente está causando el problema sea analizado. Como resultado, estos modos de falla deberían ser incorporados en el FMEA (donde son conocidos los efectos del recurso bajo revisión), como un comentario en la columna de efectos de falla lo cual dirige la atención a la fuente real del problema. 1.3.3.

INCAPACIDAD INICIAL

Figura 5.6: Modo de Falla Categoría 3.

En la unidad III se ha explicado que para que cualquier recurso sea mantenible, su rendimiento deseao debe estar dentro de su capacidad. La mayoría de los recursos deben seleccionarse de esta manera. Sin embargo hay situaciones que elevan el rendimiento deseado sobre la capacidad inicial de salida como se muestra en la figura 5.6.

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Este problema de incapacidad raramente afecta a todos los recursos. Normalmente afecta una o dos funciones de uno o dos componentes, pero estos eslabones débiles perturban el funcionamiento de toda la cadena. El primer paso para corregir problemas de esta naturaleza es listarlos como modos de falla en un FMEA. 1.4. ¿CUÁNTO DETALLE? Al inicio, se mencionó que los modos de falla deberían ser descritos con bastante detalle para poder seleccionar una estrategia apropiada de gestión de la falla, pero no con tanto detalle que haga que se pierda un tiempo excesivo en el análisis del proceso mismo. Los modos de falla deberán ser definidos con suficiente detalle para hacer posible la selección de una política conveniente de gestión de fallas.

En la práctica, puede ser sorprendentemente difícil encontrar un apropiado nivel de detalle. Sin embargo, es importante hacerlo así, porque el nivel de detalle afecta profundamente la validez del FMEA y la cantidad de tiempo necesario para hacerlo. Muy poco detalle y/o muy pocos modos de falla conducen a un análisis superficial y algunas veces peligroso. Por otro lado, demasiados modos de falla y/o demasiados detalles causan que el proceso entero del RCM tomen más tiempo que el necesario. En casos extremos, el detalle excesivo puede causar que el proceso tome dos o incluso tres veces más de tiempo que el necesario (un fenómeno conocido como la parálisis del análisis). Esto significa que es esencial intentar encontrar el equilibrio correcto. Algunos de los factores claves que deben tomarse en cuenta son discutidos en los párrafos siguientes. 1.4.1.

CAUSALIDAD Las causas de cualquier falla funcional pueden definirse a cualquier nivel de detalle y los diferentes niveles son apropiados en situaciones diferentes. Por un lado, a veces es suficiente resumir las causas de una falla funcional en una sola declaración, tal como “la máquina falla”. Por otro lado, podemos necesitar considerar lo que esta mal a nivel molecular y/o explorar los más remotos extremos de la psiquis de los operadores y mantenedores para definirlas como las llamadas causas raíz de la falla. En la figura 5.7 se ilustra hasta que punto los modos de falla pueden ser descritos a diferentes niveles de detalle.

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La figura 5.7 esta basada en la bomba mostrada en la figura 5.2, algunos de cuyos modos de falla se listaron en la figura 5.1. La figura 5.7 lista maneras en las que la bomba podría sufrir la falla funcional “completamente incapaz de transportar agua”. Estos modos de falla son considerados en siete diferentes niveles de detalle. El nivel más alto (nivel 1) es la falla completa de la bomba. El nivel 2 reconoce la falla de los cinco mayores componentes de la bomba - la bomba, el eje de propulsión, el motor, el suministro de energía y la entrada/salida. Después de esto las fallas son consideradas progresivamente con más detalle. Al considerar este ejemplo, note que:

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Tecsup Virtu@l Nivel 1

Nivel 2

Gestión del Mantenimiento Basado en la Confiabilidad Nivel 3

Nivel 5 I.

Conjunto de fallas de una bomba

Fallas de una bomba

Fallas del impulsor

Ruptura de la carcasa

Impulsor se movía al garete

Tuerca de montaje desecha Hilo de la tuerca de montaje gastados

La tuerca no tuvo correcto ajuste Hilos erosionados/ corroídos Tuerca de mal material

Tuerca del impulsor agrietada

Tuerca del impulsor sobreajustada Tuerca de mal material

Chaveta del impulsor cizallado

Incorrecta especificación del acero Incorrecta suministro del acero

Objetos rompen el impulsor

Partes en el sistema después de MP Objetos extraños entran al sistema

Tornillos de la carcasa flojos

Tornillos de la carcasa no ajustados Se perdió tornillo por la vibración Hilos en la carcasa corroídos Falla de tornillos por fatiga Incorrecto ajuste de la junta Falla por traqueteo Carcasa despedazada por un vehículo Despedazada por un objeto desde el cielo Sello abrasionado Bajo nivel de agua Error en el ensamble Error en el ensamble

Error de ensamble Filtro de succión no instalado Filtro agujereado por la corrosión Error de ensamble

Falla en la junta de la carcasa Carcasa despedazada

Fallas en el sello de la bomba

Desgaste normal Giro en seco Sello mal alineado Sello c/caras secas Sello mal colocado

El sello instalado estuvo dañado Nivel 1

Nivel 2

Nivel 3

Nivel 7

Error en el ensamble Material mal especificado Material mal suministrado Error en el ensamble Material mal especificado Material mal suministrado Error en el diseño Obtención errónea Mal almacenamiento Mala requisición Ver apéndice 2 Error de ensamble Ver apéndice 2

Error de ensamble

Ver apéndice 2

Error de operación Bomba en posición vulnerable Carcasa golpeada por meteorito Carcasa golpeada por aeroparte

Ver apéndice 2 Error de diseño

Ver apéndice 2 Ver apéndice 2

Sello mal suministrado

Obtención errónea Mal almacenamiento


Sello mal especificado Sello de bomba se cayó en almacén Sello de bomba dañada en tránsito

Error en el diseño Error en el almacenamiento Obtención errónea

Ver apéndice 2 Ver apéndice 2 Ver apéndice 2

Nivel 5 II.

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Nivel 6

Nivel 4

Nivel 6

Nivel 7

Nivel 4

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Tecsup Virtu@l Conjunto de fallas de una bomba

Fallas del motor

Gestión del Mantenimiento Basado en la Confiabilidad Rodamiento agarrotado

Desgaste normal

Carga axial excesiva Fallas de lubricación

Fatiga subsuperficial en el anillo exterior Caminos de rodadura desgastados Motor subdimensionado Fallan sellos del rodamiento

Error de ensamble

Sellos dañados en la instalación Escasa protección de los sellos Aceite de base oxidante Grasa licuada Aditivos incompletos Error de manufactura Rodamiento se cayó en el almacén Dañado en el tránsito Rodam. Golpeado con un martillo Error de ensamble Rodam. Suministrado con defectos Corroído en el almacén Mal especificado Mal suministrado Ver apéndice 2

Aislamiento deteriorado Motor opera con excesiva carga Aislamiento húmedo

Desgaste normal Error de operación Fallas en las empaquetaduras

Fallas por la grasa

Rodamiento mal instalado

Inadecuada envasado del lubricante Dañado previo a la instalación Dañado durante la instalación Mal alineado Rodam. Instalado esta defectuoso Rodam. Instalado es inadecuado

Motor en reversa Devanado el estator quemado

Rebobinado incorrecto Motor con fallas en el aislamiento

No arranca Nivel 1

Nivel 2

Rejilla del ventilador llena de polvo

Fallan ventiladores

Ventilador montado al revés Ventilador no está bien fijado Ver apéndice 2

Error de operación

Nivel 3

Nivel 5

Error de almacenamiento Obtención errónea Error de ensamle Ver apéndice 2 Error de manufactura Error de almacenamiento Error de diseño Obtención errónea

Almacenado en área húmeda Empaquet. de caracasa mal fijadas Rocear agua sobre el motor Tornillos de la carcasa flojos

Ver apéndice 2 Deterioro Normal Incorrectamente fijadas Se cayó en el almacén Golpe de objeto extra Error de almacenamiento Error de ensamble Error de operación Error de ensamble

Error de ensamble Error de ensamble


Carcasa dañada

Motor sobrecalentad

Error de ensamble Error de manufactura

Nivel 6

Nivel 7

III. Nivel 4

Conjunto de fallas de una

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Fallas en la propulsión

Eje cizallado

Cizallado debido a la fatiga

Elevada tensión en algunas partes del eje

Filetes muy agudos Filetes mal construidos

Error de diseño Error de manufactura

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bomba Chavetas cizalladas Válvula cerrada

Fallas en la energía

Válv. Cierre atascada Válv. Cierre floja Falla el interruptor principal

Falso contacto

Falla en el cableado de poder

Acero mal especific. Ac. Mal suministrado Chavetas muy cortas Manija perdida Eje de la válvula agarrotado Error de operación Fallas del contactor

Puntos de contacto desgastados Bobina magnética quemada Resortes fallan por fatiga Contactos sucios

Ver apéndice 2 Error de ensamble

Puntos sucios en la instalación Cubierta de panel permite ingresar polvo Ver apéndice 2

Error de ensamble Cubierta mal fijada Cubierta no apropiada

Obtención errónea Fusible suministrado con defectos Fusible dañado en la instalación Ver apéndice 2

Ver apéndice 2 Error de manufactura Error en el ensamble

Ver apéndice 2 Error en el ensamble Error de diseño

Conexión floja

Error de operación Cable demasiado largo Cable muy delgado Aflojamiento en servicio

Conexión corroída

Instalación muy floja Falla en la caja de terminales

Error en el ensamble Dañada por impacto Sello no bien fijados

Error de ensamble Derivaciones sobrecargadas Fusible mal colocado Defectos en la conexión

Desconexión accidental Falla aislamiento

Error de operación

Cable dañado

Acero mal manufacturado Ver apéndice 2 Ver apéndice 2 Ver apéndice 2 Error de ensamble Grasa fugó entre las ranuras Grasa mal utilizada

Ver apéndice 3

Sobrecarga partes de baja tensión Falsa falla de fusible

Fallan conexiones

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Acero suministrado con defectos Error de diseño Obtención errónea Error de ensamble Manejo canibalizado Debido a al corrosión

Revestimiento deteriorado Revestimiento mal manufacturado Dañado por impacto Cable abrasionado

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Los niveles han sido definidos y los modos de falla asignados a cada nivel solo con el propósito de este ejemplo. No son un tipo de clasificación universal. La figura 5.7 no muestra todas las posibilidades de falla de cada nivel por lo tanto no usar este ejemplo como un modelo definitivo. Es posible analizar algunos de los modos de falla en niveles aun más bajo que el nivel 7, pero en práctica raramente es necesario hacerlo así. Los modos de falla listados solo se aplican a la falla funcional “incapaz de transportar completamente agua”. La figura 5.7 no muestra modos de falla que causarían otras fallas funcionales, como pérdida de contención o pérdida de protección.

El primer punto que surge de este ejemplo es la conexión entre el nivel de detalle y el número de fallas listadas. El ejemplo muestra que cuanto más se profundiza en el FMEA, se pueden listar un gran número de modos de falla. Por ejemplo, Hay cinco modos de falla listadas en el nivel 2 de la bomba, pero hay 64 en el nivel 6. Los dos problemas más importantes que surgen de la figura 5.7 se relacionan con las “causas raíz” y los errores humanos. Ellos son discutidos a continuación. 1.4.1.1. CAUSAS RAÍZ El termino “causa raíz” es frecuentemente usado en conexión con el análisis de fallas. Esto implica que si uno se introduce lo suficiente, es posible arribar a un nivel final y absoluto de causalidad. De hecho es raro este caso. Por ejemplo, en la figura 5.7 el modo de falla “perno del impulsor sobre ajustado” esta listado en el nivel 6 y es causado por un “error de montaje” en el nivel 7. Si fuéramos un nivel más allá, el error de montaje podría haber ocurrido porque el “mecánico estaba distraído” (nivel 8). El podría haber estado distraído porque su “hijo estaba enfermo” (nivel 9). Esta falla podría haber ocurrido porque el “niño comió comida en mal estado en el restaurante” (nivel 10). Claramente, este proceso de perforación hacia adentro podría seguir casi eternamente – más allá del punto en el que la organización esta realizando el FMEA y tiene control sobre los modos de falla. Esto implica que el nivel en el cual cualquier modo de falla debería ser identificado es el nivel en el cual es posible identificar una apropiada política de gestión de la falla. (Esto es igualmente cierto cuando uno esta llevando un FMEA antes que la falla ocurra o un “análisis de la causa raíz” después que la falla ha ocurrido.)

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El hecho que el nivel apropiado puede variar para diferentes modos de falla significa que no tenemos que hacer la lista de todos los modos de falla al mismo nivel dentro de la Hoja de Información del Trabajo. Algunos modos de falla podrían ser identificados en el nivel 2, otras en el nivel 7 y el resto en alguna parte entre ellos. Por ejemplo, en un contexto particular, podría ser apropiado listar solo los modos de falla de un cierto nivel, en la figura 5.7. Y en otro contexto podría ser apropiado un FMEA completo para una bomba idéntica consistente en un simple modo de falla “La bomba falla”. Otro contexto podría llamar otra selección. Obviamente, para ser capaz de detenerse en el nivel apropiado, las personas que hacen estos análisis debe ser conscientes del rango total de opciones y políticas de gestión de fallas. 1.4.1.2. ERROR HUMANO En este capítulo se mencionó varias maneras generales de errores humanos que podrían causar fallas en las máquinas. Se sugiere que si se piensa que los modos de falla asociados con ellos son bastante probables, deberían ser incorporados en el FMEA. Esto se ha hecho en la figura 5.7, donde todos los modos de falla que acaban con la palabra “error” son alguna forma de error humano. 1.4.2.

PROBABILIDAD Diferentes modos de falla ocurren a frecuencias diferentes. Algunos pueden ocurrir regularmente, a intervalos medios medidos en meses, semanas o días. Otros igual pueden ser extremadamente improbables, con tiempo promedio entre ocurrencias medidos en millones de años. Al preparar un FMEA, deben tomarse decisiones continuamente acerca de qué modos de falla son tan improbables que puedan ser ignoradas. Esto significa que no intentamos listar todas las fallas simples posibles sin tener en cuenta su probabilidad. Cuando liste modos de falla, no trate de listar todas las fallas simples posible sin considerar su probabilidad

Sólo modos de falla que podrían esperarse que ocurran razonablemente en el contexto en cuestión deberían ser registrados. Una lista de modos de falla “probablemente razonables” debería incluir lo siguiente: !

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Fallas que han ocurrido antes en los mismos o similares recursos.- Éstos son los candidatos más obvios para ser incluidos en un FMEA a menos que el recurso se halla modificado para que la falla no pueda ocurrir de nuevo. Como se discutió, las fuentes de información sobre estas fallas incluyen a las personas que conocen bien el recurso (sus propios empleados, vendedores o otros usuarios del mismo equipo), la historia técnica registrada y los bancos de datos.

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!

!

Los modos de falla que ya son rutinas del mantenimiento proactivo.- y lo qué ocurriría si ningún mantenimiento proactivo se estuviera haciendo. Una manera de asegurar que ninguno de éstos modos de falla se hayan pasado por alto es estudiar los programas de mantenimiento y preguntar “¿qué modo de falla ocurriría si no hiciéramos esta tarea?". Sin embargo, una revisión de los programas existentes sólo debe llevarse a cabo como un chequeo final después que el análisis RCM se ha completado, para reducir la posibilidad de perpetuar el status quo. (Algunos usuarios de RCM están tentados a asumir que todos que los modos de falla razonablemente probables están cubiertos por sus sistemas de PM existentes y que éstos son los únicos modos de falla que necesitan ser considerado en el FMEA. Esta asunción los lleva a desarrollar completamente el FMEA trabajando al revés, desde su programa de mantenimiento existente y luego trabajando otra vez con los últimos tres pasos del proceso RCM. Este enfoque normalmente se adopta en la creencia que se acelerará el proceso. De hecho este acercamiento no se recomienda porque entre otras limitaciones, lleva a un análisis del RCM peligrosamente incompleto). Cualquier otro modo de falla que todavía no ha ocurrido pero que está considerado con una posibilidad real.- Identificando y decidiendo cómo tratar con fallas que no han sucedido todavía es un rasgo esencial de la gestión proactiva en general y de la gestión del riesgo en particular. Esto es también uno de los aspectos más desafiantes del proceso RCM, porque esto requiere un alto grado de juicio. Por un lado, necesitamos listar todos los modos de falla razonablemente probables, mientras que por otro lado, no queremos perder tiempo en fallas que nunca han ocurrido antes y que es sumamente improbable (increíble) que ocurran.

Por ejemplo, los rodamientos “sellados de por vida” se instalan en el motor de la bomba mostrada en Figura 5.7. Esto significa que la probabilidad de falla por lubricación es baja, tan bajo no sería incluido en la mayoría de los FMEA. Por otro lado, la falla debido a la falta de lubricante probablemente sería incluida en un FMEA preparado para componentes lubricados manualmente, sistemas de lubricación centralizados y reductores. Sin embargo, la decisión para no listar un modo de falla debería ser contemplada bajo una cuidadosa consideración de las consecuencias de la falla. 1.4.3.

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CONSECUENCIAS Si las consecuencias de modos de fallas son probablemente de hecho muy severas, entonces deben listarse menos posibilidades de fallas probables y deben tenerse en cuenta para posteriores análisis. Por ejemplo, si la bomba de la figura 5.7 fue instalada en una fábrica de comida o una planta de ensamble de vehículos, el modo de falla “cubierta rota por un objeto cayendo del cielo” debería ser desechada inmediatamente por ser risiblemente improbable. Sin embargo, si la bomba estuviera bombeando algo muy sucio en una instalación nuclear, es más probable tomar seriamente en cuenta este modo de falla, aunque todavía sea altamente improbable. (Las políticas de gestión de falla apropiadas podrían prohibir el despegue de un avión o diseñar un tejado que puede resistir un avión chocado). Unidad V

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Otro ejemplo de la Figura 5.7 es “el motor no encendió”. Este modo de falla probablemente no será considerado en el campo de la improbabilidad en la mayoría de las situaciones. Aun cuando esto ocurra, las consecuencias pueden ser tan triviales que se excluyen del FMEA. (Por otro lado, podría ocurrir y es importante - especialmente en casos donde las cosas deben encenderse en una sucesión particular y algunas cosas podrían dañarse si no se hace así - entonces este modo de falla debe ser considerado.) 1.4.4.

CAUSA VS. EFECTO Debería tenerse bastante cuidado para no confundir causas y efectos al listar modos de falla. Éste es a menudo un error sutil hecho por personas novatas con el proceso RCM. Por ejemplo, una planta tenía unos 200 reductores, todos con el mismo diseño y realizando la misma función más o menos en el mismo tipo de equipo. Inicialmente, los siguientes modos de fallas se registraron para uno de estos reductores: ! !

Rodamientos del reductor desbocados. Dientes del engranaje rotos.

Estos modos de falla se listaron para empezar, ya que las personas que llevan a cabo la inspección los renombraron porque cada falla había sucedido anteriormente según su conocimiento (alguno de los reductores tenían veinte años de antigüedad). Las fallas no afectaban la seguridad pero sí afectaban la producción. Así que la implicación fue que podría ser mejor hacer tareas preventivas tales como “chequear el desgaste de los dientes de engranajes” o “chequear la luz del reductor” y “chequear los rodamientos por vibración”. Sin embargo, posteriores discusiones revelaron que ambas fallas habían ocurrido porque el nivel de aceite no había sido revisado cuando debería haberse hecho, por lo que en la actualidad, los engranajes habían fallado debido a la falta de aceite. Más aún, nadie podría afirmar que alguno de los reductores falló si habían sido lubricados adecuadamente. Como resultado, el modo de falla se registró como: El reductor falló debido a la falta de aceite. Esto nos subraya la importancia de la tarea proactiva obvia que era verificar el nivel de aceite periódicamente. (Esto no sugiere que todos los reductores deben ser analizados de esta manera. Algunos son mucho más complejos o están más sobrecargados, por lo que están sujetos a una más amplia variedad de modos de falla. En otros casos, las consecuencias de fallas pueden ser mucho más severas, lo cual llamaría a observaciones más defensivas de posibilidades de falla).

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1.4.5.


LOS MODOS DE FALLA Y EL CONTEXTO DE OPERACIÓN Hemos visto cómo las funciones y las fallas funcionales de cualquier elemento son influenciadas por su contexto de operación. Esto también es verdad para los modos de falla en términos de causalidad, probabilidad y consecuencias. Por ejemplo, considere las tres bombas mostradas en Figura 3.7. Los modos de falla que afectan la bomba de reserva (como endurecimiento de rodamientos, estancamiento de agua en la cubierta de la bomba e incluso el prestar importantes componentes para usarlos en otro equipo en una emergencia) son probablemente diferentes de aquellos que podrían afectar a la bomba de trabajo, como se observa en la figura 5.7. Similarmente, un vehículo operando en el Ártico estará sujeto a diferentes modos de falla que otro similar operando en el desierto del Sahara. Asimismo, una turbina a gas que propulsa una avión tendrá diferentes modos de falla que su similar trabajando como generador de energía motriz en una plataforma petrolera. Estas diferencias significan que debemos tener un gran cuidado para asegurar que el contexto operativo es idéntico antes de aplicar un FMEA desarrollado en un conjunto de circunstancias a un activo y luego ser empleado en otro. El contexto operativo afecta los niveles de análisis tanto como las causas y consecuencias de falla. Como se discute posteriormente, podría ser apropiado identificar los modos de falla para dos activos idénticos en un cierto nivel y contexto operativo y hacer lo mismo en otro nivel y contexto operativo.

1.5. EFECTOS DE FALLA El cuarto paso en el proceso de revisión RCM lista completamente que sucede cuando ocurre cada modo de falla. Estos son conocidos como efectos de falla. Los efectos de falla describen que ocurre cuando ocurre un modo de falla

(Note que los efectos de falla no son los mismos que las consecuencias de falla. Un efecto de falla responde a la pregunta: ¿Qué sucede?, mientras que una consecuencia de falla responde a la pregunta: ¿Cómo sucede? ¿de qué manera ocurren?). Una descripción de efecto de falla debe incluir toda la información necesaria para respaldar la evaluación de las consecuencias de una falla. Específicamente, cuando describimos los efectos de una falla, se debe registrar lo siguiente: ! !

! ! !

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¿Qué evidencia (si la hay) se tiene que la falla ha ocurrido? ¿De qué manera (si las hay) está relacionado con la seguridad o el medio ambiente? ¿De qué manera (si la hay) afecta a la producción o a las operaciones? ¿Qué daño físico (si lo hay) es causado por la falla? ¿Qué debe hacerse para reparar la falla? Unidad V

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Estos aspectos son revisados en los siguientes párrafos. Note que uno de los objetivos de este ejercicio es establecer si es necesario el mantenimiento proactivo. Si lo hacemos correctamente, no podemos asumir que ya se está haciendo alguna clase de mantenimiento proactivo, por lo que los efectos de una falla deberán ser descritos como si nada se estuvo haciendo para prevenirlo. 1.5.1.

EVIDENCIA DE UNA FALLA Los efectos de falla deben ser descritos de una manera en la cual el grupo que esta realizando el análisis RCM se esfuerce por decidir si la falla llegará a ser evidente a los operadores bajo circunstancias normales. Por ejemplo, la descripción deberá establecer si la falla causa que se encienda una luz de advertencia o hace sonar una alarma (o ambas) y si la advertencia se da en un panel local o en el cuarto de control (o en ambos). Similarmente, la descripción deberá establecer si la falla esta acompañada (o precedida) por un efecto físico obvio tal como bulla, fuego, humo, escape de vapor, olor anormal o charcos de líquido en el piso. También se debe establecer si la máquina se detendrá como resultado de la falla. Por ejemplo, si estamos considerando el agarrotado de los rodamientos de la bomba mostrada en la figura 4.5, los efectos de falla podrían describirse como sigue (las letras itálicas describen que debería hace evidente al operador que la falla ha ocurrido): !

!

Falla del motor y la alarma suena en el cuarto de control. En el tanque Y la alarma de bajo nivel suena después de 20 minutos y el tanque se seca después de 30 minutos. La parada requiere 4 horas para el reemplazo de los rodamientos. En el caso de una turbina de gas estacionaria, un modo de falla que ocurre con frecuencia es el crecimiento gradual de deposito de la combustión en los álabes del compresor. Este deposito debe ser removido con una inyección periódica de materiales especiales en la corriente de aire, un proceso conocido como “jet blasting”. Los efectos de falla se describieron como sigue: !

La eficiencia del compresor disminuye y el gobernador compensa con energía suficiente, causando que la temperatura de salida se eleve. La temperatura de salida se muestra en un panel de control local y en el cuarto de control central. Si no se toma acción, la temperatura del gas de salida se eleva sobre los 475°C a plena carga. Una alarma de alta temperatura de los gases de salida anuncia en el panel de control local y se enciende una luz de advertencia en el cuarto de control central. Sobre los 500°C, el sistema de control apaga la turbina. (Trabajar a temperaturas sobre los 475°C acorta la vida de los álabes de la turbina). Los álabes pueden ser parcialmente limpiados por un “jet blasting” en 30 minutos.

Este es un modo de falla inusualmente complejo, así que la descripción de los efectos de falla son algo más largos que lo usual. La descripción promedio de un efecto de falla normalmente está entre 20 y 60 palabras.

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Cuando se describan los efectos de falla, no prejuzgar la evaluación de las consecuencias de falla empleando palabras tales como “escondido” o “evidente”. Ellas son parte del proceso de evaluación de las consecuencias y empleándolas prematuramente podrían sesgar incorrectamente la evaluación. Finalmente, cuando se traten con los dispositivos de protección, la descripción de los efectos de fallas podrían establecer brevemente qué sucedería si el dispositivo protegido hubiera fallado mientras el dispositivo de protección estuvo inservible. 1.5.2.

SEGURIDAD Y RIESGOS MEDIOAMBIENTALES El diseño de plantas industriales modernas tienen involucrado el aspecto que solo una pequeña proporción de modos de falla están directamente relacionados con la seguridad o el medioambiente. Sin embargo, si existiera la posibilidad que alguno pueda herir o matar a alguien como resultado directo de la falla o al contravenir un estándar o norma medioambiental, el efecto de falla debería describir cómo podría ocurrir. A continuación se mencionan algunos ejemplos: ! ! ! ! !

! ! ! ! ! ! ! ! !

Riesgo creciente de incendio o explosiones. El escape de químicos dañinos (gases, líquidos o sólidos). Electrocución. Caída de objetos. Estallidos a presión (especialmente presión de vacío y sistemas hidráulicos). Exposición a materiales muy calientes o fundidos.. La desintegración de grandes componentes en rotación. Accidentes vehiculares o descarrilamientos. Exposición a bordes filudos o maquinaria móvil. Creciente nivel de ruido. El colapso de estructuras. El crecimiento de bacterias. Ingreso de suciedad a los productos alimenticios o farmacéuticos. Inundación.

Cuando liste estos efectos, no haga declaraciones cualitativas como “esta falla tiene consecuencias de seguridad” o “esta falla afecta el medioambiente”. Simplemente declare qué sucede y deje la evaluación de las consecuencias al siguiente paso del proceso RCM. Note también que no sólo estamos interesados en las posibles amenazas a nuestro propio personal (operadores y mantenedores), sino también a las amenazas a la seguridad de los clientes y la comunidad en su conjunto. Esto puede originar algún estudio de investigación al grupo que realiza el análisis sobre estándares medioambientales y de seguridad que gobiernan el proceso bajo revisión.

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1.5.3.


DAÑOS SECUNDARIOS Y EFECTOS EN LA PRODUCCIÓN La descripción de los efectos de falla deberían ayudar a las decisiones sobre las consecuencias de falla operacionales y no operacionales. Para hacerlo así, deberíamos indicar cómo es afectada la producción (si es así) y por cuánto tiempo. Esto está usualmente dado por la cantidad de paradas asociadas con cada falla. En este contexto, una parada significa el tiempo total en que el activo estará normalmente fuera de servicio debido a esa falla, desde el momento en que falla hasta el momento en que esté operando de nuevo normalmente. Como se indica en la figura 5.8, esto es normalmente mucho más que el tiempo de reparación.

Fig. 5.8: Tiempo de parada vs. Tiempo de reparación.

El tiempo de parada como se definió anteriormente puede variar grandemente para diferentes ocurrencias de la misma falla y normalmente consecuencias más serias causan puestas fuera de servicio más prolongadas. Ya que estas son las consecuencias que más nos interesan, el tiempo de parada registrada en la hoja de información del trabajo deberá basarse en el “peor caso típico”. Por ejemplo, si el tiempo de parada causada por una falla que ocurre, un fin de semana en el turno de la noche normalmente es mayor que cuando la falla ocurre en un turno de día normal y si tal turno de noche es una ocurrencia regular, listaremos la anterior. Es posible por su puesto reducir las consecuencias operacionales de una falla tomando pasos que acorten el tiempo de parada, frecuentemente reduciendo el tiempo que toma tener los repuestos. Sin embargo, estamos aún en el proceso de definir el problema, por lo que el análisis debería basarse, al menos inicialmente, en la cartera de políticas disponibles actualmente. Note que si las fallas afectan las operaciones, estas son más importantes para registrar el tiempo de parada que el tiempo promedio de la reparación de la falla (MTTR), por dos razones:

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!

!

En la mayoría de las mentes de las personas, la palabra “tiempo de reparación” tiene el significado mostrado en la figura 5.8. Si esto se usa en vez del tiempo de parada, puede perturbar la subsiguiente evaluación de las consecuencias operacionales de la falla. Deberíamos basar la evaluación de las consecuencias en el “peor caso típico” y no en el “promedio”, como se discutió anteriormente.

Si la falla no causa una parada del proceso, debería registrarse el promedio de tiempo que toma reparar la falla, porque este puede ayudar a establecer los requerimientos de mano de obra. Adicionalmente al tiempo de parada, debería listarse cualquier otro medio por el cual la falla podría tener un efecto significativo sobre la capacidad operacional del activo. Dentro de las posibilidades podríamos incluir: !

! !

!

Si es afectada la calidad del producto o el servicio al cliente y si está involucrada penalidades financieras. Si cualquier otro equipo o actividad también ha parado (o es más lento). Si la falla conduce a un aumento de los costos operativos totales adicionales a los costos directos de reparación (tales como un mayor costo de consumo de energía). Qué daño secundario (si lo hay) es causado por la falla.

1.5.4. ACCIÓN CORRECTIVA Los efectos de falla deberían establecer que debe hacerse para reparar la falla. Esto puede incluirse en la declaración sobre la parada, como se muestra en palabras itálicas en los siguientes ejemplos: Tiempo de parada para reemplazar los rodamientos 4 horas. Tiempo de parada para limpiar el bloqueo y restaurar el interruptor 30 minutos. Tiempo de parada para desmontar la turbina y reemplazar el disco 2 semanas. ! !

!

1.6. FORMULARIOS DEL FMEA Se aplican las siguientes definiciones: Modo de falla

La manera en que una parte o el sistema no realiza lo que se especificó en el diseño. Efecto de falla La experiencia del dueño como resultado de un modo de falla. Causa de falla Una indicación de debilidad del diseño. Causa de prevención Verificaciones de diseño e inspecciones de garantía de calidad programadas y ejecutadas. Grado de severidad Una evaluación subjetiva de la consecuencia de un modo de falla con el usuario final. Grado de ocurrencia Una estimación subjetiva de la probabilidad que si una parte defectuosa se instala, ésta cause el modo de falla con su efecto particular. Grado de detección Una estimación subjetiva de la probabilidad que la causa de una falla potencial sea descubierta y se corrija antes que llegue al usuario final. Número de Prioridad Es el producto del grado de severidad, ocurrencia y del riesgo (RPN) detección.

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El modo de falla, efecto de falla y causa de falla sirven para documentar todo lo que podría fallar, cómo se percibiría la falla si pasara y lo que podría causarlo. La prevención de la causa sirve para documentar todo lo existente y para programar todas las medidas especificadas para asegurar que la causa de una falla sea eliminada. El grado de severidad, el grado de ocurrencia y el grado de detección proporcionan medios numéricos para definir una estimación subjetiva de los parámetros respectivos. Típicamente, en una escala de 1-10, las clasificaciones jerárquicas representan un número que refleja cuan severo es el efecto de una falla, cuan probable es que suceda la falla y cuán improbable es que no se detecte la causa de la falla. Tabla 5.1 Ejemplos de modo de fallas. Análisis de Modos y Efectos de Fallas (FMEA) Hoja N°________ de _____ Sistema: Componente: Estado del sistema:

1

N°

2

Parte/ Función

Estado de componentes:

Condiciones de operación:

3

4

5

Modo de falla

Modo de falla básico/ Causa Posible

Detección de fallas (Inspeccionabilidad)

Documentación:

6

7

Mediciones disponibles

Efectos de la falla

8 9 0 1 a d 1 1 i a n N c d n i ó P r i e c R r c r e e u v e t c S e O D

12 Valoración de la falla y acciones recomendadas

El Número de Prioridad de Riesgo (RPN) es el resultado de la multiplicación de las tres clasificaciones jerárquicas. El RPN permite la ordenación de las acciones que necesitan ser realizadas para disminuir el riesgo. La tabla 5.1 ilustra un formulario de FMEA típico. No hay un modelo de FMEA que satisfaga a todas las empresas y a todas las aplicaciones. Sin embargo, de la primera a la cuarta categoría están, casi siempre presentes. También, el formulario contiene siempre un espacio para la información necesaria para identificar el producto, el número de plano del producto, sus aplicaciones, dónde se ha hecho y su función. Debe haber también un espacio para la inscripción de acciones correctivas. Las acciones correctivas son recomendadas por los participantes del FMEA y es indiferente si se seguirán o no, pero deben registrarse en el formulario. Finalmente, debe haber un espacio para el nombre de la persona responsable para la aplicación de una acción correctiva.

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1.6.1.


PROCEDIMIENTO El diseño del procedimiento FMEA es parte integral del diseño del producto. El ingeniero responsable del producto debe ingresarlo en los formularios de FMEA, listando sus pensamientos y razonando concurrentemente mientras realiza las otras actividades de diseño y de prueba. Es importante que la información escrita en los formularios sea concisa, clara y colocada sistemáticamente, porque las personas poco familiarizadas con el producto y el FMEA la leerán después y evaluarán las entradas. Si las entradas son vagas o incompletas, el potencial del esfuerzo del FMEA no se comprenderá; no sólo el tiempo de varias personas se perderá sino también pueden pasarse por alto los problemas potencialmente peligrosos. La experiencia indica que es más rentable no realizar un FMEA que producir uno vago, sin entusiasmo. Se necesita un cierto talento hacia la escritura y la organización para producir el documento de FMEA. No todo ingeniero tiene el talento y no todo ingeniero está deseoso de dedicar el tiempo necesario para investigar toda la información, escribirla y volverla a escribir hasta que se llegue al mensaje pertinente en sólo tres o cuatro palabras. Cuando los planos de la producción están disponibles el ingeniero avisa a la persona responsable para las actividades de FMEA. Juntos seleccionan a las personas que deben repasar los bosquejos del FMEA, enmendando y ordenando las entradas. La selección de los “revisadores” se hace en base a su calificación con respecto a su conocimiento del producto y a su habilidad para contribuir al proceso del FMEA. Los participantes seleccionados se informan del producto y de los deberes esperados de ellos en el proceso del FMEA. Después que han tenido oportunidad de estudiar los documentos del FMEA, se recolecta la información relacionada con el producto, se enmiendan y ordenan las entradas y se convoca a una reunión sobre el FMEA. La reunión puede durar varios días, por lo que debe planearse el momento adecuado. Durante la reunión se revisan todas las entradas al formulario, se confirman las acciones recomendadas y se asignan las prioridades. Cuando se obtiene la aprobación directiva de las acciones recomendadas, se dan las fechas limites a las acciones. El control de la realización se asegura con las entradas en el formulario FMEA, normalmente en un formulario separado, más corto que sólo lista las acciones aceptadas. Generalmente puede decirse que el entrenamiento de los participantes del FMEA y el esfuerzo involucrado al realizar el FMEA es sustancial. Los beneficios de un FMEA son la mejora de la confiabilidad y la minimización de los costos, no una medida de ahorro en el fondo. Por consiguiente, llevar a cabo las actividades de FMEA de una manera eficaz exigen el compromiso incondicional de la dirección y una dirección especializada. La técnica de FMEA proporciona los medios de presentar los pensamientos de uno de una manera metódica. El objetivo es documentar todas las fallas potenciales de un producto, evalúa los riesgos asociados con cada uno y prevenir la ocurrencia de riesgos altos.

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Los beneficios del proceso FMEA se extienden claramente más allá de los aspectos del diseño de un producto. Permite al diseñador y al dueño ganar un conocimiento más profundo del producto. Además, aumenta el conocimiento de las características que ofrece el producto y mantiene una base para la valoración de la confiabilidad, mantenibilidad y seguridad de un producto similar o recientemente diseñado. 1.6.2.

EJEMPLOS En los párrafos precedentes hemos visto que un FMEA produce los resultados siguientes: ! ! !

!

Identifica los modos de falla potenciales y conocidos. Identifica las causas y los efectos de cada modo de falla. Prioriza los modos de falla identificados según la frecuencia de ocurrencia, severidad y formación del defecto. Permite planear el seguimiento del problema y la acción correctiva.

Un FMEA eficaz depende de ciertos pasos importantes. Los pasos esenciales son: 1. Describir el modo de falla anticipado. El analista debe hacer la pregunta: “¿Cómo falló el componente, sistema o proceso? ¿Podría romper, deformar, desgastar, corroer, atar, debilitar, acortar, abrir, etc.?”. La tabla 6.2 y la siguiente lista de funciones de modo de falla pueden servir como una guía: 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.20 1.21 1.22 1.23 1.24 1.25

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No abre - completo o parcial. No permanece en la posición. Falla al cierre - completo o parcial. Falla en la apertura. Falla en el cierre. Fuga interna. Fuga externa. Falla fuera de tolerancia. Rendimiento erróneo. Rendimiento reducido. Pérdida de rendimiento: empuje, indicación, parcial, falsa. Indicación errónea. Flujo excesivo. Flujo restringido. Falla en la parada. Falla en el arranque. Falla en el cambio. Funcionamiento prematuro. Funcionamiento retardado. Funcionamiento errático. Inestabilidad. Funcionamiento intermitente. Funcionamiento inadvertido. Rotura. Vibración excesiva.

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2.1 Nivel de Componente/Elemento 2.2 Nivel de Ensamble 2.1.1 Fuerza/Tensión/Impacto 2.2.1 Fuerza/Tensión/Impacto 1. Deformación 1. Amarrado 2. Fractura 2. Accesado 3. Ruptura 3. Desalineado 4. Rotura del aislamiento 4. Desplazado con el 2.1.2 Reacción 5. Aflojado medioambiente 1. Corrosión 2.2.2 Reacción con el Medio ambiente 2. Oxidación 1. Desgastado 3. Manchado 2. Corroído 4. Fragilizado frio 2.2.3 Temperatura 5. Fatiga por corrosión 1. Contracción/dilatación 6. Hinchazón 2. Desalineamiento térmico 7. Ablandamiento 2.2.4 Tiempo 2.1.3 Térmico 1. Logro del ciclo de vida 1. Estiramiento 2. Desgaste relativo 2. Fragilizado frio 3. Envejecimiento 3. Rajadura del aislamiento 4. Degradación 4. Sobrecalentamiento 5. Contaminación 2.1.4 Tiempo 6. Atoro 1. Fatiga 2. Erosión 3. Desgaste 4. Degradación Tabla 5.2 Modos de Falla: Básico.

El investigador intenta anticiparse en el diseño considerado, cómo, posiblemente, pudiera fallar. A estas alturas, él no debe hacer el juicio acerca de si fallará o no, sino se concentrará en cómo podría fallar. 2. Describa el efecto de la falla. El analista debe describir el efecto del falla en términos referentes a la reacción del dueño. En otros términos “¿Qué experimentará el operador como resultado del modo de falla descrito?". Por ejemplo, considerado el modo de falla de un diafragma de acople de una turbina de alta velocidad manejando la aplicación del compresor de proceso (Fig. 5.9), el analista tendría que determinar cómo esto afectaría el funcionamiento. ¿Habría una aceleración súbita de la turbina y el dispositivo de protección de embalamiento responderá apropiadamente activando la válvula de cerrado de vapor? ¿Hay necesidad que una emergencia redundante que maneje la seguridad de la parada? 3. Describa la causa de la falla. El analista se anticipará a la causa de falla ahora. ¿La carga excesiva temporal causaría la falla del diafragma de acoplamiento? ¿Las condiciones medioambientales causarían un problema? Para abreviar, el analista investiga qué condiciones pudieran provocar el modo de falla. Él se concentrará en "FRETT", los posibles efectos de fuerza excesiva, un ambiente reactivo, temperatura anormal y un tiempo excesivo.

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4. Estime la frecuencia de ocurrencia de la falla. El analista debe estimar la probabilidad que el modo de falla dado ocurrirá. Él evalúa la probabilidad de ocurrencia, basado en su conocimiento del sistema, usando una escala de evaluación de 1 a 10. Un 1 indicará una probabilidad baja de ocurrencia y un 10 indicará una certeza cercana de ocurrencia. 5. Estime la severidad de falla. Estimando la severidad del falla, el investigador pesa la consecuencia del falla. Un 1 aquí indicará una molestia menor y un 10 indicará una consecuencia severa tal como “una turbina fuera de control” o “un trancado de la válvula del gobernador”.

Figura 5.9 (a) Acoplamiento de diafragma. (b) Acoplamiento de diafragma con accionamiento de emergencia por engrane posterior.

6. Estime la detección de la falla. El investigador procederá a estimar la probabilidad que un falla potencial sea detectada antes que pueda tener cualquier consecuencia. Empleará nuevamente una escala del 1-10 para la evaluación. Un 1 señalará una probabilidad muy alta que un falla sea detectada antes que se presenten consecuencias serias. Un 10 indicará una probabilidad muy baja que la falla sea detectada y las consecuencias serían por consiguiente apreciables. Por ejemplo, un falla del diafragma del acoplamiento descrita anteriormente podría asignársele una probabilidad de detección de 10 porque ocurriría de repente, sin posibilidad de detección. Similarmente, a un diafragma del acoplamiento con un dispositivo de emergencia de parada (Fig. 5.9 b) se le asignaría una probabilidad de detección de 4, porque para la falla del diafragma habría un ruido perceptible para permitir la toma de medidas de contingencia. Finalmente, la falla de la palanca de restablecimiento auxiliar del sistema de embalamiento de la turbina de vapor (Fig. 5.10) podría asignársele un número de detección de 1 por razones obvias.

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7. Calcule el número de prioridad de riesgo. El RPN obviamente proporciona una prioridad relativa del modo de falla anticipado. Un número alto indica un modo de falla serio. Usando los números de prioridad de riesgo, puede desarrollarse un resumen de los artículos críticos para resaltar las áreas de alta prioridad que requerirán la acción. 8. La acción correctiva recomendada. Es vital que el analista tome las acciones correctivas adecuadas o vea que otros hagan lo mismo. El aspecto de seguimiento del ejercicio es claramente crítico para el éxito de esta herramienta analítica. La delimitación de responsabilidades y el cronometrado para la realización deben determinarse para todas las acciones correctivas. El árbol de decisión en la figura 5.11 puede usarse para decidir las acciones correctivas como resultado de un FMEA. EL FORMULARIO DEL FMEA Los formularios FMEA (Tabla 5.1) puede usarse para componentes de la maquinaria o ensambles y para el análisis de los modos y efectos de falla de sistemas. Para completar el formulario el analista necesita la información siguiente: ! ! !

Las especificaciones del sistema. La descripción de función, hojas de flujo y dibujos. La descripción de condiciones que opera.

Con esta información se entra en las filas apropiadas. Se numeran componentes y sus modos de falla para la identificación (ver columna 1). Se ingresan componentes, sistemas o funciones del proceso en la columna 2; el modo de falla en la columna 3; los mecanismos de falla y las posibles causas en la columna 4. Se detallan mecanismos de falla en este contexto más las explicaciones del modo de falla por lo que se refiere a extender en la mecánica, mecanismos físicos o químicos que llevan al modo de falla anticipado.

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Figura 5.10 Sistema de regulación hidráulica de la velocidad de una Turbina de vapor.

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Figura 5.11 Arbol de decisiones para acciones correctivas después del FMEA.

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Deben listarse las causas de falla hasta donde sean asignables a cada modo de falla. Sería bueno asegurarse que la lista es exhaustiva para que la terapia de acción pueda dirigirse a todas las causas pertinentes. Los ejemplos de causas son como sigue: 1.0 1.1 1.2 1.2 1.3 2.0 2.1 2.2 2.2 2.3 2.4 2.4 2.5 2.5 2.6 2.7 2.7 3.0 3.1 3.2 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 4.0 4.1 4.1 4.2 4.3 4.3 4.4 4.4

La fase de diseño. Mala se selección de del ma material, p. p.e. fr frágil al al fr frío. Mala Malass con consi side dera raci cion ones es en el dise diseño ño,, p.e p.e.. tem tempe pera ratu tura ra de dise diseño ño demasiado baja. Error en el diseño. Materiales, fabricación, prueba y envío. El mat materia eriall fal falla la,, p.e p.e.. in inade adecuad cuadoo esp espeesor sor de de la la pla planncha. ha. Fabr Fabric icac ació iónn ina inapr prop opia iada da,, p.e p.e.. cal calid idad ad de la sold soldad adur uraa inf infer erio ior. r. Ensa Ensamb mble le in inapro apropi piad ado, o, p.e p.e.. torq torquue insu insufficie icient ntee (aju (ajust ste) e).. Comp Co mpro roba baci ción ón inad inadec ecua uada da,, p.e. p.e. no prob probad adaa en cond condic icio ione ness de operación. Prep Prepar arac ació iónn impr improp opia ia para para el emba embarq rque ue,, p.e. p.e. las las part partes es está estánn sujetas a deterioro. Daño físico, es de decir daño en tránsito. Prot Protec ecci ción ón insu insufifici cien ente te,, es deci decir, r, part partes es o ensa ensamb mble le suci sucio. o. Instalación, co comisionado y funcionamiento. Fundaciones im impropias, p. p.e. ci cimiento co combado. Apoy Ap oyoo de tube tuberí ríaa inad inadec ecua uado do,, p.e. p.e. tube tuberí ríaa defl deflec ecta ta a máqu máquin ina. a. Mal Mal ensa ensamb mble le fin final, al, p.e. p.e. const onstru ruccción ción desa desalilinneada eada.. Ina Inadec decuada uada sali salida da,, p.e p.e.. eje eje dobl doblad adoo en en la la tur turbi binna de de va vapor por. Man Manten tenimie imiennto inad inadec ecuuado, ado, p.e. p.e. const onstru ruccción ción suci suciaa. Func uncion ionamie amient ntoo ina inadec decuado uado,, p.e. p.e. sin sin lubr lubric icaación ción.. Los mo modos de de fa falla bá básicos (F (FRETT). Fall Fallaa deb debid idoo a elev elevad adas as fuer fuerza zas, s, tens tensio ione ness e impa impact cto, o, p.e. p.e. rotu rotura ra en la unión con la válvula de compuerta. Falla alla debi debido do al ambi ambien ente te rea reactiv ctivo, o, p.e. p.e. cuerp uerpoo de de la la bom bomba ba corroído. Fall Fallaa deb debid idoo a prob proble lema mass ter terma male les, s, p.e. p.e. incr increm emen ento to térm térmic icoo cau causa sa desalineamiento. Fall Fallas as depe depend ndie ient ntes es del del tie tiemp mpo, o, p.e. p.e. el enve enveje jeci cimi mien ento to caus causaa fug fugaa en el O-ring.

La columna 5 muestra las posibilidades de descubrimiento de falla, como por ejemplo el anuncio automático, inspecciones y las pruebas funcionales. La columna 5 proporciona la información sobre la supervivencia. La columna 6 puede contener la información sobre medidas apropiadas disponibles por el diseño. Éstas serán todas las medidas y rasgos que contribuyen a limitar o evitar las consecuencias de un modo de falla anticipado. Ejemplos son los dispositivos de repuesto, la redundancia diseñada, interruptor encima de los rasgos y dispositivos que limitarán el daño consiguiente. Al entrar en los efectos de falla en la columna 7 nosotros asumimos que las medidas listadas en la columna 6 son eficaces. Deben expresarse efectos de falla referentes a la reacción del operador. La siguiente lista servirá como guía:

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1. Ningún efecto. 2. Pérdida de la redundancia, es decir, falla de uno de los sellos dobles del eje. 3. Degradación funcional, es decir excesivo esfuerzo en la operación. 4. Pérdida de la función, es decir, la bomba no suministra. 5. La fuga / soltura de líquidos/ humos/ gases, es decir, falla en la junta de empaquetadura. 6. Excesivo ruido/ vibración, es decir, pulido interno debido a la expansión térmica. 7. Violación de reglas y normas de seguridad, es decir, bloqueo de la válvula de seguridad. 8. No indica. 9. No alarma. 10. No tropieza. 11. No empieza. 12. No detiene.

Figura 5.12 Ensamble de álabes guía de ingreso ajustable. 1, Eje de accionamiento superior; 2, polea de accionamiento; 3, lengüeta; 4, álabe guía; 5,rodamiento de bolas; 6,polea extrema; 7, polea extrema; 8, polea; 9,cable tipo de aviación de 1/8” de diam.; 10, eje inferior de accionamiento; 11, álabe guía; 12, pared de la admisión; 13, soporte interior; 14, cubierta.

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Análisis de Modos y Efectos de Fallas (FMEA) Hoja N°________ de _____ Sistema: ensamble de álabes guía de Componente: ingreso ajustable Estado del sistema: Operativo 1

2

N° 1

2

3

Parte/ Función

Estado de componentes: Controlando el flujo de ingreso al compresor 3

4

Modo de falla


Condiciones de operación: Presión ambiental 60 – 100°F Aceite y polvo 5 6 7 Detección de fallas (Inspeccio- Mediciones nabilidad) disponibles

Efectos de la falla

Documentación: Dibujo de líneas de aire 8 9 0 1 a d 1 1 i c a n N ó P n d i i e r c R r e c r v e u e t c S e O D


Eje superior de accionamiento

Fractura

Combado

Cuando se Manual de Reducción 2 3 6 36 estaba intervención de la ajustando salida del compresor

Pruebas periódicas Es decir MP.

Polea motriz

Aflojamien Lengüeta to cizallada

Visible Manual de Reducción 1 3 6 18 movimient intervención De la o errático salida del compresor

Pruebas y ejercicios periódicos

Lengüeta Corte/ Del eje Fractura

9 Cable

Ruptura

Procedi Ver al miento respecto inapropiado de montaje

1 3 6 18

Ver al respecto

Ruptura

Tabla 5.3 Ejemplos de modo de fallas: Guía de ingreso ajustable de los álabes.

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La columna 8 evalúa la probabilidad de ocurrencia con una valoración de 110. Por ejemplo, 10 indicaría una ocurrencia sumamente probable, considerando que 1 significaría una ocurrencia muy improbable. La columna 9 estima la severidad o consecuencia de la falla con una valoración de 1-10. El número asignado a la detección en la columna 10 esta basado en la probabilidad que el modo de falla anticipado sea descubierto antes que se vuelva un problema. De nuevo, 10 indica una probabilidad baja que la falla se descubriría antes que las consecuencias ocurran. Un 1 indica la probabilidad de detección alta. La columna 5 ayudará en la evaluación de la columna 10. La columna 11 contiene el número de prioridad de riesgo (RPN) y es calculado multiplicando los números en las columnas 8 al 10. El número de RPN es un indicador de prioridad relativa. Finalmente, la columna 12 contiene la valoración de falla anticipada junto con una descripción breve de las acciones correctivas recomendadas. Bajo estos comentarios las personas o departamentos encontrarían responsable para las acciones correctivas así como su estado por lo que se refiere a progrese y cronometrando. LA EVALUACIÓN !

!

! !

!

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La evaluación de los efectos de fallas del componente puede hacerse según un criterio diferente. Los ejemplos de criterio de valoración son: El caso de mantenimiento, es decir los efectos de falla no conducen a la falla del sistema. La falla del sistema. El estado inadmisible del sistema, es decir, los efectos de falla conducen a un estado del sistema que viola las normas de seguridad. El estado de peligro, es decir, el potencial de riesgo del sistema se ha liberado.

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Figura 5.13 Diagrama esquemático de un sistema de aire comprimido.

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Análisis de Modos y Efectos de Fallas (FMEA) Hoja N°___2___ de ___3_ Sistema: de Componente: Suministro de aire Válvula de seguridad Condiciones de operación: Temp. Del cuarto: 50 a 100 °F. Humedad relativa < 80% Atmósfera libre de polvo 5 6 7

Estado del sistema: Codiciones de Estado de componentes: condiciones de diseño diseño. (cerrada). Presurizado. 1

N°

2

Parte/ Función

2.1 Estando Cerrada

2.2

2.3

3

4

Modo de falla


Fugas

Fatiga de Resorte

Estando Falla al Fractura cerrado Abrir

Detección de fallas (Inspeccionabilidad) Compresor Se enciende y apaga muy a menudo. Las inspecciones detectan incremento en el nivel de ruido.

Mediciones disponibles Compresor mantiene el suministro de aire.

Efectos de la falla

Documentación: Dibujos. Especificaciones del Sistema. 8 9 0 1 a d 1 1 i c a n N n d i ó i P e r c R r e c r v e u e t c S e O D

Aparente 5 2 3 30 pérdida de presión

Inspección del Ninguna indicador de la presión

Pérdida rápida de la presión

Apertura Falla al Corrosión, Ninguna Ninguna entre 110 cerrar suciedad, prueba e y 120 psi mal inspección ensamble para la válvula.

Sin efecto inmediato Pérdida de funciones de seguridad en sobre presión

6 7 1 42

2 810 160


MP. Desenergizar para Reparar

Paralizar sistema

el

Sistema con condición intolerable. Hacer cumplir el programa de inspecciones y pruebas. Proveer indicador que la válvula de seguridad fue activada.

Tabla 5.4 Ejemplo de FMEA: componente de sistema de compresión de aire.

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EJEMPLOS Se presentan ejemplos en el formulario FMEA de un ensamble de una parte que cubre el ensamble de un álabe guía ajustable de entrada de un compresor de gas de proceso crítico (Fig. 5.12). La Tabla 5.3 muestra el análisis de FMEA completo. Otro ejemplo es un análisis de un sistema de aire comprimido (Fig. 5.13 y Tabla 5.4). 2. RESUMEN Totalmente implementado, el proceso FMEA se aplica a cada nuevo producto y a cualquier cambio mayor de un producto existente. Los documentos del FMEA se convierten en una parte importante de la documentación del diseño del producto y son continuamente puestos al día. El proceso FMEA se usa para asegurar que han sido considerados, documentados y analizados todos los problemas que posiblemente podrían ocurrir en el diseño, fabricación o servicio de un producto. Al respecto, el área de ingeniería de Producto tiene la responsabilidad por el establecimiento de criterios de rendimiento, el diseño y el desarrollo del producto, que incluyen la facilidad para la manufactura, la habilidad para el servicio y el mal uso potencial del usuario. El área de Ingeniería Industrial tiene la responsabilidad por la fabricación o compra de un producto desde el diseño de ingeniería y especificación. El área de Mercadeo, Ventas y Servicio tiene la responsabilidad por el soporte técnico del producto después de la venta. Al respecto, hay tres documentos FMEA que tratan con los tres aspectos diferentes del proceso. El diseño FMEA lista y evalúa las fallas que podrían experimentarse con un producto y los efectos que estas fallas podrían tener en manos del usuario final. El desarrollo del FMEA lista y evalúa las variables que podrían influir en la calidad de un proceso particular. El Servicio FMEA evalúa las herramientas de servicio y manuales para asegurar que los productos no se empleen mal. A continuación, trataremos el diseño del proceso FMEA.

FIN DE LA UNIDAD

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UNIDAD

Consecuencias de las fallas

VI

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Índice

Índice Unidad VI: “Consecuencias de las fallas” 1. Factibilidad técnica y el Valor de Hacerlo....................................................................3 2. Funciones ocultas y evidentes ...................................................................................4 2.1. Categorías de Fallas Evidentes..........................................................................5 3. seguridad y las Consecuencias Medioambientales .......................................................6 3.1. La seguridad Primero.......................................................................................6 3.2. La Pregunta de Riesgo .....................................................................................7 3.3. ¿Qué podría pasar si la falla ocurriera? ..............................................................8 3.4. ¿Cuán probable es que ocurra la falla? ..............................................................9 3.5. ¿El riesgo es tolerable? ....................................................................................9 3.6. ¿Quién debe evaluar los riesgos? ....................................................................12 3.7. La seguridad y el Mantenimiento Proactivo ......................................................13 3.8. RCM y la Legislación de Seguridad ..................................................................14 4. Consecuencias operacionales ..................................................................................14 4.1. ¿Cómo las fallas afectan las operaciones?........................................................14 4.2. Evitando las Consecuencias Operacionales.......................................................16 5. Consecuencias no operacionales..............................................................................19 5.1. Puntos adicionales concernientes a consecuencias no - operacionales ................21 6. Consecuencias de fallas ocultas...............................................................................22 6.1. Fallas Ocultas y Dispositivos de Protección.......................................................22 6.2. DISPOSITIVOS PROTECTORES QUE NO SON DE FALLA EVIDENTE....................23 6.3. LA DISPONIBILIDAD REQUERIDA DE LAS FUNCIONES OCULTAS ......................26 6.4. EL MANTENIMIENTO RUTINARIO Y LAS FUNCIONES OCULTAS ........................30 6.4.1. Las funciones ocultas: El Proceso de Decisión........................................32 6.5. Puntos adicionales acerca de funciones ocultas ................................................33 7. Conclusión.............................................................................................................37 8. RESUMEN..............................................................................................................37

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UNIDAD VI “CONSECUENCIAS DE LAS FALLAS” INTRODUCCIÓN Las unidades anteriores han explicado cómo el proceso RCM hace las siguientes siete preguntas por cada recurso: 1. ¿Cuáles son las funciones y las normas de actuación (rendimiento) asociadas del recurso en su contexto operativo presente? 2. ¿De qué maneras falla para cumplir sus funciones? 3. ¿Qué causa cada falla funcional? 4. ¿Qué pasa cuando ocurre cada falla? 5. ¿De qué manera ocurre cada falla? 6. ¿Qué puede hacerse para predecir o prevenir cada falla? 7. ¿Qué se hace si no puede encontrar una tarea proactiva conveniente? Se discutieron las respuestas a las primeras cuatro preguntas a lo largo de las Unidades II a la V. Éstas mostraron cómo las hojas de Información del RCM son empleadas para registrar las funciones del recurso bajo revisión y para listar las fallas funcionales asociadas, modos de falla y efectos de falla. Las últimas tres preguntas se hacen por cada modo de falla individual. Esta unidad considera la quinta pregunta: •

¿De qué manera ocurre cada falla?

Es importante conocer el contexto operativo en que se desarrolla una falla y determinar si tendrá consecuencias sobre la producción o el servicio que se presta. Además de su incidencia sobre la seguridad de las personas y de las instalaciones. OBJETIVOS   

Definición de funciones ocultas y fallas evidentes. Establecer como las fallas afectan las operaciones. Proveer un adecuada estrategia para gerenciar fallas.

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1. FACTIBILIDAD TÉCNICA Y EL VALOR DE HACERLO Cada vez que ocurre una falla, la organización que usa el recurso es afectada de alguna manera. Algunos fallas afectan el rendimiento, la calidad del producto o servicio al cliente. Otras amenazan la seguridad o el medioambiente. Algunas aumentan los costos operativos, por ejemplo, aumentando el consumo de energía, mientras otras tienen un impacto en cuatro, cinco o más aspectos. Otras pueden parecer no tener efecto en absoluto si ocurren solas, pero pueden exponer a la organización al riesgo de fallas mucho más serias. Si cualquiera de estas fallas no se previniera; el tiempo y esfuerzo que necesita gastarse para corregirlas también afecta a la organización, porque reparando fallas se consumen recursos que podrían bien usarse en otra parte. La naturaleza y severidad de estos efectos gobiernan la manera cómo la organización ve la falla. El impacto preciso en cada caso es, en otras palabras, hasta qué punto sucede cada falla y esto depende del contexto operativo del recurso, las normas de actuación que se aplican a cada función y los efectos físicos de cada modo de falla. Esta combinación del contexto, las normas y los efectos significa que cada falla tiene un juego específico de consecuencias asociado a ella. Si las consecuencias son muy serias, entonces se harán esfuerzos considerables para prevenir la falla o por lo menos para anticiparla a tiempo para reducir o eliminar las consecuencias. Esto es especialmente verdad si la falla pudiese herir o matar a alguien o si es probable que tenga un efecto serio en el medio ambiente. También es verdad que las fallas interfieren con la producción o las operaciones o qué causan daños y perjuicios secundarios significativos. Por otro lado, si la falla sólo tiene consecuencias menores, es posible que no se tome ninguna acción proactiva y la falla se corrija simplemente cada vez que ocurra. Esto sugiere que las consecuencias de fallas son más importantes que sus características técnicas. También sugiere que la idea completa sobre el mantenimiento proactivo no es sólo prevenir los fallas sino cómo evitar o reducir las consecuencias de falla. El mantenimiento Proactivo tiene mucho más que hacer evitando o reduciendo las consecuencias de falla que solamente preveniéndolas

Si esto se acepta, entonces es razonable pensar que cualquier tarea proactiva merece la pena hacerse si trata con éxito las consecuencias de falla que se desean prevenir. Una tarea proactiva merece la pena hacerse si trata con éxito las consecuencias de falla que se desea prevenir

Esto presupone, claro, que en primer lugar es posible anticiparse o prevenir la falla. Si una tarea proactiva es o no técnicamente factible depende de las características técnicas de la tarea y de la falla que se desea prevenir. Si no es posible encontrar una tarea proactiva conveniente, la naturaleza de las consecuencias de falla también indica qué acción predeterminada debe tomarse.

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En el resto de esta unidad se considera el criterio para evaluar las consecuencias de falla y para decidir si cualquier forma de tarea proactiva vale la pena hacerla. Estas consecuencias se dividen en dos fases y cuatro categorías. La primera fase separa las funciones ocultas de las funciones evidentes. Las fallas se categorizan en función de sus consecuencias las que pueden ser medioambientales, operacionales y no operacionales. Para modos de falla que tienen consecuencias en la seguridad o medioambientales, una tarea proactiva merece ser realizada si logra reducir la probabilidad de falla a un nivel tolerablemente bajo. Como es el caso de los viajes por avión que resultan estadísticamente ser mas seguros que los que se realizan por vía terrestre 2. FUNCIONES OCULTAS Y EVIDENTES Hemos visto que cada recurso tiene más de una y a veces docenas de funciones. Cuando la mayoría de estas funciones falla, será evidente que la falla del equipo ha ocurrido. Por ejemplo, algunas fallas causan que la luz de advertencia se encienda o hará que suenen las alarmas o ambos. Otras causan que las máquinas paren o interrumpen alguna otra parte del proceso. Otros llevan a problemas de calidad de producto o al aumento del consumo de energía y aún los efectos físicos obvios son acompañados con ruidos fuertes o fugas de vapor, olores raros o charcos de líquido en el suelo. Por ejemplo, la figura 3.7 en la unidad 3 mostró tres bombas que se muestran de nuevo en la figura 6.1. Si los rodamientos en la Bomba A se desgastan, se pierde la capacidad bombeo. Esta falla a si misma será inevitablemente obvia a los operadores, tan pronto como suceda o cuando una parte del proceso que sigue se interrumpe. (Los operadores no podrían saber inmediatamente que los rodamientos causaron el problema, pero son conscientes del hecho que inevitablemente algo raro ha pasado). BOMBA TRABAJA SOLA

A

CON CARGA

EN STAND BY

B

C

Figura 6.1: Diferentes contextos de operación.

Los fallas de este tipo se clasifican como evidentes porque alguien las descubrirá cuando ocurran por sí solas. Esto lleva a la siguiente definición de una función evidente: Una función evidente es una cuya falla llega a ser inevitablemente evidente por si sola a los operadores bajo circunstancias normales

Sin embargo, algunos fallas ocurren de tal manera que nadie sabe que el artículo está en estado de falla a menos que o hasta que alguna otra falla también ocurra. Pág.4

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Por ejemplo, si la Bomba C en la figura 6.1 falla, nadie sería consciente del hecho porque bajo circunstancias normales la Bomba B todavía estará trabajando. En otras palabras, la falla de la Bomba C por sí sola no tiene impacto directo a menos que o hasta que la Bomba B también falle (una circunstancia anormal). La bomba C exhibe una de las características más importantes de una función oculta que es que, la falla de esta bomba por sí sola no será evidente al operador bajo circunstancias normales. En otras palabras, no se pondrá evidente a menos que la bomba B también falle. Esto lleva a la siguiente definición de una función oculta: Una función oculta es una cuya falla no será evidente al operador bajo circunstancias normales si ocurre sola.

El primer paso en el proceso RCM separará las funciones ocultas de las funciones evidentes porque las funciones ocultas necesitan de un manejo especial. Veremos después que estas funciones son asociadas a dispositivos de protección y que no son fallas de seguridad. Desde que se les pueden considerar como la mitad de los modos de falla que podrían afectar a los equipos modernos complejos, las funciones ocultas podrían convertirse en el problema dominante de mantenimiento durante los próximos diez años. Sin embargo, consideramos que antes de poner las funciones ocultas en perspectiva, primero debemos considerar las fallas evidentes. 2.1. CATEGORÍAS DE FALLAS EVIDENTES Los fallas evidentes son clasificadas, en tres categorías en orden descendente de importancia: •

•

•

Consecuencias medioambientales y de seguridad.- Una falla tiene consecuencias de seguridad si puede herir o matar a alguien. Tiene consecuencias medioambientales si pudiese llevar a un incumplimiento de cualquier norma medioambiental corporativa, regional o nacional. Consecuencias operacionales.- Una falla tiene consecuencias operacionales si afecta a la producción o a las operaciones (rendimiento, calidad del producto, servicio del cliente o costo operativo además del costo directo de reparación) Consecuencias no operacionales.- Las fallas evidentes en esta categoría no afectan ni a la seguridad ni a la producción, para lo que sólo involucran el costo directo de reparación.

Ordenando las fallas evidentes, el RCM asegura que se consideren la seguridad y las implicaciones medioambientales de cada modo de falla evidente. Esto pone a las personas inequívocamente delante de la producción. Este enfoque también significa que se evalúan las consecuencias medioambientales, de seguridad y económicas de cada falla en un solo ejercicio, lo que es mucho menos costoso que considerarlos separadamente.

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3. SEGURIDAD Y LAS CONSECUENCIAS MEDIOAMBIENTALES 3.1. LA SEGURIDAD PRIMERO Como hemos visto, el primer paso en el proceso de evaluación de las consecuencias es identificar las funciones escondidas para que puedan tratarse apropiadamente. apropiadamente. Los modos de falla restantes, en otras palabras, fallas que no son clasificadas como ocultas, deben por definición ser evidentes. Los párrafos anteriores explicaron que el proceso RCM considera primero la seguridad y las implicaciones medioambientales de cada modo de falla evidente. Se hace así por dos razones: •

•

Un creencia sostenida cada vez más firmemente entre los empleadores, empleados, clientes y la sociedad en general es que “herir o matar personas en el curso del negocio, simplemente no es tolerable y que debe hacerse todo lo posible para minimizar la posibilidad de cualquier clase de incidente relacionado con la seguridad o equilibrio medioambiental”. En la práctica las probabilidades que se toleran en los incidentes relacionados con la seguridad tienden a ser de magnitudes menores que aquéllas que se toleran para fallas que tienen consecuencias operacionales. Como resultado, en la mayoría de los casos dónde una tarea proactiva merece la pena realizarce, desde el punto de vista de seguridad, también es probable que sea más adecuado desde el punto de vista operacional.

En cierto nivel, la seguridad se refiere a la seguridad de individuos en el lugar de trabajo. Específicamente, el RCM pregunta si alguien pudiera herirse o matarse como resultado directo del modo de falla o por otro daño que puede ser causado por la falla. Un modo de falla tiene consecuencias de seguridad si causa una pérdida de la función u otro daño que pudiese herir o matar a alguien.

En otro nivel, “seguridad” se refiere a la seguridad del bien de la sociedad en general. Hoy día, las fallas que afectan a la sociedad tienden a ser clasificados como problemas “medioambientales”. “medioambientales”. De hecho, en muchas partes del mundo el punto está enfocado a que las organizaciones o cumplen las expectativas medioambientales de la sociedad o ya no se les permitirá operar. Así realmente aparte de cualquier sentimiento personal que cualquiera puede tener al respecto, la prueba medioambiental está volviéndose un requisito previo para la supervivencia corporativa. Anteriormente se explicó cómo las expectativas de la sociedad toman la forma de normas medioambientales municipales, regionales y nacionales. Algunas organizaciones también tienen sus propias normas corporativas más severas aún. Se dice que un modo de falla tiene consecuencias medioambientales si pudiese llevar al incumplimiento de cualquiera de estas normas. Un modo de falla tiene consecuencias medioambientales medioambientales si causa la pérdida de una función u otro daño que podrían llevar al incumplimiento de cualquier norma medioambiental conocida.

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Note que al considerar que si un modo de falla tiene consecuencias medioambientales medioambientales o de seguridad, estamos considerando que un modo de falla por sí solo podría tener consecuencias. Esto es diferente a la parte 6 de este capítulo en que consideramos la falla de ambos elementos de un sistema de protección (función protegida y dispositivo protector). 3.2. LA PREGUNTA DE RIESGO A la mayoría de las personas le gustaría vivir en un ambiente dónde no hay ninguna posibilidad de muerte o lesión en absoluto, generalmente se acepta que hay un elemento de riesgo en todo lo que hacemos. En otros términos, el cero absoluto es inalcanzable, aunque es una meta digna para seguir esforzándose. Esto nos lleva a preguntar lo que es inmediatamente asequible. ¿Cómo medir el riesgo? Para contestar esta pregunta, necesitamos primero considerar la pregunta del riesgo con más detalle. La valoración de riesgo consta de tres elementos. El primero, lo que podría pasar si el evento bajo consideración ocurriera. El segundo, cuán probable de ocurrir es el evento en absoluto. La combinación de estos dos elementos proporciona una medida del grado de riesgo. El tercero y a menudo el elemento más contencioso es si este riesgo es tolerable. Por ejemplo, considere un modo de falla que podría producir la muerte o lesión a 10 personas (lo que podría pasar). La probabilidad que este modo de falla pudiese ocurrir es uno en mil en cualquier año (cuán probable es de ocurrir). Sobre la base de esto, el riesgo asociado con este falla es: 10 x (1 en 1000) = 1 accidente cada 100 años Ahora considere un segundo modo de falla que podría causar 1000 accidentes, pero la probabilidad que esta falla pudiera ocurrir es uno en 100 000 en cualquier año. El riesgo asociado con esta falla es: 1 000 x (1 en 100 000) = 1 accidente cada 100 años. En estos ejemplos, el riesgo es el mismo aunque las figuras en que esta basado son bastante diferentes. También note que estos ejemplos no indican si el riesgo es tolerable, sólo lo cuantifican meramente. Sea o no el riesgo tolerable es una pregunta separada y mucho más difícil y se trata después. Notar que, el termino “probabilidad” (1 en 10 oportunidades de una falla en cualquier periodo) y “la tasa de falla” (una vez en diez periodos en promedio, correspondiendo a un tiempo promedio entre fallas de 10 periodos) se usa como si fueran intercambiables cuando se aplica a las fallas al azar. Hablando estrictamente, esto no es verdad. Sin embargo, si el MTBF es mayor que 4 periodos, la diferencia es tan pequeña que normalmente puede ignorarse. Los párrafos siguientes consideran cada uno de los tres elementos de riesgo en más detalle.

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3.3. ¿QUÉ PODRÍA PASAR SI LA FALLA OCURRIERA? Se necesita considerar dos problemas al examinar lo que podría pasar si una falla ocurre. Estos son, ¿qué es lo que realmente pasa? y si ¿alguien probablemente sea herido o se matará como resultado?. ¿Qué es lo que realmente pasa?, si cualquier modo de falla ocurre, esto debe registrarse en la hoja de Información del RCM así como sus efectos de falla, como se explicó a lo largo de la unidad 4. También la parte 5 de la unidad 4 listó varios efectos típicos que presentan una amenaza a la seguridad o al ambiente. El hecho que estos efectos pudieran herir o matar a alguien no necesariamente significa que ocurrirá cada vez que se presente. Algunos incluso pueden ocurrir bastante a menudo sin ocasionarlo. Sin embargo, el problema no es si tales consecuencias son inevitables, sino si son posibles. Por ejemplo, si en una grúa puente fallara el gancho que transporta normalmente rollos de acero, la carga que cae tal vez hiera o mate a alguien que esté en ese momento parado bajo él o cerca de él. Si nadie estuviera cerca, entonces nadie saldría herido. Sin embargo, la posibilidad que alguien pudiese herirse significa que este modo de falla debe tratarse como un riesgo de seguridad y debe analizarse de acuerdo a eso. Este ejemplo demuestra el hecho que el proceso RCM evalúa las consecuencias de seguridad al nivel más conservador. Si es razonable asumir que cualquier modo de falla pudiera afectar la seguridad o al ambiente, asumimos que puede y en ese caso debe sujetarse a un análisis intenso. (Veremos después que la probabilidad que alguien sea herido se toma en cuenta al evaluar la tolerancia del riesgo.) Una situación más compleja se presenta cuando se trata con riesgos de seguridad que son cubiertos por algún tipo de sistemas de protección. Hemos visto que uno de los objetivos principales del proceso RCM es establecer la manera más eficaz de manejar cada falla en el contexto de sus consecuencias. Esto sólo puede hacerse si estas consecuencias se evalúan al empezar, como si nada se estuviera haciendo para manejar la falla (en otros términos, predecir, prevenir o mitigar sus consecuencias). Los dispositivos de protección que se diseñan para trabajar con los estados de falla (alarmas, sistemas de cierre y de alivio) no son nada más que sistemas de dirección de falla. Por ello, para asegurar que el resto del análisis se lleve a cabo desde una base de referencia apropiada, las consecuencias de falla de funciones protegidas deben evaluarse idealmente como si los dispositivos de protección de este tipo no estuvieran presentes. Por ejemplo, una falla que podría causar fuego siempre se considera como un riesgo de seguridad, porque la presencia del sistema contra incendios no necesariamente garantiza que el fuego se controlará y se extinguirá. El proceso RCM puede usarse entonces para validar (o revalidar) la conveniencia del propio dispositivo de protección desde tres puntos de vista: •

•

•

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Su habilidad para proporcionar la protección requerida. Definiendo la función del dispositivo de protección, como se explicó en la unidad 3. Si el dispositivo de protección responde bastante rápido para evitar las consecuencias. Qué debe hacerse para asegurar que el dispositivo de protección continúe funcionando, como como se discutirá en la parte 6 de esta unidad.

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3.4. ¿CUÁN PROBABLE ES QUE OCURRA LA FALLA? La parte 4 de la unidad 5 menciona que deben listarse en la hoja de Información del RCM sólo modos de falla que son bastante probables de ocurrir. Como resultado, si la hoja de Información se ha preparado con una base realista, el hecho que el modo de falla sea listado sugiere que hay alguna probabilidad que pudiera ocurrir y por consiguiente debe sujetarse a un análisis intenso. (A veces puede ser prudente listar en un FMEA lo extremadamente improbable pero no obstante peligroso modo de falla, solamente para manifestar en el registro el hecho que fue considerado y luego rechazado. En estos casos, un comentario como, "Este modo de falla es considerado demasiado improbable para justificar un análisis intenso" debe registrarse en la columna de efectos de falla). 3.5. ¿EL RIESGO ES TOLERABLE? Uno de los aspectos más difíciles de la gestión de seguridad es determinar hasta qué punto las creencias sobre lo que es tolerable varían de individuo a individuo y de grupo a grupo. Una amplia variedad de factores influencian estas creencias, pero de lejos el más dominante es el grado de control que cualquier individuo piensa tiene sobre la situación. Las personas casi siempre están preparadas para tolerar un nivel más alto de riesgo cuando creen que están personalmente al mando de la situación que cuando creen que la situación está fuera de su mando. Por ejemplo, las personas toleran niveles más altos de riesgo al manejar sus propios automóviles que cuando lo hacen como pasajeros de un avión. (Hasta qué punto este problema gobierna las percepciones de riesgo, se da por la estadística sorprendente que solo 1 persona de 11 000 000 que viajan por aire entre Nueva York y Los Angeles en los EE.UU. muere mientras lo hace; en cambio 1 persona en 14 000 que realiza el viaje por tierra se ha matado. Y todavía algunas personas insisten en hacer este viaje por tierra porque creen que están más seguros). Este ejemplo ilustra la relación entre la probabilidad de matarse, que cualquier persona se ha preparado para tolerar y hasta qué punto esa persona cree que tiene el control. En condiciones más generales, esto podría variar para un individuo particular como se muestra en la figura 6.2.

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10-4 10-5 o o r ñ e a l o t n e ú g u l q a d n a e d r i i l i r b o a b m o r e P d

10-6 10-7 Creo tener completo control, (al conducir mi vehículo o en el taller de mi casa).

Creo tener algún control y alguna elección acerca de mi exposición al peligro (en el lugar donde trabajo).

No creo tener algún control, pero no me expongo a mi mismo (en un avión de pasajeros)

No tengo algún control y ninguna elección sobre mi exposición y/o de mi familia (accidente industrial que afecta a la sociedad)

Figura 6.2: Tolerancia de riesgo fatal. Las figuras dadas en este ejemplo no significan ser perspectivas y no son necesariamente reflejo del punto de vista del autor, meramente ilustra lo que un individuo podría decidir que esta preparado tolerar. También note que esta basado en la perspectiva de una ida individual sobre su negocio diario. Este punto de vista tiene que ser traducido hacia un grado de riesgo para toda la población (todos los obreros en un sitio, todos los ciudadanos de un pueblo o incluso toda la población de un país). En otros términos, si yo tolero una probabilidad de 1 en 100 000 (10-5) de matarse en el trabajo en cualquier año y tengo 1 000 obreros que tienen el mismo punto de vista, entonces todos toleramos que en promedio 1 persona por año en nuestro sitio se matará en el trabajo cada 100 años y esa persona puede ser uno mismo y puede pasar este año. Tenga presente que cualquier cuantificación de riesgo de esta manera sólo puede ser una gruesa aproximación. En otros términos, si digo que tolero una probabilidad de 10-5, esto es sólo en término figurativo. Indica que se estima tolerar una probabilidad de matarse en el trabajo que es aproximadamente 10 veces menos de lo que tolero cuando empleo un viaje por tierra. (Aproximadamente 10-4). Teniendo siempre presente, que se está tratando con aproximaciones, el próximo paso es establecer la probabilidad que se preparan a tolerar conjuntamente con sus obreros ya que cualquiera podría matarse en cualquier evento (modo de falla o falla múltiple) en el trabajo. Por ejemplo, continuando la lógica del ejemplo anterior, la probabilidad que se mate cualquiera de los 1 000 obreros en cualquier año es 1 en 100 (asumiendo que cada uno en su sitio encara a grosso modo los mismos riesgos).

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Además, si las actividades se llevaran a cabo en el sitio incluyen 10 000 eventos que podrían matar a alguien, entonces la probabilidad promedio que cada evento pudiera matar a una persona debe reducirse a 10-6 en cualquier año. Esto significa que debe reducirse la probabilidad de un evento que probablemente puede matar a diez personas a 10-7, mientras debe reducirse a 10-5 la probabilidad de un evento que tiene la oportunidad 1 en 10 de matar a una persona. Las técnicas por la cual se mueven las jerarquías de probabilidad de arriba hacia abajo son conocidas como valoraciones de riesgo probabilísticas o cuantitativas. Los puntos importantes a tener presente en esta fase son: •

•

La decisión acerca de lo que es tolerable debe empezar con la víctima probable. Es posible unir lo que una persona tolera directa y cuantitativamente a un modo de falla individual de probabilidad tolerable.

Aunque normalmente se percibe el grado de control que domina las decisiones sobre la tolerancia al riesgo, este no es el único problema. Otros factores que nos ayudan a decidir lo que es tolerable incluyen lo siguiente: •

•

•

Los valores individuales: explorar este problema a cualquier profundidad está más allá del alcance de este libro. Basta contrastar los puntos de vista sobre el riesgo tolerable como el que es acordado por un montañés con aquéllos que padecen de vértigo o aquéllos de un minero subterráneo con aquellos que padece de claustrofobia. Los valores de la industria: mientras hoy en día cada industria reconoce la necesidad de operar tan seguramente como sea posible, nadie escapa al hecho que algunos tipos de industrias son intrínsecamente más peligrosos que otros . Algunos incluso compensan los niveles más altos de riesgo con los niveles de pago más altos. El punto de vista de cualquier individuo que trabaja en esa industria estará determinado por su percepción de si los riesgos intrínsecos son “valorados” adecuadamente, si el beneficio justifica el riesgo. El efecto en “las generaciones futuras” : la seguridad de niños especialmente los que no han nacido - tienen un efecto especialmente poderoso en los puntos de vista de las personas respecto de lo que es tolerable. Los adultos frecuentemente muestran sorpresa e incluso descuido por su propia seguridad. (Cuánto tiempo tiene que emplear el supervisor persuadiendo a algunas personas para que lleven la ropa de seguridad). Sin embargo, al observar como una amenaza, la pérdida de facultades como consecuencia de un accidente, hace que su actitud cambie completamente.

Por ejemplo, cuando se trabajó con un grupo que tenía la ocasión de discutir las propiedades de un cierto químico. Las palabras como “tóxico” o “cancerígeno”' se trataron con indiferencia, aunque la mayoría de los miembros de este grupo eran en sus centros de trabajo, las personas más expuestas al riesgo. Sin embargo, en cuanto se sugirió que el químico también era mutagenic y teratogenic y el significado de estas palabras se explicó al grupo, el químico se vio de repente con mayor respeto.

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El conocimiento: las percepciones de riesgo son influenciadas grandemente por cuánto conoce la persona sobre el recurso, el proceso de cuál forma parte y los mecanismos de falla asociado con cada modo de falla. Cuánto más saben, mejor es su juicio. (La ignorancia es a menudo una espada de doble filo. En algunas situaciones las personas toman los riesgos más espantosos por pura ignorancia, mientras en otros casos exageran ferozmente también los riesgos incluso sin ignorancia. Por otro lado, necesitamos constantemente recordarnos de hasta qué punto la familiaridad puede engendrar el desprecio).

Muchos otros factores también influyen en las percepciones de riesgo, como el valor puesto en la vida humana por los diferentes grupos culturales, los valores religiosos e incluso los factores como la edad y el estado matrimonial del individuo. Toda estos factores significan que es imposible especificar una norma de tolerancia para cualquier riesgo que sea absoluto y objetivo. Esto sugiere, que sólo pueden evaluarse la tolerancia de cualquier riesgo basándose en lo que es "relativo y subjetivo”, “relativo” en el sentido que el riesgo se compara con otros riesgos sobre los que hay un acuerdo general bastante claro y “subjetivo” en el sentido que la evaluación es finalmente una cuestión de juicio. Pero, ¿cuál juicio? 3.6. ¿QUIÉN DEBE EVALUAR LOS RIESGOS? La diversidad de los factores discutidos significa que simplemente no es posible para cualquier persona o incluso una organización, evaluar el riesgo de tal modo qué sea universalmente aceptable. Si el asesor es demasiado conservador, las personas lo ignorarán y pueden incluso ridiculizar la evaluación. Si el asesor es demasiado relajado, podría terminar acusándosele de jugar con las vidas de las personas (si realmente no las ha matado). Esto sugiere que sólo un grupo pueda hacer una evaluación de riesgo satisfactoria. Hasta donde sea posible, este grupo debe representar a las personas que probablemente tienen una comprensión más clara del mecanismo de falla, los efectos de falla (sobre todo la naturaleza de cualquier riesgo), la probabilidad de ocurrencia de falla y qué posibles medidas pueden tomarse para anticiparse o prevenirla. El grupo también debe incluir a las personas que tienen un punto de vista legítimo respecto a la tolerancia de los riesgos. Esto significa que los representantes de las probables víctimas (más a menudo operadores o mantenedores en el caso de seguridad directa de riesgos) y de la dirección (quien normalmente se mantiene responsable si alguien se hiere o si se incumple una norma medioambiental). Si se aplica de un modo apropiadamente enfocado y estructurado, las habilidades colectivas del grupo harán mucho para asegurar que la organización haga lo mejor por identificar y manejar todos los modos de falla que podrían afectar la seguridad o el ambiente. (El uso de tales grupos está siguiendo la tendencia mundial hacia leyes que dicen que la seguridad es responsabilidad de todos los empleados y no sólo de responsabilidad de la dirección). Normalmente los grupos de esta naturaleza pueden alcanzar rápidamente el acuerdo general cuando tratan con la seguridad de riesgo directa, porque están incluidos en las personas que se arriesgan. Los riesgos medioambientales no son tan simples, ya que la sociedad por su tamaño es la víctima probable y muchos de los problemas involucrados son poco familiares. Así cualquier grupo que se espera considere si una falla pudiera incumplir una norma o una regulación medioambiental debe averiguar de antemano cual de estas normas y regulaciones cubren el proceso bajo revisión. Pág.12

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3.7. LA SEGURIDAD Y EL MANTENIMIENTO PROACTIVO Si una falla pudiera afectar la seguridad o el ambiente, el proceso RCM estipula que debemos intentar prevenirlo. La que hace pensar que: Para modos de falla que tienen consecuencias en la seguridad o medioambientales, una tarea proactiva merece la pena realizarce si logra reducir la probabilidad de falla a un nivel tolerablemente bajo

Tal vez una tarea proactiva no pueda lograr este objetivo, a satisfacción del grupo que realiza el análisis, ya que se esta tratando con riesgos de seguridad o medioambientales que no pueden anticiparse o prevenirse adecuadamente. Esto significa que algo debe cambiarse para hacer efectivo el sistema de seguridad. Este “algo” podría ser el recurso mismo, un proceso o un procedimiento operativo. Los cambios de esta clase son clasificados como “rediseños” y normalmente están comprendidos como uno de dos objetivos: •

•

Reducir la probabilidad de falla que ocurre a un nivel tolerable. Generar cambios para que la falla ya no tenga consecuencias medioambientales o sobre la seguridad.

Notar que al tratar con la seguridad y los problemas medioambientales, el RCM no plantea el problema desde el punto de vista económico. Si no estamos seguros, tenemos la obligación de prevenir que falle o de hacerlo seguro. Esto sugiere que el proceso de decisión para modos de falla que tienen consecuencias medioambientales o de seguridad puede resumirse como se muestra en la figura 6.3. ¿Los modos de fallas causan pérdida de la función o daños que podrían lesionar o matar a alguien?

SI

NO

¿Los modos de fallas causan pérdida de la función u otros daños que podrían infringir alguna norma o regulación medioambiental conocida?

SI

El mantenimiento proactivo es necesario si reduce el riesgo de la falla a un nivel tolerable lo suficientemente bajo

NO

Ver partes 4 y 5 de esta unidad

Si no se puede determinar una tarea proactiva que logre reducir el riesgo de la falla a un nivel tolerable lo suficientemente bajo, entonces es obligatorio el rediseño.

Figura 6.3 Identificando y desarrollando una estrategia de mantenimiento para una falla que afecta la seguridad o el medio ambiente

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3.8. RCM Y LA LEGISLACIÓN DE SEGURIDAD Una pregunta se hace a menudo acerca de la relación entre RCM y legislación de seguridad. Hoy en día, la mayoría de legislaciones sobre seguridad trata meramente las demandas que los usuarios pueden realizar y canaliza los esfuerzos para realizar cualquier acción prudente y así asegurar que sus recursos estén seguros. Esto ha llevado rápidamente a un énfasis creciente en el concepto de una auditoría que básicamente se les exige a los usuarios de los recursos que pueden producir la evidencia documental, que hay una base racional, defendible para sus programas de mantenimiento. En la inmensa mayoría de casos, el RCM satisface totalmente este tipo de requisitos. Sin embargo, algunas regulaciones exigen que deban hacerse las tareas específicas en los tipos específicos de equipos a intervalos específicos. Si el proceso RCM hace pensar en una tarea diferente y/o un intervalo diferente, es mejor continuar haciendo la tarea que especifica la legislación y discutir el cambio sugerido con la autoridad reguladora apropiada. 4. CONSECUENCIAS OPERACIONALES 4.1. ¿CÓMO LAS FALLAS AFECTAN LAS OPERACIONES? La función primaria de la mayoría de los equipos industriales se conecta de alguna manera con la necesidad de rentabilidad o apoyar la rentabilidad que generan las actividades. Por ejemplo, la función primaria de la mayoría de los recursos empleados en la fabricación es dar valor agregado a los materiales, mientras los clientes pagan directamente por el acceso a las telecomunicaciones y a los equipos de transporte (autobuses, camiones, trenes o aviones). Las fallas que afectan las funciones primarias de estos recursos afectan la capacidad de rentabilidad de la organización. La magnitud de estos efectos depende de qué tan empleado está el equipo y la disponibilidad de alternativas. Sin embargo, en casi todos los casos los efectos son a menudo grandes, mayores que el costo de reparar las fallas. Esto también es cierto para equipos de no industriales tales como de entretenimiento, de comercio e incluso de transporte. Por ejemplo, si las luces fallan en un juego de fútbol, los aficionados tienden a querer la devolución de su dinero. Lo mismo se aplica si los proyectores fallan en un cine. Si el aire acondicionado falla en una tienda o restaurante, los clientes se retiran. Los bancos pierden el negocio si les falta su red informática. En general, las fallas afectan las operaciones de cuatro maneras: •

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Las Fallas afectan el rendimiento total: Esto ocurre cuando el equipo detiene totalmente la operación o cuando funciona demasiado despacio. Esto produce un aumento de los costos de producción ya que la planta tiene que trabajar un tiempo extra para ponerse al día o también perdidas en las ventas si la planta está totalmente cargada.

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•

•


Las Fallas afectan la calidad del producto: Si una máquina ya no puede alcanzar las tolerancias industriales o si una falla causa el deterioro de los materiales, el resultado probable es obtener desechos o realizar costosos reprocesos. En un sentido más general, la “calidad” también cubre conceptos tales como la precisión de sistemas de navegación, la exactitud de sistemas de marcado y así sucesivamente. Afectan el servicio al cliente: Las fallas afectan el servicio al cliente de muchas maneras, desde la entrega tardía de pedidos hasta la salida con retraso de un avión de pasajeros. Los retrasos frecuentes o serios a veces traen cuantiosas multas, pero en la mayoría de los casos no producen una pérdida inmediata de la rentabilidad. Sin embargo los problemas de servicio crónicos en el futuro causarán que los clientes pierdan la confianza y realicen su negocio en otra parte. Aumentado los costos operativos además del costo directo de reparación. Por ejemplo, la falla podría llevar el aumento del consumo de energía o podría involucrar un cambio a un proceso alternativo más caro.

En las empresas sin fines de lucro como las militares, ciertas fallas también pueden afectar la habilidad de la organización de cumplir su función primaria a veces con resultados desbastadores. "Por falta de una herradura, se perdió un zapato. Por falta de un zapato, se perdió un caballo. Por falta de un caballo, se perdió un mensaje. Por falta de un mensaje, se perdió una batalla. Por falta de una batalla, se perdió una guerra. Todo por falta de una herradura". Mientras sea difícil costear los resultados de perder una guerra, las fallas de esta clase todavía tienen implicaciones económicas a nivel mundial. Si ocurren con mucha frecuencia, puede ser necesario mantener dos caballos para asegurar que uno estará disponible para hacer el trabajo o sesenta tanques de guerra en lugar de cincuenta o seis portaaviones en lugar de cinco. La redundancia a esta escala puede ser de hecho muy cara. La severidad de estas consecuencias significa que si una falla evidente no propone una amenaza a la seguridad o el ambiente, los procesos RCM enfocan su atención en las consecuencias operacionales de la falla. Un falla tiene consecuencias operacionales si tiene un efecto adverso directo con la capacidad operacional

Como vimos, estas consecuencias tienden a ser económicas en naturaleza, por lo que normalmente se evalúan en condiciones económicas. Sin embargo, en casos más extremos (como perder una guerra), el “costo” puede ser evaluado en una base más cualitativa.

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4.2. EVITANDO LAS CONSECUENCIAS OPERACIONALES El efecto económico global de cualquier modo de falla que tiene consecuencias operacionales depende de dos factores: •

•

¿Cuánto cuesta la falla cada vez que ocurre?, en términos de su efecto en la capacidad operacional más los costos de la reparación. ¿Con qué frecuencia ocurren?

En la sección anterior, no se prestó mucha atención en cuán a menudo es probable que ocurran las fallas. (Las tasas de falla tienen una presencia pequeña en las fallas relacionadas con la seguridad, porque el objetivo en estos casos es evitar cualquier falla de este tipo). Sin embargo, si las consecuencias de falla son económicas, el costo total es afectado en función que tan a menudo es probable que ocurran las consecuencias. En otras palabras, para evaluar el impacto económico de estas fallas, necesitamos evaluar cuál es el probable costo durante un período de tiempo. Considere la bomba mostrada la figura 6.4. La bomba se controla por un interruptor de flotador que la activa cuando el nivel en el Tanque Y cae a 120 000 litros y otro que la desactiva cuando el nivel en el Tanque Y alcanza 240 000 litros. Una alarma de nivel bajo se coloca justo debajo del nivel 120 000 litros. Si el tanque se está secando, el proceso de evacuación del fluido tiene que ser cortado. El uso de la bomba cuesta a la organización $5 000 por hora.

Figura 6.4: Bomba única. MODO DE FALLA 1 Rodamientos atascados por uso y desgaste normales

EFECTO DE FALLA El motor se atasca pero no se activa ninguna alarma de sonido en la sala de control. El nivel en el tanque cae por debajo del nivel de la alarma de sonido en 120 000 litros. El tiempo perdido para reemplazar para reemplazar los rodamientos es de 4 horas. (El tiempo promedio de ocurrencias de este modo falla es aproximadamente 3 años).

Figura 6.5: FMEA debido a la falla de los rodamientos en una bomba única (sin equipo redundante)

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Asumir que ya se ha acordado que un modo de falla que puede afectar a esta bomba es “Rodamientos atascados debido a un desgaste normal”. Por simplicidad, se asume que el motor en esta bomba está provisto con un interruptor de carga excesiva, pero no hay ninguna alarma conectada a la sala de control. Este modo de falla y sus efectos podrían describirse en una hoja de Información de RCM como se muestra en la figura 6.5. El agua sale del tanque a una velocidad de 800 litros por minuto, por lo que el tanque se seca en 2,5 horas (150 minutos) después que suena la alarma de mínimo nivel. Toma 4 horas para reemplazar los rodamientos, por lo que el proceso que sigue se detiene durante 1,5 horas. Así que este falla cuesta: 1,5 x $5 000 = $7 500 En pérdida de producción cada tres años, más el costo de reemplazar los rodamientos. Asuma que es técnicamente factible verificar los rodamientos a través del análisis vibracional una vez por semana. Si se detecta en los rodamientos un nivel alto de vibración, las consecuencias operacionales de la falla pueden ser evitadas asegurando que el tanque esté lleno antes de empezar el trabajo con los rodamientos. Esto proporciona cinco horas de almacenamiento para que los rodamientos puedan reemplazarse en cuatro horas sin interferir con el proceso que sigue. También asuma que la bomba está ubicada en una estación de bombeo sin operadores. Se ha acordado que personal de mantenimiento debe llevar a cabo el chequeo y que el tiempo total necesario para realizarlo es de 20 minutos. Asuma además que el costo total de emplear a este personal es de $24 por hora, en cuyo caso cuesta $8 por realizar cada chequeo. Si el MTBF de los rodamientos es 3 años, él hará aproximadamente 150 chequeos por falla (ya que es un chequeo semanal). En otros términos, el costo de los chequeos es: 150 x $8 = $1 200 Cada tres años, de nuevo más el costo de reemplazar los rodamientos. En este ejemplo, la tarea planificada claramente tiene mejor relación costo / beneficio respecto al costo de las consecuencias operacionales de la falla más el costo de reparación. Esto sugiere que si una falla tiene consecuencias operacionales, la base para decidir si una tarea proactiva se debe realizar, es la económica: Para los modos de falla con consecuencias operacionales, una tarea proactiva merece la pena realizarla si, durante un período de tiempo, cuesta menos que el costo de las consecuencias operacionales más el costo de reparar la falla, esto significa prevenir.

Recíprocamente, si no puede encontrarse el costo/beneficio de la tarea proactiva, entonces no se debe realizarse ningún mantenimiento planificado para intentar anticiparse o prevenir el modo de falla bajo consideración. En algunos casos, la mejor opción costo / beneficio en ese punto es simplemente decidir vivir con la falla. Sin embargo, si una tarea proactiva no puede encontrarse y las consecuencias de falla todavía son intolerables, puede ser deseable cambiar el diseño del recurso (o cambiar el proceso) para reducir los costos totales: Unidad VI

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Reduciendo la frecuencia (y el costo total) de la falla. Reduciendo o eliminando las consecuencias de la falla. Haciendo un tarea proactiva con un adecuado costo/beneficio.

Notar que en el caso de un modo de falla con consecuencias de seguridad y medioambientales, el objetivo es reducir la probabilidad de falla a un nivel muy bajo. En el caso de consecuencias operacionales, el objetivo es reducir la probabilidad (o frecuencia) a un nivel económicamente tolerable. Como se mencionó al inicio de la parte 3 de este capítulo, es probable que esta frecuencia sea mucho mayor de lo que toleraríamos para la mayoría de los riesgos de seguridad, por ello el proceso RCM asume que una tarea proactiva que reduce la probabilidad de una falla relativa a la seguridad a un nivel tolerable también podrá hacerlo con las consecuencias operacionales de esa falla. Para comenzar con esto, de nuevo solo consideramos la conveniencia de hacer los cambios después de haber establecido si es posible conseguir el rendimiento deseado del recurso desde su situación actual. Sin embargo, las modificaciones también necesitan ser justificados desde el punto de vista de sus costos, por cuanto generaron obligatorias acciones de incumplimiento por los modos de falla con consecuencias medioambientales o de seguridad. A la luz de estos comentarios, el proceso de decisión sobre las fallas con consecuencias operacionales puede resumirse como se muestra en la figura 6.6: ¿El modo de falla tiene un efecto directo adverso en la capacidad operacional?

NO

SI

El mantenimiento proactivo es necesario si su costo es menor (sobre un periodo de tiempo) que el costo de las consecuencias opereracionales más el costo de la reparación de las fallas, lo cual significa prevenir

Ver parte 5 de esta unidad

Si el costo - beneficio de la tarea proactiva no puede ser determinada, la decisión por defecto es no programar mantenimiento...........

............pero esto podría ser contrarrestado rediseñando los equipos o cambiando los procesos para reducir los costos totales

Figura 6.6: Identificando y desarrollando una estrategia de mantenimiento para un falla que tiene consecuencias operacionales. Pág.18

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Notar que este análisis se lleva a cabo para cada modo de falla individual y no para el recurso en conjunto. Esto es porque cada tarea proactiva se diseña para prevenir un modo de falla específico, así la viabilidad económica de cada tarea sólo puede compararse con los costos del modo de falla, lo cual significa prevenir. En cada caso, esta es una simple decisión pasa – no pasa. En la práctica, al evaluar de esta manera los modos de falla individuales, no siempre es necesario hacer un detallado estudio costo - beneficio basado en el actual costo del tiempo muerto y el MTBF como se muestra en el ejemplo de la bomba. Esto es porque la conveniencia económica de las tareas proactivas es a menudo intuitivamente obvia al evaluar los modos de falla con las consecuencias operacionales. Sin embargo, ya sea que las consecuencias económicas se evalúen formalmente o intuitivamente, este aspecto del proceso RCM todavía debe aplicarse completamente. (De hecho, este paso es a menudo sorprendentemente descuidado por las personas nuevas en el proceso. Las personas de mantenimiento en particular tienen la tendencia de llevar a cabo las tareas en base sólo a la viabilidad técnica, lo que resulta en un elegante programa de mantenimiento, pero excesivamente costoso.) Finalmente, tenga presente que las consecuencias operacionales de cualquier falla están fuertemente influenciadas por el contexto en el cual el activo está operando. Ésta es otra razón del por qué debe tenerse cuidado para asegurar que el contexto operativo antes de aplicar un programa de mantenimiento desarrollado para un recurso sea idéntico al de otro. 5. CONSECUENCIAS NO OPERACIONALES Las consecuencias de un falla evidente que no tiene un efecto directo adverso en la seguridad, el medioambiente o sobre la capacidad operacional son clasificadas como no operacionales. Las únicas consecuencias asociadas con estas fallas son los costos directos de reparación, por lo que estas consecuencias son también económicas. Considere por ejemplo las bombas mostradas en la figura 6.7. Este sistema es similar al mostrado en la Figura 6.4, excepto que ahora hay dos bombas (ambas idénticas a la bomba en la Figura 6.4).

Figura 6.7: Sistema de bombeo con bomba de reserva.

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La bomba de trabajo “B” se enciende por un interruptor del flotador cuando el nivel en el Tanque Y cae hasta 120 000 litros y se apaga por otro interruptor cuando el nivel alcanza los 240 000 litros. Un tercer interruptor se localiza justo debajo del interruptor de bajo nivel de la bomba servicio, este interruptor ha sido diseñado para activar una alarma de sonido en la sala de control cuando el nivel del agua lo alcance y para encender la bomba de reserva. Si el tanque se seca, el proceso de suministro aguas abajo tiene que ser paralizado. Esto también cuesta a la organización que usa la bomba a razón de $5 000 por hora. Como antes, asumir que ha sido convenido que un modo de falla que pueda afectar a la bomba de servicio es “rodamientos agarrotados” y que este atascamiento es causado por el uso y desgaste normal. Asumir que el motor en la bomba de servicio está también provisto con un interruptor de sobrecarga, pero no hay ninguna conexión alámbrica desde la alarma a la sala de mando. Este modo de falla y sus efectos podrían describirse en una hoja de información RCM como se muestra en la Figura 6.8: MODO DE FALLA 1 Rodamientos atascados por uso y desgaste normales

EFECTO DE FALLA El motor se atasca pero no se activa ninguna alarma de sonido en la sala de control. El nivel en el tanque cae por debajo del nivel de la alarma de sonido en 120 000 litros y la bomba de reserva es encendida automáticamente. El tiempo requerido para reemplazar los rodamientos es de 4 horas. (El tiempo promedio de ocurrencias de este modo falla es aproximadamente 3 años).

Figura 6.8: FMEA por la falla de los rodamientos la bomba de servicio con equipo redundante. En este ejemplo, la bomba de reserva se enciende cuando falla la bomba de servicio, así el tanque no se secará. Por lo que el único costo asociado con este falla es: •

El costo de reemplazar los rodamientos.

Asumir sin embargo que todavía es técnicamente factible verificar el rodamiento por vibraciones una vez por semana. Si el nivel de vibración es elevado, los operadores podrían accionar manualmente la bomba de reserva y los rodamientos podrían ser reemplazados. Asumir que estas bombas también se localizan en una despoblada estación de bombeo y que ha sido de nuevamente coordinado que el chequeo – el cual toma veinte minutos debe ser efectuado por una persona de mantenimiento a un costo de $8 por chequeo. Así una vez más, él hará aproximadamente 150 chequeos por falla. En otros palabras, el costo por falla del programa de mantenimiento de proactivo es: 150 x $8 = $1 200 más el costo de reemplazar los rodamientos. En este ejemplo, el costo de hacer las tareas programadas es ahora mucho mayor que el costo de no hacerlas. Como resultado, no merece la pena ejecutar las tareas proactivas aún cuando la bomba es técnicamente idéntica a la bomba descrita en Figura 6.3. Esto sugiere que sólo merece la pena prevenir una falla la cual no tiene consecuencias operacionales si, durante un período de tiempo, el costo de las tareas preventivas es menor que el costo de corregir la falla. Si no lo es, el mantenimiento programado no es necesario.

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Si una tarea proactiva no es necesaria, entonces en raros casos podría justificarse una modificación por las mismas razones que se aplican a fallas con consecuencias operacionales. Para los modos de falla con consecuencias no operacionales, una tarea proactiva es necesaria si para un período de tiempo, cuesta menos que el costo de reparar las fallas, esto significa prevenir

5.1. PUNTOS ADICIONALES CONCERNIENTES A CONSECUENCIAS NO OPERACIONALES Dos puntos adicionales necesitan considerarse al revisar los fallas con consecuencias no consecuencias operacionales, como sigue: Daño secundario: Algunos modos de falla causan un considerable daño secundario si ellos no son anticipados o prevenidos, incrementando así el costo de la reparación. Una tarea proactiva apropiada podría hacer posible prevenir o anticiparse a la falla y evitar estos daños. Sin embargo, tal tarea sólo se justifica si el costo de hacerla es menor que el costo de reparar la falla y el daño secundario. •

Por ejemplo, en la Figura 6.7 la descripción de los efectos de falla sugiere que el atascamiento de los rodamientos no causa daño secundario. Si esto es así, entonces el análisis efectuado es válido. Sin embargo, si la falla inadvertida del rodamiento también causó que el árbol se cizallara, entonces una tarea proactiva que detecte la falla inminente del rodamiento podría permitir a los operadores paralizar la bomba antes que el árbol se dañe. En este caso el costo de la falla imprevista de los rodamientos es: El costo de reemplazar los rodamientos y el árbol. Por otro lado, el costo de la tarea proactiva (por falla del rodamiento) es aún: $1 200 más el costo de reemplazar los rodamientos. Claramente, la tarea proactiva merece la pena llevarse a cabo si el costo de reemplazar el árbol es mayor de $1 200. Si cuesta menos de $1 200, entonces esta tarea todavía no debe realizarse. •

Funciones protegidas: Sólo es válido decir que una falla no tendrá consecuencias operacionales se dispone de un componente de reserva o redundante, es razonable asumir que el dispositivo protector funcionará cuando la falla ocurra. Por supuesto esto significa que debe aplicarse un adecuado programa de mantenimiento al dispositivo protector (la bomba de reserva en el ejemplo dado).

Si las consecuencias de la falla múltiple de un sistema protegido son particularmente serias, puede merecer la pena prevenir la falla del dispositivo protegido así como del dispositivo protector con objeto de reducir la probabilidad de una falla múltiple a un nivel tolerable. (Como se explicó anteriormente, si la falla múltiple tiene consecuencias de seguridad, puede ser sabio evaluar las consecuencias como si la protección no estuviera en absoluto presente y entonces revalidar la protección como la parte del proceso de selección de tareas).

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6. CONSECUENCIAS DE FALLAS OCULTAS 6.1. FALLAS OCULTAS Y DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN Anteriormente se mencionó que el incremento del número de posibilidades que un equipo pueda fallar ha generado el correspondiente crecimiento de la variedad y severidad de las consecuencias de fallas que caen en la categoría de evidentes. Por ello se está incrementando el uso de dispositivos protectores en el esfuerzo de eliminar (o al menos reducir) estas consecuencias. Estos dispositivos trabajan en una las siguientes cinco categorías: • • •

• •

Alertar a los operadores de condiciones anormales. Paralizar el equipo ante la eventualidad de una falla. Eliminar o también darle la importancia debida a condiciones anormales que generen una falla o que podrían de algún modo generar serios daños. Encargarse de una función que halla fallado. Prevenir situaciones peligrosas que pudieran surgir.

En esencia, la función de estos dispositivos es asegurar que las consecuencias de falla de la función protegida sean mucho menos seria de lo que podrían ser si no estuvieran protegidas. Así, todo dispositivo protector es parte de un sistema de por lo menos dos componentes: • •

El dispositivo protector. La función protegida.

Por ejemplo, la bomba “C” en la figura 6.7 puede ser considerada como un dispositivo protector, ya que este “protege” la función de bombeo si la bomba “B” falla. La bomba “B” es por supuesto la función protegida. La existencia de tal sistema crea dos juegos de posibilidades de falla, dependiendo de si el dispositivo protector es de falla evidente o no. Se consideran las implicancias de cada juego en los siguientes párrafos, empezando con los dispositivos que son de falla evidente. Dispositivo Protector de Falla Evidente En este contexto, falla evidente significa que la falla del dispositivo por si misma viene a ser evidente a los operadores bajo condiciones normales. En este contexto, “Falla evidente” significa que la falla del dispositivo por si misma viene a ser evidente al personal de operaciones bajo condiciones normales.

Esto significa que en un sistema que incluye un dispositivo protector de falla evidente, hay tres posibilidades de falla en cualquier período, como sigue: La primera posibilidad es que ningún dispositivo falle.- En este caso todo procede normalmente. La segunda posibilidad es que la función protegida falle antes que el dispositivo protector.- En este caso el dispositivo protector se sale de lo que se entiende su función y, dependiendo de la naturaleza de la protección, las consecuencias, de la falla de la función protegida serán reducidas o eliminadas.

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La tercera posibilidad es que el dispositivo protector falle antes que la función protegida.- Esto podría ser una causa evidente, porque si no lo fuera, el dispositivo no sería de falla evidente como se definió anteriormente. Una buena acción permitiría la oportunidad de eliminar el dispositivo protector fallado, mientras el dispositivo protegido está fallando, ya sea paralizando la función protegida o proporcionando una protección alternativa mientras el dispositivo protector fallado está rectificándose. Por ejemplo, un operador podría ser interrogado por mantenerse mirando el manómetro y su dedo en el botón de parada, mientras el presostato está siendo reemplazado. Esto significa que las consecuencias de la falla de un dispositivo protector de falla evidente usualmente cae en la categoría “operacional” o en la “no - operacional”. Esta sucesión de eventos se resume en Figura 6.9.

Tiempo Función Protegid a Dispositi vo Protecto r

2: La función protegida es paralizada o se provee otra protección, mientras el dispositivo protector está reparándose. Esto reduce la probabilidad de una falla múltiple a casi cero. La función protegida 4: Si la función protegida falla aquí, el dispositivo protector actúa para reducir o se asegura eliminar consecuencias. mientras el dispositivo

1: La falla de un protector esta 3: Dispositivo protector “dispositivo de recuperado: de la situación falla evidente” es bajo anterior a la normal. inmediatamente reparación evidente. Figura 6.9 Falla de un dispositivo protector de falla evidente.

6.2. DISPOSITIVOS PROTECTORES QUE NO SON DE FALLA EVIDENTE En un sistema que contiene un dispositivo protector que no es de falla evidente, este dispositivo protector es incapaz de cumplir su función entendida anteriormente ya que no es evidente bajo circunstancias normales. Esto crea cuatro posibilidades de falla en cualquier período dado, dos de las cuales son las mismas que las consideradas en dispositivos de falla evidente. La primera es donde ningún dispositivo falla caso en el que todo procede normalmente como antes. La segunda posibilidad es que la función protegida falle en un momento cuando el dispositivo protector está todavía funcionando. En este caso el dispositivo protector también ejecuta lo que se entendió como su función, así las consecuencias de la falla de la función protegida serán reducidas o totalmente eliminadas. Por ejemplo, considere una válvula de alivio de la presión (dispositivo protector) está montado en un recipiente a presión (función protegida). Si la presión sobrepasa el límite tolerable, la válvula se acciona y reduce o elimina las consecuencias de una sobrepresión. Semejantemente, si la Bomba “B” en la Figura 6.7 falla, la Bomba “C” se encargará de bombear.

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La tercera posibilidad es que el dispositivo protector falle mientras la función protegida está todavía trabajando. En este caso, la falla no tiene ninguna consecuencia directa. De hecho nadie sabe aún que el dispositivo protector está en un estado fallido. Por ejemplo, si la válvula de alivio de la presión se atascara, nadie sería consciente del hecho que tan alta presión se manejo dentro de los límites de operación normal. Similarmente, si la bomba “C” falló de algún manera mientras la bomba “B” estaba trabajando, nadie sería consciente del hecho a menos que o hasta que la bomba “B” también falle. Lo discutido anteriormente sugiere que las funciones ocultas pueden identificarse realizando la siguiente interrogante: ¿Sería la pérdida de función causada por este modo de falla, por sí misma, evidente a los operadores bajo condiciones normales?

Si la respuesta a esta pregunta es no, el modo de falla está oculto. Si la respuesta es sí , este es evidente. Note que en este contexto, “por sí misma” significa que nada ha fallado aún. También note que asumimos que a estas alturas del análisis ningún esfuerzo se ha hecho por chequear si la función oculta está todavía trabajando. Esta es la razón por la que tales chequeos son una forma de mantenimiento programado y el propósito principal del análisis es averiguar si tal mantenimiento es necesario. La cuarta posibilidad durante cualquier ciclo es que el dispositivo protector falle y luego la función protegida falla mientras el dispositivo protector está en un estado fallido. Esta situación es conocida como falla múltiple. (Ésta es una posibilidad real simplemente porque la falla del dispositivo protector no es evidente y así nadie sería consciente de la necesidad de tomar una acción correctiva o alternativa para evitar la falla múltiple). Una falla múltiple sólo ocurre si una función protegida falla mientras el dispositivo protector está en un estado fallido. Tiempo Función Protegida Dispositivo Protector

1: La falla de un dispositivo de falla No - evidente, no es evidente al operador

2: Ninguna acción se tomo para paralizar la función protegida o para proveer otra protección La Función protegida opera sin protección a causa que nadie sabe que el dispositivo protector a fallado

3: Si la función Protegida falla aquí el resultado será una falla múltiple

Figura 6.10 Falla de un dispositivo protector mientras la falla esta oculta.

La secuencia de eventos que describen una falla múltiple se resumen en la Figura 6.10.

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En el caso de la válvula de alivio, si la presión en el recipiente sube excesivamente mientras la válvula está atascada, el vaso probablemente explotará (a menos que alguien actúe muy rápidamente o a menos que haya otra protección en el sistema). Si la bomba “B” falla, mientras la bomba”C” está en un estado fallido, el resultado será una pérdida total de la capacidad de bombeo. Dado que la prevención de la falla es lo principal para evitar las consecuencias de las fallas, este ejemplo también sugiere que cuando se desarrolla un programa de mantenimiento para funciones ocultas, el objetivo realmente es prevenir - o por lo menos reducir la probabilidad de - la falla múltiple asociada. El objetivo de un programa de mantenimiento para una función oculta es prevenir - o por lo menos reducir la probabilidad de – la falla múltiple asociada.

La determinación con la que se intente prevenir la falla oculta depende de las consecuencias de la falla múltiple. Por ejemplo, las bombas “B” y “C” podrían estar bombeando agua refrigerante a un reactor nuclear. En el caso, que el reactor no pudiera paralizarse lo suficientemente rápido, las últimas consecuencias de la falla múltiple podrían ser una fusión nuclear, con catastróficas consecuencias en seguridad, medioambientales y operacionales. Por otro lado, las dos bombas podrían estar bombeando agua hacia un tanque que tiene suficiente capacidad para suministrar un flujo continuo aguas abajo por dos horas. En este caso, la consecuencia de falla múltiple sería una parada de la producción después de dos horas, en el caso que ninguna de las bombas pudiera repararse antes que el tanque se quede seco. Más allá, el análisis podría sugerir que en el peor de los casos, esta falla múltiple pudiera costar a la organización (por decir) $2 000 en la producción perdida. En el primero de estos ejemplos, las consecuencias de la falla múltiple son por cierto muy serias, así que caminaríamos grandes distancias para preservar la integridad de las funciones ocultas. En el segundo caso, las consecuencias de la falla múltiple son puramente económicas y su costo podría influenciar la determinación con la que intentaríamos prevenir las fallas ocultas. Ejemplos adicionales de fallas ocultas y fallas múltiples que podrían permanecer sin ser detectadas son: •

•

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Interruptores de vibración: un interruptor de vibración diseñado para paralizar un gran ventilador podría configurarse de tal manera que su falla esté oculta. Sin embargo, esto solamente tiene importancia si la vibración del ventilador sobrepasa el límite tolerable (falla secundaria), causando que los rodamientos o el mismo ventilador se desintegren (las consecuencias de una falla múltiple). Interruptores de último nivel: los interruptores de último nivel se diseñan para activar una alarma o paralizar el equipo si un interruptor de nivel primario falla al operar. En otras palabras, si un interruptor de último nivel se atasca, no habría consecuencias a menos que el interruptor primario también falle (falla secundaria), caso en el cuál el recipiente o tanque podría secarse (consecuencias de una falla múltiple).

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Mangueras contra el fuego: la falla de una manguera contra el fuego no tiene una consecuencia directa. Sólo toma importancia cuando hay fuego (una falla secundaria), en tal caso si la manguera está fallada puede resultar que el lugar se incendie y que las personas mueran (las consecuencias de una falla múltiple).

Otras funciones ocultas típicas incluyen equipo médico de emergencia, más tipos de detección del fuego, equipamiento para prevenir y advertir explosiones, botones de parada de emergencia y conexiones alambradas, estructuras secundarias de contención, interruptor de temperatura y presión, dispositivo protector de carga excesiva o sobre velocidad, la planta de reserva (en stand by), los componentes estructurales redundantes, circuito de aislamiento por sobre corriente, fusible y sistemas de suministro de potencia de emergencia. 6.3. LA DISPONIBILIDAD REQUERIDA DE LAS FUNCIONES OCULTAS Hasta ahora, se ha definido la falla oculta y se ha descrito la relación entre dispositivo protector y función oculta. La próxima cuestión implica una mirada más íntima al comportamiento que requerimos de las funciones ocultas. Una de las más importantes y prolongada conclusión hasta hoy es que la consecuencia directa de una falla oculta se acrecienta ante el riesgo de una falla múltiple. Como esto es lo último que se desearía conseguir, un elemento clave del comportamiento de una función oculta es la posibilidad de estar conectado con la falla múltiple asociada. Hemos visto que donde un sistema es protegido por un dispositivo que no es de falla evidente, una falla múltiple sólo ocurre si el dispositivo protegido falla mientras el dispositivo protector está en un estado fallido, como está ilustrado en la Figura 6.10. Así, la probabilidad de una falla múltiple en cualquier período debe estar dado por la probabilidad que la función protegida fallará mientras el dispositivo protector está en un estado fallido durante el mismo período. Figure 6.11 muestra que esto puede calcularse como sigue: La probabilidad de = La probabilidad de falla x La indisponibilidad media una falla múltiple de la función protegida del dispositivo protector La probabilidad tolerable de una falla múltiple es determinada por los usuarios del sistema. La probabilidad de falla de una función protegida normalmente es un dato. Así, si estas dos variables son conocidas, la indisponibilidad permitida, del dispositivo protector puede expresarse como sigue: La indisponibilidad permitida = La Probabilidad de un falla múltiple del dispositivo protector La Probabilidad de falla de una función protegida Así, un elemento crucial del comportamiento requerido de función oculta es la disponibilidad requerida para reducir la probabilidad de la falla múltiple asociada a un nivel tolerable.

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Lo discutido sugiere que la disponibilidad es determinada en las siguiente tres etapas: •

•

•

Primero establecer ¿qué probabilidad?, la organización esta preparada a tolerar para una falla múltiple. Luego determinar la probabilidad que la función protegida fallará en el período bajo consideración (esto es también conocido como la razón de demanda). Finalmente, determinar ¿qué disponibilidad? deba alcanzar la función oculta para reducir la probabilidad de una falla múltiple a un nivel requerido.

Cuando se calculan los riesgos asociados con los sistemas protegidos, hay a veces una tendencia a considerar la probabilidad de falla de los dispositivos protegido y protector como fijo. Esto lleva a la creencia que la única manera de cambiar la probabilidad de una falla múltiple es cambiando el hardware (en otras palabras, modificar el sistema), quizás adicionando más protección o reemplazando componentes existentes con otros más confiables. De hecho, esta creencia es incorrecta, porque es usualmente posible variar ambos, la probabilidad de falla de la función protegida y (sobre todo) la indisponibilidad del dispositivo protector adoptando un mantenimiento y políticas operativas convenientes. Como resultado, es también posible reducir la probabilidad de una falla múltiple a casi cualquiera nivel deseado dentro de lo razonable por la adopción de tales políticas. (El cero es por supuesto claro un ideal inalcanzable). Figura 6.11: CALCULANDO LA PROBABILIDAD DE UN FRACASO MÚLTIPLE

La probabilidad que una función protegida falle en cualquier período es el inverso de su tiempo promedio entre fallas (MTBF), como se ilustra abajo. Figura 6.11a: Fig. 6.11a: La Probabilidad y las Si el MTBF de la función protegida es de 4 años y el periodo de funciones protegidas medición (monitoreo) es de un año, entonces la probabilidad que la función protegida falle en este periodo es de 1 en 4. Función Protegida Dispositiv o Protector

Fallas

Periodo de medición

Fallas

La probabilidad que el dispositivo protector este en un estado fallido en cualquier momento está dado por el porcentaje de tiempo en el cual se encuentra en un estado fallido. Por supuesto medida su indisponibilidad (también conocido como tiempo fuera de servicio “downtime” o el tiempo muerto fraccionario “fractional dead time”), como se muestra debajo en la Figura 611 b:

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Periodo de medición

Función Protegida

Falla

Dispositiv o Protector Fig. 6.11b: La Probabilidad y los dispositivos protectores

Fallido Si la indisponibilidad media del dispositivo protector es 33%, entonces la probabilidad que este en estado fallido en cualquier instante es 1 en 3.

La probabilidad de una falla múltiple es calculada multiplicando la probabilidad de la falla de la función protegida por la indisponibilidad media del dispositivo protector. Para el caso descrito arriba en las Figura 5.11 (a) y (b), la probabilidad de una falla múltiple sería como se indica en la Figura 6.11 (c), debajo: Función Protegida Dispositiv o Protector

Un año Probabilidad de falla en cualquier año = 1 en 4 Disponibilidad 67%

Fig. 6.11c: La Probabilidad de una falla múltiple

Fallas

Indisponibilidad

33%

Fallido La probabilidad de una falla múltiple en un año: 1 en 4 x 1 en 3 = 1 en 12

Por ejemplo, las consecuencias que ambas bombas (en la Figura 6.7) estén en un estado fallido pueden ser tales que los usuarios se preparen para tolerar una probabilidad de falla múltiple de menos que 1 en 1 000 en cualquier año (o 10-3). Asumir que también ha sido estimado, que si la bomba de servicio tiene un apropiado mantenimiento, su MTBF puede incrementarse a diez años, lo cual corresponde a una probabilidad de falla en cualquier año, de uno en diez o 10-1. Así que para reducir la probabilidad de falla múltiple a menos de 10-3, no debe permitirse que la indisponibilidad de la bomba de reserva se exceda de 10-2 o 1%. En otras palabras debe mantenerse de tal manera que su disponibilidad excede 99%. Esto se ilustra en la Figura 6.12, debajo: Función Protegida Dispositiv o Protector

Un año Probabilidad de falla en cualquier año = 1 en 10 Disponibilidad 99%

Fig. 6.12: Disponibilidad deseada de un dispositivo protector

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Fallas

Indisponibilidad 1%

La probabilidad de una falla múltiple en cualquier ahora año es: 1 en 10 x 1 en 100 = 1 en 1000

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En la práctica, la probabilidad considerada tolerable para cualquier falla múltiple depende de sus consecuencias. En la inmensa mayoría de casos la valoración tiene que ser hecha por los usuarios del recurso. Estas consecuencias varían grandemente de sistema a sistema y lo que se juzga tolerable varía ampliamente también. Para ilustrar este punto, la Figura 6.13 sugiere cuatro posibles valoraciones para cuatro sistemas diferentes: Falla de la Función Protegida

Estado fallido del Dispositivo Protector El procesador de textos no Error ortográfico está disponible para en detectar errores un memo o e mail

Falla Múltiple Problemas ortográficos no detectados

Razón Tolerable de una Falla Múltiple ¿ 10 por mes?

Motor 10 Kw bomba “B”, sobrecargado

Gatillo del interruptor atascado y cerrado

El motor se quemó: $ 500 el rebobinado

¿1 en 50 años?

Bomba de servicio B falla

Bomba de reserva C fallada

Pérdida total de la capacidad de bombeo: $10 000 en pérdida de producción

¿1 en 1000 años?

Caldero Válvula de alivio atascada Caldero explota: sobrepresurizad Mueren 10 personas o Figura 6.13 Razón de la falla múltiple

¿1 en 10 000 000 de años?

Como antes, estos niveles de tolerabilidad no son una receta y necesariamente no reflejan el punto de vista del autor. Ellos son el resultado de demostrar que en cualquier sistema protegido, alguien debe evaluar lo que es tolerable antes de decidir el nivel de protección que se necesita, esta valoración diferirá para sistemas diferentes. La Parte 3 de esta unidad sugiere que si la falla múltiple pudiera afectar la seguridad, "alguien" debe convocar a una reunión de diálogo que incluya a representantes de las probables víctimas junto con sus gerentes. Esto es bien cierto para fallas múltiples que tienen consecuencias económicas. Por ejemplo, en el caso del error ortográfico, la probable "víctima" es el autor de la correspondencia. En muchas organizaciones, la consecuencia es probablemente pasar una ligera vergüenza (si alguien notifica el error). En el caso del motor eléctrico, la persona que probablemente será responsabilizada (en otros términos, la "víctima" probable) o es el gerente responsable del presupuesto de mantenimiento o el gerente de mantenimiento en persona. En el caso de pérdida de la capacidad de bombeo, las grandes sumas involucradas implican que los niveles superiores de dirección de la empresa deben ser involucrados al establecer el criterio tolerabilidad. De la figura 6.13 también se entiende que las probabilidades que cualquier organización podría prepararse a tolerar respecto a fallas con consecuencias económicas tienden a disminuir con el incremento de la magnitud de las consecuencias.

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Esto sugiere que para cualquier organización debería ser posible desarrollar un programa de riesgos económicos “estándar” tolerables que podría en su momento ayudar a desarrollar programas de mantenimiento diseñados para liberarnos de estos riesgos. Esto podría tomar la forma que se muestra en la Figura 6.14.

1 10-1 o ñ a e d r e s i o u q l m a a r u e c l o n t e e o t u q n e d v a e d r i l e i i b u a q b l a o r u P c

10-2

Intolerable

10-3 10-4

Tolerable

10-5 10-6 Trivial (sin costo)

Sobre $ 100

$ 1 000 $10 000 $100 000 $1 millón $10 millones y más Costo de cualquier evento

Figure 6.14: Torelabilidad de riesgos económicos. Notar que estos niveles de tolerabilidad no son una receta y no significan algún tipo de propuesta de estándares universales. Los riesgos económicos que una organización está preparada a tolerar son literalmente el negocio de esa organización. Las Figuras que 6.2 y 6.14 advierten que podría ser posible producir un programa de riesgos que combinen riesgos de seguridad y riesgos económicos en uno solo. En algunos casos, puede ser innecesario – por cierto a veces imposible - realizar un riguroso análisis cuantitativo de la probabilidad de fallas múltiples de la manera descrita anteriormente. En tales casos, puede ser suficiente hacer una valoración de la disponibilidad requerida del dispositivo protector basándose en una valoración cualitativa de la confiabilidad de la función protegida y las posibles consecuencias de una falla múltiple. Sin embargo, si la falla múltiple es particularmente seria, entonces debe realizarse un riguroso análisis. Lo siguiente los párrafos consideran en más detalle cómo es posible influenciar: • •

La razón con las que fallan las funciones protegidas. La disponibilidad de dispositivos protegidos.

6.4. EL MANTENIMIENTO RUTINARIO Y LAS FUNCIONES OCULTAS En un sistema que incorpora un dispositivo protector de falla no evidente, la probabilidad de una falla múltiple puede ser reducida como sigue: •

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Reducir la razón de falla de la función protegida:

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Gestión del Mantenimiento Basado en la Confiabilidad • • •

•

Haciendo alguna clase de mantenimiento proactivo. Cambiando la forma en que la función protegida es operada. Cambiando el diseño de la función protegida.

Aumentando la disponibilidad del dispositivo protector: • • •

Haciendo alguna clase de mantenimiento del proactivo. Verificando periódicamente si el dispositivo protector ha fallado. Modificando el dispositivo protector.

Prevenir la falla de la función protegida .-Hemos visto que la probabilidad de una falla múltiple esta parcialmente basada en la razón de falla de la función protegida. Esto podría reducirse aprovechando el mantenimiento o la operación del dispositivo protegido o incluso (como un última instancia) cambiando su diseño. Específicamente, si las fallas de una función protegida se pueden anticipar o prevenir, el tiempo promedio entre (imprevistas) fallas de esta función podría incrementarse. Esto reduciría la probabilidad de una falla múltiple. Por ejemplo, una manera de prevenir la falla simultánea de las Bombas “B” y “C” es intentar prevenir las fallas imprevistas de la Bomba “B”. Reduciendo el número de estas fallas, podría incrementarse el MTBF de la Bomba “B” y así la probabilidad de una falla múltiple se reduciría correspondientemente, como se muestra en la Figura 6.12. Sin embargo, tener presente que la razón para la instalación de un dispositivo protector es que la función protegida es vulnerable a las fallas imprevistas con serias consecuencias. Secundariamente, si no se toma ninguna acción para prevenir la falla del dispositivo protector, sería inevitablemente fallar en alguna etapa y dejar de proporcionar cualquier protección. Después de este punto, la probabilidad de la falla múltiple es igual a la probabilidad que la función protegida falle sola. Esta situación debe ser intolerable o no se hubiera instalado un dispositivo protector para empezar. Esto sugiere que se debe intentar encontrar una manera práctica de prevenir las fallas de los dispositivos protectores que son de falla no evidente. Prevenir las fallas ocultas .-Para prevenir una falla múltiple, se debe asegurar que la función oculta no este en un estado fallido si y cuando la función protegida falla. Si se encontró una tarea proactiva lo suficientemente buena para asegurar un 100% de disponibilidad del dispositivo protector, entonces una falla múltiple es teóricamente casi imposible. Por ejemplo, si se pudiera encontrar una tarea proactiva que asegure un 100% de disponibilidad de la bomba “C” mientras está en estado de reserva, entonces se puede asegurar que “C” puede encargarse del trabajo si “B” falló. (En este caso una falla múltiple es sólo posible si los usuarios operan la Bomba “C” mientras “B” está siendo reparada o reemplazada. Sin embargo, aún cuando el riesgo de la falla múltiple es bajo, ya que “B” debe ser reparado rápidamente y así la cantidad de tiempo que la organización está en riesgo es bastante corta. Si la organización está preparada o no lo está, para tomar el riesgo de hacer funcionar la Bomba “C” mientras “B” no lo está depende de las consecuencias de la falla múltiple y de si es posible disponer de otras formas de protección). Unidad VI

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En la práctica, es muy improbable que cualquier tarea proactiva cause en cualquier función, oculta o de otro tipo, el alcanzar una disponibilidad de 100% indefinidamente. Lo que debe hacer, sin embargo, es entregar la disponibilidad necesaria para reducir la probabilidad de la falla múltiple a un nivel tolerable. Por ejemplo, asumir que se encuentra una tarea proactiva que permite a la bomba “C” alcanzar un nivel de disponibilidad de 99%. Si el MTBF de la Bomba “B” es 10 años, entonces la probabilidad de una falla múltiple podría ser 10-3 (1 en 1 000) en cualquier año, como se discutió antes. Si pudiera incrementar la disponibilidad de la Bomba “C” a 99,9% la probabilidad de la falla múltiple se reduciría a 10-4 (1 en 10 000) y así sucesivamente. Así para una falla oculta, una tarea proactiva merece la pena ponerse en práctica si asegura la disponibilidad necesaria para reducir la probabilidad de falla múltiple a un nivel tolerable. Para fallas ocultas; una tarea proactiva merece la pena hacerse si asegura la disponibilidad necesaria para reducir la probabilidad de una falla múltiple a un nivel tolerable.

A menudo es imposible encontrar una tarea del proactiva que asegure la disponibilidad requerida. Esto se aplica especialmente al tipo de equipo que padece de fallas ocultas. Así, si no se puede encontrar una manera de prevenir una falla oculta, se debe encontrar alguna otra manera de mejorar la disponibilidad de la función oculta. Detectar la falla oculta .-Si no es posible encontrar una forma conveniente de prevención de fallas ocultas, todavía es posible reducir el riesgo de una falla múltiple chequeando las funciones ocultas periódicamente para averiguar si están todavía funcionando. Si este chequeo (llamado "encontrando fallas") se lleva a cabo en los intervalos convenientes y si la función es rectificada tan pronto como se encuentra el defecto; todavía es posible asegurar un alto nivel de disponibilidad. Modificar el equipo.- En un número muy pequeño de casos, hay dos posibilidades, es imposible encontrar algún tipo de tarea rutinaria que asegure el nivel deseado de disponibilidad o no es práctico hacerlo en la frecuencia requerida. Sin embargo, algunas cosas pueden hacerse para reducir el riesgo de una falla múltiple a un nivel tolerable, en estos casos, es normalmente necesario regresar a la "tabla de dibujo y revisar el diseño. Si la falla múltiple afectara a la seguridad o el medioambiente, el rediseño es obligatorio. Si la falla múltiple sólo tiene las consecuencias económicas, la necesidad para rediseñar se evalúa en el campo económico. 6.4.1.

LAS FUNCIONES OCULTAS: EL PROCESO DE DECISIÓN Todos los puntos tratados hasta ahora sobre el desarrollo de una estrategia de mantenimiento para funciones ocultas pueden resumirse como se muestra en la Figura 6.15:

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¿La pérdida de función causada por este modo de falla por si misma llega a ser evidente al equipo operacional bajo circunstancias normales?

SI

NO

El mantenimiento proactivo merece hacerse si asegura la disponibilidad necesaria para reducir la probabilidad de una falla múltiple a un nivel tolerable.

La falla es evidente. Ver partes 3 a la 5 de esta unidad.

Si no se puede encontrar una tarea proactiva adecuada, verificar periodicamente si las funciones ocultas estan trabajando (hacer un programa de tareas "encontrando - falla")

Si no se puede encontrar una adecuada tarea "encontrando - fallas": - El rediseño es obligatorio si la falla múltiple pudiera afectar la seguridad o el medio ambiente. - Si la falla múltiple no afecta la seguridad o el medio ambiente, entonces el rediseño debe ser justificado en términos económicos.

Figura 6.15: Identificando y desarrollando una estrategia de mantenimiento para una falla oculta. 6.5. PUNTOS ADICIONALES ACERCA DE FUNCIONES OCULTAS Seis puntos necesitan un especial cuidado cuando se hace la primera pregunta en la Figura 6.15. Ellos son los siguientes: • • • • • •

La distinción entre las fallas funcionales y los modos de falla. La pregunta del tiempo. Las funciones primarias y secundarias de los dispositivos protectores. ¿Qué significa exactamente "equipo operacional"? ¿Qué son "circunstancias normales”? ¿Qué son "dispositivos de falla evidente”?

Estos aspectos son todos discutidos con más detalle en los siguientes párrafos. Fallas funcionales y modos de fallas En esta fase del proceso de RCM, cada modo de falla, que sea lo bastante probable cause cada falla funcional, será identificada en la Hoja Información del RCM. Esto tiene dos implicancias importantes: Unidad VI

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•


Primeramente, no se está preguntando qué falla pudiera ocurrir. Todos están intentando establecer si cada modo de falla que ya ha sido identificado como una posibilidad podría ser oculta o evidente si ocurriera. Secundariamente, no se está preguntando si el equipo operacional puede diagnosticar el modo de falla por sí mismo. Se está preguntando si la pérdida de función causada por el modo de falla será evidente bajo circunstancias normales. (En otras palabras, se está preguntando si el modo de falla tiene algún efecto o síntoma bajo circunstancias normales, podría el observador pensar que el elemento no es de suficiente capacidad para cumplir con su función entendida - o por lo menos, que alguna cosa se salió del contexto de lo que ordinariamente tenía que ocurrir).

Por ejemplo, considere un vehículo motorizado que padece del bloqueo de la línea de combustible. El conductor promedio (en otras palabras, el "operador" promedio) no sería capaz de diagnosticar este modo de falla sin la ayuda de un especialista, así podría dar la tentación de llamar a esto una falla oculta. Sin embargo, la pérdida de la función causada por este modo de falla es evidente, porque el funcionamiento del automóvil se detuvo. La pregunta del tiempo A menudo existe la tentación de describir una falla como "oculta" si transcurre un considerable período de tiempo entre el momento en que ocurre la falla y el momento en que se descubre. De hecho, éste no es el caso. Si la pérdida de función eventualmente llega a ser obvia a los operadores, como resultado directo e inevitable de esta falla, entonces la falla es tratada como evidente, no importa cuánto tiempo transcurre entre la falla en cuestión y su descubrimiento. Por ejemplo, un tanque llenado al tope por la Bomba “A” en la Figura 6.4 puede tomar semanas en vaciarse, por lo tanto la falla de esta bomba podría no ser obvia en cuanto ocurra. Esto puede tentar el describir la falla como oculta. Sin embargo, esta no es la causa para que el tanque se seque como consecuencia directa e inevitable de la falla de la Bomba “A”. Por consiguiente el hecho que la Bomba “A” este en estado fallido inevitablemente llegará a ser evidente al equipo operacional. Recíprocamente, la falla de la Bomba “C” en Figura 6.7 sólo será evidente si la Bomba “B” falló (a menos que alguien inspeccione cada cierto tiempo a la Bomba “C”). Si la bomba B fue operado y mantenido de tal forma que nunca fue necesario encender la Bomba “C”, es posible que la falla de la Bomba “C” nunca sea descubierta. Este ejemplo demuestra que el tiempo no es un problema al considerar las fallas ocultas. La interrogante simplemente es, si todos eventualmente serán conscientes que la falla ha ocurrido y no si ellos serán conscientes cuando ocurre. Las funciones primarias y secundarias De lejos se ha enfocado la función primaria de los dispositivos protectores, que no es otra cosa que la capacidad de completar la función para la cual han sido diseñados cuando sean llamados a hacerlo. Se ha visto, que esto es usual después que la función protegida ha fallado. Sin embargo, una función secundaria importante de muchos de estos dispositivos es que ellos no deben trabajar cuando nada está dañado.

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Por ejemplo, la función primaria de un interruptor de presión podría listarse como sigue: •

Ser capaz de transmitir una señal cuando la presión cae por debajo de 250 psi.

La función secundaria implícita de este interruptor es: •

Ser incapaz de transmitir una señal cuando la presión está por encima de 250 psi.

La falla de la primera función está oculta, pero la falla de la segunda es evidente, porque si ocurre, el interruptor transmite una falsa señal de paralización y la máquina para. Si en la práctica es probable que esto ocurra, debe listarse como un modo de falla de la función que se interrumpe (normalmente la función primaria de la máquina). Como resultado, normalmente no hay ninguna necesidad de listar separadamente la segunda función implícita, pero el modo de falla se puede listar bajo la función pertinente si es bastante probable que ocurra. El equipo operacional Al preguntar si una falla es evidente, el término “equipo operacional” se refiere a alguien quien tiene la ocasión de observar el equipo o que lo está haciendo en algún momento en el curso de sus actividades diarias normales y con quién puede contarse informará que el equipo ha fallado. Las fallas pueden ser observadas por personas con puntos de vista muy diferentes. Ellos incluyen a operadores, conductores, inspectores de calidad, artesanos, supervisores, e incluso los arrendatarios de edificios. Sin embargo, si cualquiera de estas personas puede considerarse que detectará e informará una falla, depende de cuatro elementos críticos: •

• • •

El observador debe estar en la condición de detectar acertadamente el modo de falla o de detectar la pérdida de función causada por el modo de falla. Esta puede ser una localización física o accediendo al equipo o a la información (incluso la información que maneja la gerencia) que llame su atención haciendo ver que algo está equivocado. El observador debe poder reconocer las condiciones previas a una falla. El observador debe entender y aceptar que reportar fallas es parte de su trabajo. El observador debe tener acceso al procedimiento de reporte de fallas.

Las circunstancias normales Un análisis cuidadoso revela que a menudo muchos de los deberes ejecutados actualmente por los operadores son tareas de mantenimiento. Al considerar estas tareas es preferible empezar desde cero, ya que de lo contrario las tareas o sus frecuencias necesitan ser revisadas radicalmente. En otros términos, al preguntar si una falla será evidente al equipo operacional bajo circunstancias “normales”, la palabra normal tiene el siguiente significado: •

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Que nada esta haciéndose para prevenir la falla. Si una tarea proactiva está previniendo satisfactoriamente la falla, podría decirse que la falla está oculta ya que no ocurre. Sin embargo anteriormente se señaló que los modos de falla y sus efectos deben listarse y el resto del proceso RCM aplicarse como si ninguna tarea proactiva se estuviera haciendo, ya que uno de los propósitos principales del ejercicio es revisar si se debe hacer alguna tarea en primer lugar.

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Que ninguna tarea específica está haciéndose para detectar la falla. Un número sorpresivo de tareas que ya forman parte de los deberes normales de los operadores son las rutinas diseñadas para verificar si las funciones ocultas están trabajando.

Por ejemplo, presionando un botón en el tablero de control, todos los días, se verifica si todas las luces de las alarmas en el tablero están trabajando, por supuesto esta es una tarea del tipo encontrando – fallas. Las tareas encontrando – fallas son cubiertas por el proceso de selección de tareas del RCM, así una vez más debería asumirse en esta fase del análisis que esta tarea no está haciéndose (aunque la tarea es verdaderamente parte de los deberes normales del operador). Esta es la razón por la que el proceso RCM podría revelar una tarea más efectiva o la necesidad hacer la misma tarea a una frecuencia superior o más baja. (Punto aparte del asunto de las tareas de mantenimiento, hay a menudo considerables dudas sobre lo que actualmente son los "deberes normales" del equipo operacional. Esto ocurre muy a menudo donde los procedimientos de operación estándar o están pobremente documentados o no existen. En estos casos, el proceso de revisión del RCM hace mucho al ayudar a clarificar cuales deberían ser estos deberes y puede hacer mucho para sentar las bases de un completo juego de procedimientos de operación. Esto se aplica especialmente a las plantas de alta tecnología). Dispositivos de falla evidente A menudo sucede que un circuito protector es llamado de falla evidente, cuando es no lo es. Esto normalmente ocurre cuando sólo una parte del circuito es considerada en vez del circuito como un todo. Un ejemplo relacionado a un interruptor de presión, esta vez conectado a un rodamiento hidrostático. El interruptor fue el medio para paralizar la máquina si la presión de aceite en el rodamiento cayera por debajo de un cierto nivel. Surgió durante la discusión que si la señal eléctrica desde el interruptor al panel de control fuera interrumpida, la máquina podría paralizar, así la falla del interruptor fue juzgada como evidente. Sin embargo, la extensa discusión reveló que un diafragma dentro del interruptor podría deteriorarse con el tiempo, así el interruptor podría ser incapaz de sensar los cambios en la presión. Esta falla estaba oculta y el programa mantenimiento para el interruptor se desarrolló acordemente. Para evitar este problema, tenga cuidado de incluir sensores y actuadores en el análisis de cualquier lazo de control, así como el propio circuito eléctrico.

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7. CONCLUSIÓN ¿La perdida de función causada por este modo de falla llega a ser por si misma evidente al equipo operacional bajo circunstancias normales?

SI

¿Podría este modo de falla causar una pérdida de función o daño secundario que pueda herir o matar a alguien o incumplir alguna conocida norma medioambiental?

NO

SI

El mantenimiento proactivo merece hacerse si sobre un periodo de tiempo sus costos son menores que el costo de las consecuencias operacionales más el costo de reparar la falla

El mantenimiento proactivo merece hacerse si sobre un periodo de tiempo sus costos son menores que el costo de reparar la falla

Si no ..

Si no ..

Si no ..

El rediseño puede ser obligatorio

No programar mantenimiento

No programar mantenimiento

El rediseño puede ser deseable

El rediseño puede ser deseable

NO

SI

El mantenimiento proactivo merece hacerse si reduce la probabilidad de una falla múltiple a un nivel tolerable

El mantenimiento proactivo merece hacerse si reduce la probabilidad de la falla a un nivel tolerable

Si no .. Realizar una tarea "encontrando fallas" programada El rediseño puede ser obligatorio

NO

¿Este modo de falla tiene un efecto directo adverso en la capacidad operacional

Figura 6.16: La evaluación de las consecuencias de las fallas. Esta unidad ha demostrado cómo el proceso RCM provee un comprensivo marco estratégico para gerenciar fallas. Como se resume en la Figura 6.16, este marco: •

•

•

Clasifica todas las fallas en base a sus consecuencias. Separando las fallas ocultas de las evidentes y luego ordenando las consecuencias de las fallas evidentes en orden descendente a su importancia. Proveer una base para decidir si el mantenimiento proactivo merece hacerse en función del caso. Sugerir que acciones deberían tomarse si no se puede encontrar una tarea proactiva adecuada.

8. RESUMEN Las acciones correctivas y preventivas motivadas por una falla tienen su fundamento en que las consecuencias de las fallas son más importantes que sus características técnicas. De aquí la idea de que el mantenimiento proactivo no sólo debe prevenir los fallas sino también evitar o reducir sus consecuencias. Los equipos tienen funciones evidentes y son aquellas cuya falla llega a ser inevitablemente evidente bajo circunstancias normales, pero también se tienen funciones ocultas y estas se caracterizan por que sus fallas no son evidentes a los ojos de os operadores en circunstancias normales. Como cuando la válvula de alivio de un caldero pirotubular tiene su parte móvil pegada al asiento por falta de un continuo accionamiento de mantenimiento. Unidad VI

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