Ejemplo de metodología para la definición de políticas de mantenimiento y refacciones para un sistema de bombeo de crudo

Autor: Pedro Pablo Pacheco Sánchez

Producción, procesos y operaciones

21-09-2012

1. Recolectar información básica, relativa a los equipos: Análisis de Criticidad, Reportes de Fallas, Contexto Operacional, ACR y Costos de Mantenimiento.

2. Analizar información recolectada.

3. Jerarquizar criticidad de los equipos correspondientes a los sistemas de mayor impacto operativo (para el ejemplo, se trata de las Turbo bombas para el servicio de bombeo de crudo). En este caso, la información tomada del Contexto Operacional indicó lo siguiente:

• Censo:

- 2 Turbo bombas SOLAR de 7,500 HP cada una (#1y #6) (Subsistema A).

- 8 Turbo bombas RUSTON de 5,400 HP cada una (#2,#3,#4,#5,#7,#8,#9 y #10)( Subsistema B).

• Filosofía operativa:

Operación continua y en paralelo de 1 SOLAR +2 RUSTON. Se definen entonces las siguientes redundancias pasivas:

• 100% para el Subsistema SOLAR.

• 300% para el Subsistema RUSTON.

De los historiales de los equipos se obtuvo la información relativa a: Horas de Operación y Cantidad de Paros, indicada en la tabla siguiente:

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Dada la información indicada en la tabla se estima la criticidad (preliminar) de cada uno de los equipos, considerando:

Criticidad (CR)= Valor de Frecuencia de Fallas (vinculadas a paros)* Impacto

El impacto para ambos Subsistemas, se consideró con el valor mínimo = 1, por la alta redundancia.

Frecuencia de Fallas= Cantidad de Paros Acumulados/Total de Horas de Operación

Gráfico de Criticidad de las Turbo bombas

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Las Turbo bombas con mayor criticidad son:

• Sub sistema A: TB # 1.

• Sub sistema B: TB # 10.

4. Definir la ubicación de cada equipo en su ciclo de vida. Para ello se utiliza el Coeficiente de Variación(CV): Coeficiente de Variación (CV)= Desviación de los Tiempos Entre Fallas (Dtef)/Tiempo Promedio Entre Fallas (TPEF)

Se tomaron los TEF correspondientes al período de los 18 meses más recientes, por considerarlo un periodo más adecuado para estimar la condición operativa actual.

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Para procesar estadísticamente los datos de TEF, se utilizó el programa SPSS, obteniéndose los resultados siguientes:

Los gráficos apoyarán posteriormente, la estimación de los intervalos P-F, como referencia para la frecuencia de los monitoreos predictivos.

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El CV permite medir el grado de dispersión asociado a los TEF de cada TB y compararlas. Por otra parte indica la posible ubicación del equipo en su ciclo de vida, bajo los criterios siguientes:

CV>1 Equipo en fase de arranque, CV= 1 Equipo en fase de operación normal y CV<1 Equipo en fase de desgaste (o condición de falla crónica).

Los resultados del CV fueron:

EQUIPO - CVCV CV

TB#1: 0.03664166

TB#2: 0.05877378

TB#3: 0.01965607

TB#4: 0.05088933

TB#5: 0.01329272

TB#6: 0.0520073

TB#7: 0.04053651

TB#8: 0.02912525

TB#9: 0.02841121

TB#10: 0.04623494

Al relacionar los CV de cada TB, con su correspondientes Horas de Operación Acumuladas, se puede inferir su condición operativa. Se indican los resultados en la tabla siguiente:

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5. Definir Políticas de Mantenimiento adecuadas, de acuerdo a condición estimada:

Sub sistema A

1: Falla crónica: Analizar patrón de fallas crónicas y aplicar ACR a las de mayor impacto económico.

Aplicar plan de mantenimiento correctivo en base a causas físicas.

6: Falla crónica: Analizar patrón de fallas crónicas y aplicar ACR a las de mayor impacto económico.

Aplicar plan de mantenimiento correctivo en base a causas físicas.

Sub sistema B

2: Desgaste-

Inestable: Aplicar en principio mantenimiento correctivo para corregir fallas crónicas y posteriormente mantenimiento predictivo (análisis de vibraciones, termografía a componentes mecánicos y eléctricos, monitoreo de amperaje y aislamiento de motores eléctricos y tribología).

3: Desgaste-

Estable: Aplicar fundamentalmente mantenimiento basado en condición, ejecutando planes de mantenimiento orientados por ACR y FEMECA y monitoreos predictivos.

4: Desgaste-

Inestable: Aplicar en principio mantenimiento correctivo para corregir fallas crónicas y posteriormente mantenimiento predictivo (análisis de vibraciones, termografía a componentes mecánicos y eléctricos, monitoreo de amperaje y aislamiento de motores eléctricos y tribología).

5: Desgaste-

Estable: Aplicar fundamentalmente mantenimiento basado en condición, ejecutando planes de mantenimiento orientados por ACR y FEMECA y monitoreos predictivos.

7: Desgaste-

Inestable: Aplicar en principio mantenimiento correctivo para corregir fallas crónicas y posteriormente mantenimiento predictivo (análisis de vibraciones, termografía a componentes mecánicos y eléctricos, monitoreo de amperaje y aislamiento de motores eléctricos y tribología).

8: Desgaste-

Inestable: Aplicar en principio mantenimiento correctivo para corregir fallas crónicas y posteriormente mantenimiento predictivo (análisis de vibraciones, termografía a componentes mecánicos y eléctricos, monitoreo de amperaje y aislamiento de motores eléctricos y tribología).

9: Desgaste-

Estable: Aplicar fundamentalmente mantenimiento basado en condición, ejecutando planes de mantenimiento orientados por ACR y FEMECA y monitoreos predictivos.

10: Falla Crónica: Analizar patrón de fallas crónicas y aplicar ACR a las de mayor impacto económico.

Aplicar plan de mantenimiento correctivo en base a causas físicas.

6. Con la información generada, se deberá elaborar un plan de mantenimiento que incluya las tareas, requeridas específicamente por cada equipo. Para el ejemplo, se observa que las acciones prioritarias, serían los mantenimientos correctivos a ser realizados sobre las TB # 1, #6 y #10 respectivamente (secuencia de prioridades considerando su capacidad y CV en relación a Horas de Operación acumuladas). A continuación, lo adecuado es efectuarle mantenimiento correctivo a las TB # 4, #7 y # 8. En cuanto a la TB # 2, es conveniente planificar a mediano plazo, su repotenciación o sustitución, de acuerdo a los resultados del análisis técnico económico correspondiente.

Para TB # 3, 5 y 9, se estima que es adecuada una política básica de mantenimiento basado en condición. Ello implica las siguientes decisiones:

• ¿Qué monitoreos aplicar?

Para este caso, se pudo constatar que la organización responsable del mantenimiento, cuenta con los equipos que se indican:

- Medidor de vibraciones y de temperatura por contacto (SKF).

- Medidor de temperatura mediante rayo laser.

- Cámara termográfica.

Los equipos citados, son adecuados para monitorear la condición de las TB.

• ¿Con qué frecuencia?

Para estimar la frecuencia adecuada, se efectúa un pronóstico a corto plazo, basado en el análisis de la distribución de los TEF, considerando como premisa, que al adoptarse una aproximación a la distribución normal (curva de Gauss), se cumplen las condiciones siguientes:

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Los resultados fueron:

• TB # 3

Dados:

TPEF: 104 horas

S: 53,1 horas

Analizando además la distribución de frecuencias de TEF, se consideró 130 horas de funcionamiento, como período adecuado entre monitoreos predictivos.

• TB # 5

• Dados:

• TPEF: 120,37 horas

• S: 48 horas

• Analizando además la distribución de frecuencias de TEF, se consideró 145 horas de funcionamiento, como período adecuado entre monitoreos predictivos.

• TB # 9

• Dados:

• TPEF: 107 horas

• S: 61 horas

• Analizando además la distribución de frecuencias de TEF, se consideró 50 horas de funcionamiento, como período adecuado entre monitoreos predictivos.

7. El Plan de Mantenimiento sustentará a su vez el Plan Logístico para contar oportunamente con las refacciones y materiales consumibles.

8. Para el Plan Logístico, se deberá definir en primer lugar ¿Qué comprar? , para el mantenimiento correctivo de las TB # 1, #6 y #10 con mayor prioridad y para las TB # 4, #7 y #8, con menor prioridad. Para estimar ¿Qué comprar?, es pertinente realizar un Análisis ABC, considerando el VAU y posteriormente elaborar una Matriz de Criticidad.

9. El Plan de Mantenimiento, debería definir claramente y en forma integral (aplicando taxonomía de sobre funcional), las acciones de mantenimiento a ser ejecutadas, de acuerdo a la criticidad de los equipos. En el ejemplo, es adecuado aplicar :

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En relación a las TB # 1, 6 y 10, las decisiones relativas a la logística implican:

• ¿Qué comprar?

• ¿Cuánto comprar?

Su definición se basará en el plan de mantenimiento correctivo. Una metodología adecuada es la siguiente:

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Ejemplo de refacciones requeridas para Turbo Bombas:

• Parte hidráulica:

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• Parte mecánica (TAG):

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Para actualizar los precios de la refacciones, es conveniente aplicar F= P * (F/P, i, n)= P * (1 + i) ^n

I=Inflación promedio por período (anual)

Para el ejemplo, se considera I=6 %.

En la Tabla de Interés Compuesto correspondiente a i=6%, se obtienen los valores de los factores requeridos:

i=6 %

Pago / Único

n F/P

1: 1.06

2: 1.12

3: 1.19

4: 1.26

5: 1.34

6: 1.42

7: 1.5

8: 1.59

9: 1.69

10: 1.79

En relación a las TB # 4, 7, 8, 3, 5 y 9, se deberá definir para el próximo período anual:

• ¿Qué comprar?

• ¿Cuánto comprar?

• ¿Cuándo comprar?

Estas decisiones deberán considerar:

• Requerimientos a mediano plazo, para efectuar los mantenimientos correctivos planificados en ese plazo.

• Refacciones que deberían estar disponibles en almacén (en base a Matriz de Criticidad). En este último aspecto, una metodología adecuada es:

• ¿Qué comprar?:

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• ¿Cuánto comprar? Y ¿Cuándo comprar?

Dado que demanda y tiempo de reaprovisionamiento son aleatorios en alto grado, es conveniente aplicar en forma combinada, los métodos que se indican:

- Punto de Reorden.

El punto de reorden (PR), es conveniente vincularlo al inventario promedio (IP), el cual considera la disponibilidad de refacciones, al efectuar el pedido.

IP= (Cantidad Económica de Pedido (CEP)/2) + Z * Desviación (DS)

- Revisión periódica.

Estimación de ¿Qué, cuánto y cuándo comprar?, para el caso del sistema de bombeo:

• Elaboración de Matriz de Criticidad (¿Qué comprar?):

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Matriz de criticidad

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• A continuación se define la Cantidad Económica de Pedido (CEP), para cada una de las refacciones I1, II1, III1 y I2

CEP= (2*Demanda en período t*Costo de la orden/ Costo por manejo de inventario en el período t) ^0.5

Costo por manejo de inventario para el período de 1 año = (entre 0.2 y 0.3) * Precio unitario del item

Ejemplo: Chumacera axial

Datos:

Demanda en el período anual pasado= 3

Costo de colocación de la Orden: 15,000.00 $ Mex

Precio unitario: 60,000.00 $ Mex Costo por manejo de inventario= 0.3 * 60,000.00 =18,000.00 $ Mex

Resultado:

CEP= (2*3*15,000/18,000) ^0.5= aproximado a 2

Finalmente se estima el Punto de Reorden (PR), equivalente al Inventario Promedio (IP):

IP= (Cantidad Económica de Pedido (CEP)/2) + Z * Desviación (DS)

Z se corresponde con el valor obtenido de las tablas de la Curva Normal Estándar, para el Factor de Servicio (%) asignado

DS= (Tiempo Total de Reaprovisionamiento * Error Estándar de Pronóstico en la Demanda ^2 + Pronóstico de Demanda mensual ^2 * Desviación Estándar en el Tiempo de Entrega) ^0.5

Datos: CEP=2

FS: 95 % Z=1,65

Tiempo máximo para reaprovisionamiento, según lo acordado con el proveedor= 2 meses (esta premisa permite que la Desviación Estándar en el tiempo de entrega se haga = 0)

Para estimar el Error Estándar de Pronóstico en la Demanda (ES), se analizó la demanda de la refacción indicada en los últimos 6 años:

Año / Demanda

1: 5

2: 2

3: 3

4: 2

5: 1

6: 3

Aplicando programa Excel se obtuvo ES= 1.28

Resultado:

DS= ((2/12)* 1,28^2) ^0.5=0.53

IP= (2/2) + 1.65*0.53= aprox 2

De no tener la disponibilidad de los datos o si el Factor de Servicio, es relativamente bajo (por ejemplo considerando que existe una alta redundancia, asumir FS= 0.7), se podría aplicar una variante del Método Delphi (opinión) para estimar IP y CEP.

Conclusión: lo adecuado es colocar una orden por 2 Chumaceras Axiales, cuando se alcance la disponibilidad de 2 en el almacén.

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Pedro Pablo Pacheco Sánchez - pedro.pacheco.s@hotmail.com

Doctorado en Ciencias Administrativas (En Curso). Maestría en Gerencia de Mantenimiento. Especialización en Logística. Especialización en Gerencia Municipal. Especialización en Plantas Navales. Diplomado en gestión de Operaciones.

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