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INGENIERÍA
DE MANTENIMIENTO
Técnicas y métodos de aplicación a la fase operativa de los equipos
ADOLFO CRESPO MÁRQUEZ PEDRO MOREU DE LEÓN ANTONIO JESÚS SÁNCHEZ HERGUEDAS
Título: Ingeniería de mantenimiento. Técnicas y métodos de aplicación a la fase operativa de los equipos Autores: Adolfo Crespo Márquez, Pedro Moreu de León y Antonio Sánchez Herguedas
© AENOR (Asociación Española de Normalización y Certificación), 2004
ISBN-10: 84-8143-390-X ISBN-13: 978-84-8143-390-6 Depósito legal: M-37421-2004 Impreso en España - Printed in Spain
Edita: AENOR Maqueta: Mila Recio Diseño de cubierta: AENOR Imprime: AENOR
Todos los derechos reservados. No se permite la reproducción total o parcial de este libro, por cualquiera de los sistemas de difusión existentes, sin la autorización previa por escrito de AENOR.
Nota: AENOR no se hace responsable de las opiniones expresadas por los autores en esta obra.
Génova, 6. 28004 Madrid • Tel.: 902 102 201 • Fax: 91 310 36 95 [email protected] • www.aenor.es
A Lourdes, Bambina y Nuria
PRÓLOGO
DEL PRESIDENTE DE
AEM
Aunque el mantenimiento industrial es una disciplina fascinante, constituye una rama de la ingeniería que no suele recibir un excesivo reconocimiento y mucho menos atención por parte de los departamentos académicos que no tienen en cuenta, o quizás desconocen, que cada año un elevado número de titulados se incorporan a las empresas para ejercer funciones directamente implicadas con la ingeniería de mantenimiento. Probablemente haya varias razones para ello; una de ellas podría ser el hecho de que el mantenimiento industrial es un terreno muy complejo en el que no sólo intervienen muy diversas disciplinas de la ingeniería, sino también otros aspectos esenciales que es necesario dominar: gestión, organización, recursos humanos, economía de empresa. Además, la ingeniería de mantenimiento no puede practicarse sin conocer con suficiente profundidad los procesos de producción. Ningún otro campo de la ingeniería exige una mezcla tan elevada de conocimientos, aptitudes y experiencias, como la ingeniería de mantenimiento. Tampoco la sociedad otorga al mantenimiento excesivo reconocimiento y estima, basta observar que los medios de comunicación sólo tratan de mantenimiento cuando un fallo, imputable al mismo, ha provocado un incidente con víctimas o graves trastornos para la sociedad. Habitualmente se margina o se trata de forma inadecuada la importante aportación del mantenimiento al buen funcionamiento de la compleja y tecnificada sociedad que nos rodea: transporte, energía, comunicaciones, infraestructuras, edificios públicos, etc., además de requerir unas ingentes inversiones para adecuarlos a las necesidades actuales, necesitan que para su mantenimiento y mejora se destinen importantes recursos económicos. De su buen funcionamiento no sólo depende la competitividad de un país y de sus empresas, sino también la seguridad y comodidad de sus ciudadanos.
VIII
Ingeniería de mantenimiento
En la empresa, históricamente y aun hoy en día, en muchos casos el mantenimiento es considerado como una actividad eminentemente basada en la práctica del día a día y considerada las más de las veces exclusivamente como generadora de gastos. Cuando el modelo de gestión de mantenimiento que la empresa aplica sólo se basa en el mal denominado gasto, es debido al desconocimiento del beneficio que aporta el mantenimiento a lo largo del ciclo de vida de un activo industrial. Según datos de la encuesta que AEM realiza desde el año 1990 sobre la situación del mantenimiento en España, un 82% de las empresas encomienda el mantenimiento a ingenieros industriales, ingenieros técnicos industriales y maestros industriales. Es manifiesta la predilección de las empresas hacia la rama industrial de formación. Parece que a falta de una acreditación o titulación específica sobre mantenimiento, las empresas eligen, en principio, entre quienes poseen conocimientos generales de carácter industrial. En previsión de los riesgos inherentes a una elección equivocada, las empresas complementan la formación del futuro responsable de mantenimiento exigiéndole una prolongada etapa de especialización práctica y conocimiento directo de las características y circunstancias del propio trabajo, ya que, según se desprende de la propia encuesta, la experiencia en mantenimiento exigida (oscila entre 11 y 14 años, siendo el promedio de 13 años que coincide con la antigüedad en la empresa) es de 5 años desarrollando tareas de mantenimiento en la propia empresa. Además de las dificultades tecnológicas y organizativas, la ingeniería de mantenimiento por su propia naturaleza está casi siempre en una posición de conflicto latente, si no declarado, entre las exigencias del rendimiento económico y las de prevención de las instalaciones. Los ingenieros de mantenimiento deberían ocuparse mucho más de prevenir y evitar los fallos que de actuar sólo para solucionarlos cuando se producen. También los especialistas de mantenimiento han de ser conscientes del afortunadamente cada vez más riguroso marco legal en el que han de tomar sus decisiones, del impacto social de sus acciones y de la responsabilidad que adquieren. Todo ello les obliga a actuar con un elevado sentido de la ética y deontología profesional. Para valorar en su justa medida la responsabilidad que asumen los departamentos de mantenimiento de las empresas industriales ubicadas en nuestro país, no hemos de olvidar que, según datos de la encuesta mencionada, el 85% de los mismos se ocupan de estudiar y ejecutar las mejoras de las instalaciones y también un porcentaje muy significativo, el 40%, tiene asignada la responsabilidad de proyectar las nuevas instalaciones. La carencia de asignaturas específicas sobre mantenimiento en buena parte de los planes de estudio de las titulaciones de ingeniería y el bajo número de textos y tra-
Prólogo del presidente de AEM
IX
tados publicados sobre mantenimiento, vienen provocando un importante déficit informativo y formativo de los ingenieros, directivos y técnicos que desarrollan sus actividades profesionales en este campo, con el indudable efecto negativo que esta situación comporta para el sector industrial y, en general, para la sociedad. Esta situación confiere especial interés al texto Ingeniería del mantenimiento. Técnicas y métodos de aplicación a la fase operativa de los equipos que los ingenieros industriales D. Adolfo Crespo Márquez, D. Antonio Sánchez Herguedas y D. Pedro Moreu de León han escrito y a los que hay que felicitar por el esfuerzo realizado y por el resultado obtenido, a la vez que animar para que sigan, desde la docencia, realizando la importante labor pedagógica que hace años iniciaron en aras de la formación de nuevos ingenieros. Se trata de una obra muy completa y bien estructurada que capítulo a capítulo va tratando todos aquellos aspectos que los ingenieros de mantenimiento han de conocer en profundidad. Su estudio ha de servir para que los alumnos de escuelas de ingeniería se familiaricen con el tema y ayudará a comprender la complejidad del mantenimiento, tan necesario para todos los ingenieros que vayan a desarrollar su actividad profesional en plantas industriales y equipos de proyectos. La abundante bibliografía y el capítulo dedicado a normativa serán, sin lugar a duda, una buena ayuda para todos aquéllos que deseen profundizar en sus conocimientos y grado de información sobre esta disciplina de la ingeniería.
JOSÉ LUIS FABRÉS DÍAZ Dr. Ingeniero Industrial Presidente de Asociación Española de Mantenimiento (AEM)
PRÓLOGO
DEL DIRECTOR DE LA OBRA
Con el objetivo de reducir los costes de fabricación e incrementar la calidad de sus productos, las empresas adquieren nuevas y muy costosas tecnologías de producción. Este impulso renovador trae consigo un aumento en la demanda de mantenimiento y un mayor coste de éste y, al mismo tiempo, exige una nueva concepción de las organizaciones tradicionales, dedicadas fundamentalmente a la reparación de la maquinaria, como eficientes unidades de negocio de alto nivel tecnológico, cuyo objetivo es garantizar el funcionamiento y la capacidad de producción. El mantenimiento se convierte así en un terreno donde convergen modernas y muy distintas tecnologías junto con métodos de investigación y de dirección de operaciones, que emergen en lo que en la actualidad conocemos como ingeniería del mantenimiento. La educación, investigación y normalización en las áreas de ingeniería y gestión del mantenimiento alcanzan cada día cotas de más alto interés en las escuelas técnicas, universidades y centros de formación en general. Los autores de este libro nos dejamos seducir pronto por el atractivo de esta materia. Pertenecientes al Grupo de Investigación y Desarrollo Tecnológico "Organización Industrial" de la Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla, dirigido por el Profesor Rafael Ruiz Usano, hace ya algunos años que desde él apostamos por una línea de investigación en ingeniería y gestión del mantenimiento. Frutos de este desafío son dos tesis doctorales recientemente leídas, un número importante de publicaciones, así como un claro impulso a la normalización en nuestro país y a la docencia de esta materia en nuestra escuela, que ya cuenta con una asignatura específica de Ingeniería de Producción y Mantenimiento.
XII
Ingeniería de mantenimiento
Además de la experiencia en investigación, docencia y normalización, este libro aprovecha fundamentalmente la práctica profesional de sus autores en el campo del mantenimiento, sus vivencias y vicisitudes al aplicar los métodos que aquí se estudian a situaciones reales. Confiamos en que el lector encuentre sugestivo el trabajo y, sobre todo, útil para el desarrollo de su actividad profesional. Es nuestro más firme propósito contribuir a que aquellos que dedican su día a día a la conservación de nuestros activos en general, encuentren un mayor número de herramientas a su disposición para tomar más y mejores decisiones en la empresa moderna, en entornos de alta tecnología y complejidad. Quisiera finalizar este prólogo dando gracias a todos aquellos que han hecho posible de alguna forma la publicación de este trabajo: a Antonio y Pedro, coautores del mismo y a quienes tuve el gusto de dirigir sus tesis doctorales en modelado matemático y normalización del mantenimiento; al Servicio Editorial de AENOR por el interés manifestado desde un principio en la obra; a nuestros amigos y compañeros del grupo de investigación y, cómo no, a mi familia por su paciencia y aliento durante el tiempo de preparación de este libro, tomado a expensas en muchas ocasiones de momentos que le pertenecían. A todos, gracias.
ADOLFO CRESPO MÁRQUEZ Escuela Superior de Ingenieros de Sevilla Isla de la Cartuja
PRÓLOGO
DE LOS AUTORES
La ingeniería de mantenimiento permite gestionar eficaz y eficientemente la fiabilidad, conservación, preservación, disponibilidad y desempeño de los activos físicos de la empresa. El mantenimiento es una actividad de servicio industrial que, si bien es tan antigua como los dispositivos de producción, sin embargo, como cuerpo de doctrina es relativamente reciente. A ello se debe, en buena parte, el déficit de obras integradoras, que presenten, de forma estructurada, las técnicas, métodos y herramientas que configuran la ingeniería de mantenimiento. No es casual que el mantenimiento constituya hoy un cuerpo de doctrina propio, sino fruto de la competitividad y el compromiso con la seguridad y el medio ambiente, como parte integrada de la calidad, configurando así el marco de la empresa actual. Deben considerarse también los nuevos paradigmas empresariales, entre los que destaca la flexibilización de la producción para responder a la demanda en cantidad y deseos del cliente. Atender a estas exigencias, sin incurrir en un derroche de medios (inventarios o capacidad productiva), requiere la eliminación de las fuentes de incertidumbre en el funcionamiento del sistema industrial, tales como las debidas a las instalaciones. La empresa moderna no puede permitirse fallos ni efectos negativos cuando la instalación debe trabajar. De esta forma, la consideración del mantenimiento como mera gestión diaria de atención de averías y, como mucho, de un plan de mantenimiento preventivo, abre paso a una concepción estratégica como fuente de competitividad, de seguridad en el trabajo y de compromiso con el cliente, el medio ambiente y los requisitos sociales. Por ello, los responsables de producción y mantenimiento de las empresas y los investigadores han ido poniendo a punto e incorporando nuevas técnicas y métodos de gestión, administración y trabajo para las actividades de mantenimiento, incluyendo desde los aspectos estratégicos, de incidencia a largo plazo, hasta el trabajo diario,
XIV
Ingeniería de mantenimiento
pasando por los tácticos, de planificación a medio y corto plazo. Unas veces se trata de técnicas enteramente nuevas y específicas de mantenimiento y otras de métodos y procedimientos de trabajo adaptados de otras áreas de la empresa. Fruto de este interés general, el órgano de normalización de la Unión Europea ha lanzado un comité técnico (CEN/TC 319) que ya ha producido tres normas europeas y que en la actualidad está desarrollando otras tantas. Análogamente, los entes de normalización de los distintos países trabajan en el campo del mantenimiento, con una muy activa participación de AENOR, cuya delegación en el Comité Europeo (CEN), nos hemos sentido muy honrados en asumir. Los aspectos involucrados en la función mantenimiento pueden dividirse en dos grandes grupos desde el punto de vista del ciclo de vida de las instalaciones. Aquellos que son anteriores a su actividad productiva, que tienen que ver con concepción, diseño, construcción, montaje y puesta en servicio de las instalaciones; y aquellos otros inherentes a su explotación, una vez que han sido dispuestas para su uso en producción o servicio. Esta obra trata la ingeniería del mantenimiento del segundo grupo, que constituye comúnmente el objeto de los departamentos de mantenimiento de las empresas. Hemos integrado, de una forma estructurada, la diversidad de métodos y técnicas que configuran la gestión, administración y operación del mantenimiento moderno, que forma el cuerpo de doctrina de la Ingeniería de mantenimiento desde el punto de vista de la operación de los equipos. Hemos enfocado la obra de manera a la vez práctica y rigurosa. Para lo primero, cada método o técnica presentada está ilustrada con ejemplos y casos de aplicación. Para lo segundo, se abordan y desarrollan en profundidad los principios en que se apoya la praxis. Hemos cuidado muy especialmente la visión estructurada de la ingeniería de mantenimiento, de forma que los métodos y técnicas no aparecen en forma inconexa o aislada, sino que se sitúan en el contexto del mantenimiento a todos sus niveles. Hemos considerado la normativa vigente o en desarrollo, incluyendo los comentarios correspondientes en cada punto, así como un capítulo específico dedicado a la normalización. Proporcionamos una actual y abundante bibliografía y referencias normativas para consulta o estudios complementarios. Los autores nos sentiremos muy gratificados si esta obra, en la que hemos puesto todo nuestro cariño, mimo, experiencia y saber hacer, sirve para facilitar su trabajo a los técnicos de producción y mantenimiento y a quienes diseñan estas funciones, ayudándoles a hacer Ingeniería de mantenimiento en la operación de los equipos; y consideraremos cumplido nuestro objetivo si además esta obra llena un hueco en la formación de los futuros responsables de estas actividades. ADOLFO CRESPO MÁRQUEZ, PEDRO MOREU DE LEÓN, ANTONIO SÁNCHEZ HERGUEDAS Escuela Superior de Ingenieros de Sevilla
ÍNDICE
LISTA
DE FIGURAS ...................................................................................
XXVII
LISTA
DE TABLAS .....................................................................................
XXXIII
PARTE 1 INTRODUCCIÓN
A LA INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO
1
INTRODUCCIÓN .......................................................................
3
1.1
LA
3
1.2
ENFOQUE
1.3
PROYECTANDO
1.4
IMPORTANCIA DEL MANTENIMIENTO EN NUESTROS DÍAS ......... DE ESTE TRABAJO .......................................................
DIRECCIÓN
SISTEMAS DE PRODUCCIÓN EFICACES....................
EL
1.6
SUMARIO
1.7
6
DE OPERACIONES, GESTIÓN E INGENIERÍA
DEL MANTENIMIENTO ................................................................
1.5
4
INGENIERO DE MANTENIMIENTO ...........................................
8 12
DEL LIBRO ..................................................................
13
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
15
2
CONCEPTOS
BÁSICOS EN INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO ......
17
2.1
INTRODUCCIÓN ........................................................................
17
2.2
EL
18
2.3
CONCEPTOS
RELATIVOS A ESTADOS .............................................
21
2.4
CONCEPTOS
RELATIVOS A TIEMPOS .............................................
22
2.5
CONCEPTOS
RELATIVOS A TIPOS DE MANTENIMIENTO ..................
24
2.6
REFERENCIAS
FALLO Y OTROS CONCEPTOS RELACIONADOS...........................
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
25
XVI
3 3.1 3.2
Ingeniería de mantenimiento
CLASIFICACIÓN
DE MÉTODOS Y TÉCNICAS
DE LA INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO...................................
27
EL CONCEPTO DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO...........
27
SOBRE
REVISIÓN
DE CRITERIOS COMUNES PARA LA CLASIFICACIÓN
DE TÉCNICAS .............................................................................
28
3.3
DISCUSIÓN
34
3.4
REFERENCIAS
Y PROPUESTA DE CLASIFICACIÓN DE TÉCNICAS ........... BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
37
PARTE 2 SISTEMAS
DE INFORMACIÓN Y TECNOLOGÍAS
DE CONOCIMIENTO DE LA CONDICIÓN
4
EL
SISTEMA DE INFORMACIÓN PARA LA GESTIÓN
GMAO ............................
41
4.1
INTRODUCCIÓN ........................................................................
41
4.2
LA
DEL MANTENIMIENTO.
SISTEMA
DE
INFORMACIÓN PARA LA GESTIÓN DE LA FUNCIÓN
MANTENIMIENTO .......................................................................
4.2.1 PRINCIPIOS
BÁSICOS DE LOS FLUJOS DE INFORMACIÓN
PARA LA GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO.............................
4.2.2 EL
4.2.4 FLUJO
DE TRABAJO DE MANTENIMIENTO ............................
4.2.5 FLUJOS 4.2.6 OTROS
49 49
DE INFORMACIÓN PARA LAS ACTIVIDADES
DE MANTENIMIENTO .........................................................
57
ASPECTOS DE LOS FLUJOS DE INFORMACIÓN............
62
LA NORMA UNE-EN 13460:2003 DOCUMENTOS PARA EL MANTENIMIENTO .....................................
63
4.3.1 EL
CONCEPTO DE DOCUMENTO
EN LA NORMA DE DOCUMENTACIÓN ..................................
4.3.2 TIPOS CRITERIOS
63
DE DOCUMENTOS QUE INCLUYE LA NORMA
DE DOCUMENTACIÓN........................................................
4.4
46
CICLO DE VIDA DE UNA OPERACIÓN GENÉRICA
DE MANTENIMIENTO .........................................................
4.3
45
CICLO DE VIDA DE LAS INSTALACIONES COMO ORIGEN
DE LA INFORMACIÓN DE MANTENIMIENTO .........................
4.2.3 EL
43
64
PARA EL DISEÑO E IMPLANTACIÓN
DEL SISTEMA
GMAO.................................................................
67
Índice
4.4.1 OBJETIVOS
GMAO ......................................
68
BÁSICAS DEL SISTEMA ......................................
68
FUNCIONAL Y ORGÁNICA ..............................
69
4.4.4 ETAPAS
PARA EL DESARROLLO E IMPLANTACIÓN ..................
75
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
77
DEL SISTEMA
4.4.2 FUNCIONES
4.4.3 DESCRIPCIÓN 4.5 5
XVII
TECNOLOGÍAS
MODERNAS PARA EL CONOCIMIENTO
DE LA CONDICIÓN DE LOS EQUIPOS .........................................
79
5.1
INTRODUCCIÓN ........................................................................
79
5.2
ANÁLISIS
DE VIBRACIONES ..........................................................
81
A LA VIBRACIÓN Y SUS CAUSAS ..................
81
5.2.1 INTRODUCCIÓN
5.2.2 MONITORIZACIÓN
85
VIBRACIÓN EN RODAMIENTOS Y COJINETES ...................
87
DE CAUSAS DE FALLO COMUNES ..........................
90
5.2.3 LA
5.2.4 ANÁLISIS
5.2.5 INSTRUMENTOS 5.3
92
DE LUBRICANTES .........................................................
94
5.3.1 INTRODUCCIÓN ...............................................................
94
5.3.2 COMPONENTES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS LUBRICANTES ......
96
................................
100
5.3.4 PRUEBAS
PARA LA DETECCIÓN DE RESIDUOS METÁLICOS .....
101
5.3.5 PRUEBAS
DE ANÁLISIS DE ACEITE EN LABORATORIO ............
103
ANÁLISIS
DE DESGASTE EN LOS EQUIPOS
5.3.6 CONTENIDO
DEL RESULTADO DEL ANÁLISIS
DE LUBRICANTE................................................................
105
(IR) ............................................
106
GENERALES .....................................................
107
DE MEDIDA ........................................................
108
IR MANTENIMIENTO .........................................................
111
(END)...........................................
115
5.5.1 INSPECCIÓN
VISUAL ..........................................................
116
5.5.2 DETECCIÓN
DE FISURAS....................................................
116
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
118
LA
TERMOGRAFÍA INFRARROJA
5.4.1 PRINCIPIOS 5.4.2 EQUIPOS
5.4.3 APLICACIONES AL
5.5
5.6
PARA LA MEDIDA Y ANÁLISIS
DE VIBRACIONES ...............................................................
5.3.3 TIPOS
5.4
DE PARÁMETROS
Y DINÁMICA DE MÁQUINAS ................................................
ENSAYOS
DE LA TERMOGRAFÍA
NO DESTRUCTIVOS
REFERENCIAS
XVIII
Ingeniería de mantenimiento
PARTE 3 MÉTODOS
Y TÉCNICAS PARA LA MEJORA CONTINUA DEL MANTENIMIENTO
6
MÉTODOS
BÁSICOS PARA EL ANÁLISIS DE FALLOS,
DE FIABILIDAD Y DE RIESGO EN LA OPERACIÓN DE UN SISTEMA ........................................................................
123
6.1
INTRODUCCIÓN ........................................................................
123
6.2
ANÁLISIS
DE LOS MODOS DE FALLO, SUS EFECTOS
Y SU CRITICIDAD
(AMFE) (AMFEC).......................................................
124
Y METODOLOGÍA .......................................
125
AMFE-AMFEC ....................................
126
AMFE .........
129
AMFE ............................
129
EN MOTORES DIESEL ...............
130
6.2.1. DEFINICIONES 6.2.2. PROCESO
DE UN
6.2.3. BENEFICIOS,
LIMITACIONES Y ABUSOS EN UN
6.2.4. ELABORACIÓN 6.2.5. CASO 6.3
ANÁLISIS
6.4
ÁRBOL
6.5
ANÁLISIS
DE UN INFORME
PRÁCTICO DE
AMFE
DE RIESGO Y OPERATIVIDAD,
HAZOP ..........................
138
...................................................................
141
DE ÁRBOL DE FALLOS ...................................................
142
DE UN ÁRBOL DE FALLOS ........................
143
PARA LA CONSTRUCCIÓN ..........................
144
........................................
146
DE SUCESOS
6.5.1. CONSTRUCCIÓN 6.5.2. METODOLOGÍA 6.5.3. EJEMPLO
DE ÁRBOL DE FALLOS
6.6
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
147
7
DISEÑO DEL PLAN DE MANTENIMIENTO. EL MÉTODO RCM ...................................................................
151
7.1
INTRODUCCIÓN ........................................................................
151
7.2
DESCRIPCIÓN
DEL MÉTODO
RCM .............................................
153
7.3
DESCRIPCIÓN
DE LA LÓGICA
RCM ............................................
159
7.4
CASO
PRÁCTICO DE APLICACIÓN AL MANTENIMIENTO
DE LÍNEAS DE TRANSPORTE DE ENERGÍA ELÉCTRICA .....................
7.4.1 RESUMEN
DE LA APLICACIÓN DE CONCEPTOS DE
165
RCM
AL MANTENIMIENTO DE LÍNEAS ELÉCTRICAS .......................
165
7.4.2 APLICACIÓN A UN MODELO REDUCIDO. ANILLO DE HUELVA DE 220 KV ........................................
167
Índice
7.5
CASO
PRÁCTICO DE APLICACIÓN A UNA PLANTA DE PROCESO .......
7.5.1 PASO 1:
IDENTIFICACIÓN DEL ELEMENTO A ANALIZAR ........
7.5.2 PASO 2:
DETERMINACIÓN DE LAS FUNCIONES
DEL ELEMENTO Y
PASO 3:
171
.........
173
PASO 5: IDENTIFICACIÓN DE LOS EFECTOS ...............................................................
176
IDENTIFICACIÓN DE LOS MODOS DE FALLO
Y SUS CAUSAS Y DE ESOS FALLOS
7.5.4 PASO 6:
170
DETERMINACIÓN
DE LO QUE CONSTITUIRÁ FALLO DE ESAS FUNCIONES
7.5.3 PASO 4:
XIX
SELECCIÓN DE LAS TÁCTICAS DE MANTENIMIENTO
RCM (SELECCIÓN DE TAREAS .......................................................
176
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
176
CON LA LÓGICA
DE MANTENIMIENTO)
7.6
REFERENCIAS
8
TPM,
..........................
179
8.1
INTRODUCCIÓN. LA EVOLUCIÓN DEL MANTENIMIENTO EN JAPÓN Y EL NACIMIENTO DEL TPM.......................................
179
8.2
8.3
MANTENIMIENTO PRODUCTIVO TOTAL
ELEMENTOS
QUE CONSTITUYEN EL SISTEMA
DE GESTIÓN
TPM .....................................................................
181
8.2.1 EL
MANTENIMIENTO AUTÓNOMO ......................................
181
8.2.2 LA
MEJORA DEL RENDIMIENTO DEL EQUIPO.......................
186
8.2.3 LA
CALIDAD EN EL MANTENIMIENTO .................................
196
8.2.4 LA
PREVENCIÓN DEL MANTENIMIENTO ..............................
196
8.2.5 LA
FORMACIÓN Y EL ENTRENAMIENTO...............................
196
TPM ................................
197
TPM .....................
158
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
201
LA
IMPLANTACIÓN DE UN PROGRAMA
8.3.1 CASO
PRÁCTICO DE IMPLANTACIÓN DE
8.4
REFERENCIAS
9
MÉTODOS
ESPECÍFICOS PARA LA GESTIÓN
DE LOS RECURSOS DE MANTENIMIENTO ...................................
203
9.1
INTRODUCCIÓN ........................................................................
203
9.2
GESTIÓN
204
DE LA MANO DE OBRA .................................................
9.2.1 DETERMINACIÓN
DE LA CARGA DE TRABAJO
DE MANTENIMIENTO POR ESPECIALIDAD
9.2.2 DETERMINACIÓN
............................
205
DE LA CANTIDAD DE HORAS NORMALES,
EXTRA Y CONTRATADAS A TERCERAS EMPRESAS ....................
214
XX
9.3
9.4
Ingeniería de mantenimiento
LA
GESTIÓN DE REPUESTOS Y MATERIALES DE MANTENIMIENTO ...
9.3.1 MODELOS
PROBABILÍSTICOS DE INVENTARIO ......................
9.3.2 POLÍTICAS
DE CONTROL CONJUNTAMENTE
217
9.3.3 LA TÉCNICA MRP/MRPII APLICADA AL MANTENIMIENTO ....
218
LA LA
GESTIÓN DE CONTRATOS DE MANTENIMIENTO. NORMA
ENV 13269:2001 ...................................................
220
CORRECTA PREPARACIÓN DE UN CONTRATO
DE MANTENIMIENTO .........................................................
221
DESARROLLO DE UN CONTRATO DE MANTENIMIENTO ....
222
9.4.3 LA ESTRUCTURA DE CONTRATO PROPUESTA POR LA NORMA....
223
9.4.4 CONCLUSIONES ................................................................
229
9.4.2 EL
9.6
215
CON HEURÍSTICAS.............................................................
9.4.1 LA
9.5
214
CASO
PRÁCTICO DE LA GESTIÓN DE REPUESTOS
EN UNA EMPRESA MUNICIPAL DE AGUAS ......................................
229
REFERENCIAS
236
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
PARTE 4 MÉTODOS
Y TÉCNICAS PARA LA OPTIMIZACIÓN
DE LAS DECISIONES DE MANTENIMIENTO
10
RECOGIDA,
PREPARACIÓN Y ANÁLISIS DE DATOS
DE LA FASE DE OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS ............................
239
10.1
INTRODUCCIÓN ........................................................................
239
10.2
FUNCIONES
ELEMENTALES PARA ESTUDIOS DE FIABILIDAD ............
240
10.3
FUNCIONES
DE DISTRIBUCIÓN EMPÍRICAS
10.4
Y AJUSTE DE FUNCIONES TEÓRICAS .............................................
244
WEIBULL ...............................................................
245
WEIBULL ...................
246
10.4.2 ESTIMACIÓN DE F(T) A PARTIR DE LOS DATOS DE FALLOS. RANGOS DE MEDIANAS ....................................................
249
ANÁLISIS
DE
10.4.1 LA
FUNCIÓN DE DISTRIBUCIÓN DE
10.4.3 ESTIMACIÓN
DE
F(T)
PARA EL CASO
DE TRUNCAMIENTO DE DATOS .........................................
251
10.4.4 REPRESENTACIÓN GRÁFICA Y AJUSTE DEFINITIVO DE PARÁMETROS ..............................................................
252
Índice
10.5
CASO
........................................................................
PRÁCTICO
10.5.1 ESTUDIO
XXI
256
DE FUNCIONES DE DISTRIBUCIÓN TEÓRICAS
DE FALLOS CARACTERÍSTICOS EN LAS CAMISAS DE UN MOTOR................................................................
10.5.2 ESTUDIO
DETALLADO DE FALLOS EN CAMISAS
..........................................
268
Y CONCLUSIONES DEL ESTUDIO........................
271
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
272
POR POSICIONES DEL MOTOR
10.5.3 RESUMEN 10.6
REFERENCIAS
11
INTRODUCCIÓN
A LOS MODELOS PARA LA OPTIMIZACIÓN
..............................................................
273
Y CLASIFICACIÓN DE LOS MODELOS ....................
273
DEL MANTENIMIENTO
11.1
INTRODUCCIÓN
11.1.1 CLASIFICACIÓN 11.2
11.3
DE MODELOS DE OPTIMIZACIÓN ..............
277
DE SUSTITUCIÓN TOTAL .............................................
278
11.2.1 POLÍTICA
DE SUSTITUCIÓN A INTERVALOS CONSTANTES ....
278
11.2.2 POLÍTICA
DE SUSTITUCIÓN BASADA EN LA EDAD ...............
281
..........................................
283
MODELOS
MODELOS
DE SUSTITUCIÓN PARCIAL
11.3.1 MODELOS
CON SUSTITUCIONES PREVENTIVAS
PARCIALES Y REPARACIONES MÍNIMAS ...............................
11.3.2 MODELOS MODELOS
283
CON SUSTITUCIONES PREVENTIVAS
PARCIALES E INTERVENCIONES CORRECTIVAS ....................
11.4
261
284
DE SUSTITUCIÓN CON MANTENIMIENTO
PREVENTIVO IMPERFECTO
..........................................................
286
11.5
MODELOS
DE SUSTITUCIÓN BASADOS EN LA CONDICIÓN..............
288
11.6
MODELOS
DE ACUMULACIÓN DE DETERIORO O DE IMPACTO .......
288
11.7
MODELOS
DE INSPECCIÓN .........................................................
290
11.8
OTROS
......................................................................
291
11.9
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
292
12 12.1
MODELOS
MODELOS
DE OPTIMIZACIÓN PARA PROCESOS
MARKOVIANOS
....................................................................
295
INTRODUCCIÓN
A LOS PROCESOS ESTOCÁSTICOS MARKOVIANOS ...
295
12.1.1 MODELOS
DE OPTIMIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO
EN EL CASO DE PROCESOS ESTOCÁSTICOS MARKOVIANOS ................................................................
298
XXII
12.2 12.3
12.4
12.5
Ingeniería de mantenimiento
MODELO DE UN SISTEMA DONDE NO SE REALIZA MANTENIMIENTO...
299
12.2.1 EJEMPLO SIMPLE DE APLICACIÓN PRÁCTICA DEL MODELO ....
301
MODELO
DE UN SISTEMA DONDE SÓLO SE REALIZA
MANTENIMIENTO CORRECTIVO ...................................................
302
12.3.1. EJEMPLO SIMPLE DE APLICACIÓN PRÁCTICA DEL MODELO ...
305
MODELO
DE UN SISTEMA AL QUE SE REALIZA MANTENIMIENTO
PREVENTIVO CÍCLICO EN EL CALENDARIO ...................................
307
12.4.1 EJEMPLO SIMPLE DE APLICACIÓN PRÁCTICA DEL MODELO ....
309
MODELO
DE UN SISTEMA AL QUE SE REALIZA MANTENIMIENTO
PREVENTIVO CÍCLICO Y EN FUNCIÓN AL NÚMERO
...........................
310
12.5.1 EJEMPLO SIMPLE DE APLICACIÓN PRÁCTICA DEL MODELO ....
313
DE PERÍODOS DE FUNCIONAMIENTO SIN FALLO
12.6
MODELO
DE UN SISTEMA AL QUE SE REALIZA MANTENIMIENTO
PREVENTIVO CÍCLICO EN FUNCIÓN AL NÚMERO DE PERÍODOS DE FUNCIONAMIENTO SIN FALLO Y AL RESULTADO
12.7 13
DE UNA INSPECCIÓN ..................................................................
315
12.6.1. EJEMPLO SIMPLE DE APLICACIÓN PRÁCTICA DEL MODELO ...
320
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
323
REFERENCIAS MODELOS
DE OPTIMIZACIÓN PARA PROCESOS
SEMIMARKOVIANOS ..................................................................
13.1
INTRODUCCIÓN
325
A LOS PROCESOS ESTOCÁSTICOS
SEMIMARKOVIANOS ....................................................................
325
13.1.1 MODELADO DEL PROCESO ESTOCÁSTICO DE TRANSICIÓN .....
326
13.1.2 MODELANDO LAS ACCIONES DE MANTENIMIENTO (AM)......
327
13.2
CRITERIO
DE OPTIMALIDAD .......................................................
328
13.3
CLASIFICACIÓN DE PROBLEMAS DE MANTENIMIENTO A RESOLVER ....
330
13.3.1 COSTE
DE LA REPARACIÓN FRENTE A SU DURACIÓN..........
330
13.3.2 COSTE
Y EFICIENCIA DE LA REPARACIÓN FRENTE
AL TIEMPO DE REPARACIÓN .............................................
13.3.3 EVALUANDO
LA POSIBILIDAD DE REALIZAR
MANTENIMIENTO PREVENTIVO.........................................
13.3.4 MODELANDO 13.4
MODELADO
330
FORMALMENTE LOS PROBLEMAS ..................
331 332
DEL PROBLEMA DEL COSTE DE LA REPARACIÓN
FRENTE A DURACIÓN
.................................................................
332
Índice
13.5
MODELADO
DEL PROBLEMA DEL COSTE Y EFICIENCIA
DE LA REPARACIÓN FRENTE AL TIEMPO DE REPARACIÓN ...............
13.6
MODELO
XXIII
333
PARA LA EVALUACIÓN
DE LA OPORTUNIDAD DEL MANTENIMIENTO PREVENTIVO.............
335
13.7
CASOS
338
13.8
REFERENCIAS
PRÁCTICOS...................................................................... BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
343
PARTE 5 INDICADORES 14
INDICADORES
EN INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO
DE UTILIZACIÓN Y RENDIMIENTO
DE LAS TAREAS DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO ...............
347
14.1
INTRODUCCIÓN
.........................................
347
14.2
INDICADORES
GMAO.................
348
14.2.1 MEDIDOR DEL REGISTRO DEL COSTE DE LA MANO DE OBRA (M_GMAO_1)................................................
348
14.2.2 MEDIDOR DEL REGISTRO DEL COSTE DE LOS MATERIALES (M_GMAO_2)..............................................................
349
A LOS INDICADORES
DE RENDIMIENTO DE SISTEMAS
14.2.3 MEDIDOR
DEL REGISTRO DEL COSTE DE LA CONTRATACIÓN
(M_GMAO_3) .........
349
14.2.4 MEDIDOR DE COBERTURA DE LA ESTRUCTURA FÍSICA (M_GMAO_4)..............................................................
349
14.2.5 MEDIDOR DE COBERTURA DE ALMACENES (M_GMAO_5)..............................................................
350
DE SERVICIOS DE MANTENIMIENTO
14.2.6 MEDIDOR
DE COBERTURA DE PLANES DE MANTENIMIENTO
PREVENTIVO
14.2.7 MEDIDOR
(M_GMAO_6) ..........................................
350
DE REGISTRO DE INFORMACIÓN A NIVEL DE
ELEMENTO DE LA ESTRUCTURA FÍSICA DE LA INSTALACIÓN
(M_GMAO_7).............................................................. 14.2.8 MEDIDOR
DE REGISTRO DE INFORMACIÓN SOBRE TIEMPO
DE PARADA
14.2.9 MEDIDOR
(M_GMAO_8) ............................................
INDICADORES
(M_GMAO_9) ........................................
351
RCM .......
353
(M_RCM_1).............
353
DE RENDIMIENTO EN APLICACIONES DE
14.3.1 MEDIDOR
351
DEL TRABAJO DE MANTENIMIENTO
PROGRAMADO
14.3
350
DE FALLOS REPETITIVOS
XXIV
Ingeniería de mantenimiento
14.3.2 FALLOS
DE EQUIPOS QUE CONDUJERON AL ANÁLISIS
DE SUS CAUSAS
14.3.3 MEDIDOR
(M_RCM_2)..........................................
DE AUDITORÍAS DE TAREAS
DE MANTENIMIENTO
14.3.4 AUDITORÍA
(M_RCM_3) .................................
14.3.5 REDUCCIÓN
(M_RCM_4) ....................................
14.7
Y
M_RCM_6) .......
354
(M_RCM_7) .......................................
354
TPM........
354
14.4.1 INDICADOR DE EFICIENCIA GLOBAL DE UN EQUIPO (M_TPM_1) .................................................................
354
(M_TPM_2) ............
355
14.4.3 PRÁCTICAS DE ACTIVIDADES DE LAS 5S EN EQUIPOS CRÍTICOS (M_TPM_3)..................................................
356
14.4.4 COSTE
(M_TPM_4) ............................
356
14.4.5 ABSENTISMO (M_TPM_5) .............................................
357
INDICADORES
DE RENDIMIENTO EN APLICACIONES DE
14.4.2 PREVENCIÓN
14.6
(M_RCM_5
DEL TIEMPO MEDIO ENTRE FALLOS
DE LOS EQUIPOS
14.5
354
EN NO CONFORMIDADES Y EN VIOLACIONES
DE REGLAMENTACIONES
14.3.6 EXTENSIÓN
353
DE PROGRAMAS DE MANTENIMIENTO
SOBRE CONDICIÓN
14.4
353
INDICADORES
DEL MANTENIMIENTO
DE PRODUCCIÓN
DE RENDIMIENTO EN LA GESTIÓN
DE LOS MATERIALES DE MANTENIMIENTO ....................................
357
14.5.1 MEDIDOR DE ACUMULACIÓN DE STOCK INACTIVO (M_MRO_1) ................................................................
357
14.5.2 ÍNDICE
(M_MRO_2)................
357
14.5.3 ÍNDICE DE NIVEL DE SERVICIO DEL ALMACÉN (M_MRO_3) ................................................................
358
14.5.4 ÓRDENES DE COMPRA URGENTE EMITIDAS (M_MRO_4) ................................................................
359
INDICADORES
DE ROTACIÓN DE STOCK
DE RENDIMIENTO PARA EL MANTENIMIENTO
SOBRE CONDICIÓN .....................................................................
359
14.6.1 COSTE DE LAS ACTIVIDADES PREDICTIVAS (M_MSC_1) .................................................................
359
14.6.2 AUMENTO DEL TIEMPO MEDIO ENTRE FALLOS (M_MSC_2) .................................................................
359
INDICADORES
DE RENDIMIENTO EN LA UTILIZACIÓN DE ANÁLISIS
DE DATOS DE MANTENIMIENTO Y DE MODELOS MATEMÁTICOS EN MANTENIMIENTO ..................................................................
360
Índice
XXV
14.7.1 UTILIZACIÓN DEL ANÁLISIS DE DATOS EN PREVENTIVOS (M_AD&M_1) .............................................................
360
14.7.2 UTILIZACIÓN DE MODELOS DE OPTIMIZACIÓN (M_AD&M_2) .............................................................
361
14.7.3 COSTE DE LAS ACTIVIDADES DE ANÁLISIS Y MODELADO (M_AD&M_3) .............................................................
361
14.8
BENCHMARKING........................................................................
361
14.9
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
362
PARTE 6 MANTENIMIENTO
Y NORMALIZACIÓN
15
NORMALIZACIÓN
..................................
365
15.1
INTRODUCCIÓN ........................................................................
365
15.2
NECESIDADES
DEL MANTENIMIENTO
DE NORMALIZACIÓN DE LA FUNCIÓN
MANTENIMIENTO .......................................................................
15.3
VISIÓN
366
PANORÁMICA DE LAS NORMAS DE MANTENIMIENTO
EXISTENTES ANTES DE LA PUBLICACIÓN DE LAS NORMAS
CEN .................................................................................
367
15.3.1 RELACIÓN DE NORMAS RELEVANTES DE MANTENIMIENTO GENERAL ........................................................................
369
DEL
15.3.2 RESUMEN
ESTADÍSTICO DE REFERENCIAS NORMATIVAS
DE MANTENIMIENTO ......................................................
15.4
15.5 15.6
COMITÉ TÉCNICO CEN/TC 319 MAINTENANCE,
376
PARA EL
DESARROLLO DE LAS NORMAS EUROPEAS DE MANTENIMIENTO ......
376
15.4.1 COMITÉ TÉCNICO CEN/TC 319 MAINTENANCE. SOPORTE LEGAL Y COMPOSICIÓN .....................................
376
15.4.2 GRUPOS DE TRABAJO DEL CEN/TC 319 MAINTENANCE ................................
379
LAS NORMAS NACIONALES DE MANTENIMIENTO. COMITÉ TÉCNICO AEN/CTN 151 MANTENIMIENTO ................
387
REFERENCIAS
388
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
XXVI
Ingeniería de mantenimiento
ANEXO A EJEMPLO
GMAO: SINFOMAN..................
391
SINFOMAN 3.0 ..........................................
391
DE LOS DATOS.......................................................
392
DE SISTEMA DE
A.1
INTRODUCCIÓN
A.2
ESTRUCTURA
A
A.2.1 INTRODUCCIÓN A.3
LA
DE LA ESTRUCTURA .................................
393
GESTIÓN DE LAS ÓRDENES DE TRABAJO ..................................
393
A.3.1 PROGRAMACIÓN A.4
ANÁLISIS
DE ÓRDENES DE TRABAJO CÍCLICAS ..........
394
DE SÍNTOMAS Y CAUSAS ................................................
396
A.4.1 SÍNTOMAS
Y CAUSAS .........................................................
396
CAUSA ................................................................
397
NTERVENCIÓN .......
398
INTERVENCIÓN ..........
398
DE FALLOS ..................................................................
398
A.4.2 ANÁLISIS
DE LA RELACIÓN SÍNTOMA
INTERVENCIÓN
A.5
A.4.3 ANÁLISIS
DE LA RELACIÓN SÍNTOMA
A.4.4 ANÁLISIS
DE LA RELACIÓN CAUSA
ANÁLISIS
A.5.1 ESTUDIO
DE LA EVOLUCIÓN DE COSTES ............................
398
A.5.2 ANÁLISIS ABC.................................................................
399
DE LOS TIEMPOS MEDIOS ENTRE FALLOS..............
400
DE PERSONAL ..............................................................
401
A.5.3 ESTUDIO A.6
GESTIÓN
A.6.1 PERSONAL
Y CATEGORÍAS ..................................................
A.6.2 RELACIÓN
DE ACTIVIDADES DEL PERSONAL
DE MANTENIMIENTO ........................................................
A.7
GESTIÓN
DE ALMACÉN ...............................................................
A.7.1 REPUESTOS
E INVENTARIO ................................................
A.7.2 PROVEEDORES ANEXO B BREVE
Y ALBARANES .............................................
401 402 402 403 403
INTRODUCCIÓN AL MODELADO DE FENÓMENOS DE
ESPERA Y A LOS PROCESOS DE NACIMIENTO Y MUERTE ............
405
B.1
LOS
POISSON ...........
405
B.2
PROCESOS
DE NACIMIENTO Y MUERTE ........................................
406
B.3
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
409
FENÓMENOS DE ESPERA Y LOS PROCESOS DE
LISTA 1.1
LA
EFICACIA DEL SISTEMA DE PRODUCCIÓN
Y SUS COMPONENTES
1.2
DE FIGURAS
FACTORES
.................................................................
6
QUE CONDICIONAN LA DISPONIBILIDAD
DE UN SISTEMA.......................................................................... DIRECCIÓN DE OPERACIONES.
7
1.3
LA
SUBSISTEMAS ...........................
9
1.4
DIRECCIÓN DE OPERACIONES, MANTENIMIENTO Y FABRICACIÓN ......
10
2.1
CUADROS DE ESTADOS DE UN DISPOSITIVO (UNE-EN 13306:2002) ..........................................................
21
DE TIEMPOS DE UN DISPOSITIVO...................................
23
DE MANTENIMIENTO ........................................................
25
2.2
CUADRO
2.3
TIPOS
3.1
CONSTRUCCIÓN
DEL PROCESO (PIRÁMIDE) DE GESTIÓN
DEL MANTENIMIENTO ................................................................
3.2 3.3
ETAPAS
DEL PROCESO DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO
SEGÚN
CAMPBELL......................................................................
VISIÓN
DE TAREAS PARA LA FUNCIONALIDAD DEL SISTEMA
DE MANTENIMIENTO ..................................................................
4.1
EL
31 31 33
CICLO DE VIDA DE UN EQUIPO COMO FUENTE DE FLUJOS
DE INFORMACIÓN PARA EL MANTENIMIENTO ...............................
46
4.2
FLUJO
56
4.3
DIAGRAMA
DEL TRABAJO DE MANTENIMIENTO ................................... DE FLUJOS DE INFORMACIÓN PARA LAS ACTIVIDADES
DE MANTENIMIENTO ..................................................................
4.4
ESQUEMA
MODULAR GENERAL DEL SISTEMA DE INFORMACIÓN
PARA LA GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO ......................................
5.1 5.2 5.3
58
INTERVALO
71
DE INSPECCIÓN FRENTE AL INTERVALO
DE DETECCIÓN DE FALLO ...........................................................
80
MASA EN MOVIMIENTO Y LA RELACIÓN ENTRE SU DESPLAZAMIENTO, VELOCIDAD Y ACELERACIÓN (MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE) ...
82
DESPLAZAMIENTO
83
EN EL MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE ...........
XXVIII Ingeniería de mantenimiento
5.4
MOVIMIENTO
NO ARMÓNICO RESULTADO DE LA COMPOSICIÓN
DE DOS PERIÓDICOS DE DISTINTA FRECUENCIA ............................
5.5
PUNTOS
DE MEDICIÓN DE VIBRACIONES PARA ANÁLISIS
DE PROBLEMAS DE ALINEACIÓN ..................................................
5.6
AUMENTO EJEMPLOS FALLO
87
EN PISTA EXTERIOR DE RODAMIENTO DE BOLAS Y ESPECTRO
DE VIBRACIÓN PRODUCIDA .........................................................
5.9
86
DE RODAMIENTOS DE BOLAS, CONTACTO ANGULAR,
ESFÉRICOS, CILÍNDRICOS Y CÓNICOS ...........................................
5.8
85
DE LA CARGA EN UNA TURBINA, Y CONSIGUIENTE
REDUCCIÓN DE LA AMPLITUD DE LA VIBRACIÓN ..........................
5.7
84
88
EXCENTRICIDAD
EN LA PELÍCULA DE LUBRICANTE
EN UN COJINETE
.......................................................................
89
5.10
COMPONENTES DE VIBRACIÓN A BAJA FRECUENCIA EN COJINETE .....
89
5.11
MONITORIZACIÓN
DE UNA CADENA TURBINA Y GENERADOR ........
90
5.12
PUESTA EN MARCHA DE LA CADENA DE LA FIGURA 5.11 MONITORIZACIÓN DE VIBRACIONES EN EL COJINETE SUPERIOR ....
91
5.13
FALTA
91
5.14
DISTRIBUCIÓN
DE APRIETO ENTRE MÁQUINA Y BANCADA
.........................
DEL DESGASTE EN FUNCIÓN AL TIEMPO
EN UN PISTÓN DE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA .............
102
EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO CON LOS TIPOS DE RADIACIÓN POR REGIONES DE LONGITUD DE ONDA ......................................
109
5.16
CÁMARA
IR....................................................
110
5.17
INTERACCIÓN
DE LA RADIACIÓN CON LA MATERIA.......................
111
5.18
DETECCIÓN
5.15
DE TERMOGRAFÍA
DE FALLO EN UN INTERRUPTOR COMO
CONSECUENCIA DE UN TERMINAL FLOJO .....................................
5.19
PROBLEMA
DE RECALENTAMIENTO EN ELEMENTO
DE PROTECCIÓN DE BAJA TENSIÓN ..............................................
5.20
PROBLEMA
113
EN UNA SUBESTACIÓN POR AFLOJAMIENTO
DE UN CONECTOR .....................................................................
5.21
113
PROBLEMAS
113
DE ALINEACIÓN DE UN MOTOR Y SU REPERCUSIÓN
EN EL SOBRECALENTAMIENTO DEL ACOPLAMIENTO ......................
114
5.22
PROBLEMAS
114
6.1
MATRIZ
6.2
FLUJO
6.3
MATRIZ
EN EL RODAMIENTO DE UN MOTOR ..........................
DE RIESGO, ANÁLISIS DE LA CRITICIDAD,
AMFEC ..........
125
AMFE/AMFEC ........................
128
DE RIESGO PARA EL CASO DE UN MOTOR DIESEL .............
135
DE ACTIVIDADES DE UN
Lista de figuras
6.4
XXIX
EJEMPLO DE DIAGRAMA DE PROCESOS DE UNA OPERACIÓN. MÉTODO HAZOP. BOMBEO ENTRE DEPÓSITOS ..........................
140
EJEMPLO DE DIAGRAMA DE PROCESOS DE UNA OPERACIÓN. ÁRBOL DE FALLOS. BOMBEO ENTRE DEPÓSITOS ...........................
146
6.6
ÁRBOL
DE FALLOS PARA EL BOMBEO ENTRE DOS DEPÓSITOS .........
146
7.1
DESCRIPCIÓN
GENERAL DE LAS ETAPAS DEL MÉTODO
RCM .........
154
7.2
DESCRIPCIÓN
DE LA LÓGICA DEL MÉTODO
RCM........................
160
7.3
MONITORIZACIÓN DEL EQUIPO, ALTERACIÓN DE CONDICIÓN Y REPARACIÓN ...........................................................................
162
DIAGRAMAS DE FLUJO DE LA PLANTA DE FUNDICIÓN DE ACERO .......................................................................................
172
HAE CON EL RESTO PLANTA ...........................................................................
172
6.5
7.4 7.5
DIAGRAMA DE LA
8.1
MEDIDA
FUNCIONAL E INTERFASE DEL
DE LA EFICACIA GLOBAL DE UN EQUIPO
(OEE) ............................................................
186
............
191
DE MANTENIMIENTO ..................................................................
205
DE FABRICACIÓN
8.2
EJEMPLO
DE CÉLULA DE FABRICACIÓN SEMIAUTOMÁTICA
9.1
MODELO
DE COLA SIMPLE DE LA CARGA DE TRABAJO
9.2
MODELO
DE COLA SIMPLE MULTICANAL DE TRABAJOS
DE MANTENIMIENTO ..................................................................
9.3
INCIDENCIA
206
DEL NÚMERO DE PAREJAS DE MECÁNICOS EN EL
COSTE HORARIO DE MANTENIMIENTO DE MOTORES DE LA FLOTA DE VOLQUETES ..........................................................................
9.4
UTILIZACIÓN
212
DE LAS PAREJAS DE MECÁNICOS FRENTE
A LA LONGITUD MEDIA DE LA COLA DE TRABAJOS DE MANTENIMIENTO ..................................................................
9.5
ESQUEMA
212
BÁSICO DE UN MODELO DE SIMULACIÓN DE CARGA
DE TRABAJO DE MANTENIMIENTO POR ESPECIALIDAD ...................
213
9.6
LÓGICA
219
10.1
REPRESENTACIÓN
10.2 10.3
APLICADA AL MANTENIMIENTO ....................
GRÁFICA DE LAS FUNCIONES
BÁSICAS ESTIMADAS ....................................................................
242
REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE R(T) Y (T), CASO (T) CONSTANTE ...............................................................................
244
FUNCIONES DE SUS
10.4
MRPII
DEL
WEIBULL PARA DISTINTOS VALORES PARÁMETROS .................................................................. DE
ESTIMACIÓN
DE LA
F(T)
SEGÚN VARIAS FÓRMULAS ......................
248 251
XXX
Ingeniería de mantenimiento
10.5
ESTIMACIÓN DE LA F(T) AL CONSIDERAR LA CENSURA DE DATOS .....
10.6
AJUSTE
LINEAL DE LOS PUNTOS CORRESPONDIENTES
A LA TABLA
10.7
AJUSTE
253
10.8 .......................................................................
254
CUADRÁTICO DE TENDENCIA EN PUNTOS
DE LA TABLA
10.8 .....................................................................
255
10.8
AJUSTE
= 100..............
255
10.9
AJUSTE CUADRÁTICO DE TENDENCIA EN PUNTOS PARA = 70,6 ......
256
10.10
VEHÍCULO
PESADO DE MOVIMIENTO DE TIERRA ..........................
257
10.11
MOTOR
16V 4T ............................................................
258
10.12
EXPLOTACIÓN
MINERA A CIELO ABIERTO .....................................
258
10.13
CUADRÁTICO DE TENDENCIA SUPUESTO
DIESEL
FOTOGRAFÍA
DE LA CAMISA Y DETALLE DE SU INSTALACIÓN
EN EL BLOQUE MOTOR
..............................................................
261
.......................
267
10.14
AJUSTE
LINEAL Y CUADRÁTICO DE LA TENDENCIA
10.15
AJUSTE
LINEAL Y CUADRÁTICO DE LA TENDENCIA CON VIDA
CARACTERÍSTICA ........................................................................
267
10.16
AJUSTE LINEAL Y CUADRÁTICO DE LA TENDENCIA EN CAMISAS A2 ...
270
10.17
AJUSTE LINEAL Y CUADRÁTICO DE LA TENDENCIA EN CAMISAS A2 CON =1 277 HORAS ...........................................................
271
ESTRATÉGICA ...........................................................
276
SOBRE LA CONDICIÓN DE UN PARÁMETRO ........
276
11.1
FIABILIDAD
11.2
MANTENIMIENTO
11.3
EVOLUCIÓN
DEL SISTEMA
..........................................................
278
11.4
OBTENCIÓN
DEL TP ÓPTIMO ......................................................
280
11.5
EVOLUCIÓN
DEL SISTEMA CON SUSTITUCIÓN PREVENTIVA
BASADA EN LA EDAD
..................................................................
281
11.6
OBTENCIÓN
DEL TP ÓPTIMO Y COMPARACIÓN DE POLÍTICAS ........
282
11.7
EVOLUCIÓN
DEL SISTEMA CON REPARACIONES MÍNIMAS...............
283
11.8
EVOLUCIÓN
DEL SISTEMA CON
11.9
IC ...................................
284
EL
SISTEMA CON MANTENIMIENTO IMPERFECTO ..........................
286
11.10
EL
SISTEMA SUJETO A INSPECCIONES ...........................................
290
12.1
DIAGRAMA
DE TRANSICIÓN.
12.2
DIAGRAMA
DE TRANSICIONES DEL CASO DE MANTENIMIENTO
12.3
SPP
E
SISTEMA
SIN MANTENIMIENTO ..........
300
CORRECTIVO .............................................................................
303
DIAGRAMA DE TRANSICIÓN DE ESTADOS. MANTENIMIENTO CORRECTIVO Y PREVENTIVO
307
TOTAL CÍCLICO .....
Lista de figuras
12.4
XXXI
CICLO DEL SISTEMA EN RÉGIMEN PERMANENTE. MANTENIMIENTO CORRECTIVO Y PREVENTIVO CON SELECCIÓN DE EDAD ................
311
CICLO DEL SISTEMA EN RÉGIMEN PERMANENTE. MANTENIMIENTO CORRECTIVO Y PREVENTIVO CON SELECCIÓN DE EDAD ................
314
12.6
CICLO
316
12.7
ACTUALIZACIÓN
12.8
DIAGRAMA
12.5
DEL RÉGIMEN PERMANENTE .............................................
.....
317
PROBABILIDADES ........................................................................
321
13.1
PROCESO
327
13.2
SECUENCIA
DEL SISTEMA DESPUÉS DEL MANTENIMIENTO
DE TRANSICIÓN DE ESTADOS INCLUYENDO
DE TRANSICIÓN DEL SISTEMA ....................................... DE CÁLCULO PARA EL COSTE ACUMULADO TOTAL,
Y SU RELACIÓN CON LOS PASOS DE TIEMPO DEL SISTEMA
(CON
INDEPENDENCIA DEL ESTADO) ...........................................
329
13.3
MODELO
13.4
DOS
13.5
CONSIDERANDO
MANTENIMIENTO PREVENTIVO ...........................
331
A.1
INTRODUCCIÓN
Y MODIFICACIÓN DE DATOS SOBRE MÁQUINAS
....
393
A.2
FORMATO
DE
OT
DE
SINFOMAN 3.0 .....................................
394
A.3
FORMATO
DE
OT
CÍCLICA DE
SINFOMAN 3.0.........................
395
A.4
ANÁLISIS
DE SÍNTOMAS Y CAUSAS ................................................
397
A.5
EVOLUCIÓN
DE COSTES .............................................................
399
A.6
ANÁLISIS ABC
A.7
BÁSICO .......................................................................
330
ESTADOS OPERATIVOS .........................................................
331
DE COSTES..........................................................
400
ANÁLISIS
DEL TIEMPO MEDIO ENTRE FALLOS ...............................
401
A.8
GESTIÓN
DE ALBARANES DE ENTREGA DE PROVEEDORES ..............
403
B.1
NÚMERO
DE OCURRENCIAS EN FUNCIÓN AL TIEMPO ...................
405
B.2
DIAGRAMA
DE TRANSICIÓN ENTRE ESTADOS ................................
407
LISTA
1.1 3.1
GASTOS
ESTIMADOS DE MANTENIMIENTO EN
CLASIFICACIÓN
DE TABLAS
ESPAÑA .................
PROPUESTA DE TÉCNICAS DE INGENIERÍA
DE MANTENIMIENTO ..................................................................
4.1
EL
TABLA
VENTAJAS VENTAJAS VENTAJAS VALORES
5.6
ACCIONES
DE EMISIVIDAD ............................................................
93 108
SUGERIDAS SOBRE INSPECCIONES ELÉCTRICAS
.................................................
112
END..............................................
116
AMFE/AMFEC......................
127
CON TERMOGRAFÍA INFRARROJA
5.7
COMPARATIVA
6.1
HOJA
RESUMEN DE UN ESTUDIO
HOJA
DE IMPRESIÓN DEL ESTUDIO
6.2
92
E INCONVENIENTES DE LOS TRANSDUCTORES
PIEZOELÉCTRICOS ......................................................................
5.5
92
E INCONVENIENTES DE LOS TRANSDUCTORES
SÍSMICOS DE VELOCIDAD ............................................................
5.4
88
E INCONVENIENTES DE LOS TRANSDUCTORES
DE DESPLAZAMIENTO .................................................................
5.3
50
CON EJEMPLOS DE FRECUENCIAS CARACTERÍSTICAS
EN RODAMIENTOS DE BOLAS Y RODILLOS ....................................
5.2
36
CICLO DE VIDA DE UNA OPERACIÓN GENÉRICA
DE MANTENIMIENTO ..................................................................
5.1
4
DE TÉCNICAS
AMFE/AMFEC
PARA UN MOTOR DIESEL.............................................................
136
6.3
PALABRAS
HAZOP .................
139
6.4
TABLA RESUMEN HAZOP-BOMBEO ENTRE DEPÓSITOS. PARÁMETRO CAUDAL .................................................................
141
6.5
HOJA
GUÍA UTILIZADAS EN EL MÉTODO
DE CONTROL POR
6.6 7.1
HAZOP PARA SISTEMAS ORDENADOR ..................................................
RESUMEN ESTUDIO
REFERENCIAS
141
BIBLIOGRÁFICAS SOBRE CONSTRUCCIÓN
DE ÁRBOLES DE FALLOS SEGÚN LA METODOLOGÍA EMPLEADA .......
145
EQUIPOS PRINCIPALES DE LA PLANTA DE FUNDICIÓN DE ACERO .......
171
XXXIV Ingeniería de mantenimiento
7.2 7.3 7.4 8.1 8.2 8.3 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 10.10 10.11 10.12 10.13 10.14
FUNCIONES
Y FALLOS FUNCIONALES DE LOS ELEMENTOS
DEL HORNO .............................................................................. ANÁLISIS DEL MODO DE FALLO Y SUS EFECTOS ............................ MANTENIMIENTO PROPUESTO PARA LOS FALLOS MÁS IMPORTANTES... CUADRO DE TIEMPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN EL TPM .............. RESULTADO DE LA CÉLULA DE FABRICACIÓN EN LAS CUATRO SEMANAS ................................................................................... CUADRO RESUMEN DE TIEMPOS DEL EJEMPLO ............................. TABLA CON LOS DATOS Y RESULTADOS DEL EJEMPLO ................... CORRELACIÓN ENTRE VALORES DE CALIDAD DE SERVICIO Y FACTOR DE SEGURIDAD ........................................................... POLÍTICAS DE CONTROL DE INVENTARIOS ................................... ACUERDOS DE NIVEL DE SERVICIO CON PROVEEDORES ................ ACUERDOS DE NIVEL DE SERVICIO ENTRE MANTENIMIENTO Y OPERACIÓN ............................................................................ DISTRIBUCIÓN DE FALLOS DE LAS CORREAS Y SU COSTE ............... NÚMERO DE FALLOS Y TIEMPO DE VIDA DE LA CORREA ............... PROBABILIDADES DE FALLO ........................................................ HORAS A LAS QUE SE PRODUCEN LOS PRIMEROS FALLOS EN LAS CORREAS ........................................................................ HORAS DE FUNCIONAMIENTO SIN FALLO DE LAS CORREAS AL FINAL DEL TERCER MES ......................................................... FALLOS ORDENADOS CRONOLÓGICAMENTE ................................. TIEMPOS DE FUNCIONAMIENTO INCLUYENDO LOS ELEMENTOS TRUNCADOS .............................................................................. PREPARACIÓN DE DATOS PARA SU REPRESENTACIÓN GRÁFICA........ DATOS PARA =75 .................................................................... EJEMPLO DE LISTADO DE FALLOS EN CAMISAS DEL SISTEMA GMAO DE LA MINA .................................................................. HORAS DEL MOTOR PARA LOS FALLOS EN CAMISAS POR MOTOR Y POSICIÓN ............................................................................... HORAS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS Y PORCENTAJE AL FINALIZAR EL EXPERIMENTO .................................................. PREPARACIÓN DE LOS DATOS DE FALLO Y CENSURADOS................ CÁLCULO DE LA FUNCIÓN DE DISTRIBUCIÓN EXPERIMENTAL
173 174 175 189 192 193 213 217 218 231 232 241 241 242 249 249 250 252 253 256 260 262 262 263
MEDIANTE RANGO DE MEDIANAS INCLUYENDO LA TOTALIDAD DE DATOS CENSURADOS
.............................................................
264
Lista de tablas
10.15 10.16 10.17 10.18 10.19 10.20 12.1 12.2 12.3 12.4 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 13.8 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5
PREPARACIÓN DE DATOS PARA LA REPRESENTACIÓN GRÁFICA ........ PREPARACIÓN DE DATOS PARA LA REPRESENTACIÓN GRÁFICA ........ APLICACIÓN MÉTODO DE RANGOS MEDIANOS A LA CAMISA A2..... DATOS PARA LA REPRESENTACIÓN GRÁFICA Y AJUSTE DE PARÁMETROS ........................................................................ DATOS PARA LA REPRESENTACIÓN GRÁFICA Y AJUSTE DE PARÁMETROS CON = 1 277 HORAS ...................................... RESUMEN DE RESULTADOS OBTENIDOS DEL ESTUDIO DE CAMISAS ............................................................................... PROBABILIDADES ABSOLUTAS DE FALLO DE EQUIPOS DE BOMBEO ..... OBTENCIÓN DE LAS PROBABILIDADES INSTANTÁNEAS DE FALLO .... DISTRIBUCIÓN DE FALLOS DE LAS CORREAS Y SU COSTE ............... PROBABILIDADES DE FALLO ........................................................ SUMARIO DE MODELOS SEMIMARKOVIANOS Y DATOS NECESARIOS EN LOS MISMOS ......................................................................... ESTRATEGIA ÓPTIMA Y COSTES/RETORNOS PARA EL ESCENARIO 1 .... ESTRATEGIA ÓPTIMA Y COSTES/RETORNOS PARA EL ESCENARIO 2 .... ESTRATEGIA ÓPTIMA Y COSTES/RETORNOS PARA EL ESCENARIO 1 .... ESTRATEGIA ÓPTIMA Y COSTES/RETORNOS PARA EL ESCENARIO 2, Y 3 ESTADOS .............................................................................. ESTRATEGIA ÓPTIMA Y COSTES/RETORNOS PARA EL ESCENARIO 1, Y 4 ESTADOS .............................................................................. ESTRATEGIA ÓPTIMA Y COSTES/RETORNOS. ESCENARIO 2, Y 4 ESTADOS .............................................................................. SUMARIO DE LAS FUENTES DE DATOS DE LOS MODELOS ............... SUMARIO DE INDICADORES DE RENDIMIENTO PROPUESTOS DE SISTEMAS GMAO ................................................................. SUMARIO DE INDICADORES DE RENDIMIENTO PROPUESTOS PARA EL RCM........................................................................... SUMARIO DE INDICADORES DE RENDIMIENTO PROPUESTOS PARA EL TPM ........................................................................... SUMARIO DE INDICADORES DE RENDIMIENTO PROPUESTOS PARA LAS TÉCNICAS DE GESTIÓN DE MATERIALES DE MANTENIMIENTO ...... SUMARIO DE INDICADORES DE RENDIMIENTO PROPUESTOS
XXXV
266 268 269 270 271 272 301 301 305 306 337 338 339 340 340 341 342 342 352 355 356 358
PARA EL MANTENIMIENTO SOBRE CONDICIÓN Y PARA ACTIVIDADES DE ANÁLISIS Y DE MODELADO .................................
15.1
NORMAS
DE MANTENIMIENTO DE
IEC .......................................
360 370
XXXVI Ingeniería de mantenimiento
15.2 15.3 15.4 15.5 15.6 15.7 15.8
NORMAS DE MANTENIMIENTO DE AFNOR................................. NORMAS DE MANTENIMIENTO DE BSI ........................................ NORMAS DE MANTENIMIENTO DE DIN ...................................... NORMAS DE MANTENIMIENTO DE ON........................................ NORMAS DE MANTENIMIENTO DE UNI ...................................... RESUMEN DE NORMAS DE MANTENIMIENTO ANTES DE LA PUBLICACIÓN DE LAS NORMAS DEL CEN .......................... GRUPOS DE TRABAJO EUROPEOS DEL CEN/TC 319 Y PAÍSES COORDINADORES ..........................................................
371 372 373 374 374 377 380
PARTE 1 INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO
1
CAPÍTULO 1
INTRODUCCIÓN
1.1 LA IMPORTANCIA DEL MANTENIMIENTO EN NUESTROS DÍAS Como es conocido, por mantenimiento se entiende (UNE-EN 13306:2002) una combinación de todas las acciones técnicas, administrativas y de gestión durante el ciclo de vida de un elemento, destinadas a conservarlo o devolverlo a un estado en el cual puede desarrollar una función requerida. De acuerdo con el último informe quinquenal de la Asociación Española de Mantenimiento (AEM, 2000), el coste directo de este conjunto de actividades en España (en concreto se estima en el citado informe el número de recursos destinados por empresas, entidades, administraciones públicas y particulares a la compra de recambios, repuestos y accesorios, al pago de los trabajos contratados a terceros –materiales y mano de obra– originados por la reparación de averías, desgastes y roturas, y a la retribución del personal de plantilla de las empresas o entidades, dedicado a realizar su propio mantenimiento) fue de 9 300 000 millones de pesetas (55 894 millones de euros) en el año 2000, lo que supone aproximadamente un 9,4% del Producto Interior Bruto del año en cuestión. Costes directos que se distribuyen conforme a la tabla 1.1. incluida en el mismo informe. Obviamente, los costes indirectos del mantenimiento, es decir, aquellos resultados que se producen en empresas y entidades, medidos como ahorros o incrementos de costes de operación a consecuencia de la buena o mala gestión del mantenimiento, exceden a buen seguro los datos ofrecidos con anterioridad. Sin embargo, tal y como se indica en el informe de la AEM, son datos difícilmente cuantificables, de manera que los costes directos de mantenimiento son quizás la única variable susceptible de ser cuantificada con razonable fiabilidad.
4
Ingeniería de mantenimiento
TABLA 1.1 GASTOS ESTIMADOS DE MANTENIMIENTO EN ESPAÑA (FUENTE: AEM, 2000) SECTORES • Sector Primario Agricultura, pesca, ganadería, forestal
MILLONES DE PESETAS
DISTRIBUCIÓN %
290 000
3,1
• Sector Secundario Industria, construcción
3 250 000
35,0
• Sector Terciario Comercio, servicios, transportes, comunicaciones
1 240 000
13,3
910 000
9,8
3 610 000
38,8
9 300 000
100,0
• Sector Público Administración central, Comunidades Autónomas, Seguridad Social, corporaciones locales • Sector Privado Particulares en viviendas, enseres y vehículos TOTAL
La magnitud de estos valores da una clara idea de la importancia del mantenimiento en nuestra sociedad actual, de lo fundamental que puede resultar para un país como el nuestro el que exista una mayor cultura de mantenimiento a todos los niveles y en todos los ámbitos. Estos valores justifican, por tanto, la inversión que podamos hacer, en el mundo de la ingeniería, para el desarrollo de metodologías, técnicas, modelos y herramientas en general, que nos permitan mejorar la eficacia y eficiencia cotidianas en la gestión del mantenimiento.
1.2 ENFOQUE DE ESTE TRABAJO Existen distintos enfoques que tradicionalmente se adoptan para intentar mejorar la gestión del mantenimiento en las empresas. En muchas ocasiones, la gerencia de la empresa decide optar por políticas similares a las de las empresas del sector. Se trata de realizar “copias” de políticas de mantenimiento (esto se conoce también como benchmarking) a intervalos regulares de tiempo. Se persigue con ello evitar quedar atrapado en determinados modos de pensamiento y actuación en la gestión. Las empresas que siguen esta práctica se sitúan a remolque de aquellas tecnológicamente más avanzadas. Está claro que la opción por una política de este tipo genera poco ímpetu para el desarrollo de una gestión competitiva, aquella propia de una empresa que quiere ser líder en su mercado.
Introducción
5
Otro enfoque típico que se ha seguido en determinadas empresas es ir impulsando proyectos puntuales dentro del área de mantenimiento. Conforme aparecen diferentes “siglas”, que caracterizan distintas metodologías de mantenimiento, la gerencia realiza una apuesta por alguna de ellas, asumiendo que supondrá un cambio en la forma de hacer las cosas, suponiendo una repercusión favorable a corto plazo en los resultados empresariales. Este tipo de actuaciones son muy valiosas bajo determinados aspectos, pero tienen el riesgo de ocasionar el apego de los gestores de mantenimiento a eslóganes y tendencias eventuales. El resultado puede ser la pérdida de orientación del mantenimiento respecto a los objetivos fundamentales del negocio. Es común también creer encontrar en la consultoría externa la solución a los múltiples problemas que se derivan de la gestión y la ingeniería del mantenimiento. Se declina en muchos casos la opción sobre la paternidad del know-how de la gestión, que se confía a la empresa consultora, en otros esta paternidad es compartida. En la implementación de políticas cruciales para la empresa, y salvo que exista alguna implicación especial por parte de la consultora, es difícil conseguir mediante agentes externos el apoyo suficiente. Este es el caso, por ejemplo, de la implantación de los nuevos sistemas de gestión del mantenimiento asistido por ordenador (GMAO), para lo cual se necesita el conocimiento de aspectos íntimos de la empresa, que ayuden a encontrar soluciones adecuadas a la misma. Pues bien, frente a los enfoque anteriores, este libro presenta una nueva forma de abordar la problemática del mantenimiento. Este es un campo donde el hecho de que cada ambiente industrial es único se convierte en fundamental, y donde ningún conjunto general de procedimientos funciona en todo tipo de condiciones. Es por esto, que los gestores futuros del mantenimiento en las distintas empresas y organizaciones de todo tipo tendrán que apoyarse en métodos y técnicas que les ayuden a comprender cada día más su sistema, a encontrar los puntos críticos, a buscar soluciones creativas y a obtener una mejora continua dentro de una organización que debe tener capacidad para aprender. Este libro pone énfasis en un enfoque a largo plazo, en la ingeniería del mantenimiento como herramienta de soporte a distintos principios generales de la gestión del mantenimiento. Con esto pretende sobrepasar el enfoque a corto plazo, inherente a la utilización puntual de metodologías ocultas detrás de siglas. Se tratará de ofrecer una ayuda para facilitar la comprensión y resolución de problemas de mantenimiento, mediante la presentación de una serie de conocimientos y técnicas que permitirán utilizar el saber científico para la mejora del mantenimiento en sistemas de alta complejidad. Este libro es de un alto contenido técnico, ha de ser así para permitir el desarrollo de la intuición para jugar con las variables de los sistemas complejos, así como con las relaciones entre ellas que aparecen en los modelos matemáticos que utilizaremos.
6
Ingeniería de mantenimiento
Podemos concluir diciendo que el futuro ingeniero de mantenimiento en nuestras empresas, deberá conocer los métodos y técnicas básicos de esta disciplina, tener intuición para identificar los puntos claves, evaluar el impacto de los cambios a realizar y tener capacidad para proyectar los esfuerzos de mejora. El enfoque sistémico que se adopta en este libro ayudará también a la síntesis y al logro de una perspectiva global en el tratamiento de los problemas.
1.3 PROYECTANDO SISTEMAS DE PRODUCCIÓN EFICACES Un sistema de producción es eficaz1 (CEI 50(191):1990) cuando demuestra su aptitud para responder a una demanda de servicio de unas características cuantitativas dadas. La eficacia de un sistema productivo (figura 1.1) dependerá de su capacidad y de su disponibilidad.
Eficacia del sistema productivo
Capacidad
Disponibilidad
FIGURA 1.1 LA EFICACIA DEL SISTEMA DE PRODUCCIÓN Y SUS COMPONENTES
La capacidad del sistema productivo es su aptitud, en condiciones internas dadas (por ejemplo, con cualquier combinación de equipos en diferentes estados de funcionamiento posible, averiados o no), para responder a una demanda de servicio de unas determinadas características cuantitativas. Mientras que la disponibilidad del sistema de producción será la aptitud del mismo para estar en situación de realizar una fun-
1
La norma básica consultada para esta sección es la CEI 50(191):1990. Esta norma ofrece un amplio vocabulario sobre terminología de mantenimiento y está enfocada a la seguridad de funcionamiento y a la calidad de servicio. Esta norma fue tomada como base para el desarrollo de la nueva normativa europea UNE-EN 13306:2001. Sin embargo hay que señalar que los contenidos de ambas normas no son los mismos, ni en número de términos definidos, ni tampoco en lo que se refiere a las propias definiciones, como en ocasiones haremos constar a continuación.
Introducción
7
Disponibilidad del sistema
Fiabilidad
Mantenibilidad
Logística de mantenimiento
FIGURA 1.2 FACTORES QUE CONDICIONAN LA DISPONIBILIDAD DE UN SISTEMA
ción requerida en condiciones dadas en un instante dado, o durante un intervalo de tiempo dado, suponiendo que se proporcionan los medios exteriores necesarios. El término “seguridad de funcionamiento” (en inglés dependability) expresa un concepto general, sin carácter cuantitativo, que engloba al conjunto de propiedades utilizadas para describir la disponibilidad de un sistema de producción y los factores que la condicionan (figura 1.2): fiabilidad, mantenibilidad y logística de mantenimiento2. Como se describe a continuación, el mantenimiento incide en cada uno de estos factores. En primer lugar, la fiabilidad se define como la aptitud de un elemento para realizar una función requerida, en unas condiciones determinadas de empleo y mantenimiento, durante un intervalo de tiempo dado. Esto significa que sin un adecuado mantenimiento, las previsiones de fiabilidad de los equipos no se cumplen. Circunstancia que muchas veces no es tenida en cuenta en la industria. En ocasiones se adquieren equipos para trabajar en condiciones duras de operación, con la confianza de que la fiabilidad que asegura su fabricante garantizará un mejor resultado en la disponibilidad de los mismos. Curiosamente, en muchos casos, los equipos teóricamente más fiables ofrecen un resultado parecido a los equipos reemplazados, ni mucho menos cercano a lo que cabía esperar teniendo en cuenta la información ofrecida por el fabricante. Si el mantenimiento de los equipos no era y continúa sin ser el adecuado, si se persiste en hacer las cosas mal, la disponibilidad esperada estará siempre amenazada. En segundo lugar, la mantenibilidad de un elemento se define como su aptitud, en condiciones dadas de utilización, para ser mantenido o restituido, a un estado en el
2
En la nueva norma UNE-EN 13306:2001 el término “logística de mantenimiento” se ha sustituido por el de “soporte del mantenimiento”, que se define como los recursos, servicios y gestión necesarios para ejecutar el mantenimiento.
8
Ingeniería de mantenimiento
que pueda realizar una función requerida. Siempre y cuando, de igual forma, su mantenimiento se lleve a cabo en condiciones dadas, y utilizando procedimientos y medios establecidos. Un ejemplo simple lo tenemos en la accesibilidad y facilidad para el diagnóstico en determinados equipos industriales cuyas condiciones de limpieza y mantenimiento no son las adecuadas. En aquellos casos en que la suciedad y la acumulación de polvo o barro son importantes, los tiempos de diagnóstico se multiplican, los problemas se complican a la hora de ser resueltos, suelen además provocarse nuevos problemas intentando solventar los antiguos, etc. Mientras que fiabilidad y mantenibilidad hacen referencia a aptitudes propias de elementos o de sistemas, inherentes a los mismos, la logística de mantenimiento tiene que ver con aspectos organizativos, es la aptitud de una organización de mantenimiento, en unas condiciones dadas, para proporcionar sobre demanda los medios necesarios para mantener un elemento conforme a una política de mantenimiento dada. Las anteriores definiciones nos enseñan cómo el mantenimiento condiciona la eficacia de los sistemas productivos y debe considerarse por tanto como un aspecto estratégico, crucial para la obtención de una ventaja competitiva de la empresa, de los productos y servicios por ella suministrados. Además, estas definiciones nos enseñan igualmente la importancia de la consideración del mantenimiento de un elemento, no sólo en su fase de operación, sino fundamentalmente en la fase de preparación del mismo (concepto, diseño, fabricación, montaje y puesta a punto), en la cual se condicionan su fiabilidad y mantenibilidad, y por tanto se compromete la gran mayoría del coste de su ciclo de vida.
1.4 DIRECCIÓN DE OPERACIONES, GESTIÓN E INGENIERÍA DEL MANTENIMIENTO
Centrándonos ahora en la fase operativa de los equipos, veremos a continuación el papel de la moderna ingeniería del mantenimiento en este período del ciclo de vida de los mismos, y su relación con la dirección de operaciones. La función de producción3 se conoce también como función operativa y la gestión de la producción se denomina entonces gestión o dirección de operaciones, que se
3
La producción (Companys, 1989) es la transformación de un bien o servicio en otros bienes o servicios. Los últimos son los productos que la organización vende o distribuye y los primeros son los factores de producción, recursos adquiridos por la organización o suministrados a la misma. Esta creación está motivada por el hecho de que “los productos tienen más utilidad” que los factores.
Introducción
9
Dirección de operaciones
Planificación
Programación
Costes
Seguimiento y control
FIGURA 1.3 LA DIRECCIÓN DE OPERACIONES. SUBSISTEMAS
orienta a la utilización más económica de unos medios por unos empleados u operarios, con la finalidad de la transformación de unos materiales en producto o la realización de unos servicios. La dirección de operaciones se lleva a cabo en la práctica mediante la interacción de distintos subsistemas (figura 1.3) que componen el sistema productivo. Por lo general, pueden distinguirse en la empresa los siguientes subsistemas: • Subsistema de planificación. Encargado fundamentalmente de la previsión de la demanda y del establecimiento de los planes de producción a medio y largo plazo, es decir, las cantidades de cada artículo a producir en cada período de tiempo durante un determinado horizonte de planificación. Para ello en este subsistema se contrastan las previsiones de la demanda con las limitaciones de capacidad existentes, con los niveles de inventarios disponibles y con las políticas de servicio al cliente. • Subsistema de programación. Este subsistema transforma el plan de producción, resultado del proceso de planificación, en un programa diario de producción, mucho más detallado en el tiempo y en las cantidades a producir. Se trata en definitiva de asignar órdenes de producción pendientes a centros de trabajo concretos, en períodos de tiempo determinados. La necesidad de programación aumenta cuando la diversidad de artículos ofrecidos por la empresa crece. • Subsistema de seguimiento y control. Este subsistema tiene como función principal supervisar y asegurar que las previsiones establecidas en los programas de producción se cumplan en la ejecución real de los mismos. Se trata básicamente de hacer un seguimiento detallado de las órdenes de producción y corrección de las desviaciones que puedan surgir, y de controlar los niveles de inventario y movimientos de material a través de todo el sistema logístico de la empresa. • Subsistema de costes. Cuyo propósito es la determinación del coste de cada uno de los productos y servicios, valorando los distintos factores productivos que intervienen en la consecución de los mismos y asegurando que se cumplen con las previsiones, o se eliminan las desviaciones, respecto al estándar establecido.
10
Ingeniería de mantenimiento
Dentro de cada uno de estos subsistemas se utilizan distintos métodos que ayudan en los distintos procesos de toma de decisiones que tienen lugar. Este es el caso, por ejemplo, de las técnicas de programación matemática utilizadas en el subsistema de planificación, o de los métodos y algoritmos de secuenciación de operaciones en máquinas dentro del subsistema de programación, de las técnicas ABC (Activity Based Costing, Sistemas de Costes Basados en Actividades) utilizadas en el subsistema de costes, o de las técnicas CPM (Critical Path Method, Método del Camino Crítico) dentro del subsistema de seguimiento y control. A su vez, el desarrollo de los modernos sistemas de producción exige unos avanzados conocimientos tecnológicos en aspectos relacionados, por ejemplo, con la ingeniería de procesos o con los sistemas de comunicaciones. Es decir, las necesidades actuales de la función producción en la empresa exceden en contenido y conocimientos a aquellos que incluimos dentro de lo que hemos denominado dirección de operaciones. Requieren de soluciones de ingeniería específicas para la resolución de problemas técnicos ligados a los sistemas físicos (ver en figura 1.4, la ingeniería de fabricación). La gestión del mantenimiento, al igual que sucedía con la dirección de operaciones, se orienta a la utilización más económica de unos medios por parte de unos empleados u operarios, con la finalidad ahora de conservar y/o restituir los equipos de producción a unas condiciones que les permitan cumplir con una función requerida. En la práctica, la gestión del mantenimiento se implementa de forma idéntica a la dirección de operaciones, pues la gestión del mantenimiento forma parte de la direc-
Gestión de la producción
Gestión del mantenimiento
Dirección de operaciones
Fabricación
Mantenimiento
Ingeniería del mantenimiento, diseño del matenimiento y técnicas para su mejora continua
Gestión de producción y mantenimiento
Ingeniería de fabricación, diseño de productos y procesos productivos
FIGURA 1.4 DIRECCIÓN DE OPERACIONES, MANTENIMIENTO Y FABRICACIÓN
Introducción
11
ción de operaciones. Sin embargo, utiliza una serie de métodos y técnicas específicos para la resolución de problemas muy concretos, ligados por completo al proceso de toma de decisiones en mantenimiento. Estos métodos y técnicas intentan recoger y tratar convenientemente la complejidad del problema, ofrecer a los gestores de mantenimiento soluciones para priorizar y enfrentarse a los problemas, fórmulas para encontrar más fácilmente respuestas a los mismos. En los siguientes párrafos hemos recogido testimonios que abundan en la necesidad de una mayor ordenación de estos métodos y técnicas específicos del mantenimiento. Vagliasindi (1989) señala cómo para realizar el conjunto de actividades que componen la gestión del mantenimiento no es fácil encontrar en la empresa los procedimientos y sistemas de ayuda a la toma de decisiones que faciliten el proceso de mejora continua. Este autor destaca cómo normalmente existe una gran diversificación de los problemas a resolver por el gestor de mantenimiento, incluso en compañías pertenecientes al mismo sector productivo, lo cual dificulta el diseño de una metodología operativa de aplicación general. Hipking (2000) presenta una lista de las barreras más importantes en la implementación adecuada de sistemas para la gestión de mantenimiento. La lista es el resultado de encuestas pasadas a gestores, supervisores y operadores de mantenimiento en distintas empresas, quienes indican que la falta de conocimiento de la planta y de los procesos que en ella tienen lugar es la principal limitación para la gestión adecuada del mantenimiento. En segundo lugar se coloca la ausencia de datos históricos del funcionamiento y mantenimiento de la planta. En tercer lugar se sitúa la falta de apoyo de la alta dirección y a continuación el miedo a las paradas del proceso de producción para la realización de actividades de mantenimiento. Sus conclusiones tienen que ver con la necesidad de que la alta dirección de la empresa estudie mejor cómo apoyar al proceso de toma de decisiones en mantenimiento, de que se cuantifiquen mejor los objetivos de cada política y los resultados de las mismas, de que se formule de forma más clara la metodología de gestión. Un último postulado del estudio aconseja que estas iniciativas se realicen por separado, llamando la atención sobre las mismas, y no conjuntamente con otras medidas de mejora que podrían restarles protagonismo. Jonsson (2000) comenta igualmente la ausencia clara de configuraciones adecuadas para la gestión del mantenimiento en la industria, configuraciones que ayuden a entender las verdaderas dimensiones de la función de mantenimiento. Señala cómo investigaciones sucesivas (Wireman, 1990; Jonsson, 2000) muestran que el mantenimiento se encuentra aún en una fase de subdesarrollo en un tanto por ciento importante de compañías manufactureras. Para dar respuesta a todo lo anterior, podemos decir que en los últimos años se produce un gran avance en una serie de tecnologías específicas de mantenimiento en
12
Ingeniería de mantenimiento
distintos apartados (en aspectos relacionados, por ejemplo, con los sistemas de monitorización y conocimiento de la condición, con los sistemas de protección y control, con técnicas de ayuda al diagnóstico, con técnicas de automantenimiento, etc.), separados de aquellos que tradicionalmente se incluyen dentro de la dirección de operaciones y de la ingeniería de fabricación y que han cobrado una personalidad propia. El resultado de lo anterior es lo que hoy conocemos como ingeniería del mantenimiento (figura 1.4). Si bien la ingeniería y la gestión del mantenimiento tienen objetivos o metas similares (por ejemplo, y durante un cierto período del ciclo de vida de una empresa, uno de ellos podría ser la consecución de una disponibilidad dada de los equipos a un mínimo coste), es importante constatar que el entorno en el que ambas operan difiere notablemente (Dhillon, 2002). De manera más específica, la ingeniería del mantenimiento es una función analítica, cuyo desarrollo debe de ser por tanto metódico y dotado de una alta premeditación. Por el contrario, la gestión del mantenimiento se realiza normalmente en circunstancias adversas y con alto nivel de estrés, teniendo como objetivo prioritario la inmediata restitución de los equipos a sus condiciones de operación, utilizando para ello los recursos disponibles. Para finalizar esta sección, según el informe AMPC 706-132 (1075), la ingeniería del mantenimiento debe contribuir al logro de los siguientes objetivos: • Mejorar las operaciones de mantenimiento. • Reducir la cantidad y frecuencia de mantenimiento. • Reducir los efectos de la complejidad de los sistemas. • Reducir el nivel de especialización técnica en mantenimiento requerido al personal. • Reducir la cantidad de aprovisionamientos. • Optimización de la frecuencia y cantidad de mantenimiento preventivo a realizar. • Mejorar y asegurar la máxima utilización de las instalaciones de mantenimiento. • Mejorar la organización de mantenimiento.
1.5 EL INGENIERO DE MANTENIMIENTO Desde hace más de una década, el ingeniero de mantenimiento se ha convertido en una figura fundamental del mantenimiento moderno. Según Furlanetto (1991), las funciones del ingeniero de mantenimiento actual pueden sintetizarse en los dos siguientes apartados:
Introducción
13
• Proyectar el mantenimiento. • Promover la mejora continua y la formación en mantenimiento. El significado del primer apartado, proyectar el mantenimiento, está ligado sobre todo a escoger el enfoque más conveniente para el mantenimiento de una determinada instalación, en relación a los objetivos fijados de fiabilidad, disponibilidad, mantenibilidad, costes, etc. (objetivos estratégicos de la organización). Significa, por tanto, determinar para cada elemento de las instalaciones, y en función de las consecuencias que origina su fallo sobre el sistema total, cuáles deben ser: su tasa admisible de fallo, su mantenibilidad requerida, y proyectar los instrumentos y recursos necesarios para lograr lo anterior. El proyecto de una organización de mantenimiento, coherente con la política de la organización y con los instrumentos operativos a su disposición, llevará al ingeniero de mantenimiento al diseño, entre otras cosas, de: • Los planes básicos de mantenimiento aplicando metodologías adecuadas. • Los estándares y procedimientos para las intervenciones de mantenimiento. • El sistema de información de mantenimiento. • Los criterios para la gestión de los repuestos y materiales de mantenimiento. • Etc. La ingeniería de mantenimiento, además de optimizar las decisiones actuales, debe ocuparse igualmente de mejorar el mantenimiento futuro de las instalaciones. Estas tareas son más costosas de sistematizar y requieren el desarrollo de una alta sensibilidad en la organización para la recepción de nuevas ideas. En especial aquéllas innovadoras que contribuyan a la mejora de la eficacia y eficiencia del mantenimiento. El ingeniero de mantenimiento debe se ser, en este sentido, punto de referencia de la organización, principal promotor de la formación continua y de la sensibilización sobre la problemática del mantenimiento.
1.6 SUMARIO DEL LIBRO Hemos dividido el contenido de este libro en seis partes. La primera de ellas la denominamos “Introducción a la ingeniería del mantenimiento”. Esta parte consta, además del capítulo en el que nos encontramos, de otros dos capítulos que introducirán al lector en una serie de conceptos básicos que son necesarios para la comprensión de la lectura posterior (Capítulo 2), para a continuación justificar la estructura del libro y la solución adoptada en cuanto a la clasificación de los métodos y técnicas de
14
Ingeniería de mantenimiento
ingeniería del mantenimiento (Capítulo 3), haciéndose hincapié en la aplicación de los mismos a la fase operativa de los equipos. La segunda parte, denominada “Sistemas de información y tecnologías de conocimiento de la condición”, consta de dos capítulos. En el primero de ellos (Capítulo 4), se presenta un conjunto de recomendaciones técnicas sobre aspectos relacionados con el diseño, desarrollo e implantación de sistemas de gestión del mantenimiento asistido por ordenador (GMAO). En el segundo (Capítulo 5), se presenta una descripción básica de técnicas modernas para el control y análisis de variables que nos informan del funcionamiento de elementos de nuestro sistema físico, sin que los mismos tengan que dejar de cumplir con su función requerida en el citado sistema. Como veremos, la utilización de estas técnicas permite la prevención de fallos catastróficos, las reparaciones planificadas, la reducción de costes innecesarios de mantenimiento, e incluso el diagnóstico de las partes cuyo funcionamiento es anómalo dentro de un sistema más complejo. El conocimiento a un nivel razonable de las tecnologías4 que se presentan en esta parte del libro, facilitará enormemente la realización de un mejor proyecto del mantenimiento y hará posible la consideración de ulteriores avances para el diseño del mantenimiento de nuestras instalaciones. La tercera parte, denominada “Métodos y técnicas para la mejora continua del mantenimiento”, consta de cuatro capítulos. En el primero de ellos (Capítulo 6) se presentan una serie de técnicas básicas para el análisis de los fallos de elementos, para la evaluación de su fiabilidad, así como del riesgo en su operación. Estas técnicas serán utilizadas a continuación por métodos de rango superior que nos permitirán, en primer lugar (Capítulo 7, “Mantenimiento centrado en la fiabilidad”), el diseño y desarrollo de programas de mantenimiento preventivo adecuados a la fiabilidad inherente de los elementos (consecuencia de su diseño y de su calidad de construcción). Estos programas asegurarán la consecución del nivel de fiabilidad inherente al elemento en cuestión. En segundo lugar (Capítulo 8, “Mantenimiento productivo total”), aumentar al máximo la eficacia de los equipos mediante el incremento de la eficiencia global de la organización de mantenimiento. Esto se consigue mediante la involucración sistemática de todos los empleados y departamentos que planifican, diseñan, utilizan o mantienen los equipos. La tercera parte del libro finaliza con una serie de métodos (Capítulo 9) que permiten proyectar adecuadamente aspectos relacionados con los recursos de mantenimiento, a saber: la mano de obra, los repuestos, los materiales de mantenimiento y las terceras empresas involucradas.
4
Conjunto de procedimientos propios de un proceso o arte industrial.
Introducción
15
Distintos métodos y técnicas matemáticas y estadísticas ocupan la parte cuarta del trabajo. Comenzando por las técnicas para el análisis y preparación de los datos (Capítulo 10), hasta obtener la información (por ejemplo, funciones de distribución de fallos, funciones de distribución de tiempos de reparación, costes promedio de intervenciones, etc.) que manejamos habitualmente a la hora de tomar decisiones que optimicen el mantenimiento. Decisiones como, por ejemplo, la determinación de frecuencias óptimas para intervenciones especificas, o la política de mantenimiento adecuada en función del tiempo de operación de un determinado elemento. La caracterización de los problemas que pueden resolverse utilizando herramientas matemáticas es el objetivo del Capítulo 11, que incluye además una formulación básica de cada tipo de problema. El Capítulo 12 se dedica a la resolución de muchas de las cuestiones anteriormente caracterizadas, pero particularizadas para el caso de los procesos estocásticos markovianos. Estos procesos tienen una serie de características peculiares que pueden observarse en determinados sistemas físicos, con lo cual su estudio, como se verá, es de particular interés. De igual forma se hace para el caso de procesos estocásticos semi-markovianos (Capítulo 13), dadas sus amplias posibilidades para representar sistemas reparables reales y para realizar estudios de optimización de mantenimiento en intervalos finitos de tiempo. La quinta parte del libro se ha dedicado al diseño de una serie de indicadores (Capítulo 14) que sirven para estimar la utilización, eficacia y eficiencia de cada una de las técnicas anteriormente descritas. El control de estas medidas de rendimiento debe constituir un requisito básico para la explotación de los sistemas físicos reales. Estos indicadores formarán parte del diseño de un sistema de control del mantenimiento que será necesario incluir de manera paralela a la utilización de las anteriores técnicas, de forma que su manejo responda en todo momento a la consecución de los objetivos globales de la organización en cada instante. La última parte del libro, Parte 6, da un repaso a las normas nacionales e internacionales en el campo del mantenimiento. En un único capítulo (Capítulo 15) se presentan los trabajos que en la actualidad se encuentran en marcha en este campo, su estructura y la forma en que se están desarrollando. Se trata de una muestra altamente representativa del estado actual de las normas existentes sobre mantenimiento.
1.7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS AMPC 706-132. 1975. Engineering Design Handbook: Maintenance Engineering Techniques. Department of Army. Washington, D.C. Asociación Española de Mantenimiento (AEM). 2000. El mantenimiento en España. Encuesta sobre su situación en las empresas españolas. Barcelona.
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Ingeniería de mantenimiento
CEI 50(191):1990. Vocabulario electrotécnico internacional. Seguridad de funcionamiento y calidad de servicio. Comisión Electrotécnica Internacional. Companys, R. 1989. Planificación y programación de la producción. Editorial Marcombo. Dhillon, B.S. 2002. Engineering maintenance. A modern approach. CRC Press. Furlanetto, L. 1991. Manutenzione Produttiva. L’esperienza del TPM in Italia. ISEDI. Hipkin, I.B., De Cock, C. 2000. “TPM and BPR: lessons for maintenance management”. Omega. 28. 277-292. Jonsson, P. 2000. “Toward a holistic understanding of disruptions in operations management”. Journal of Operations Management. 18. 701-718. — 2000. “The status of maintenance management in Swedish manufacturing firms”. Journal of Quality in Maintenance Engineering. 3(4). 233-58. UNE-EN 13306:2002. Terminología del mantenimiento. AENOR. Vagliasindi, F. 1989. Gestire la manutenzione. Perche e come. Franco Angeli. 19-21. Wireman, T. 1990. World class maintenance management. Industrial Press. New York.
2
CAPÍTULO 2
CONCEPTOS
BÁSICOS EN INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO
2.1 INTRODUCCIÓN En el primer capítulo nos hemos detenido en conceptos importantes como los de función requerida, eficacia, capacidad, disponibilidad, fiabilidad, mantenibilidad y logística de mantenimiento. Muchos de estos términos se han definido haciendo referencia a la función requerida para un elemento. Esta denominación de elemento, utilizada en el capítulo anterior, se aplica en verdad a toda parte, componente, subsistema, unidad funcional, equipo o sistema que pueda considerarse individualmente (el lector podrá encontrar las palabras ítem, o dispositivo, como sinónimos de elemento, en la literatura sobre mantenimiento). Por lo tanto, se puede hacer referencia a un tornillo como un elemento, pero esta denominación podría abarcar incluso a la totalidad de una planta industrial. En este sentido, hay que subrayar que la definición no presupone u otorga importancia dentro de la estructura física de las instalaciones. De esta forma, como se ha comentado con anterioridad, podemos decir que los sistemas productivos están compuestos por una serie de dispositivos y de personas que se relacionan de alguna manera entre sí para lograr como resultado unos determinados bienes o servicios. Estos sistemas requieren hoy en día unos altos niveles de eficacia para ser competitivos, es decir, deben mantener una determinada capacidad durante un determinado período de tiempo en que se programa su funcionamiento. Además han de ser eficientes, es decir, deben garantizar la eficacia requerida utilizando un nivel adecuado de recursos. Los sistemas productivos pasan por distintas fases en su ciclo de vida, al nacimiento de una idea o concepto de sistema, le sigue la definición de su política de productos
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Ingeniería de mantenimiento
y servicios, su diseño, fabricación, montaje y puesta en marcha (hasta aquí dura lo que se denomina fase preparatoria del equipo). Es entonces cuando comienza el sistema su régimen normal de funcionamiento (o fase de operación del mismo), hasta que se procede a su desmantelamiento o baja definitiva del activo en cuestión. Durante la fase de operación del sistema productivo surgen incidentes denominados fallos. Los fallos pueden llegar a impedir la eficacia del sistema de producción y, en la mayoría de los casos, disminuyen su eficiencia. El lector habrá observado cómo en el primer capítulo se ha hablado de cumplimiento o incumplimiento de la función requerida por parte del elemento en cuestión, de las aptitudes de los elementos en este sentido. Sin embargo, curiosamente, en ningún caso se ha utilizado hasta ahora la palabra fallo. Es de vital importancia para la comprensión del resto de este texto que le quede claro al lector este concepto. Muchos otros conceptos claves en la gestión e ingeniería del mantenimiento derivan de su definición. Además es una palabra utilizada de forma incorrecta en muchas ocasiones de nuestra vida cotidiana, como tendremos oportunidad de comprobar más adelante. A la definición del fallo se dedica la siguiente sección.
2.2 EL FALLO Y OTROS CONCEPTOS RELACIONADOS Por fallo se entiende el cese de la aptitud de un elemento para realizar una función requerida. Por tanto, tras el fallo el elemento se encuentra en estado de avería. Fallo es el paso, la transición, de un estado a otro. Siempre que un fallo tiene lugar, existe el mecanismo que lo hace posible, el cómo se ha producido ese cese de la aptitud del elemento. Este concepto, el proceso físico, químico o de otro tipo que conduce al fallo, se denominará a partir de ahora modo de fallo1 del elemento. Además de conocer el cómo se produce el fallo del elemento, será de enorme interés averiguar por qué tuvo lugar, encontrar la razón que condujo al fallo o causa de fallo. Las causas del fallo serán circunstancias asociadas con el diseño, fabricación, instalación, uso y mantenimiento del elemento. Existen, por tanto, fallos de diseño, fallos de fabricación, fallos de instalación, fallos por mal uso, fallos por mal manejo o manutención y fallos que son el resultado de un inadecuado o incorrecto mantenimiento.
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En la norma UNE-EN 13306 se ha sustituido el término modo de fallo por el de mecanismo de fallo, que resulta de interpretación más intuitiva. En este trabajo emplearemos indistintamente ambos términos, dada la amplia utilización del término modo de fallo en la literatura clásica de mantenimiento.
Conceptos básicos en ingeniería de mantenimiento
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Para repasar estos conceptos fijémonos en el ejemplo que se presenta a continuación: un cilindro de un motor de explosión puede griparse y fallar en su función de ejercer una determinada fuerza sobre el cojinete de la biela en su muñequilla del cigüeñal. El cómo se produce el fallo, el modo de fallo, es atribuible a la pérdida de las propiedades del lubricante (aceite motor), que mantenía la superficie del pistón y sus segmentos deslizándose sobre la pared de la camisa. Ahora bien, por qué se pierden las propiedades del fluido, la causa que motivó el fallo, podría no estar tan clara. Se podrían dar, en este caso, distintas explicaciones. Por ejemplo, el aceite podría estar contaminado por partículas de polvo procedentes de aire de la admisión del motor que habrían actuado como elementos abrasivos. En este caso un mal filtrado o un mal mantenimiento de los filtros podría ser la causa del problema. Una segunda explicación podría ser una falta de presión o de caudal de aceite con motivo de algún tipo de obstrucción en la impulsión de la bomba de aceite. Otra explicación podría encontrarse en el movimiento de alguno de los cojinetes de bancada del motor de su posición correcta, que hubiera obturado alguno de los canales o vías de lubricación de los pistones. A su vez, el cojinete de bancada podría haber fallado como consecuencia de la dilución de gasóleo en el aceite y la consiguiente pérdida de viscosidad en el mismo, al haber fallado un inyector del motor, incluso de otro cilindro, etc. Como se puede comprobar en el ejemplo, no es fácil dilucidar las causas de determinados modos de fallo. Es necesaria experiencia y en muchos casos un buen número de recursos y horas de investigación. Además, los elementos tendrán fallos primarios (cuya causa directa o indirecta no es un fallo en otro elemento), pero en muchos casos los fallos de los elementos serán secundarios, cuya causa directa o indirecta será un fallo de otro elemento (por ejemplo, el fallo del inyector en el ejemplo anterior, o del filtro de admisión). Obsérvese además, cómo también puede ser un subsistema completo el que falle, con motivo de algún tipo de desajuste existente entre los elementos que lo componen. Puede suceder esto incluso en el caso de que todos los elementos del subsistema se encuentren en buenas condiciones de funcionamiento, lo cual pone de manifiesto el carácter sistémico de los métodos productivos. Un ejemplo de esto último puede ser el siguiente: al detectarse un ruido anormal en un motor de gran cilindrada, acompañado de humo negro en el escape y pérdida de potencia, un equipo de mantenimiento mecánico paró inmediatamente el motor. Un fallo en los balancines de válvulas de una culata de un motor había impedido que las válvulas de ese cilindro se abriesen y cerrasen convenientemente, la culata y el pistón se encontraron dañadas y el cilindro a punto de gripar a consecuencia de los trozos de válvula que quedaron dentro de la cámara de aire. El mecanismo que produjo el fallo fue un desajuste del movimiento de la válvula con el movimiento del pistón, de manera que la cabeza de este último impactó en la válvula en su trayectoria ascen-
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Ingeniería de mantenimiento
dente, dañándola y rompiendo el sistema de muelles y balancín. La causa del fallo se encontró en una holgura total excesiva de los piñones del mecanismo de transmisión de movimiento del cigüeñal al árbol de levas. En realidad ningún piñón se encontró fuera de holgura, pero sí la holgura superpuesta de la totalidad de los piñones de la distribución. Obsérvese cómo la culata y el cilindro pudieron sacarse y sustituirse, el motor arrancarse de nuevo, pero el fallo habría seguido apareciendo de manera sistemática hasta que no se cambiase el conjunto de piñones de la transmisión, origen del problema. Es por tanto fundamental que exista la capacidad de clasificación de los distintos modos de fallo de los elementos que componen las instalaciones a mantener y que no falte la capacidad de discriminación entre las posibles causas de los mismos. Esto nos permitirá, como se verá en adelante, asociarlos a patrones de comportamiento o, desde un punto de vista estadístico, a funciones de distribución de las probabilidades de que estos fallos tengan lugar. De tal forma que será posible hacer una clasificación de los mismos de acuerdo con la naturaleza de esta función de distribución. Con este criterio se podría hacer, por ejemplo, la agrupación inicial siguiente2: • Fallos por desgaste: fallo cuya probabilidad de que ocurra aumenta con el tiempo de operación, o con el número de operaciones realizadas por el dispositivo, o con los esfuerzos aplicados. • Fallos repentinos: fallo que no puede preverse por examen o monitorización previos. Es decir, su probabilidad de que ocurra es prácticamente constante en el tiempo de operación o de calendario. Antes de finalizar esta sección, dedicada a aclarar los conceptos relacionados con los fallos de los elementos, hay que decir que evidentemente todos los fallos no son iguales, pues pueden tener efectos muy diferentes sobre el sistema de producción y su entorno. La determinación de las consecuencias de cada fallo orientará las respuestas del gestor de mantenimiento para resolver (prevención, predicción, rediseño, sustitución periódica, no mantenimiento, etc.) cada problema específico. Obviamente, aquellos fallos llamados críticos, susceptibles de producir heridas a personas, al medio ambiente, daños materiales significativos u otros de consecuencias inaceptables, serán los que necesitarán una mayor atención por parte de la función mantenimiento.
2 Es obvio que entre estos dos extremos existen otras muchas posibilidades respecto a posibles formas de la función de distribución de la probabilidad de fallos, que dan una medida de la importancia de su conocimiento de cara a la gestión del mantenimiento.
Conceptos básicos en ingeniería de mantenimiento
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2.3 CONCEPTOS RELATIVOS A ESTADOS Se mencionó con anterioridad que el fallo es el paso o la transición desde un estado en que se encuentra un ítem, en el cual cumple con su función requerida, hasta otro en el que no la cumple. Si se supone entonces que en todo momento se suministran los medios exteriores que son necesarios para el funcionamiento de un elemento, existen dos estados fundamentales del mismo: el estado de disponibilidad, o estado de un elemento caracterizado por su aptitud para realizar una función requerida, y el estado de indisponibilidad, o estado de un elemento caracterizado por su inaptitud para realizar esa función. Si la aptitud del elemento para cumplir con una función requerida cesa con motivo de la falta de suministro de medios exteriores, se dice entonces que el elemento sigue en estado de disponibilidad, pero que se encuentra en un estado de incapacidad externa. Un equipo podrá entonces encontrarse en un estado de
Estado del dispositivo
Incapacidad
Interna
Avería
Capacidad
Externa
Funcionamiento
Espera
Inactividad
Mantenimiento preventivo
Estado del dispositivo
Disponibilidad
Indisponibilidad
Incapacidad externa
Avería
Funcionamiento
Espera
Inactividad
Mantenimiento preventivo
FIGURA 2.1 CUADROS DE ESTADOS DE UN DISPOSITIVO (UNE-EN 13306:2002)
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Ingeniería de mantenimiento
incapacidad, o de inaptitud para cumplir una función requerida, como consecuencia del cese en el suministro de los medios externos necesarios para su funcionamiento (incapacidad externa) o bien porque se encuentre en estado de incapacidad interna, o estado de un elemento caracterizado, bien por una avería, bien por una posible inaptitud para realizar una función requerida durante el mantenimiento. El estado de incapacidad interna coincide por tanto con el estado de indisponibilidad del equipo. Atendiendo al párrafo anterior, el estado de avería, o simplemente avería, se caracteriza por la inaptitud de un elemento para realizar la función requerida, excluida la inaptitud debida al mantenimiento preventivo u otras acciones programadas, o a una falta de medios exteriores. A su vez, cuando un equipo se encuentra disponible, puede hallarse en los siguientes estados: en estado de funcionamiento, o estado en que un elemento realiza la función requerida; en estado de espera, también llamado estado de reserva, que es un estado de disponibilidad no operativo durante el tiempo requerido3; o en estado de inactividad, también llamado libre de servicio o de reposo (idle), que es un estado de disponibilidad y de no funcionamiento durante un tiempo no requerido4. Haciendo un resumen de los anteriores estados, podemos obtener los cuadros de la figura 2.1.
2.4 CONCEPTOS RELATIVOS A TIEMPOS Una vez definidos los posibles estados en que puede encontrarse un elemento, se pueden definir cada uno de los tiempos que el dispositivo permanece en cada estado, atendiendo a la clasificación general de la figura 2.2, de la siguiente forma: Como puede comprobarse en la figura 2.2, salvo que exista incapacidad como consecuencia de la ausencia de medios exteriores, la indisponibilidad del elemento será achacable al tiempo de mantenimiento del mismo que le impide cumplir con su función requerida, o intervalo de tiempo durante el que se efectúa una acción de mantenimiento sobre el mismo, manual o automáticamente, incluidos los retrasos téc-
3
Tiempo requerido es un intervalo de tiempo durante el cual el usuario demanda que el elemento se encuentre en condición de desarrollar su función requerida. 4 En la norma UNE-EN 13306:2001, las denominaciones que se adoptaron finalmente para cada uno de los estados de disponibilidad de un ítem fueron las de incapacidad externa, funcionamiento, espera e inactividad.
Conceptos básicos en ingeniería de mantenimiento
Tiempo de incapacidad externa
Tiempo de funcionamiento
Tiempo de espera
Tiempo de inactividad
Tiempo de disponibilidad
Tiempo de correctivo o de avería
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Tiempo de preventivo
Tiempo de retraso logístico y administrativo
Tiempo de correctivo activo
Tiempo de indisponibilidad
FIGURA 2.2 CUADRO DE TIEMPOS DE UN DISPOSITIVO
nicos y logísticos, que le impiden cumplir con su función. En efecto, el tiempo de mantenimiento de un elemento incluirá un tiempo llamado de mantenimiento activo5, durante el que se le efectuará la acción de mantenimiento, pero también a menudo se incurrirá en retrasos, fundamentalmente cuando se producen fallos y las actuaciones de mantenimiento no se han programado con antelación6. Los retrasos pueden ser de tipo administrativo (por ejemplo, los retrasos provocados por la imposibilidad de ejecutar acciones de mantenimiento por la necesidad de obtención de permisos 5
Obsérvese cómo puede darse el caso en que el elemento realice una función requerida durante el tiempo de mantenimiento activo. Esto sucede con muchas operaciones preventivas. 6 En estos casos, es común obtener valores medios de los tiempos totales necesarios para la reparación del equipo, o tiempos de mantenimiento correctivo, y en particular existe una medida muy utilizada y conocida como es el MTTR (Mean Time To Repair o tiempo medio de reparación).
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Ingeniería de mantenimiento
o autorizaciones de acceso a los equipos, la necesidad de determinados trámites oficiales para el comienzo de la realización de un trabajo, etc.), o de tipo logístico (por ejemplo, los debidos al desplazamiento hasta instalaciones no atendidas, a la espera de piezas de recambio, de equipos de ensayo, de informaciones y de condiciones ambientales adecuadas, etc.). Existe otro conjunto de términos de tiempo, relativos a la fiabilidad de los dispositivos, entre los cuales destacamos los siguientes: • Tiempo hasta el fallo, o duración acumulada de los tiempos de funcionamiento de un elemento, desde la primera puesta en estado de disponibilidad hasta la aparición de un fallo, o desde un restablecimiento hasta la aparición del fallo siguiente. • Tiempo entre fallos, o duración entre dos fallos consecutivos de un elemento reparado7. • Vida útil, que, en unas condiciones dadas, es el intervalo de tiempo que comienza en un instante determinado y termina cuando la intensidad de fallo se hace inaceptable o cuando el elemento se considera irreparable como resultado de una avería.
2.5 CONCEPTOS RELATIVOS A TIPOS DE MANTENIMIENTO Aunque se hayan mencionado con anterioridad, repasamos aquí ahora los conceptos fundamentales, entre los cuales se consideran los siguientes (ver figura 2.3). • Mantenimiento preventivo, o mantenimiento efectuado a intervalos predeterminados o según criterios prescritos, y destinado a reducir la probabilidad de fallo o la degradación del funcionamiento de un elemento. • Mantenimiento correctivo, o mantenimiento ejecutado después del reconocimiento de una avería, y destinado a restituirlo a un estado que le permite realizar su función requerida. Podrá realizarse inmediatamente después de la localización de la causa de una avería, o bien diferirse en el tiempo, conforme a reglas establecidas para la programación de las actividades de mantenimiento. • Mantenimiento basado en la condición, o mantenimiento sobre condición, es el mantenimiento preventivo realizado en base a los resultados de la monitorización del
7
También es muy común hablar de tiempos medios entre fallos: la medida MTBF (Mean Time Between Failures o tiempo medio entre fallos) es frecuentemente utilizada, como se verá posteriormente.
Conceptos básicos en ingeniería de mantenimiento
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Mantenimiento
Correctivo
Preventivo
Sobre condición
Sistemático
Programado, continuo o bajo demanda
Programado
Inmediato
Diferido
FIGURA 2.3 TIPOS DE MANTENIMIENTO
funcionamiento del equipo. Cuando este tipo de mantenimiento se ejecuta siguiendo una predicción, consecuencia del análisis y la evaluación de los parámetros significativos de la degradación del elemento, se denomina mantenimiento predictivo. Por lo tanto, el mantenimiento predictivo no es más que un caso particular del mantenimiento basado en la condición. • Mantenimiento sistemático, es el mantenimiento preventivo realizado en base a unos intervalos de tiempo preestablecidos, o a un número de unidades de uso (km, kW, etc.), pero sin investigación previa de la condición del elemento.
2.6 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS UNE-EN 13306:2002. Terminología del mantenimiento. AENOR. CEI 50(191):1990. Vocabulario electrotécnico internacional. Seguridad de funcionamiento y calidad de servicio. Comisión Electrotécnica Internacional.
DE MANTENIMIENTO
Técnicas y métodos de aplicación a la fase operativa de los equipos
ADOLFO CRESPO MÁRQUEZ PEDRO MOREU DE LEÓN ANTONIO JESÚS SÁNCHEZ HERGUEDAS
Título: Ingeniería de mantenimiento. Técnicas y métodos de aplicación a la fase operativa de los equipos Autores: Adolfo Crespo Márquez, Pedro Moreu de León y Antonio Sánchez Herguedas
© AENOR (Asociación Española de Normalización y Certificación), 2004
ISBN-10: 84-8143-390-X ISBN-13: 978-84-8143-390-6 Depósito legal: M-37421-2004 Impreso en España - Printed in Spain
Edita: AENOR Maqueta: Mila Recio Diseño de cubierta: AENOR Imprime: AENOR
Todos los derechos reservados. No se permite la reproducción total o parcial de este libro, por cualquiera de los sistemas de difusión existentes, sin la autorización previa por escrito de AENOR.
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A Lourdes, Bambina y Nuria
PRÓLOGO
DEL PRESIDENTE DE
AEM
Aunque el mantenimiento industrial es una disciplina fascinante, constituye una rama de la ingeniería que no suele recibir un excesivo reconocimiento y mucho menos atención por parte de los departamentos académicos que no tienen en cuenta, o quizás desconocen, que cada año un elevado número de titulados se incorporan a las empresas para ejercer funciones directamente implicadas con la ingeniería de mantenimiento. Probablemente haya varias razones para ello; una de ellas podría ser el hecho de que el mantenimiento industrial es un terreno muy complejo en el que no sólo intervienen muy diversas disciplinas de la ingeniería, sino también otros aspectos esenciales que es necesario dominar: gestión, organización, recursos humanos, economía de empresa. Además, la ingeniería de mantenimiento no puede practicarse sin conocer con suficiente profundidad los procesos de producción. Ningún otro campo de la ingeniería exige una mezcla tan elevada de conocimientos, aptitudes y experiencias, como la ingeniería de mantenimiento. Tampoco la sociedad otorga al mantenimiento excesivo reconocimiento y estima, basta observar que los medios de comunicación sólo tratan de mantenimiento cuando un fallo, imputable al mismo, ha provocado un incidente con víctimas o graves trastornos para la sociedad. Habitualmente se margina o se trata de forma inadecuada la importante aportación del mantenimiento al buen funcionamiento de la compleja y tecnificada sociedad que nos rodea: transporte, energía, comunicaciones, infraestructuras, edificios públicos, etc., además de requerir unas ingentes inversiones para adecuarlos a las necesidades actuales, necesitan que para su mantenimiento y mejora se destinen importantes recursos económicos. De su buen funcionamiento no sólo depende la competitividad de un país y de sus empresas, sino también la seguridad y comodidad de sus ciudadanos.
VIII
Ingeniería de mantenimiento
En la empresa, históricamente y aun hoy en día, en muchos casos el mantenimiento es considerado como una actividad eminentemente basada en la práctica del día a día y considerada las más de las veces exclusivamente como generadora de gastos. Cuando el modelo de gestión de mantenimiento que la empresa aplica sólo se basa en el mal denominado gasto, es debido al desconocimiento del beneficio que aporta el mantenimiento a lo largo del ciclo de vida de un activo industrial. Según datos de la encuesta que AEM realiza desde el año 1990 sobre la situación del mantenimiento en España, un 82% de las empresas encomienda el mantenimiento a ingenieros industriales, ingenieros técnicos industriales y maestros industriales. Es manifiesta la predilección de las empresas hacia la rama industrial de formación. Parece que a falta de una acreditación o titulación específica sobre mantenimiento, las empresas eligen, en principio, entre quienes poseen conocimientos generales de carácter industrial. En previsión de los riesgos inherentes a una elección equivocada, las empresas complementan la formación del futuro responsable de mantenimiento exigiéndole una prolongada etapa de especialización práctica y conocimiento directo de las características y circunstancias del propio trabajo, ya que, según se desprende de la propia encuesta, la experiencia en mantenimiento exigida (oscila entre 11 y 14 años, siendo el promedio de 13 años que coincide con la antigüedad en la empresa) es de 5 años desarrollando tareas de mantenimiento en la propia empresa. Además de las dificultades tecnológicas y organizativas, la ingeniería de mantenimiento por su propia naturaleza está casi siempre en una posición de conflicto latente, si no declarado, entre las exigencias del rendimiento económico y las de prevención de las instalaciones. Los ingenieros de mantenimiento deberían ocuparse mucho más de prevenir y evitar los fallos que de actuar sólo para solucionarlos cuando se producen. También los especialistas de mantenimiento han de ser conscientes del afortunadamente cada vez más riguroso marco legal en el que han de tomar sus decisiones, del impacto social de sus acciones y de la responsabilidad que adquieren. Todo ello les obliga a actuar con un elevado sentido de la ética y deontología profesional. Para valorar en su justa medida la responsabilidad que asumen los departamentos de mantenimiento de las empresas industriales ubicadas en nuestro país, no hemos de olvidar que, según datos de la encuesta mencionada, el 85% de los mismos se ocupan de estudiar y ejecutar las mejoras de las instalaciones y también un porcentaje muy significativo, el 40%, tiene asignada la responsabilidad de proyectar las nuevas instalaciones. La carencia de asignaturas específicas sobre mantenimiento en buena parte de los planes de estudio de las titulaciones de ingeniería y el bajo número de textos y tra-
Prólogo del presidente de AEM
IX
tados publicados sobre mantenimiento, vienen provocando un importante déficit informativo y formativo de los ingenieros, directivos y técnicos que desarrollan sus actividades profesionales en este campo, con el indudable efecto negativo que esta situación comporta para el sector industrial y, en general, para la sociedad. Esta situación confiere especial interés al texto Ingeniería del mantenimiento. Técnicas y métodos de aplicación a la fase operativa de los equipos que los ingenieros industriales D. Adolfo Crespo Márquez, D. Antonio Sánchez Herguedas y D. Pedro Moreu de León han escrito y a los que hay que felicitar por el esfuerzo realizado y por el resultado obtenido, a la vez que animar para que sigan, desde la docencia, realizando la importante labor pedagógica que hace años iniciaron en aras de la formación de nuevos ingenieros. Se trata de una obra muy completa y bien estructurada que capítulo a capítulo va tratando todos aquellos aspectos que los ingenieros de mantenimiento han de conocer en profundidad. Su estudio ha de servir para que los alumnos de escuelas de ingeniería se familiaricen con el tema y ayudará a comprender la complejidad del mantenimiento, tan necesario para todos los ingenieros que vayan a desarrollar su actividad profesional en plantas industriales y equipos de proyectos. La abundante bibliografía y el capítulo dedicado a normativa serán, sin lugar a duda, una buena ayuda para todos aquéllos que deseen profundizar en sus conocimientos y grado de información sobre esta disciplina de la ingeniería.
JOSÉ LUIS FABRÉS DÍAZ Dr. Ingeniero Industrial Presidente de Asociación Española de Mantenimiento (AEM)
PRÓLOGO
DEL DIRECTOR DE LA OBRA
Con el objetivo de reducir los costes de fabricación e incrementar la calidad de sus productos, las empresas adquieren nuevas y muy costosas tecnologías de producción. Este impulso renovador trae consigo un aumento en la demanda de mantenimiento y un mayor coste de éste y, al mismo tiempo, exige una nueva concepción de las organizaciones tradicionales, dedicadas fundamentalmente a la reparación de la maquinaria, como eficientes unidades de negocio de alto nivel tecnológico, cuyo objetivo es garantizar el funcionamiento y la capacidad de producción. El mantenimiento se convierte así en un terreno donde convergen modernas y muy distintas tecnologías junto con métodos de investigación y de dirección de operaciones, que emergen en lo que en la actualidad conocemos como ingeniería del mantenimiento. La educación, investigación y normalización en las áreas de ingeniería y gestión del mantenimiento alcanzan cada día cotas de más alto interés en las escuelas técnicas, universidades y centros de formación en general. Los autores de este libro nos dejamos seducir pronto por el atractivo de esta materia. Pertenecientes al Grupo de Investigación y Desarrollo Tecnológico "Organización Industrial" de la Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla, dirigido por el Profesor Rafael Ruiz Usano, hace ya algunos años que desde él apostamos por una línea de investigación en ingeniería y gestión del mantenimiento. Frutos de este desafío son dos tesis doctorales recientemente leídas, un número importante de publicaciones, así como un claro impulso a la normalización en nuestro país y a la docencia de esta materia en nuestra escuela, que ya cuenta con una asignatura específica de Ingeniería de Producción y Mantenimiento.
XII
Ingeniería de mantenimiento
Además de la experiencia en investigación, docencia y normalización, este libro aprovecha fundamentalmente la práctica profesional de sus autores en el campo del mantenimiento, sus vivencias y vicisitudes al aplicar los métodos que aquí se estudian a situaciones reales. Confiamos en que el lector encuentre sugestivo el trabajo y, sobre todo, útil para el desarrollo de su actividad profesional. Es nuestro más firme propósito contribuir a que aquellos que dedican su día a día a la conservación de nuestros activos en general, encuentren un mayor número de herramientas a su disposición para tomar más y mejores decisiones en la empresa moderna, en entornos de alta tecnología y complejidad. Quisiera finalizar este prólogo dando gracias a todos aquellos que han hecho posible de alguna forma la publicación de este trabajo: a Antonio y Pedro, coautores del mismo y a quienes tuve el gusto de dirigir sus tesis doctorales en modelado matemático y normalización del mantenimiento; al Servicio Editorial de AENOR por el interés manifestado desde un principio en la obra; a nuestros amigos y compañeros del grupo de investigación y, cómo no, a mi familia por su paciencia y aliento durante el tiempo de preparación de este libro, tomado a expensas en muchas ocasiones de momentos que le pertenecían. A todos, gracias.
ADOLFO CRESPO MÁRQUEZ Escuela Superior de Ingenieros de Sevilla Isla de la Cartuja
PRÓLOGO
DE LOS AUTORES
La ingeniería de mantenimiento permite gestionar eficaz y eficientemente la fiabilidad, conservación, preservación, disponibilidad y desempeño de los activos físicos de la empresa. El mantenimiento es una actividad de servicio industrial que, si bien es tan antigua como los dispositivos de producción, sin embargo, como cuerpo de doctrina es relativamente reciente. A ello se debe, en buena parte, el déficit de obras integradoras, que presenten, de forma estructurada, las técnicas, métodos y herramientas que configuran la ingeniería de mantenimiento. No es casual que el mantenimiento constituya hoy un cuerpo de doctrina propio, sino fruto de la competitividad y el compromiso con la seguridad y el medio ambiente, como parte integrada de la calidad, configurando así el marco de la empresa actual. Deben considerarse también los nuevos paradigmas empresariales, entre los que destaca la flexibilización de la producción para responder a la demanda en cantidad y deseos del cliente. Atender a estas exigencias, sin incurrir en un derroche de medios (inventarios o capacidad productiva), requiere la eliminación de las fuentes de incertidumbre en el funcionamiento del sistema industrial, tales como las debidas a las instalaciones. La empresa moderna no puede permitirse fallos ni efectos negativos cuando la instalación debe trabajar. De esta forma, la consideración del mantenimiento como mera gestión diaria de atención de averías y, como mucho, de un plan de mantenimiento preventivo, abre paso a una concepción estratégica como fuente de competitividad, de seguridad en el trabajo y de compromiso con el cliente, el medio ambiente y los requisitos sociales. Por ello, los responsables de producción y mantenimiento de las empresas y los investigadores han ido poniendo a punto e incorporando nuevas técnicas y métodos de gestión, administración y trabajo para las actividades de mantenimiento, incluyendo desde los aspectos estratégicos, de incidencia a largo plazo, hasta el trabajo diario,
XIV
Ingeniería de mantenimiento
pasando por los tácticos, de planificación a medio y corto plazo. Unas veces se trata de técnicas enteramente nuevas y específicas de mantenimiento y otras de métodos y procedimientos de trabajo adaptados de otras áreas de la empresa. Fruto de este interés general, el órgano de normalización de la Unión Europea ha lanzado un comité técnico (CEN/TC 319) que ya ha producido tres normas europeas y que en la actualidad está desarrollando otras tantas. Análogamente, los entes de normalización de los distintos países trabajan en el campo del mantenimiento, con una muy activa participación de AENOR, cuya delegación en el Comité Europeo (CEN), nos hemos sentido muy honrados en asumir. Los aspectos involucrados en la función mantenimiento pueden dividirse en dos grandes grupos desde el punto de vista del ciclo de vida de las instalaciones. Aquellos que son anteriores a su actividad productiva, que tienen que ver con concepción, diseño, construcción, montaje y puesta en servicio de las instalaciones; y aquellos otros inherentes a su explotación, una vez que han sido dispuestas para su uso en producción o servicio. Esta obra trata la ingeniería del mantenimiento del segundo grupo, que constituye comúnmente el objeto de los departamentos de mantenimiento de las empresas. Hemos integrado, de una forma estructurada, la diversidad de métodos y técnicas que configuran la gestión, administración y operación del mantenimiento moderno, que forma el cuerpo de doctrina de la Ingeniería de mantenimiento desde el punto de vista de la operación de los equipos. Hemos enfocado la obra de manera a la vez práctica y rigurosa. Para lo primero, cada método o técnica presentada está ilustrada con ejemplos y casos de aplicación. Para lo segundo, se abordan y desarrollan en profundidad los principios en que se apoya la praxis. Hemos cuidado muy especialmente la visión estructurada de la ingeniería de mantenimiento, de forma que los métodos y técnicas no aparecen en forma inconexa o aislada, sino que se sitúan en el contexto del mantenimiento a todos sus niveles. Hemos considerado la normativa vigente o en desarrollo, incluyendo los comentarios correspondientes en cada punto, así como un capítulo específico dedicado a la normalización. Proporcionamos una actual y abundante bibliografía y referencias normativas para consulta o estudios complementarios. Los autores nos sentiremos muy gratificados si esta obra, en la que hemos puesto todo nuestro cariño, mimo, experiencia y saber hacer, sirve para facilitar su trabajo a los técnicos de producción y mantenimiento y a quienes diseñan estas funciones, ayudándoles a hacer Ingeniería de mantenimiento en la operación de los equipos; y consideraremos cumplido nuestro objetivo si además esta obra llena un hueco en la formación de los futuros responsables de estas actividades. ADOLFO CRESPO MÁRQUEZ, PEDRO MOREU DE LEÓN, ANTONIO SÁNCHEZ HERGUEDAS Escuela Superior de Ingenieros de Sevilla
ÍNDICE
LISTA
DE FIGURAS ...................................................................................
XXVII
LISTA
DE TABLAS .....................................................................................
XXXIII
PARTE 1 INTRODUCCIÓN
A LA INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO
1
INTRODUCCIÓN .......................................................................
3
1.1
LA
3
1.2
ENFOQUE
1.3
PROYECTANDO
1.4
IMPORTANCIA DEL MANTENIMIENTO EN NUESTROS DÍAS ......... DE ESTE TRABAJO .......................................................
DIRECCIÓN
SISTEMAS DE PRODUCCIÓN EFICACES....................
EL
1.6
SUMARIO
1.7
6
DE OPERACIONES, GESTIÓN E INGENIERÍA
DEL MANTENIMIENTO ................................................................
1.5
4
INGENIERO DE MANTENIMIENTO ...........................................
8 12
DEL LIBRO ..................................................................
13
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
15
2
CONCEPTOS
BÁSICOS EN INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO ......
17
2.1
INTRODUCCIÓN ........................................................................
17
2.2
EL
18
2.3
CONCEPTOS
RELATIVOS A ESTADOS .............................................
21
2.4
CONCEPTOS
RELATIVOS A TIEMPOS .............................................
22
2.5
CONCEPTOS
RELATIVOS A TIPOS DE MANTENIMIENTO ..................
24
2.6
REFERENCIAS
FALLO Y OTROS CONCEPTOS RELACIONADOS...........................
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
25
XVI
3 3.1 3.2
Ingeniería de mantenimiento
CLASIFICACIÓN
DE MÉTODOS Y TÉCNICAS
DE LA INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO...................................
27
EL CONCEPTO DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO...........
27
SOBRE
REVISIÓN
DE CRITERIOS COMUNES PARA LA CLASIFICACIÓN
DE TÉCNICAS .............................................................................
28
3.3
DISCUSIÓN
34
3.4
REFERENCIAS
Y PROPUESTA DE CLASIFICACIÓN DE TÉCNICAS ........... BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
37
PARTE 2 SISTEMAS
DE INFORMACIÓN Y TECNOLOGÍAS
DE CONOCIMIENTO DE LA CONDICIÓN
4
EL
SISTEMA DE INFORMACIÓN PARA LA GESTIÓN
GMAO ............................
41
4.1
INTRODUCCIÓN ........................................................................
41
4.2
LA
DEL MANTENIMIENTO.
SISTEMA
DE
INFORMACIÓN PARA LA GESTIÓN DE LA FUNCIÓN
MANTENIMIENTO .......................................................................
4.2.1 PRINCIPIOS
BÁSICOS DE LOS FLUJOS DE INFORMACIÓN
PARA LA GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO.............................
4.2.2 EL
4.2.4 FLUJO
DE TRABAJO DE MANTENIMIENTO ............................
4.2.5 FLUJOS 4.2.6 OTROS
49 49
DE INFORMACIÓN PARA LAS ACTIVIDADES
DE MANTENIMIENTO .........................................................
57
ASPECTOS DE LOS FLUJOS DE INFORMACIÓN............
62
LA NORMA UNE-EN 13460:2003 DOCUMENTOS PARA EL MANTENIMIENTO .....................................
63
4.3.1 EL
CONCEPTO DE DOCUMENTO
EN LA NORMA DE DOCUMENTACIÓN ..................................
4.3.2 TIPOS CRITERIOS
63
DE DOCUMENTOS QUE INCLUYE LA NORMA
DE DOCUMENTACIÓN........................................................
4.4
46
CICLO DE VIDA DE UNA OPERACIÓN GENÉRICA
DE MANTENIMIENTO .........................................................
4.3
45
CICLO DE VIDA DE LAS INSTALACIONES COMO ORIGEN
DE LA INFORMACIÓN DE MANTENIMIENTO .........................
4.2.3 EL
43
64
PARA EL DISEÑO E IMPLANTACIÓN
DEL SISTEMA
GMAO.................................................................
67
Índice
4.4.1 OBJETIVOS
GMAO ......................................
68
BÁSICAS DEL SISTEMA ......................................
68
FUNCIONAL Y ORGÁNICA ..............................
69
4.4.4 ETAPAS
PARA EL DESARROLLO E IMPLANTACIÓN ..................
75
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
77
DEL SISTEMA
4.4.2 FUNCIONES
4.4.3 DESCRIPCIÓN 4.5 5
XVII
TECNOLOGÍAS
MODERNAS PARA EL CONOCIMIENTO
DE LA CONDICIÓN DE LOS EQUIPOS .........................................
79
5.1
INTRODUCCIÓN ........................................................................
79
5.2
ANÁLISIS
DE VIBRACIONES ..........................................................
81
A LA VIBRACIÓN Y SUS CAUSAS ..................
81
5.2.1 INTRODUCCIÓN
5.2.2 MONITORIZACIÓN
85
VIBRACIÓN EN RODAMIENTOS Y COJINETES ...................
87
DE CAUSAS DE FALLO COMUNES ..........................
90
5.2.3 LA
5.2.4 ANÁLISIS
5.2.5 INSTRUMENTOS 5.3
92
DE LUBRICANTES .........................................................
94
5.3.1 INTRODUCCIÓN ...............................................................
94
5.3.2 COMPONENTES Y CARACTERÍSTICAS DE LOS LUBRICANTES ......
96
................................
100
5.3.4 PRUEBAS
PARA LA DETECCIÓN DE RESIDUOS METÁLICOS .....
101
5.3.5 PRUEBAS
DE ANÁLISIS DE ACEITE EN LABORATORIO ............
103
ANÁLISIS
DE DESGASTE EN LOS EQUIPOS
5.3.6 CONTENIDO
DEL RESULTADO DEL ANÁLISIS
DE LUBRICANTE................................................................
105
(IR) ............................................
106
GENERALES .....................................................
107
DE MEDIDA ........................................................
108
IR MANTENIMIENTO .........................................................
111
(END)...........................................
115
5.5.1 INSPECCIÓN
VISUAL ..........................................................
116
5.5.2 DETECCIÓN
DE FISURAS....................................................
116
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
118
LA
TERMOGRAFÍA INFRARROJA
5.4.1 PRINCIPIOS 5.4.2 EQUIPOS
5.4.3 APLICACIONES AL
5.5
5.6
PARA LA MEDIDA Y ANÁLISIS
DE VIBRACIONES ...............................................................
5.3.3 TIPOS
5.4
DE PARÁMETROS
Y DINÁMICA DE MÁQUINAS ................................................
ENSAYOS
DE LA TERMOGRAFÍA
NO DESTRUCTIVOS
REFERENCIAS
XVIII
Ingeniería de mantenimiento
PARTE 3 MÉTODOS
Y TÉCNICAS PARA LA MEJORA CONTINUA DEL MANTENIMIENTO
6
MÉTODOS
BÁSICOS PARA EL ANÁLISIS DE FALLOS,
DE FIABILIDAD Y DE RIESGO EN LA OPERACIÓN DE UN SISTEMA ........................................................................
123
6.1
INTRODUCCIÓN ........................................................................
123
6.2
ANÁLISIS
DE LOS MODOS DE FALLO, SUS EFECTOS
Y SU CRITICIDAD
(AMFE) (AMFEC).......................................................
124
Y METODOLOGÍA .......................................
125
AMFE-AMFEC ....................................
126
AMFE .........
129
AMFE ............................
129
EN MOTORES DIESEL ...............
130
6.2.1. DEFINICIONES 6.2.2. PROCESO
DE UN
6.2.3. BENEFICIOS,
LIMITACIONES Y ABUSOS EN UN
6.2.4. ELABORACIÓN 6.2.5. CASO 6.3
ANÁLISIS
6.4
ÁRBOL
6.5
ANÁLISIS
DE UN INFORME
PRÁCTICO DE
AMFE
DE RIESGO Y OPERATIVIDAD,
HAZOP ..........................
138
...................................................................
141
DE ÁRBOL DE FALLOS ...................................................
142
DE UN ÁRBOL DE FALLOS ........................
143
PARA LA CONSTRUCCIÓN ..........................
144
........................................
146
DE SUCESOS
6.5.1. CONSTRUCCIÓN 6.5.2. METODOLOGÍA 6.5.3. EJEMPLO
DE ÁRBOL DE FALLOS
6.6
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
147
7
DISEÑO DEL PLAN DE MANTENIMIENTO. EL MÉTODO RCM ...................................................................
151
7.1
INTRODUCCIÓN ........................................................................
151
7.2
DESCRIPCIÓN
DEL MÉTODO
RCM .............................................
153
7.3
DESCRIPCIÓN
DE LA LÓGICA
RCM ............................................
159
7.4
CASO
PRÁCTICO DE APLICACIÓN AL MANTENIMIENTO
DE LÍNEAS DE TRANSPORTE DE ENERGÍA ELÉCTRICA .....................
7.4.1 RESUMEN
DE LA APLICACIÓN DE CONCEPTOS DE
165
RCM
AL MANTENIMIENTO DE LÍNEAS ELÉCTRICAS .......................
165
7.4.2 APLICACIÓN A UN MODELO REDUCIDO. ANILLO DE HUELVA DE 220 KV ........................................
167
Índice
7.5
CASO
PRÁCTICO DE APLICACIÓN A UNA PLANTA DE PROCESO .......
7.5.1 PASO 1:
IDENTIFICACIÓN DEL ELEMENTO A ANALIZAR ........
7.5.2 PASO 2:
DETERMINACIÓN DE LAS FUNCIONES
DEL ELEMENTO Y
PASO 3:
171
.........
173
PASO 5: IDENTIFICACIÓN DE LOS EFECTOS ...............................................................
176
IDENTIFICACIÓN DE LOS MODOS DE FALLO
Y SUS CAUSAS Y DE ESOS FALLOS
7.5.4 PASO 6:
170
DETERMINACIÓN
DE LO QUE CONSTITUIRÁ FALLO DE ESAS FUNCIONES
7.5.3 PASO 4:
XIX
SELECCIÓN DE LAS TÁCTICAS DE MANTENIMIENTO
RCM (SELECCIÓN DE TAREAS .......................................................
176
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
176
CON LA LÓGICA
DE MANTENIMIENTO)
7.6
REFERENCIAS
8
TPM,
..........................
179
8.1
INTRODUCCIÓN. LA EVOLUCIÓN DEL MANTENIMIENTO EN JAPÓN Y EL NACIMIENTO DEL TPM.......................................
179
8.2
8.3
MANTENIMIENTO PRODUCTIVO TOTAL
ELEMENTOS
QUE CONSTITUYEN EL SISTEMA
DE GESTIÓN
TPM .....................................................................
181
8.2.1 EL
MANTENIMIENTO AUTÓNOMO ......................................
181
8.2.2 LA
MEJORA DEL RENDIMIENTO DEL EQUIPO.......................
186
8.2.3 LA
CALIDAD EN EL MANTENIMIENTO .................................
196
8.2.4 LA
PREVENCIÓN DEL MANTENIMIENTO ..............................
196
8.2.5 LA
FORMACIÓN Y EL ENTRENAMIENTO...............................
196
TPM ................................
197
TPM .....................
158
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
201
LA
IMPLANTACIÓN DE UN PROGRAMA
8.3.1 CASO
PRÁCTICO DE IMPLANTACIÓN DE
8.4
REFERENCIAS
9
MÉTODOS
ESPECÍFICOS PARA LA GESTIÓN
DE LOS RECURSOS DE MANTENIMIENTO ...................................
203
9.1
INTRODUCCIÓN ........................................................................
203
9.2
GESTIÓN
204
DE LA MANO DE OBRA .................................................
9.2.1 DETERMINACIÓN
DE LA CARGA DE TRABAJO
DE MANTENIMIENTO POR ESPECIALIDAD
9.2.2 DETERMINACIÓN
............................
205
DE LA CANTIDAD DE HORAS NORMALES,
EXTRA Y CONTRATADAS A TERCERAS EMPRESAS ....................
214
XX
9.3
9.4
Ingeniería de mantenimiento
LA
GESTIÓN DE REPUESTOS Y MATERIALES DE MANTENIMIENTO ...
9.3.1 MODELOS
PROBABILÍSTICOS DE INVENTARIO ......................
9.3.2 POLÍTICAS
DE CONTROL CONJUNTAMENTE
217
9.3.3 LA TÉCNICA MRP/MRPII APLICADA AL MANTENIMIENTO ....
218
LA LA
GESTIÓN DE CONTRATOS DE MANTENIMIENTO. NORMA
ENV 13269:2001 ...................................................
220
CORRECTA PREPARACIÓN DE UN CONTRATO
DE MANTENIMIENTO .........................................................
221
DESARROLLO DE UN CONTRATO DE MANTENIMIENTO ....
222
9.4.3 LA ESTRUCTURA DE CONTRATO PROPUESTA POR LA NORMA....
223
9.4.4 CONCLUSIONES ................................................................
229
9.4.2 EL
9.6
215
CON HEURÍSTICAS.............................................................
9.4.1 LA
9.5
214
CASO
PRÁCTICO DE LA GESTIÓN DE REPUESTOS
EN UNA EMPRESA MUNICIPAL DE AGUAS ......................................
229
REFERENCIAS
236
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
PARTE 4 MÉTODOS
Y TÉCNICAS PARA LA OPTIMIZACIÓN
DE LAS DECISIONES DE MANTENIMIENTO
10
RECOGIDA,
PREPARACIÓN Y ANÁLISIS DE DATOS
DE LA FASE DE OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS ............................
239
10.1
INTRODUCCIÓN ........................................................................
239
10.2
FUNCIONES
ELEMENTALES PARA ESTUDIOS DE FIABILIDAD ............
240
10.3
FUNCIONES
DE DISTRIBUCIÓN EMPÍRICAS
10.4
Y AJUSTE DE FUNCIONES TEÓRICAS .............................................
244
WEIBULL ...............................................................
245
WEIBULL ...................
246
10.4.2 ESTIMACIÓN DE F(T) A PARTIR DE LOS DATOS DE FALLOS. RANGOS DE MEDIANAS ....................................................
249
ANÁLISIS
DE
10.4.1 LA
FUNCIÓN DE DISTRIBUCIÓN DE
10.4.3 ESTIMACIÓN
DE
F(T)
PARA EL CASO
DE TRUNCAMIENTO DE DATOS .........................................
251
10.4.4 REPRESENTACIÓN GRÁFICA Y AJUSTE DEFINITIVO DE PARÁMETROS ..............................................................
252
Índice
10.5
CASO
........................................................................
PRÁCTICO
10.5.1 ESTUDIO
XXI
256
DE FUNCIONES DE DISTRIBUCIÓN TEÓRICAS
DE FALLOS CARACTERÍSTICOS EN LAS CAMISAS DE UN MOTOR................................................................
10.5.2 ESTUDIO
DETALLADO DE FALLOS EN CAMISAS
..........................................
268
Y CONCLUSIONES DEL ESTUDIO........................
271
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
272
POR POSICIONES DEL MOTOR
10.5.3 RESUMEN 10.6
REFERENCIAS
11
INTRODUCCIÓN
A LOS MODELOS PARA LA OPTIMIZACIÓN
..............................................................
273
Y CLASIFICACIÓN DE LOS MODELOS ....................
273
DEL MANTENIMIENTO
11.1
INTRODUCCIÓN
11.1.1 CLASIFICACIÓN 11.2
11.3
DE MODELOS DE OPTIMIZACIÓN ..............
277
DE SUSTITUCIÓN TOTAL .............................................
278
11.2.1 POLÍTICA
DE SUSTITUCIÓN A INTERVALOS CONSTANTES ....
278
11.2.2 POLÍTICA
DE SUSTITUCIÓN BASADA EN LA EDAD ...............
281
..........................................
283
MODELOS
MODELOS
DE SUSTITUCIÓN PARCIAL
11.3.1 MODELOS
CON SUSTITUCIONES PREVENTIVAS
PARCIALES Y REPARACIONES MÍNIMAS ...............................
11.3.2 MODELOS MODELOS
283
CON SUSTITUCIONES PREVENTIVAS
PARCIALES E INTERVENCIONES CORRECTIVAS ....................
11.4
261
284
DE SUSTITUCIÓN CON MANTENIMIENTO
PREVENTIVO IMPERFECTO
..........................................................
286
11.5
MODELOS
DE SUSTITUCIÓN BASADOS EN LA CONDICIÓN..............
288
11.6
MODELOS
DE ACUMULACIÓN DE DETERIORO O DE IMPACTO .......
288
11.7
MODELOS
DE INSPECCIÓN .........................................................
290
11.8
OTROS
......................................................................
291
11.9
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
292
12 12.1
MODELOS
MODELOS
DE OPTIMIZACIÓN PARA PROCESOS
MARKOVIANOS
....................................................................
295
INTRODUCCIÓN
A LOS PROCESOS ESTOCÁSTICOS MARKOVIANOS ...
295
12.1.1 MODELOS
DE OPTIMIZACIÓN DEL MANTENIMIENTO
EN EL CASO DE PROCESOS ESTOCÁSTICOS MARKOVIANOS ................................................................
298
XXII
12.2 12.3
12.4
12.5
Ingeniería de mantenimiento
MODELO DE UN SISTEMA DONDE NO SE REALIZA MANTENIMIENTO...
299
12.2.1 EJEMPLO SIMPLE DE APLICACIÓN PRÁCTICA DEL MODELO ....
301
MODELO
DE UN SISTEMA DONDE SÓLO SE REALIZA
MANTENIMIENTO CORRECTIVO ...................................................
302
12.3.1. EJEMPLO SIMPLE DE APLICACIÓN PRÁCTICA DEL MODELO ...
305
MODELO
DE UN SISTEMA AL QUE SE REALIZA MANTENIMIENTO
PREVENTIVO CÍCLICO EN EL CALENDARIO ...................................
307
12.4.1 EJEMPLO SIMPLE DE APLICACIÓN PRÁCTICA DEL MODELO ....
309
MODELO
DE UN SISTEMA AL QUE SE REALIZA MANTENIMIENTO
PREVENTIVO CÍCLICO Y EN FUNCIÓN AL NÚMERO
...........................
310
12.5.1 EJEMPLO SIMPLE DE APLICACIÓN PRÁCTICA DEL MODELO ....
313
DE PERÍODOS DE FUNCIONAMIENTO SIN FALLO
12.6
MODELO
DE UN SISTEMA AL QUE SE REALIZA MANTENIMIENTO
PREVENTIVO CÍCLICO EN FUNCIÓN AL NÚMERO DE PERÍODOS DE FUNCIONAMIENTO SIN FALLO Y AL RESULTADO
12.7 13
DE UNA INSPECCIÓN ..................................................................
315
12.6.1. EJEMPLO SIMPLE DE APLICACIÓN PRÁCTICA DEL MODELO ...
320
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
323
REFERENCIAS MODELOS
DE OPTIMIZACIÓN PARA PROCESOS
SEMIMARKOVIANOS ..................................................................
13.1
INTRODUCCIÓN
325
A LOS PROCESOS ESTOCÁSTICOS
SEMIMARKOVIANOS ....................................................................
325
13.1.1 MODELADO DEL PROCESO ESTOCÁSTICO DE TRANSICIÓN .....
326
13.1.2 MODELANDO LAS ACCIONES DE MANTENIMIENTO (AM)......
327
13.2
CRITERIO
DE OPTIMALIDAD .......................................................
328
13.3
CLASIFICACIÓN DE PROBLEMAS DE MANTENIMIENTO A RESOLVER ....
330
13.3.1 COSTE
DE LA REPARACIÓN FRENTE A SU DURACIÓN..........
330
13.3.2 COSTE
Y EFICIENCIA DE LA REPARACIÓN FRENTE
AL TIEMPO DE REPARACIÓN .............................................
13.3.3 EVALUANDO
LA POSIBILIDAD DE REALIZAR
MANTENIMIENTO PREVENTIVO.........................................
13.3.4 MODELANDO 13.4
MODELADO
330
FORMALMENTE LOS PROBLEMAS ..................
331 332
DEL PROBLEMA DEL COSTE DE LA REPARACIÓN
FRENTE A DURACIÓN
.................................................................
332
Índice
13.5
MODELADO
DEL PROBLEMA DEL COSTE Y EFICIENCIA
DE LA REPARACIÓN FRENTE AL TIEMPO DE REPARACIÓN ...............
13.6
MODELO
XXIII
333
PARA LA EVALUACIÓN
DE LA OPORTUNIDAD DEL MANTENIMIENTO PREVENTIVO.............
335
13.7
CASOS
338
13.8
REFERENCIAS
PRÁCTICOS...................................................................... BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
343
PARTE 5 INDICADORES 14
INDICADORES
EN INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO
DE UTILIZACIÓN Y RENDIMIENTO
DE LAS TAREAS DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO ...............
347
14.1
INTRODUCCIÓN
.........................................
347
14.2
INDICADORES
GMAO.................
348
14.2.1 MEDIDOR DEL REGISTRO DEL COSTE DE LA MANO DE OBRA (M_GMAO_1)................................................
348
14.2.2 MEDIDOR DEL REGISTRO DEL COSTE DE LOS MATERIALES (M_GMAO_2)..............................................................
349
A LOS INDICADORES
DE RENDIMIENTO DE SISTEMAS
14.2.3 MEDIDOR
DEL REGISTRO DEL COSTE DE LA CONTRATACIÓN
(M_GMAO_3) .........
349
14.2.4 MEDIDOR DE COBERTURA DE LA ESTRUCTURA FÍSICA (M_GMAO_4)..............................................................
349
14.2.5 MEDIDOR DE COBERTURA DE ALMACENES (M_GMAO_5)..............................................................
350
DE SERVICIOS DE MANTENIMIENTO
14.2.6 MEDIDOR
DE COBERTURA DE PLANES DE MANTENIMIENTO
PREVENTIVO
14.2.7 MEDIDOR
(M_GMAO_6) ..........................................
350
DE REGISTRO DE INFORMACIÓN A NIVEL DE
ELEMENTO DE LA ESTRUCTURA FÍSICA DE LA INSTALACIÓN
(M_GMAO_7).............................................................. 14.2.8 MEDIDOR
DE REGISTRO DE INFORMACIÓN SOBRE TIEMPO
DE PARADA
14.2.9 MEDIDOR
(M_GMAO_8) ............................................
INDICADORES
(M_GMAO_9) ........................................
351
RCM .......
353
(M_RCM_1).............
353
DE RENDIMIENTO EN APLICACIONES DE
14.3.1 MEDIDOR
351
DEL TRABAJO DE MANTENIMIENTO
PROGRAMADO
14.3
350
DE FALLOS REPETITIVOS
XXIV
Ingeniería de mantenimiento
14.3.2 FALLOS
DE EQUIPOS QUE CONDUJERON AL ANÁLISIS
DE SUS CAUSAS
14.3.3 MEDIDOR
(M_RCM_2)..........................................
DE AUDITORÍAS DE TAREAS
DE MANTENIMIENTO
14.3.4 AUDITORÍA
(M_RCM_3) .................................
14.3.5 REDUCCIÓN
(M_RCM_4) ....................................
14.7
Y
M_RCM_6) .......
354
(M_RCM_7) .......................................
354
TPM........
354
14.4.1 INDICADOR DE EFICIENCIA GLOBAL DE UN EQUIPO (M_TPM_1) .................................................................
354
(M_TPM_2) ............
355
14.4.3 PRÁCTICAS DE ACTIVIDADES DE LAS 5S EN EQUIPOS CRÍTICOS (M_TPM_3)..................................................
356
14.4.4 COSTE
(M_TPM_4) ............................
356
14.4.5 ABSENTISMO (M_TPM_5) .............................................
357
INDICADORES
DE RENDIMIENTO EN APLICACIONES DE
14.4.2 PREVENCIÓN
14.6
(M_RCM_5
DEL TIEMPO MEDIO ENTRE FALLOS
DE LOS EQUIPOS
14.5
354
EN NO CONFORMIDADES Y EN VIOLACIONES
DE REGLAMENTACIONES
14.3.6 EXTENSIÓN
353
DE PROGRAMAS DE MANTENIMIENTO
SOBRE CONDICIÓN
14.4
353
INDICADORES
DEL MANTENIMIENTO
DE PRODUCCIÓN
DE RENDIMIENTO EN LA GESTIÓN
DE LOS MATERIALES DE MANTENIMIENTO ....................................
357
14.5.1 MEDIDOR DE ACUMULACIÓN DE STOCK INACTIVO (M_MRO_1) ................................................................
357
14.5.2 ÍNDICE
(M_MRO_2)................
357
14.5.3 ÍNDICE DE NIVEL DE SERVICIO DEL ALMACÉN (M_MRO_3) ................................................................
358
14.5.4 ÓRDENES DE COMPRA URGENTE EMITIDAS (M_MRO_4) ................................................................
359
INDICADORES
DE ROTACIÓN DE STOCK
DE RENDIMIENTO PARA EL MANTENIMIENTO
SOBRE CONDICIÓN .....................................................................
359
14.6.1 COSTE DE LAS ACTIVIDADES PREDICTIVAS (M_MSC_1) .................................................................
359
14.6.2 AUMENTO DEL TIEMPO MEDIO ENTRE FALLOS (M_MSC_2) .................................................................
359
INDICADORES
DE RENDIMIENTO EN LA UTILIZACIÓN DE ANÁLISIS
DE DATOS DE MANTENIMIENTO Y DE MODELOS MATEMÁTICOS EN MANTENIMIENTO ..................................................................
360
Índice
XXV
14.7.1 UTILIZACIÓN DEL ANÁLISIS DE DATOS EN PREVENTIVOS (M_AD&M_1) .............................................................
360
14.7.2 UTILIZACIÓN DE MODELOS DE OPTIMIZACIÓN (M_AD&M_2) .............................................................
361
14.7.3 COSTE DE LAS ACTIVIDADES DE ANÁLISIS Y MODELADO (M_AD&M_3) .............................................................
361
14.8
BENCHMARKING........................................................................
361
14.9
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
362
PARTE 6 MANTENIMIENTO
Y NORMALIZACIÓN
15
NORMALIZACIÓN
..................................
365
15.1
INTRODUCCIÓN ........................................................................
365
15.2
NECESIDADES
DEL MANTENIMIENTO
DE NORMALIZACIÓN DE LA FUNCIÓN
MANTENIMIENTO .......................................................................
15.3
VISIÓN
366
PANORÁMICA DE LAS NORMAS DE MANTENIMIENTO
EXISTENTES ANTES DE LA PUBLICACIÓN DE LAS NORMAS
CEN .................................................................................
367
15.3.1 RELACIÓN DE NORMAS RELEVANTES DE MANTENIMIENTO GENERAL ........................................................................
369
DEL
15.3.2 RESUMEN
ESTADÍSTICO DE REFERENCIAS NORMATIVAS
DE MANTENIMIENTO ......................................................
15.4
15.5 15.6
COMITÉ TÉCNICO CEN/TC 319 MAINTENANCE,
376
PARA EL
DESARROLLO DE LAS NORMAS EUROPEAS DE MANTENIMIENTO ......
376
15.4.1 COMITÉ TÉCNICO CEN/TC 319 MAINTENANCE. SOPORTE LEGAL Y COMPOSICIÓN .....................................
376
15.4.2 GRUPOS DE TRABAJO DEL CEN/TC 319 MAINTENANCE ................................
379
LAS NORMAS NACIONALES DE MANTENIMIENTO. COMITÉ TÉCNICO AEN/CTN 151 MANTENIMIENTO ................
387
REFERENCIAS
388
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
XXVI
Ingeniería de mantenimiento
ANEXO A EJEMPLO
GMAO: SINFOMAN..................
391
SINFOMAN 3.0 ..........................................
391
DE LOS DATOS.......................................................
392
DE SISTEMA DE
A.1
INTRODUCCIÓN
A.2
ESTRUCTURA
A
A.2.1 INTRODUCCIÓN A.3
LA
DE LA ESTRUCTURA .................................
393
GESTIÓN DE LAS ÓRDENES DE TRABAJO ..................................
393
A.3.1 PROGRAMACIÓN A.4
ANÁLISIS
DE ÓRDENES DE TRABAJO CÍCLICAS ..........
394
DE SÍNTOMAS Y CAUSAS ................................................
396
A.4.1 SÍNTOMAS
Y CAUSAS .........................................................
396
CAUSA ................................................................
397
NTERVENCIÓN .......
398
INTERVENCIÓN ..........
398
DE FALLOS ..................................................................
398
A.4.2 ANÁLISIS
DE LA RELACIÓN SÍNTOMA
INTERVENCIÓN
A.5
A.4.3 ANÁLISIS
DE LA RELACIÓN SÍNTOMA
A.4.4 ANÁLISIS
DE LA RELACIÓN CAUSA
ANÁLISIS
A.5.1 ESTUDIO
DE LA EVOLUCIÓN DE COSTES ............................
398
A.5.2 ANÁLISIS ABC.................................................................
399
DE LOS TIEMPOS MEDIOS ENTRE FALLOS..............
400
DE PERSONAL ..............................................................
401
A.5.3 ESTUDIO A.6
GESTIÓN
A.6.1 PERSONAL
Y CATEGORÍAS ..................................................
A.6.2 RELACIÓN
DE ACTIVIDADES DEL PERSONAL
DE MANTENIMIENTO ........................................................
A.7
GESTIÓN
DE ALMACÉN ...............................................................
A.7.1 REPUESTOS
E INVENTARIO ................................................
A.7.2 PROVEEDORES ANEXO B BREVE
Y ALBARANES .............................................
401 402 402 403 403
INTRODUCCIÓN AL MODELADO DE FENÓMENOS DE
ESPERA Y A LOS PROCESOS DE NACIMIENTO Y MUERTE ............
405
B.1
LOS
POISSON ...........
405
B.2
PROCESOS
DE NACIMIENTO Y MUERTE ........................................
406
B.3
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS ....................................................
409
FENÓMENOS DE ESPERA Y LOS PROCESOS DE
LISTA 1.1
LA
EFICACIA DEL SISTEMA DE PRODUCCIÓN
Y SUS COMPONENTES
1.2
DE FIGURAS
FACTORES
.................................................................
6
QUE CONDICIONAN LA DISPONIBILIDAD
DE UN SISTEMA.......................................................................... DIRECCIÓN DE OPERACIONES.
7
1.3
LA
SUBSISTEMAS ...........................
9
1.4
DIRECCIÓN DE OPERACIONES, MANTENIMIENTO Y FABRICACIÓN ......
10
2.1
CUADROS DE ESTADOS DE UN DISPOSITIVO (UNE-EN 13306:2002) ..........................................................
21
DE TIEMPOS DE UN DISPOSITIVO...................................
23
DE MANTENIMIENTO ........................................................
25
2.2
CUADRO
2.3
TIPOS
3.1
CONSTRUCCIÓN
DEL PROCESO (PIRÁMIDE) DE GESTIÓN
DEL MANTENIMIENTO ................................................................
3.2 3.3
ETAPAS
DEL PROCESO DE GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO
SEGÚN
CAMPBELL......................................................................
VISIÓN
DE TAREAS PARA LA FUNCIONALIDAD DEL SISTEMA
DE MANTENIMIENTO ..................................................................
4.1
EL
31 31 33
CICLO DE VIDA DE UN EQUIPO COMO FUENTE DE FLUJOS
DE INFORMACIÓN PARA EL MANTENIMIENTO ...............................
46
4.2
FLUJO
56
4.3
DIAGRAMA
DEL TRABAJO DE MANTENIMIENTO ................................... DE FLUJOS DE INFORMACIÓN PARA LAS ACTIVIDADES
DE MANTENIMIENTO ..................................................................
4.4
ESQUEMA
MODULAR GENERAL DEL SISTEMA DE INFORMACIÓN
PARA LA GESTIÓN DEL MANTENIMIENTO ......................................
5.1 5.2 5.3
58
INTERVALO
71
DE INSPECCIÓN FRENTE AL INTERVALO
DE DETECCIÓN DE FALLO ...........................................................
80
MASA EN MOVIMIENTO Y LA RELACIÓN ENTRE SU DESPLAZAMIENTO, VELOCIDAD Y ACELERACIÓN (MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE) ...
82
DESPLAZAMIENTO
83
EN EL MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE ...........
XXVIII Ingeniería de mantenimiento
5.4
MOVIMIENTO
NO ARMÓNICO RESULTADO DE LA COMPOSICIÓN
DE DOS PERIÓDICOS DE DISTINTA FRECUENCIA ............................
5.5
PUNTOS
DE MEDICIÓN DE VIBRACIONES PARA ANÁLISIS
DE PROBLEMAS DE ALINEACIÓN ..................................................
5.6
AUMENTO EJEMPLOS FALLO
87
EN PISTA EXTERIOR DE RODAMIENTO DE BOLAS Y ESPECTRO
DE VIBRACIÓN PRODUCIDA .........................................................
5.9
86
DE RODAMIENTOS DE BOLAS, CONTACTO ANGULAR,
ESFÉRICOS, CILÍNDRICOS Y CÓNICOS ...........................................
5.8
85
DE LA CARGA EN UNA TURBINA, Y CONSIGUIENTE
REDUCCIÓN DE LA AMPLITUD DE LA VIBRACIÓN ..........................
5.7
84
88
EXCENTRICIDAD
EN LA PELÍCULA DE LUBRICANTE
EN UN COJINETE
.......................................................................
89
5.10
COMPONENTES DE VIBRACIÓN A BAJA FRECUENCIA EN COJINETE .....
89
5.11
MONITORIZACIÓN
DE UNA CADENA TURBINA Y GENERADOR ........
90
5.12
PUESTA EN MARCHA DE LA CADENA DE LA FIGURA 5.11 MONITORIZACIÓN DE VIBRACIONES EN EL COJINETE SUPERIOR ....
91
5.13
FALTA
91
5.14
DISTRIBUCIÓN
DE APRIETO ENTRE MÁQUINA Y BANCADA
.........................
DEL DESGASTE EN FUNCIÓN AL TIEMPO
EN UN PISTÓN DE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA .............
102
EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO CON LOS TIPOS DE RADIACIÓN POR REGIONES DE LONGITUD DE ONDA ......................................
109
5.16
CÁMARA
IR....................................................
110
5.17
INTERACCIÓN
DE LA RADIACIÓN CON LA MATERIA.......................
111
5.18
DETECCIÓN
5.15
DE TERMOGRAFÍA
DE FALLO EN UN INTERRUPTOR COMO
CONSECUENCIA DE UN TERMINAL FLOJO .....................................
5.19
PROBLEMA
DE RECALENTAMIENTO EN ELEMENTO
DE PROTECCIÓN DE BAJA TENSIÓN ..............................................
5.20
PROBLEMA
113
EN UNA SUBESTACIÓN POR AFLOJAMIENTO
DE UN CONECTOR .....................................................................
5.21
113
PROBLEMAS
113
DE ALINEACIÓN DE UN MOTOR Y SU REPERCUSIÓN
EN EL SOBRECALENTAMIENTO DEL ACOPLAMIENTO ......................
114
5.22
PROBLEMAS
114
6.1
MATRIZ
6.2
FLUJO
6.3
MATRIZ
EN EL RODAMIENTO DE UN MOTOR ..........................
DE RIESGO, ANÁLISIS DE LA CRITICIDAD,
AMFEC ..........
125
AMFE/AMFEC ........................
128
DE RIESGO PARA EL CASO DE UN MOTOR DIESEL .............
135
DE ACTIVIDADES DE UN
Lista de figuras
6.4
XXIX
EJEMPLO DE DIAGRAMA DE PROCESOS DE UNA OPERACIÓN. MÉTODO HAZOP. BOMBEO ENTRE DEPÓSITOS ..........................
140
EJEMPLO DE DIAGRAMA DE PROCESOS DE UNA OPERACIÓN. ÁRBOL DE FALLOS. BOMBEO ENTRE DEPÓSITOS ...........................
146
6.6
ÁRBOL
DE FALLOS PARA EL BOMBEO ENTRE DOS DEPÓSITOS .........
146
7.1
DESCRIPCIÓN
GENERAL DE LAS ETAPAS DEL MÉTODO
RCM .........
154
7.2
DESCRIPCIÓN
DE LA LÓGICA DEL MÉTODO
RCM........................
160
7.3
MONITORIZACIÓN DEL EQUIPO, ALTERACIÓN DE CONDICIÓN Y REPARACIÓN ...........................................................................
162
DIAGRAMAS DE FLUJO DE LA PLANTA DE FUNDICIÓN DE ACERO .......................................................................................
172
HAE CON EL RESTO PLANTA ...........................................................................
172
6.5
7.4 7.5
DIAGRAMA DE LA
8.1
MEDIDA
FUNCIONAL E INTERFASE DEL
DE LA EFICACIA GLOBAL DE UN EQUIPO
(OEE) ............................................................
186
............
191
DE MANTENIMIENTO ..................................................................
205
DE FABRICACIÓN
8.2
EJEMPLO
DE CÉLULA DE FABRICACIÓN SEMIAUTOMÁTICA
9.1
MODELO
DE COLA SIMPLE DE LA CARGA DE TRABAJO
9.2
MODELO
DE COLA SIMPLE MULTICANAL DE TRABAJOS
DE MANTENIMIENTO ..................................................................
9.3
INCIDENCIA
206
DEL NÚMERO DE PAREJAS DE MECÁNICOS EN EL
COSTE HORARIO DE MANTENIMIENTO DE MOTORES DE LA FLOTA DE VOLQUETES ..........................................................................
9.4
UTILIZACIÓN
212
DE LAS PAREJAS DE MECÁNICOS FRENTE
A LA LONGITUD MEDIA DE LA COLA DE TRABAJOS DE MANTENIMIENTO ..................................................................
9.5
ESQUEMA
212
BÁSICO DE UN MODELO DE SIMULACIÓN DE CARGA
DE TRABAJO DE MANTENIMIENTO POR ESPECIALIDAD ...................
213
9.6
LÓGICA
219
10.1
REPRESENTACIÓN
10.2 10.3
APLICADA AL MANTENIMIENTO ....................
GRÁFICA DE LAS FUNCIONES
BÁSICAS ESTIMADAS ....................................................................
242
REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE R(T) Y (T), CASO (T) CONSTANTE ...............................................................................
244
FUNCIONES DE SUS
10.4
MRPII
DEL
WEIBULL PARA DISTINTOS VALORES PARÁMETROS .................................................................. DE
ESTIMACIÓN
DE LA
F(T)
SEGÚN VARIAS FÓRMULAS ......................
248 251
XXX
Ingeniería de mantenimiento
10.5
ESTIMACIÓN DE LA F(T) AL CONSIDERAR LA CENSURA DE DATOS .....
10.6
AJUSTE
LINEAL DE LOS PUNTOS CORRESPONDIENTES
A LA TABLA
10.7
AJUSTE
253
10.8 .......................................................................
254
CUADRÁTICO DE TENDENCIA EN PUNTOS
DE LA TABLA
10.8 .....................................................................
255
10.8
AJUSTE
= 100..............
255
10.9
AJUSTE CUADRÁTICO DE TENDENCIA EN PUNTOS PARA = 70,6 ......
256
10.10
VEHÍCULO
PESADO DE MOVIMIENTO DE TIERRA ..........................
257
10.11
MOTOR
16V 4T ............................................................
258
10.12
EXPLOTACIÓN
MINERA A CIELO ABIERTO .....................................
258
10.13
CUADRÁTICO DE TENDENCIA SUPUESTO
DIESEL
FOTOGRAFÍA
DE LA CAMISA Y DETALLE DE SU INSTALACIÓN
EN EL BLOQUE MOTOR
..............................................................
261
.......................
267
10.14
AJUSTE
LINEAL Y CUADRÁTICO DE LA TENDENCIA
10.15
AJUSTE
LINEAL Y CUADRÁTICO DE LA TENDENCIA CON VIDA
CARACTERÍSTICA ........................................................................
267
10.16
AJUSTE LINEAL Y CUADRÁTICO DE LA TENDENCIA EN CAMISAS A2 ...
270
10.17
AJUSTE LINEAL Y CUADRÁTICO DE LA TENDENCIA EN CAMISAS A2 CON =1 277 HORAS ...........................................................
271
ESTRATÉGICA ...........................................................
276
SOBRE LA CONDICIÓN DE UN PARÁMETRO ........
276
11.1
FIABILIDAD
11.2
MANTENIMIENTO
11.3
EVOLUCIÓN
DEL SISTEMA
..........................................................
278
11.4
OBTENCIÓN
DEL TP ÓPTIMO ......................................................
280
11.5
EVOLUCIÓN
DEL SISTEMA CON SUSTITUCIÓN PREVENTIVA
BASADA EN LA EDAD
..................................................................
281
11.6
OBTENCIÓN
DEL TP ÓPTIMO Y COMPARACIÓN DE POLÍTICAS ........
282
11.7
EVOLUCIÓN
DEL SISTEMA CON REPARACIONES MÍNIMAS...............
283
11.8
EVOLUCIÓN
DEL SISTEMA CON
11.9
IC ...................................
284
EL
SISTEMA CON MANTENIMIENTO IMPERFECTO ..........................
286
11.10
EL
SISTEMA SUJETO A INSPECCIONES ...........................................
290
12.1
DIAGRAMA
DE TRANSICIÓN.
12.2
DIAGRAMA
DE TRANSICIONES DEL CASO DE MANTENIMIENTO
12.3
SPP
E
SISTEMA
SIN MANTENIMIENTO ..........
300
CORRECTIVO .............................................................................
303
DIAGRAMA DE TRANSICIÓN DE ESTADOS. MANTENIMIENTO CORRECTIVO Y PREVENTIVO
307
TOTAL CÍCLICO .....
Lista de figuras
12.4
XXXI
CICLO DEL SISTEMA EN RÉGIMEN PERMANENTE. MANTENIMIENTO CORRECTIVO Y PREVENTIVO CON SELECCIÓN DE EDAD ................
311
CICLO DEL SISTEMA EN RÉGIMEN PERMANENTE. MANTENIMIENTO CORRECTIVO Y PREVENTIVO CON SELECCIÓN DE EDAD ................
314
12.6
CICLO
316
12.7
ACTUALIZACIÓN
12.8
DIAGRAMA
12.5
DEL RÉGIMEN PERMANENTE .............................................
.....
317
PROBABILIDADES ........................................................................
321
13.1
PROCESO
327
13.2
SECUENCIA
DEL SISTEMA DESPUÉS DEL MANTENIMIENTO
DE TRANSICIÓN DE ESTADOS INCLUYENDO
DE TRANSICIÓN DEL SISTEMA ....................................... DE CÁLCULO PARA EL COSTE ACUMULADO TOTAL,
Y SU RELACIÓN CON LOS PASOS DE TIEMPO DEL SISTEMA
(CON
INDEPENDENCIA DEL ESTADO) ...........................................
329
13.3
MODELO
13.4
DOS
13.5
CONSIDERANDO
MANTENIMIENTO PREVENTIVO ...........................
331
A.1
INTRODUCCIÓN
Y MODIFICACIÓN DE DATOS SOBRE MÁQUINAS
....
393
A.2
FORMATO
DE
OT
DE
SINFOMAN 3.0 .....................................
394
A.3
FORMATO
DE
OT
CÍCLICA DE
SINFOMAN 3.0.........................
395
A.4
ANÁLISIS
DE SÍNTOMAS Y CAUSAS ................................................
397
A.5
EVOLUCIÓN
DE COSTES .............................................................
399
A.6
ANÁLISIS ABC
A.7
BÁSICO .......................................................................
330
ESTADOS OPERATIVOS .........................................................
331
DE COSTES..........................................................
400
ANÁLISIS
DEL TIEMPO MEDIO ENTRE FALLOS ...............................
401
A.8
GESTIÓN
DE ALBARANES DE ENTREGA DE PROVEEDORES ..............
403
B.1
NÚMERO
DE OCURRENCIAS EN FUNCIÓN AL TIEMPO ...................
405
B.2
DIAGRAMA
DE TRANSICIÓN ENTRE ESTADOS ................................
407
LISTA
1.1 3.1
GASTOS
ESTIMADOS DE MANTENIMIENTO EN
CLASIFICACIÓN
DE TABLAS
ESPAÑA .................
PROPUESTA DE TÉCNICAS DE INGENIERÍA
DE MANTENIMIENTO ..................................................................
4.1
EL
TABLA
VENTAJAS VENTAJAS VENTAJAS VALORES
5.6
ACCIONES
DE EMISIVIDAD ............................................................
93 108
SUGERIDAS SOBRE INSPECCIONES ELÉCTRICAS
.................................................
112
END..............................................
116
AMFE/AMFEC......................
127
CON TERMOGRAFÍA INFRARROJA
5.7
COMPARATIVA
6.1
HOJA
RESUMEN DE UN ESTUDIO
HOJA
DE IMPRESIÓN DEL ESTUDIO
6.2
92
E INCONVENIENTES DE LOS TRANSDUCTORES
PIEZOELÉCTRICOS ......................................................................
5.5
92
E INCONVENIENTES DE LOS TRANSDUCTORES
SÍSMICOS DE VELOCIDAD ............................................................
5.4
88
E INCONVENIENTES DE LOS TRANSDUCTORES
DE DESPLAZAMIENTO .................................................................
5.3
50
CON EJEMPLOS DE FRECUENCIAS CARACTERÍSTICAS
EN RODAMIENTOS DE BOLAS Y RODILLOS ....................................
5.2
36
CICLO DE VIDA DE UNA OPERACIÓN GENÉRICA
DE MANTENIMIENTO ..................................................................
5.1
4
DE TÉCNICAS
AMFE/AMFEC
PARA UN MOTOR DIESEL.............................................................
136
6.3
PALABRAS
HAZOP .................
139
6.4
TABLA RESUMEN HAZOP-BOMBEO ENTRE DEPÓSITOS. PARÁMETRO CAUDAL .................................................................
141
6.5
HOJA
GUÍA UTILIZADAS EN EL MÉTODO
DE CONTROL POR
6.6 7.1
HAZOP PARA SISTEMAS ORDENADOR ..................................................
RESUMEN ESTUDIO
REFERENCIAS
141
BIBLIOGRÁFICAS SOBRE CONSTRUCCIÓN
DE ÁRBOLES DE FALLOS SEGÚN LA METODOLOGÍA EMPLEADA .......
145
EQUIPOS PRINCIPALES DE LA PLANTA DE FUNDICIÓN DE ACERO .......
171
XXXIV Ingeniería de mantenimiento
7.2 7.3 7.4 8.1 8.2 8.3 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 10.10 10.11 10.12 10.13 10.14
FUNCIONES
Y FALLOS FUNCIONALES DE LOS ELEMENTOS
DEL HORNO .............................................................................. ANÁLISIS DEL MODO DE FALLO Y SUS EFECTOS ............................ MANTENIMIENTO PROPUESTO PARA LOS FALLOS MÁS IMPORTANTES... CUADRO DE TIEMPOS DE PRODUCCIÓN SEGÚN EL TPM .............. RESULTADO DE LA CÉLULA DE FABRICACIÓN EN LAS CUATRO SEMANAS ................................................................................... CUADRO RESUMEN DE TIEMPOS DEL EJEMPLO ............................. TABLA CON LOS DATOS Y RESULTADOS DEL EJEMPLO ................... CORRELACIÓN ENTRE VALORES DE CALIDAD DE SERVICIO Y FACTOR DE SEGURIDAD ........................................................... POLÍTICAS DE CONTROL DE INVENTARIOS ................................... ACUERDOS DE NIVEL DE SERVICIO CON PROVEEDORES ................ ACUERDOS DE NIVEL DE SERVICIO ENTRE MANTENIMIENTO Y OPERACIÓN ............................................................................ DISTRIBUCIÓN DE FALLOS DE LAS CORREAS Y SU COSTE ............... NÚMERO DE FALLOS Y TIEMPO DE VIDA DE LA CORREA ............... PROBABILIDADES DE FALLO ........................................................ HORAS A LAS QUE SE PRODUCEN LOS PRIMEROS FALLOS EN LAS CORREAS ........................................................................ HORAS DE FUNCIONAMIENTO SIN FALLO DE LAS CORREAS AL FINAL DEL TERCER MES ......................................................... FALLOS ORDENADOS CRONOLÓGICAMENTE ................................. TIEMPOS DE FUNCIONAMIENTO INCLUYENDO LOS ELEMENTOS TRUNCADOS .............................................................................. PREPARACIÓN DE DATOS PARA SU REPRESENTACIÓN GRÁFICA........ DATOS PARA =75 .................................................................... EJEMPLO DE LISTADO DE FALLOS EN CAMISAS DEL SISTEMA GMAO DE LA MINA .................................................................. HORAS DEL MOTOR PARA LOS FALLOS EN CAMISAS POR MOTOR Y POSICIÓN ............................................................................... HORAS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS Y PORCENTAJE AL FINALIZAR EL EXPERIMENTO .................................................. PREPARACIÓN DE LOS DATOS DE FALLO Y CENSURADOS................ CÁLCULO DE LA FUNCIÓN DE DISTRIBUCIÓN EXPERIMENTAL
173 174 175 189 192 193 213 217 218 231 232 241 241 242 249 249 250 252 253 256 260 262 262 263
MEDIANTE RANGO DE MEDIANAS INCLUYENDO LA TOTALIDAD DE DATOS CENSURADOS
.............................................................
264
Lista de tablas
10.15 10.16 10.17 10.18 10.19 10.20 12.1 12.2 12.3 12.4 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 13.8 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5
PREPARACIÓN DE DATOS PARA LA REPRESENTACIÓN GRÁFICA ........ PREPARACIÓN DE DATOS PARA LA REPRESENTACIÓN GRÁFICA ........ APLICACIÓN MÉTODO DE RANGOS MEDIANOS A LA CAMISA A2..... DATOS PARA LA REPRESENTACIÓN GRÁFICA Y AJUSTE DE PARÁMETROS ........................................................................ DATOS PARA LA REPRESENTACIÓN GRÁFICA Y AJUSTE DE PARÁMETROS CON = 1 277 HORAS ...................................... RESUMEN DE RESULTADOS OBTENIDOS DEL ESTUDIO DE CAMISAS ............................................................................... PROBABILIDADES ABSOLUTAS DE FALLO DE EQUIPOS DE BOMBEO ..... OBTENCIÓN DE LAS PROBABILIDADES INSTANTÁNEAS DE FALLO .... DISTRIBUCIÓN DE FALLOS DE LAS CORREAS Y SU COSTE ............... PROBABILIDADES DE FALLO ........................................................ SUMARIO DE MODELOS SEMIMARKOVIANOS Y DATOS NECESARIOS EN LOS MISMOS ......................................................................... ESTRATEGIA ÓPTIMA Y COSTES/RETORNOS PARA EL ESCENARIO 1 .... ESTRATEGIA ÓPTIMA Y COSTES/RETORNOS PARA EL ESCENARIO 2 .... ESTRATEGIA ÓPTIMA Y COSTES/RETORNOS PARA EL ESCENARIO 1 .... ESTRATEGIA ÓPTIMA Y COSTES/RETORNOS PARA EL ESCENARIO 2, Y 3 ESTADOS .............................................................................. ESTRATEGIA ÓPTIMA Y COSTES/RETORNOS PARA EL ESCENARIO 1, Y 4 ESTADOS .............................................................................. ESTRATEGIA ÓPTIMA Y COSTES/RETORNOS. ESCENARIO 2, Y 4 ESTADOS .............................................................................. SUMARIO DE LAS FUENTES DE DATOS DE LOS MODELOS ............... SUMARIO DE INDICADORES DE RENDIMIENTO PROPUESTOS DE SISTEMAS GMAO ................................................................. SUMARIO DE INDICADORES DE RENDIMIENTO PROPUESTOS PARA EL RCM........................................................................... SUMARIO DE INDICADORES DE RENDIMIENTO PROPUESTOS PARA EL TPM ........................................................................... SUMARIO DE INDICADORES DE RENDIMIENTO PROPUESTOS PARA LAS TÉCNICAS DE GESTIÓN DE MATERIALES DE MANTENIMIENTO ...... SUMARIO DE INDICADORES DE RENDIMIENTO PROPUESTOS
XXXV
266 268 269 270 271 272 301 301 305 306 337 338 339 340 340 341 342 342 352 355 356 358
PARA EL MANTENIMIENTO SOBRE CONDICIÓN Y PARA ACTIVIDADES DE ANÁLISIS Y DE MODELADO .................................
15.1
NORMAS
DE MANTENIMIENTO DE
IEC .......................................
360 370
XXXVI Ingeniería de mantenimiento
15.2 15.3 15.4 15.5 15.6 15.7 15.8
NORMAS DE MANTENIMIENTO DE AFNOR................................. NORMAS DE MANTENIMIENTO DE BSI ........................................ NORMAS DE MANTENIMIENTO DE DIN ...................................... NORMAS DE MANTENIMIENTO DE ON........................................ NORMAS DE MANTENIMIENTO DE UNI ...................................... RESUMEN DE NORMAS DE MANTENIMIENTO ANTES DE LA PUBLICACIÓN DE LAS NORMAS DEL CEN .......................... GRUPOS DE TRABAJO EUROPEOS DEL CEN/TC 319 Y PAÍSES COORDINADORES ..........................................................
371 372 373 374 374 377 380
PARTE 1 INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO
1
CAPÍTULO 1
INTRODUCCIÓN
1.1 LA IMPORTANCIA DEL MANTENIMIENTO EN NUESTROS DÍAS Como es conocido, por mantenimiento se entiende (UNE-EN 13306:2002) una combinación de todas las acciones técnicas, administrativas y de gestión durante el ciclo de vida de un elemento, destinadas a conservarlo o devolverlo a un estado en el cual puede desarrollar una función requerida. De acuerdo con el último informe quinquenal de la Asociación Española de Mantenimiento (AEM, 2000), el coste directo de este conjunto de actividades en España (en concreto se estima en el citado informe el número de recursos destinados por empresas, entidades, administraciones públicas y particulares a la compra de recambios, repuestos y accesorios, al pago de los trabajos contratados a terceros –materiales y mano de obra– originados por la reparación de averías, desgastes y roturas, y a la retribución del personal de plantilla de las empresas o entidades, dedicado a realizar su propio mantenimiento) fue de 9 300 000 millones de pesetas (55 894 millones de euros) en el año 2000, lo que supone aproximadamente un 9,4% del Producto Interior Bruto del año en cuestión. Costes directos que se distribuyen conforme a la tabla 1.1. incluida en el mismo informe. Obviamente, los costes indirectos del mantenimiento, es decir, aquellos resultados que se producen en empresas y entidades, medidos como ahorros o incrementos de costes de operación a consecuencia de la buena o mala gestión del mantenimiento, exceden a buen seguro los datos ofrecidos con anterioridad. Sin embargo, tal y como se indica en el informe de la AEM, son datos difícilmente cuantificables, de manera que los costes directos de mantenimiento son quizás la única variable susceptible de ser cuantificada con razonable fiabilidad.
4
Ingeniería de mantenimiento
TABLA 1.1 GASTOS ESTIMADOS DE MANTENIMIENTO EN ESPAÑA (FUENTE: AEM, 2000) SECTORES • Sector Primario Agricultura, pesca, ganadería, forestal
MILLONES DE PESETAS
DISTRIBUCIÓN %
290 000
3,1
• Sector Secundario Industria, construcción
3 250 000
35,0
• Sector Terciario Comercio, servicios, transportes, comunicaciones
1 240 000
13,3
910 000
9,8
3 610 000
38,8
9 300 000
100,0
• Sector Público Administración central, Comunidades Autónomas, Seguridad Social, corporaciones locales • Sector Privado Particulares en viviendas, enseres y vehículos TOTAL
La magnitud de estos valores da una clara idea de la importancia del mantenimiento en nuestra sociedad actual, de lo fundamental que puede resultar para un país como el nuestro el que exista una mayor cultura de mantenimiento a todos los niveles y en todos los ámbitos. Estos valores justifican, por tanto, la inversión que podamos hacer, en el mundo de la ingeniería, para el desarrollo de metodologías, técnicas, modelos y herramientas en general, que nos permitan mejorar la eficacia y eficiencia cotidianas en la gestión del mantenimiento.
1.2 ENFOQUE DE ESTE TRABAJO Existen distintos enfoques que tradicionalmente se adoptan para intentar mejorar la gestión del mantenimiento en las empresas. En muchas ocasiones, la gerencia de la empresa decide optar por políticas similares a las de las empresas del sector. Se trata de realizar “copias” de políticas de mantenimiento (esto se conoce también como benchmarking) a intervalos regulares de tiempo. Se persigue con ello evitar quedar atrapado en determinados modos de pensamiento y actuación en la gestión. Las empresas que siguen esta práctica se sitúan a remolque de aquellas tecnológicamente más avanzadas. Está claro que la opción por una política de este tipo genera poco ímpetu para el desarrollo de una gestión competitiva, aquella propia de una empresa que quiere ser líder en su mercado.
Introducción
5
Otro enfoque típico que se ha seguido en determinadas empresas es ir impulsando proyectos puntuales dentro del área de mantenimiento. Conforme aparecen diferentes “siglas”, que caracterizan distintas metodologías de mantenimiento, la gerencia realiza una apuesta por alguna de ellas, asumiendo que supondrá un cambio en la forma de hacer las cosas, suponiendo una repercusión favorable a corto plazo en los resultados empresariales. Este tipo de actuaciones son muy valiosas bajo determinados aspectos, pero tienen el riesgo de ocasionar el apego de los gestores de mantenimiento a eslóganes y tendencias eventuales. El resultado puede ser la pérdida de orientación del mantenimiento respecto a los objetivos fundamentales del negocio. Es común también creer encontrar en la consultoría externa la solución a los múltiples problemas que se derivan de la gestión y la ingeniería del mantenimiento. Se declina en muchos casos la opción sobre la paternidad del know-how de la gestión, que se confía a la empresa consultora, en otros esta paternidad es compartida. En la implementación de políticas cruciales para la empresa, y salvo que exista alguna implicación especial por parte de la consultora, es difícil conseguir mediante agentes externos el apoyo suficiente. Este es el caso, por ejemplo, de la implantación de los nuevos sistemas de gestión del mantenimiento asistido por ordenador (GMAO), para lo cual se necesita el conocimiento de aspectos íntimos de la empresa, que ayuden a encontrar soluciones adecuadas a la misma. Pues bien, frente a los enfoque anteriores, este libro presenta una nueva forma de abordar la problemática del mantenimiento. Este es un campo donde el hecho de que cada ambiente industrial es único se convierte en fundamental, y donde ningún conjunto general de procedimientos funciona en todo tipo de condiciones. Es por esto, que los gestores futuros del mantenimiento en las distintas empresas y organizaciones de todo tipo tendrán que apoyarse en métodos y técnicas que les ayuden a comprender cada día más su sistema, a encontrar los puntos críticos, a buscar soluciones creativas y a obtener una mejora continua dentro de una organización que debe tener capacidad para aprender. Este libro pone énfasis en un enfoque a largo plazo, en la ingeniería del mantenimiento como herramienta de soporte a distintos principios generales de la gestión del mantenimiento. Con esto pretende sobrepasar el enfoque a corto plazo, inherente a la utilización puntual de metodologías ocultas detrás de siglas. Se tratará de ofrecer una ayuda para facilitar la comprensión y resolución de problemas de mantenimiento, mediante la presentación de una serie de conocimientos y técnicas que permitirán utilizar el saber científico para la mejora del mantenimiento en sistemas de alta complejidad. Este libro es de un alto contenido técnico, ha de ser así para permitir el desarrollo de la intuición para jugar con las variables de los sistemas complejos, así como con las relaciones entre ellas que aparecen en los modelos matemáticos que utilizaremos.
6
Ingeniería de mantenimiento
Podemos concluir diciendo que el futuro ingeniero de mantenimiento en nuestras empresas, deberá conocer los métodos y técnicas básicos de esta disciplina, tener intuición para identificar los puntos claves, evaluar el impacto de los cambios a realizar y tener capacidad para proyectar los esfuerzos de mejora. El enfoque sistémico que se adopta en este libro ayudará también a la síntesis y al logro de una perspectiva global en el tratamiento de los problemas.
1.3 PROYECTANDO SISTEMAS DE PRODUCCIÓN EFICACES Un sistema de producción es eficaz1 (CEI 50(191):1990) cuando demuestra su aptitud para responder a una demanda de servicio de unas características cuantitativas dadas. La eficacia de un sistema productivo (figura 1.1) dependerá de su capacidad y de su disponibilidad.
Eficacia del sistema productivo
Capacidad
Disponibilidad
FIGURA 1.1 LA EFICACIA DEL SISTEMA DE PRODUCCIÓN Y SUS COMPONENTES
La capacidad del sistema productivo es su aptitud, en condiciones internas dadas (por ejemplo, con cualquier combinación de equipos en diferentes estados de funcionamiento posible, averiados o no), para responder a una demanda de servicio de unas determinadas características cuantitativas. Mientras que la disponibilidad del sistema de producción será la aptitud del mismo para estar en situación de realizar una fun-
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La norma básica consultada para esta sección es la CEI 50(191):1990. Esta norma ofrece un amplio vocabulario sobre terminología de mantenimiento y está enfocada a la seguridad de funcionamiento y a la calidad de servicio. Esta norma fue tomada como base para el desarrollo de la nueva normativa europea UNE-EN 13306:2001. Sin embargo hay que señalar que los contenidos de ambas normas no son los mismos, ni en número de términos definidos, ni tampoco en lo que se refiere a las propias definiciones, como en ocasiones haremos constar a continuación.
Introducción
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Disponibilidad del sistema
Fiabilidad
Mantenibilidad
Logística de mantenimiento
FIGURA 1.2 FACTORES QUE CONDICIONAN LA DISPONIBILIDAD DE UN SISTEMA
ción requerida en condiciones dadas en un instante dado, o durante un intervalo de tiempo dado, suponiendo que se proporcionan los medios exteriores necesarios. El término “seguridad de funcionamiento” (en inglés dependability) expresa un concepto general, sin carácter cuantitativo, que engloba al conjunto de propiedades utilizadas para describir la disponibilidad de un sistema de producción y los factores que la condicionan (figura 1.2): fiabilidad, mantenibilidad y logística de mantenimiento2. Como se describe a continuación, el mantenimiento incide en cada uno de estos factores. En primer lugar, la fiabilidad se define como la aptitud de un elemento para realizar una función requerida, en unas condiciones determinadas de empleo y mantenimiento, durante un intervalo de tiempo dado. Esto significa que sin un adecuado mantenimiento, las previsiones de fiabilidad de los equipos no se cumplen. Circunstancia que muchas veces no es tenida en cuenta en la industria. En ocasiones se adquieren equipos para trabajar en condiciones duras de operación, con la confianza de que la fiabilidad que asegura su fabricante garantizará un mejor resultado en la disponibilidad de los mismos. Curiosamente, en muchos casos, los equipos teóricamente más fiables ofrecen un resultado parecido a los equipos reemplazados, ni mucho menos cercano a lo que cabía esperar teniendo en cuenta la información ofrecida por el fabricante. Si el mantenimiento de los equipos no era y continúa sin ser el adecuado, si se persiste en hacer las cosas mal, la disponibilidad esperada estará siempre amenazada. En segundo lugar, la mantenibilidad de un elemento se define como su aptitud, en condiciones dadas de utilización, para ser mantenido o restituido, a un estado en el
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En la nueva norma UNE-EN 13306:2001 el término “logística de mantenimiento” se ha sustituido por el de “soporte del mantenimiento”, que se define como los recursos, servicios y gestión necesarios para ejecutar el mantenimiento.
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Ingeniería de mantenimiento
que pueda realizar una función requerida. Siempre y cuando, de igual forma, su mantenimiento se lleve a cabo en condiciones dadas, y utilizando procedimientos y medios establecidos. Un ejemplo simple lo tenemos en la accesibilidad y facilidad para el diagnóstico en determinados equipos industriales cuyas condiciones de limpieza y mantenimiento no son las adecuadas. En aquellos casos en que la suciedad y la acumulación de polvo o barro son importantes, los tiempos de diagnóstico se multiplican, los problemas se complican a la hora de ser resueltos, suelen además provocarse nuevos problemas intentando solventar los antiguos, etc. Mientras que fiabilidad y mantenibilidad hacen referencia a aptitudes propias de elementos o de sistemas, inherentes a los mismos, la logística de mantenimiento tiene que ver con aspectos organizativos, es la aptitud de una organización de mantenimiento, en unas condiciones dadas, para proporcionar sobre demanda los medios necesarios para mantener un elemento conforme a una política de mantenimiento dada. Las anteriores definiciones nos enseñan cómo el mantenimiento condiciona la eficacia de los sistemas productivos y debe considerarse por tanto como un aspecto estratégico, crucial para la obtención de una ventaja competitiva de la empresa, de los productos y servicios por ella suministrados. Además, estas definiciones nos enseñan igualmente la importancia de la consideración del mantenimiento de un elemento, no sólo en su fase de operación, sino fundamentalmente en la fase de preparación del mismo (concepto, diseño, fabricación, montaje y puesta a punto), en la cual se condicionan su fiabilidad y mantenibilidad, y por tanto se compromete la gran mayoría del coste de su ciclo de vida.
1.4 DIRECCIÓN DE OPERACIONES, GESTIÓN E INGENIERÍA DEL MANTENIMIENTO
Centrándonos ahora en la fase operativa de los equipos, veremos a continuación el papel de la moderna ingeniería del mantenimiento en este período del ciclo de vida de los mismos, y su relación con la dirección de operaciones. La función de producción3 se conoce también como función operativa y la gestión de la producción se denomina entonces gestión o dirección de operaciones, que se
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La producción (Companys, 1989) es la transformación de un bien o servicio en otros bienes o servicios. Los últimos son los productos que la organización vende o distribuye y los primeros son los factores de producción, recursos adquiridos por la organización o suministrados a la misma. Esta creación está motivada por el hecho de que “los productos tienen más utilidad” que los factores.
Introducción
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Dirección de operaciones
Planificación
Programación
Costes
Seguimiento y control
FIGURA 1.3 LA DIRECCIÓN DE OPERACIONES. SUBSISTEMAS
orienta a la utilización más económica de unos medios por unos empleados u operarios, con la finalidad de la transformación de unos materiales en producto o la realización de unos servicios. La dirección de operaciones se lleva a cabo en la práctica mediante la interacción de distintos subsistemas (figura 1.3) que componen el sistema productivo. Por lo general, pueden distinguirse en la empresa los siguientes subsistemas: • Subsistema de planificación. Encargado fundamentalmente de la previsión de la demanda y del establecimiento de los planes de producción a medio y largo plazo, es decir, las cantidades de cada artículo a producir en cada período de tiempo durante un determinado horizonte de planificación. Para ello en este subsistema se contrastan las previsiones de la demanda con las limitaciones de capacidad existentes, con los niveles de inventarios disponibles y con las políticas de servicio al cliente. • Subsistema de programación. Este subsistema transforma el plan de producción, resultado del proceso de planificación, en un programa diario de producción, mucho más detallado en el tiempo y en las cantidades a producir. Se trata en definitiva de asignar órdenes de producción pendientes a centros de trabajo concretos, en períodos de tiempo determinados. La necesidad de programación aumenta cuando la diversidad de artículos ofrecidos por la empresa crece. • Subsistema de seguimiento y control. Este subsistema tiene como función principal supervisar y asegurar que las previsiones establecidas en los programas de producción se cumplan en la ejecución real de los mismos. Se trata básicamente de hacer un seguimiento detallado de las órdenes de producción y corrección de las desviaciones que puedan surgir, y de controlar los niveles de inventario y movimientos de material a través de todo el sistema logístico de la empresa. • Subsistema de costes. Cuyo propósito es la determinación del coste de cada uno de los productos y servicios, valorando los distintos factores productivos que intervienen en la consecución de los mismos y asegurando que se cumplen con las previsiones, o se eliminan las desviaciones, respecto al estándar establecido.
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Ingeniería de mantenimiento
Dentro de cada uno de estos subsistemas se utilizan distintos métodos que ayudan en los distintos procesos de toma de decisiones que tienen lugar. Este es el caso, por ejemplo, de las técnicas de programación matemática utilizadas en el subsistema de planificación, o de los métodos y algoritmos de secuenciación de operaciones en máquinas dentro del subsistema de programación, de las técnicas ABC (Activity Based Costing, Sistemas de Costes Basados en Actividades) utilizadas en el subsistema de costes, o de las técnicas CPM (Critical Path Method, Método del Camino Crítico) dentro del subsistema de seguimiento y control. A su vez, el desarrollo de los modernos sistemas de producción exige unos avanzados conocimientos tecnológicos en aspectos relacionados, por ejemplo, con la ingeniería de procesos o con los sistemas de comunicaciones. Es decir, las necesidades actuales de la función producción en la empresa exceden en contenido y conocimientos a aquellos que incluimos dentro de lo que hemos denominado dirección de operaciones. Requieren de soluciones de ingeniería específicas para la resolución de problemas técnicos ligados a los sistemas físicos (ver en figura 1.4, la ingeniería de fabricación). La gestión del mantenimiento, al igual que sucedía con la dirección de operaciones, se orienta a la utilización más económica de unos medios por parte de unos empleados u operarios, con la finalidad ahora de conservar y/o restituir los equipos de producción a unas condiciones que les permitan cumplir con una función requerida. En la práctica, la gestión del mantenimiento se implementa de forma idéntica a la dirección de operaciones, pues la gestión del mantenimiento forma parte de la direc-
Gestión de la producción
Gestión del mantenimiento
Dirección de operaciones
Fabricación
Mantenimiento
Ingeniería del mantenimiento, diseño del matenimiento y técnicas para su mejora continua
Gestión de producción y mantenimiento
Ingeniería de fabricación, diseño de productos y procesos productivos
FIGURA 1.4 DIRECCIÓN DE OPERACIONES, MANTENIMIENTO Y FABRICACIÓN
Introducción
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ción de operaciones. Sin embargo, utiliza una serie de métodos y técnicas específicos para la resolución de problemas muy concretos, ligados por completo al proceso de toma de decisiones en mantenimiento. Estos métodos y técnicas intentan recoger y tratar convenientemente la complejidad del problema, ofrecer a los gestores de mantenimiento soluciones para priorizar y enfrentarse a los problemas, fórmulas para encontrar más fácilmente respuestas a los mismos. En los siguientes párrafos hemos recogido testimonios que abundan en la necesidad de una mayor ordenación de estos métodos y técnicas específicos del mantenimiento. Vagliasindi (1989) señala cómo para realizar el conjunto de actividades que componen la gestión del mantenimiento no es fácil encontrar en la empresa los procedimientos y sistemas de ayuda a la toma de decisiones que faciliten el proceso de mejora continua. Este autor destaca cómo normalmente existe una gran diversificación de los problemas a resolver por el gestor de mantenimiento, incluso en compañías pertenecientes al mismo sector productivo, lo cual dificulta el diseño de una metodología operativa de aplicación general. Hipking (2000) presenta una lista de las barreras más importantes en la implementación adecuada de sistemas para la gestión de mantenimiento. La lista es el resultado de encuestas pasadas a gestores, supervisores y operadores de mantenimiento en distintas empresas, quienes indican que la falta de conocimiento de la planta y de los procesos que en ella tienen lugar es la principal limitación para la gestión adecuada del mantenimiento. En segundo lugar se coloca la ausencia de datos históricos del funcionamiento y mantenimiento de la planta. En tercer lugar se sitúa la falta de apoyo de la alta dirección y a continuación el miedo a las paradas del proceso de producción para la realización de actividades de mantenimiento. Sus conclusiones tienen que ver con la necesidad de que la alta dirección de la empresa estudie mejor cómo apoyar al proceso de toma de decisiones en mantenimiento, de que se cuantifiquen mejor los objetivos de cada política y los resultados de las mismas, de que se formule de forma más clara la metodología de gestión. Un último postulado del estudio aconseja que estas iniciativas se realicen por separado, llamando la atención sobre las mismas, y no conjuntamente con otras medidas de mejora que podrían restarles protagonismo. Jonsson (2000) comenta igualmente la ausencia clara de configuraciones adecuadas para la gestión del mantenimiento en la industria, configuraciones que ayuden a entender las verdaderas dimensiones de la función de mantenimiento. Señala cómo investigaciones sucesivas (Wireman, 1990; Jonsson, 2000) muestran que el mantenimiento se encuentra aún en una fase de subdesarrollo en un tanto por ciento importante de compañías manufactureras. Para dar respuesta a todo lo anterior, podemos decir que en los últimos años se produce un gran avance en una serie de tecnologías específicas de mantenimiento en
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Ingeniería de mantenimiento
distintos apartados (en aspectos relacionados, por ejemplo, con los sistemas de monitorización y conocimiento de la condición, con los sistemas de protección y control, con técnicas de ayuda al diagnóstico, con técnicas de automantenimiento, etc.), separados de aquellos que tradicionalmente se incluyen dentro de la dirección de operaciones y de la ingeniería de fabricación y que han cobrado una personalidad propia. El resultado de lo anterior es lo que hoy conocemos como ingeniería del mantenimiento (figura 1.4). Si bien la ingeniería y la gestión del mantenimiento tienen objetivos o metas similares (por ejemplo, y durante un cierto período del ciclo de vida de una empresa, uno de ellos podría ser la consecución de una disponibilidad dada de los equipos a un mínimo coste), es importante constatar que el entorno en el que ambas operan difiere notablemente (Dhillon, 2002). De manera más específica, la ingeniería del mantenimiento es una función analítica, cuyo desarrollo debe de ser por tanto metódico y dotado de una alta premeditación. Por el contrario, la gestión del mantenimiento se realiza normalmente en circunstancias adversas y con alto nivel de estrés, teniendo como objetivo prioritario la inmediata restitución de los equipos a sus condiciones de operación, utilizando para ello los recursos disponibles. Para finalizar esta sección, según el informe AMPC 706-132 (1075), la ingeniería del mantenimiento debe contribuir al logro de los siguientes objetivos: • Mejorar las operaciones de mantenimiento. • Reducir la cantidad y frecuencia de mantenimiento. • Reducir los efectos de la complejidad de los sistemas. • Reducir el nivel de especialización técnica en mantenimiento requerido al personal. • Reducir la cantidad de aprovisionamientos. • Optimización de la frecuencia y cantidad de mantenimiento preventivo a realizar. • Mejorar y asegurar la máxima utilización de las instalaciones de mantenimiento. • Mejorar la organización de mantenimiento.
1.5 EL INGENIERO DE MANTENIMIENTO Desde hace más de una década, el ingeniero de mantenimiento se ha convertido en una figura fundamental del mantenimiento moderno. Según Furlanetto (1991), las funciones del ingeniero de mantenimiento actual pueden sintetizarse en los dos siguientes apartados:
Introducción
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• Proyectar el mantenimiento. • Promover la mejora continua y la formación en mantenimiento. El significado del primer apartado, proyectar el mantenimiento, está ligado sobre todo a escoger el enfoque más conveniente para el mantenimiento de una determinada instalación, en relación a los objetivos fijados de fiabilidad, disponibilidad, mantenibilidad, costes, etc. (objetivos estratégicos de la organización). Significa, por tanto, determinar para cada elemento de las instalaciones, y en función de las consecuencias que origina su fallo sobre el sistema total, cuáles deben ser: su tasa admisible de fallo, su mantenibilidad requerida, y proyectar los instrumentos y recursos necesarios para lograr lo anterior. El proyecto de una organización de mantenimiento, coherente con la política de la organización y con los instrumentos operativos a su disposición, llevará al ingeniero de mantenimiento al diseño, entre otras cosas, de: • Los planes básicos de mantenimiento aplicando metodologías adecuadas. • Los estándares y procedimientos para las intervenciones de mantenimiento. • El sistema de información de mantenimiento. • Los criterios para la gestión de los repuestos y materiales de mantenimiento. • Etc. La ingeniería de mantenimiento, además de optimizar las decisiones actuales, debe ocuparse igualmente de mejorar el mantenimiento futuro de las instalaciones. Estas tareas son más costosas de sistematizar y requieren el desarrollo de una alta sensibilidad en la organización para la recepción de nuevas ideas. En especial aquéllas innovadoras que contribuyan a la mejora de la eficacia y eficiencia del mantenimiento. El ingeniero de mantenimiento debe se ser, en este sentido, punto de referencia de la organización, principal promotor de la formación continua y de la sensibilización sobre la problemática del mantenimiento.
1.6 SUMARIO DEL LIBRO Hemos dividido el contenido de este libro en seis partes. La primera de ellas la denominamos “Introducción a la ingeniería del mantenimiento”. Esta parte consta, además del capítulo en el que nos encontramos, de otros dos capítulos que introducirán al lector en una serie de conceptos básicos que son necesarios para la comprensión de la lectura posterior (Capítulo 2), para a continuación justificar la estructura del libro y la solución adoptada en cuanto a la clasificación de los métodos y técnicas de
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Ingeniería de mantenimiento
ingeniería del mantenimiento (Capítulo 3), haciéndose hincapié en la aplicación de los mismos a la fase operativa de los equipos. La segunda parte, denominada “Sistemas de información y tecnologías de conocimiento de la condición”, consta de dos capítulos. En el primero de ellos (Capítulo 4), se presenta un conjunto de recomendaciones técnicas sobre aspectos relacionados con el diseño, desarrollo e implantación de sistemas de gestión del mantenimiento asistido por ordenador (GMAO). En el segundo (Capítulo 5), se presenta una descripción básica de técnicas modernas para el control y análisis de variables que nos informan del funcionamiento de elementos de nuestro sistema físico, sin que los mismos tengan que dejar de cumplir con su función requerida en el citado sistema. Como veremos, la utilización de estas técnicas permite la prevención de fallos catastróficos, las reparaciones planificadas, la reducción de costes innecesarios de mantenimiento, e incluso el diagnóstico de las partes cuyo funcionamiento es anómalo dentro de un sistema más complejo. El conocimiento a un nivel razonable de las tecnologías4 que se presentan en esta parte del libro, facilitará enormemente la realización de un mejor proyecto del mantenimiento y hará posible la consideración de ulteriores avances para el diseño del mantenimiento de nuestras instalaciones. La tercera parte, denominada “Métodos y técnicas para la mejora continua del mantenimiento”, consta de cuatro capítulos. En el primero de ellos (Capítulo 6) se presentan una serie de técnicas básicas para el análisis de los fallos de elementos, para la evaluación de su fiabilidad, así como del riesgo en su operación. Estas técnicas serán utilizadas a continuación por métodos de rango superior que nos permitirán, en primer lugar (Capítulo 7, “Mantenimiento centrado en la fiabilidad”), el diseño y desarrollo de programas de mantenimiento preventivo adecuados a la fiabilidad inherente de los elementos (consecuencia de su diseño y de su calidad de construcción). Estos programas asegurarán la consecución del nivel de fiabilidad inherente al elemento en cuestión. En segundo lugar (Capítulo 8, “Mantenimiento productivo total”), aumentar al máximo la eficacia de los equipos mediante el incremento de la eficiencia global de la organización de mantenimiento. Esto se consigue mediante la involucración sistemática de todos los empleados y departamentos que planifican, diseñan, utilizan o mantienen los equipos. La tercera parte del libro finaliza con una serie de métodos (Capítulo 9) que permiten proyectar adecuadamente aspectos relacionados con los recursos de mantenimiento, a saber: la mano de obra, los repuestos, los materiales de mantenimiento y las terceras empresas involucradas.
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Conjunto de procedimientos propios de un proceso o arte industrial.
Introducción
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Distintos métodos y técnicas matemáticas y estadísticas ocupan la parte cuarta del trabajo. Comenzando por las técnicas para el análisis y preparación de los datos (Capítulo 10), hasta obtener la información (por ejemplo, funciones de distribución de fallos, funciones de distribución de tiempos de reparación, costes promedio de intervenciones, etc.) que manejamos habitualmente a la hora de tomar decisiones que optimicen el mantenimiento. Decisiones como, por ejemplo, la determinación de frecuencias óptimas para intervenciones especificas, o la política de mantenimiento adecuada en función del tiempo de operación de un determinado elemento. La caracterización de los problemas que pueden resolverse utilizando herramientas matemáticas es el objetivo del Capítulo 11, que incluye además una formulación básica de cada tipo de problema. El Capítulo 12 se dedica a la resolución de muchas de las cuestiones anteriormente caracterizadas, pero particularizadas para el caso de los procesos estocásticos markovianos. Estos procesos tienen una serie de características peculiares que pueden observarse en determinados sistemas físicos, con lo cual su estudio, como se verá, es de particular interés. De igual forma se hace para el caso de procesos estocásticos semi-markovianos (Capítulo 13), dadas sus amplias posibilidades para representar sistemas reparables reales y para realizar estudios de optimización de mantenimiento en intervalos finitos de tiempo. La quinta parte del libro se ha dedicado al diseño de una serie de indicadores (Capítulo 14) que sirven para estimar la utilización, eficacia y eficiencia de cada una de las técnicas anteriormente descritas. El control de estas medidas de rendimiento debe constituir un requisito básico para la explotación de los sistemas físicos reales. Estos indicadores formarán parte del diseño de un sistema de control del mantenimiento que será necesario incluir de manera paralela a la utilización de las anteriores técnicas, de forma que su manejo responda en todo momento a la consecución de los objetivos globales de la organización en cada instante. La última parte del libro, Parte 6, da un repaso a las normas nacionales e internacionales en el campo del mantenimiento. En un único capítulo (Capítulo 15) se presentan los trabajos que en la actualidad se encuentran en marcha en este campo, su estructura y la forma en que se están desarrollando. Se trata de una muestra altamente representativa del estado actual de las normas existentes sobre mantenimiento.
1.7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS AMPC 706-132. 1975. Engineering Design Handbook: Maintenance Engineering Techniques. Department of Army. Washington, D.C. Asociación Española de Mantenimiento (AEM). 2000. El mantenimiento en España. Encuesta sobre su situación en las empresas españolas. Barcelona.
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CEI 50(191):1990. Vocabulario electrotécnico internacional. Seguridad de funcionamiento y calidad de servicio. Comisión Electrotécnica Internacional. Companys, R. 1989. Planificación y programación de la producción. Editorial Marcombo. Dhillon, B.S. 2002. Engineering maintenance. A modern approach. CRC Press. Furlanetto, L. 1991. Manutenzione Produttiva. L’esperienza del TPM in Italia. ISEDI. Hipkin, I.B., De Cock, C. 2000. “TPM and BPR: lessons for maintenance management”. Omega. 28. 277-292. Jonsson, P. 2000. “Toward a holistic understanding of disruptions in operations management”. Journal of Operations Management. 18. 701-718. — 2000. “The status of maintenance management in Swedish manufacturing firms”. Journal of Quality in Maintenance Engineering. 3(4). 233-58. UNE-EN 13306:2002. Terminología del mantenimiento. AENOR. Vagliasindi, F. 1989. Gestire la manutenzione. Perche e come. Franco Angeli. 19-21. Wireman, T. 1990. World class maintenance management. Industrial Press. New York.
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CAPÍTULO 2
CONCEPTOS
BÁSICOS EN INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO
2.1 INTRODUCCIÓN En el primer capítulo nos hemos detenido en conceptos importantes como los de función requerida, eficacia, capacidad, disponibilidad, fiabilidad, mantenibilidad y logística de mantenimiento. Muchos de estos términos se han definido haciendo referencia a la función requerida para un elemento. Esta denominación de elemento, utilizada en el capítulo anterior, se aplica en verdad a toda parte, componente, subsistema, unidad funcional, equipo o sistema que pueda considerarse individualmente (el lector podrá encontrar las palabras ítem, o dispositivo, como sinónimos de elemento, en la literatura sobre mantenimiento). Por lo tanto, se puede hacer referencia a un tornillo como un elemento, pero esta denominación podría abarcar incluso a la totalidad de una planta industrial. En este sentido, hay que subrayar que la definición no presupone u otorga importancia dentro de la estructura física de las instalaciones. De esta forma, como se ha comentado con anterioridad, podemos decir que los sistemas productivos están compuestos por una serie de dispositivos y de personas que se relacionan de alguna manera entre sí para lograr como resultado unos determinados bienes o servicios. Estos sistemas requieren hoy en día unos altos niveles de eficacia para ser competitivos, es decir, deben mantener una determinada capacidad durante un determinado período de tiempo en que se programa su funcionamiento. Además han de ser eficientes, es decir, deben garantizar la eficacia requerida utilizando un nivel adecuado de recursos. Los sistemas productivos pasan por distintas fases en su ciclo de vida, al nacimiento de una idea o concepto de sistema, le sigue la definición de su política de productos
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y servicios, su diseño, fabricación, montaje y puesta en marcha (hasta aquí dura lo que se denomina fase preparatoria del equipo). Es entonces cuando comienza el sistema su régimen normal de funcionamiento (o fase de operación del mismo), hasta que se procede a su desmantelamiento o baja definitiva del activo en cuestión. Durante la fase de operación del sistema productivo surgen incidentes denominados fallos. Los fallos pueden llegar a impedir la eficacia del sistema de producción y, en la mayoría de los casos, disminuyen su eficiencia. El lector habrá observado cómo en el primer capítulo se ha hablado de cumplimiento o incumplimiento de la función requerida por parte del elemento en cuestión, de las aptitudes de los elementos en este sentido. Sin embargo, curiosamente, en ningún caso se ha utilizado hasta ahora la palabra fallo. Es de vital importancia para la comprensión del resto de este texto que le quede claro al lector este concepto. Muchos otros conceptos claves en la gestión e ingeniería del mantenimiento derivan de su definición. Además es una palabra utilizada de forma incorrecta en muchas ocasiones de nuestra vida cotidiana, como tendremos oportunidad de comprobar más adelante. A la definición del fallo se dedica la siguiente sección.
2.2 EL FALLO Y OTROS CONCEPTOS RELACIONADOS Por fallo se entiende el cese de la aptitud de un elemento para realizar una función requerida. Por tanto, tras el fallo el elemento se encuentra en estado de avería. Fallo es el paso, la transición, de un estado a otro. Siempre que un fallo tiene lugar, existe el mecanismo que lo hace posible, el cómo se ha producido ese cese de la aptitud del elemento. Este concepto, el proceso físico, químico o de otro tipo que conduce al fallo, se denominará a partir de ahora modo de fallo1 del elemento. Además de conocer el cómo se produce el fallo del elemento, será de enorme interés averiguar por qué tuvo lugar, encontrar la razón que condujo al fallo o causa de fallo. Las causas del fallo serán circunstancias asociadas con el diseño, fabricación, instalación, uso y mantenimiento del elemento. Existen, por tanto, fallos de diseño, fallos de fabricación, fallos de instalación, fallos por mal uso, fallos por mal manejo o manutención y fallos que son el resultado de un inadecuado o incorrecto mantenimiento.
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En la norma UNE-EN 13306 se ha sustituido el término modo de fallo por el de mecanismo de fallo, que resulta de interpretación más intuitiva. En este trabajo emplearemos indistintamente ambos términos, dada la amplia utilización del término modo de fallo en la literatura clásica de mantenimiento.
Conceptos básicos en ingeniería de mantenimiento
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Para repasar estos conceptos fijémonos en el ejemplo que se presenta a continuación: un cilindro de un motor de explosión puede griparse y fallar en su función de ejercer una determinada fuerza sobre el cojinete de la biela en su muñequilla del cigüeñal. El cómo se produce el fallo, el modo de fallo, es atribuible a la pérdida de las propiedades del lubricante (aceite motor), que mantenía la superficie del pistón y sus segmentos deslizándose sobre la pared de la camisa. Ahora bien, por qué se pierden las propiedades del fluido, la causa que motivó el fallo, podría no estar tan clara. Se podrían dar, en este caso, distintas explicaciones. Por ejemplo, el aceite podría estar contaminado por partículas de polvo procedentes de aire de la admisión del motor que habrían actuado como elementos abrasivos. En este caso un mal filtrado o un mal mantenimiento de los filtros podría ser la causa del problema. Una segunda explicación podría ser una falta de presión o de caudal de aceite con motivo de algún tipo de obstrucción en la impulsión de la bomba de aceite. Otra explicación podría encontrarse en el movimiento de alguno de los cojinetes de bancada del motor de su posición correcta, que hubiera obturado alguno de los canales o vías de lubricación de los pistones. A su vez, el cojinete de bancada podría haber fallado como consecuencia de la dilución de gasóleo en el aceite y la consiguiente pérdida de viscosidad en el mismo, al haber fallado un inyector del motor, incluso de otro cilindro, etc. Como se puede comprobar en el ejemplo, no es fácil dilucidar las causas de determinados modos de fallo. Es necesaria experiencia y en muchos casos un buen número de recursos y horas de investigación. Además, los elementos tendrán fallos primarios (cuya causa directa o indirecta no es un fallo en otro elemento), pero en muchos casos los fallos de los elementos serán secundarios, cuya causa directa o indirecta será un fallo de otro elemento (por ejemplo, el fallo del inyector en el ejemplo anterior, o del filtro de admisión). Obsérvese además, cómo también puede ser un subsistema completo el que falle, con motivo de algún tipo de desajuste existente entre los elementos que lo componen. Puede suceder esto incluso en el caso de que todos los elementos del subsistema se encuentren en buenas condiciones de funcionamiento, lo cual pone de manifiesto el carácter sistémico de los métodos productivos. Un ejemplo de esto último puede ser el siguiente: al detectarse un ruido anormal en un motor de gran cilindrada, acompañado de humo negro en el escape y pérdida de potencia, un equipo de mantenimiento mecánico paró inmediatamente el motor. Un fallo en los balancines de válvulas de una culata de un motor había impedido que las válvulas de ese cilindro se abriesen y cerrasen convenientemente, la culata y el pistón se encontraron dañadas y el cilindro a punto de gripar a consecuencia de los trozos de válvula que quedaron dentro de la cámara de aire. El mecanismo que produjo el fallo fue un desajuste del movimiento de la válvula con el movimiento del pistón, de manera que la cabeza de este último impactó en la válvula en su trayectoria ascen-
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Ingeniería de mantenimiento
dente, dañándola y rompiendo el sistema de muelles y balancín. La causa del fallo se encontró en una holgura total excesiva de los piñones del mecanismo de transmisión de movimiento del cigüeñal al árbol de levas. En realidad ningún piñón se encontró fuera de holgura, pero sí la holgura superpuesta de la totalidad de los piñones de la distribución. Obsérvese cómo la culata y el cilindro pudieron sacarse y sustituirse, el motor arrancarse de nuevo, pero el fallo habría seguido apareciendo de manera sistemática hasta que no se cambiase el conjunto de piñones de la transmisión, origen del problema. Es por tanto fundamental que exista la capacidad de clasificación de los distintos modos de fallo de los elementos que componen las instalaciones a mantener y que no falte la capacidad de discriminación entre las posibles causas de los mismos. Esto nos permitirá, como se verá en adelante, asociarlos a patrones de comportamiento o, desde un punto de vista estadístico, a funciones de distribución de las probabilidades de que estos fallos tengan lugar. De tal forma que será posible hacer una clasificación de los mismos de acuerdo con la naturaleza de esta función de distribución. Con este criterio se podría hacer, por ejemplo, la agrupación inicial siguiente2: • Fallos por desgaste: fallo cuya probabilidad de que ocurra aumenta con el tiempo de operación, o con el número de operaciones realizadas por el dispositivo, o con los esfuerzos aplicados. • Fallos repentinos: fallo que no puede preverse por examen o monitorización previos. Es decir, su probabilidad de que ocurra es prácticamente constante en el tiempo de operación o de calendario. Antes de finalizar esta sección, dedicada a aclarar los conceptos relacionados con los fallos de los elementos, hay que decir que evidentemente todos los fallos no son iguales, pues pueden tener efectos muy diferentes sobre el sistema de producción y su entorno. La determinación de las consecuencias de cada fallo orientará las respuestas del gestor de mantenimiento para resolver (prevención, predicción, rediseño, sustitución periódica, no mantenimiento, etc.) cada problema específico. Obviamente, aquellos fallos llamados críticos, susceptibles de producir heridas a personas, al medio ambiente, daños materiales significativos u otros de consecuencias inaceptables, serán los que necesitarán una mayor atención por parte de la función mantenimiento.
2 Es obvio que entre estos dos extremos existen otras muchas posibilidades respecto a posibles formas de la función de distribución de la probabilidad de fallos, que dan una medida de la importancia de su conocimiento de cara a la gestión del mantenimiento.
Conceptos básicos en ingeniería de mantenimiento
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2.3 CONCEPTOS RELATIVOS A ESTADOS Se mencionó con anterioridad que el fallo es el paso o la transición desde un estado en que se encuentra un ítem, en el cual cumple con su función requerida, hasta otro en el que no la cumple. Si se supone entonces que en todo momento se suministran los medios exteriores que son necesarios para el funcionamiento de un elemento, existen dos estados fundamentales del mismo: el estado de disponibilidad, o estado de un elemento caracterizado por su aptitud para realizar una función requerida, y el estado de indisponibilidad, o estado de un elemento caracterizado por su inaptitud para realizar esa función. Si la aptitud del elemento para cumplir con una función requerida cesa con motivo de la falta de suministro de medios exteriores, se dice entonces que el elemento sigue en estado de disponibilidad, pero que se encuentra en un estado de incapacidad externa. Un equipo podrá entonces encontrarse en un estado de
Estado del dispositivo
Incapacidad
Interna
Avería
Capacidad
Externa
Funcionamiento
Espera
Inactividad
Mantenimiento preventivo
Estado del dispositivo
Disponibilidad
Indisponibilidad
Incapacidad externa
Avería
Funcionamiento
Espera
Inactividad
Mantenimiento preventivo
FIGURA 2.1 CUADROS DE ESTADOS DE UN DISPOSITIVO (UNE-EN 13306:2002)
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Ingeniería de mantenimiento
incapacidad, o de inaptitud para cumplir una función requerida, como consecuencia del cese en el suministro de los medios externos necesarios para su funcionamiento (incapacidad externa) o bien porque se encuentre en estado de incapacidad interna, o estado de un elemento caracterizado, bien por una avería, bien por una posible inaptitud para realizar una función requerida durante el mantenimiento. El estado de incapacidad interna coincide por tanto con el estado de indisponibilidad del equipo. Atendiendo al párrafo anterior, el estado de avería, o simplemente avería, se caracteriza por la inaptitud de un elemento para realizar la función requerida, excluida la inaptitud debida al mantenimiento preventivo u otras acciones programadas, o a una falta de medios exteriores. A su vez, cuando un equipo se encuentra disponible, puede hallarse en los siguientes estados: en estado de funcionamiento, o estado en que un elemento realiza la función requerida; en estado de espera, también llamado estado de reserva, que es un estado de disponibilidad no operativo durante el tiempo requerido3; o en estado de inactividad, también llamado libre de servicio o de reposo (idle), que es un estado de disponibilidad y de no funcionamiento durante un tiempo no requerido4. Haciendo un resumen de los anteriores estados, podemos obtener los cuadros de la figura 2.1.
2.4 CONCEPTOS RELATIVOS A TIEMPOS Una vez definidos los posibles estados en que puede encontrarse un elemento, se pueden definir cada uno de los tiempos que el dispositivo permanece en cada estado, atendiendo a la clasificación general de la figura 2.2, de la siguiente forma: Como puede comprobarse en la figura 2.2, salvo que exista incapacidad como consecuencia de la ausencia de medios exteriores, la indisponibilidad del elemento será achacable al tiempo de mantenimiento del mismo que le impide cumplir con su función requerida, o intervalo de tiempo durante el que se efectúa una acción de mantenimiento sobre el mismo, manual o automáticamente, incluidos los retrasos téc-
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Tiempo requerido es un intervalo de tiempo durante el cual el usuario demanda que el elemento se encuentre en condición de desarrollar su función requerida. 4 En la norma UNE-EN 13306:2001, las denominaciones que se adoptaron finalmente para cada uno de los estados de disponibilidad de un ítem fueron las de incapacidad externa, funcionamiento, espera e inactividad.
Conceptos básicos en ingeniería de mantenimiento
Tiempo de incapacidad externa
Tiempo de funcionamiento
Tiempo de espera
Tiempo de inactividad
Tiempo de disponibilidad
Tiempo de correctivo o de avería
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Tiempo de preventivo
Tiempo de retraso logístico y administrativo
Tiempo de correctivo activo
Tiempo de indisponibilidad
FIGURA 2.2 CUADRO DE TIEMPOS DE UN DISPOSITIVO
nicos y logísticos, que le impiden cumplir con su función. En efecto, el tiempo de mantenimiento de un elemento incluirá un tiempo llamado de mantenimiento activo5, durante el que se le efectuará la acción de mantenimiento, pero también a menudo se incurrirá en retrasos, fundamentalmente cuando se producen fallos y las actuaciones de mantenimiento no se han programado con antelación6. Los retrasos pueden ser de tipo administrativo (por ejemplo, los retrasos provocados por la imposibilidad de ejecutar acciones de mantenimiento por la necesidad de obtención de permisos 5
Obsérvese cómo puede darse el caso en que el elemento realice una función requerida durante el tiempo de mantenimiento activo. Esto sucede con muchas operaciones preventivas. 6 En estos casos, es común obtener valores medios de los tiempos totales necesarios para la reparación del equipo, o tiempos de mantenimiento correctivo, y en particular existe una medida muy utilizada y conocida como es el MTTR (Mean Time To Repair o tiempo medio de reparación).
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Ingeniería de mantenimiento
o autorizaciones de acceso a los equipos, la necesidad de determinados trámites oficiales para el comienzo de la realización de un trabajo, etc.), o de tipo logístico (por ejemplo, los debidos al desplazamiento hasta instalaciones no atendidas, a la espera de piezas de recambio, de equipos de ensayo, de informaciones y de condiciones ambientales adecuadas, etc.). Existe otro conjunto de términos de tiempo, relativos a la fiabilidad de los dispositivos, entre los cuales destacamos los siguientes: • Tiempo hasta el fallo, o duración acumulada de los tiempos de funcionamiento de un elemento, desde la primera puesta en estado de disponibilidad hasta la aparición de un fallo, o desde un restablecimiento hasta la aparición del fallo siguiente. • Tiempo entre fallos, o duración entre dos fallos consecutivos de un elemento reparado7. • Vida útil, que, en unas condiciones dadas, es el intervalo de tiempo que comienza en un instante determinado y termina cuando la intensidad de fallo se hace inaceptable o cuando el elemento se considera irreparable como resultado de una avería.
2.5 CONCEPTOS RELATIVOS A TIPOS DE MANTENIMIENTO Aunque se hayan mencionado con anterioridad, repasamos aquí ahora los conceptos fundamentales, entre los cuales se consideran los siguientes (ver figura 2.3). • Mantenimiento preventivo, o mantenimiento efectuado a intervalos predeterminados o según criterios prescritos, y destinado a reducir la probabilidad de fallo o la degradación del funcionamiento de un elemento. • Mantenimiento correctivo, o mantenimiento ejecutado después del reconocimiento de una avería, y destinado a restituirlo a un estado que le permite realizar su función requerida. Podrá realizarse inmediatamente después de la localización de la causa de una avería, o bien diferirse en el tiempo, conforme a reglas establecidas para la programación de las actividades de mantenimiento. • Mantenimiento basado en la condición, o mantenimiento sobre condición, es el mantenimiento preventivo realizado en base a los resultados de la monitorización del
7
También es muy común hablar de tiempos medios entre fallos: la medida MTBF (Mean Time Between Failures o tiempo medio entre fallos) es frecuentemente utilizada, como se verá posteriormente.
Conceptos básicos en ingeniería de mantenimiento
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Mantenimiento
Correctivo
Preventivo
Sobre condición
Sistemático
Programado, continuo o bajo demanda
Programado
Inmediato
Diferido
FIGURA 2.3 TIPOS DE MANTENIMIENTO
funcionamiento del equipo. Cuando este tipo de mantenimiento se ejecuta siguiendo una predicción, consecuencia del análisis y la evaluación de los parámetros significativos de la degradación del elemento, se denomina mantenimiento predictivo. Por lo tanto, el mantenimiento predictivo no es más que un caso particular del mantenimiento basado en la condición. • Mantenimiento sistemático, es el mantenimiento preventivo realizado en base a unos intervalos de tiempo preestablecidos, o a un número de unidades de uso (km, kW, etc.), pero sin investigación previa de la condición del elemento.
2.6 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS UNE-EN 13306:2002. Terminología del mantenimiento. AENOR. CEI 50(191):1990. Vocabulario electrotécnico internacional. Seguridad de funcionamiento y calidad de servicio. Comisión Electrotécnica Internacional.
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