RCM - mantenimiento centrado en confiabilidad

Autor: Juan

Mejores prácticas

15-11-2007

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El mantenimiento centrado en Confiabilidad (MCC), o Reliability-centred Maintenance (RCM), ha sido desarrollado para la industria de la aviación civil hace mas de 30 años.

A1 ¿Que es el mantenimiento centrado en Confiabilidad (RCM)?
El proceso permite determinar cuales son las tareas de mantenimiento adecuadas para cualquier activo físico.

El RCM ha sido utilizado en miles de empresas de todo el mundo: desde grandes empresas petroquímicas hasta las principales fuerzas armadas del mundo utilizan RCM para determinar las tareas de mantenimiento de sus equipos, incluyendo la gran minería, generación eléctrica, petróleo y derivados, metal-mecánica, etc. La norma SAE JA1011 especifica los requerimientos que debe cumplir un proceso para poder ser denominado un proceso RCM. La misma puede descargarse a través del portal de la SAE (www.sae.org).

Según esta norma, las 7 preguntas básicas del proceso RCM son:

1. ¿Cuales son las funciones deseadas para el equipo que se está analizando?
2. ¿Cuales son los estados de falla (fallas fucionales) asociados con estas funciones?
3. ¿Cuales son las posibles causas de cada uno de estos estados de falla?
4. ¿Cuales son los efectos de cada una de estas fallas?
5. ¿Cuál es la consecuencia de cada falla?
6. ¿Qué puede hacerse para predecir o prevenir la falla?
7. ¿Qué hacer si no puede encontrarse una tarea predictiva o preventiva

2 Conceptos del RCM

El RCM muestra que muchas de los conceptos del mantenimiento que se consideraban correctos son realmente equivocados. En muchos casos, estos conceptos pueden ser hasta peligrosos. Por ejemplo, la idea de que la mayoría de las fallas se producen cuando el equipo envejece ha demostrado ser falsa para la gran mayoría de los equipos industriales. A continuación se explican varios conceptos derivados del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad, muchos de los cuales aún no son completamente entendidos por los profesionales del mantenimiento industrial.

2.1 El contexto operacional

Antes de comenzar a redactar las funciones deseadas para el activo que se está analizando (primera pregunta del RCM), se debe tener un claro entendimiento del contexto en el que funciona el equipo. Por ejemplo, dos activos id´enticos operando en distintas plantas, pueden resultar en planes de mantenimiento totalmente distintos si sus contextos de operaci´on son diferentes. Un caso t´ıpico es el de un sistema de reserva, que suele requerir tareas de mantenimiento muy distintas a las de un sistema principal, a ´un cuando ambos sistemas sean f´ısicamente id´enticos. Entonces, antes de comenzar el an´alisis se debe redactar el contexto operacional, breve descripci´on (2 ´o 3 carillas) donde se debe indicar: r´egimen de operaci´on del equipo, disponibilidad de mano de obra y repuestos, consecuencias de indisponibilidad del equipo (producci´on perdida o reducida, recuperaci ´on de producci´on en horas extra, tercerizaci ´on), objetivos de calidad, seguridad y medio ambiente, etc.

2.2 Funciones

El an´alisis de RCM comienza con la redacci´on de las funciones deseadas. Por ejemplo, la funci´on de una bomba puede definirse como ”Bombear no menos de 500 litros/ minuto de agua”. Sin embargo, la bomba puede tener otras funciones asociadas, como por ejemplo ”Contener al agua (evitar p´erdidas)”. En un an´alisis de RCM, todas las funciones deseadas deben ser listadas.

2.3 Fallas funcionales o estados de falla

Las fallas funcionales ´o estados de falla identifican todos los estados indeseables del sistema. Por ejemplo, para una bomba dos estados de falla podr´ıan ser ”Incapaz de bombear agua”, ”Bombea menos de 500 litros/minuto”, ”No es capaz de contener el agua”. Notar que los estados de falla est´an directamente relacionados con las funciones deseadas. Una vez identificadas todas las funciones deseadas de un activo, identificar las fallas funcionales es un problema trivial.

2.4 Modos de falla

Un modo de falla es una posible causa por la cual un equipo puede llegar a un estado de falla.

Por ejemplo, ”impulsor desgastado” es un modo de falla que hace que una bomba llegue al estado de falla identificado por la falla funcional ”bombea menos de lo requerido”. Cada falla funcional suele tener m´as de un modo de falla. Todos los modos de falla asociados a cada falla funcional deben ser identificados durante el an´alisis de RCM.

Al identificar los modos de falla de un equipo o sistema, es importante listar la
”causa ra´ız” de la falla. Por ejemplo, si se est´an analizando los modos de falla de los rodamientos de una bomba, es incorrecto* listar el modo de falla ”falla rodamiento”.

La raz´on es que el modo de falla listado no da una idea precisa de porqu´e ocurre la falla. Es por ”falta de lubricaci ´on”? Es por ”desgaste y uso normal”? Es por ”instalación inadecuada”? Notar que este desglose en las causas que subyacen a la falla si da una idea precisa de porqu´e ocurre la falla, y por consiguiente que podr´ıa hacerse para manejarla adecuadamente (lubricación, an´alisis de vibraciones, etc.). (*en algunos casos, s´ı puede ser adecuado listar el modo de falla como ”falla rodamiento”, seg ´un el contexto en el que trabaje el activo)es importante conocer bien el contexto operacional).

2.5 Los efectos de falla

Para cada modo de falla deben indicarse los efectos de falla asociados. El ”efecto de falla” es un breve descripci´on de ”qu´e pasa cuando la falla ocurre”. Por ejemplo, el efecto de falla asociado con el modo de falla ”impulsor desgastado” podr´ıa ser el siguiente:

”a medida que el impulsor se desgasta, baja el nivel del tanque, hasta que suena la alarma de bajo nivel en la sala de control. El tiempo necesario para detectar y reparar la falla (cambiar impulsor) suele ser de 6 horas. Dado que el tanque se vacia luego de 4 horas, el proceso aguas abajo debe detenerse durante dos horas. No es posible recuperar la producci´on perdida, por lo que estas dos horas de parada representan un p´erdida de ventas”. Los efectos de falla deben indicar claramente cual es la importancia que tendr´ıa la falla en caso de producirse.

2.6 Categor´ıa de consecuencias

La falla de un equipo puede afectar a sus usuarios de distintas formas:

_ Poniendo en riesgo la seguridad de las personas ”consecuencias de seguridad”)
_ Afectando al medio ambiente (”consecuencias de medio ambiente”)
_ Incrementando los costos o reduciendo el beneficio econ´omico de la empresa
(”consecuencias operacionales”)
_ Ninguna de las anteriores (”consecuencias no operacionales”)

Ademas, existe una quinta categoria de consecuencias, para aquellas fallas que no tienen ning ´un impacto cuando ocurren salvo que posteriormente ocurra alguna otra falla. Por ejemplo, la falla del neum´atico de auxilio no tiene ninguna consecuencia adversa salvo que ocurra una falla posterior (pinchadura de un neum´atico de servicio) que haga que sea necesario cambiar el neum´atico. Estas fallas corresponden a la categoria de fallas ocultas.

Cada modo de falla identificado en el an´alisis de RCM debe ser clasificado en una
de estas categor´ıas. El orden en el que se evaluan las consecuencias es el siguiente: seguridad, medio ambiente, operacionales, y no operacionales, previa separaci´on entre fallas
evidentes y ocultas. El an´alisis RCM bifurca en esta etapa: el tratamiento que se la va
a dar a cada modo de falla va a depender de la categor´ıa de consecuencias en la que
se haya clasificado, lo que es bastante razonable: no ser´ıa l ´ogico tratar de la misma
forma a fallas que pueden afectar la seguridad que aquellas que tienen consecuencias
econ´omicas. El criterio a seguir para evaluar tareas de mantenimiento es distinto si las
consecuencias de falla son distintas.

2.7 Diferencia entre efectos y consecuencias de falla

El efecto de falla es una descripci´on de que pasa cuando la falla ocurre, mientras que la consecuencia de falla clasifica este efecto en una de 5 categor´ıas, seg ´un el impacto que estas fallas tienen.

2.8 Diferencia entre falla funcional y modos de falla

La falla funcional identifica un estado de falla: incapaz de bombear, incapaz de cortar
la pieza, incapaz de sostener el peso de la estructura... No dice nada acerca de las
causas por las cuales el equipo llega a ese estado. Eso es justamente lo que se busca
con los modos de falla: identificar las causas de esos estados de fallas (eje cortado por
fatiga, filtro tapado por suciedad, etc.).

2.9 Fallas ocultas

Los equipos suelen tener dispositivos de protecci ´on, es decir, dispositivos cuya funci´on
principal es la de reducir las consecuencias de otras fallas (fusibles, detectores de
humo, dispositivos de detenci´on por sobre velocidad / temperatura / presi ´on, etc.).

Muchos de estos dispositivos tienen la particularidad de que pueden estar en estado
de falla durante mucho tiempo sin que nadie ni nada ponga en evidencia que la falla
ha ocurrido. (Por ejemplo, un extintor contra incendios puede ser hoy incapaz de
apagar un incendio, y esto puede pasar totalmente desapercibido (si no ocurre el incendio).

Una válvula de alivio de presión en una caldera puede fallar de tal forma que no es capaz de aliviar la presión si esta excede la presión máxima, y esto puede pasar totalmente desapercibido (si no ocurre la falla que hace que la presi ´on supere la presión máxima).) Si no se hace ninguna tarea de mantenimiento para anticiparse a la falla ´o para ver si estos dispositivos son capaces de brindar la protección requerida, entonces puede ser que la falla solo se vuelva evidente cuando ocurra aquella otra falla cuyas consecuencias el dispositivo de protecci ´on esta para aliviar. (Por ejemplo, es posible que nos demos cuenta que no funciona el extintor reci´en cuando ocurra un incendio, pero entonces ya es tarde: se produjo el incendio fuera de control. Es posible que nos demos cuenta que no funciona la v´alvula de seguridad reci´en cuando se eleve la presi ´on y ´esta no act ´ ue, pero tambi´en ya es tarde: se produjo la explosi´on de la caldera.) Este tipo de fallas se denominan fallas ocultas, dado que requieren de otra falla para volverse evidentes.

2.10 Distintos tipos de mantenimiento

Tradicionalmente, se consideraba que existian tres tipos de mantenimiento distintos:
predictivo, preventivo, y correctivo. Sin embargo, existen cuatro tipos de mantenimiento
distintos:

_ Mantenimiento predictivo, tambi´en llamado mantenimiento a condici´on.
_ Mantenimiento preventivo, que puede ser de dos tipos: sustituci ´on o reacondicionamiento
c´ıclico.
_ Mantenimiento correctivo, tambi´en llamado trabajo a la falla.
_ Mantenimiento detectivo ´o ”b ´ usqueda de fallas”.

2.11 El mantenimiento predictivo o a condici´on

El mantenimiento predictivo o mantenimiento a condici´on consiste en la b´ usqueda
de indicios o s´ıntomas que permitan identificar una falla antes de que ocurra. Por
ejemplo, la inspecci´on visual de el grado de desgaste de un neum´atico es una tarea
de mantenimiento predicitvo, dado que permite identificar el proceso de falla antes
de que la falla funcional ocurra. Estas tareas incluyen: inspecciones (ej. inspecci´on
visual del grado de desgaste), monitoreos (ej. vibraciones, ultrasonido), chequeos
(ej. nivel de aceite). Tienen en com´un que la decisi ´on de realizar o no una acci ´on
correctiva depende de la condici´on medida. Por ejemplo, a partir de la medici´on de
vibraciones de un equipo puede decidirse cambiarlo o no. Para que pueda evaluarse
la conveniencia de estas tareas, debe necesariamente existir una clara condici´on de
falla potencial. Es decir, deben haber s´ıntomas claros de que la falla est´a en el proceso
de ocurrir.

2.12 El mantenimiento preventivo (sustituci ´on o reacondicionamiento c´ıclico)

El mantenimiento preventivo se refiere a aquellas tareas de sustituci ´on o retrabajo
hechas a intervalos fijos independientemente del estado del elemento o componente.

Estas tareas solo son v´alidas si existe un patr´on de desgaste: es decir, si la probabilidad de falla aumenta rapidamente desp ´ ues de superada la vida ´ util del elemento. Debe tenerse
mucho cuidado, al momento seleccionar una tarea preventiva (o cualquier otra
tarea de mantenimiento, de hecho), en no confudir una tarea que se puede hacer, con
una tarea que conviene hacer. Por ejemplo, al evaluar el plan de mantenimiento a realizar
sobre el impulsor de una turbina, podriamos decidir realizar una tarea preventiva
(sustituci ´on c´ıclica del impulsor), tarea que en general se puede hacer dado que la falla
generalmente responde a un patr´on de desgaste (patr´on B de los 6 patrones de falla del
RCM). Sin embargo, en ciertos casos podr´ıa convenir realizar alguna tarea predictiva
(tarea a condici´on), que en muchos casos son menos invasivas y menos costosas.

2.13 El mantenimiento correctivo o trabajo a la rotura

Si se decide que no se har´a ninguna tarea proactiva (predictiva o preventiva) para
manejar una falla, sino que se reparar´a la misma una vez que ocurra, entonces el
mantenimiento elegido es un mantenimiento correctivo. ¿Cu´ando conviene este tipo
de mantenimiento? Cuando el costo de la falla (directos indirectos) es menor que el
costo de la prevenci´on, ´o cuando no puede hacerse ning ´una tarea proactiva y no se
justifica realizar un redise ˜no del equipo. Esta opci´on solo es v´alida en caso que la falla
no tenga consecuencias sobre la seguridad o el medio ambiente. Caso contrario, es
obligatorio hacer algo para reducir o eliminar las consecuencias de la falla.

2.14 El mantenimiento detectivo o de b´ usqueda de fallas

El mantenimiento detectivo o de b´ usqueda de fallas consiste en la prueba de dispositivos
de protecci ´on bajo condiciones controladas, para asegurarse que estos dispositivos
ser´an capaces de brindar la protecci ´on requerida cuando sean necesarios. En el mantenimiento detectivo no se est´a repararando un elemento que fall ´o (mantenimiento
correctivo), no se est´a cambiando ni reacondicionando un elemento antes de su vida
´ util (mantenimiento preventivo), ni se est´an buscando s´ıntomas de que una falla est´a
en el proceso de ocurrir (mantenimiento predictivo). Por lo tanto, el mantenimiento
detectivo es un cuarto tipo de mantenimiento. A este mantenimiento tambi´en se lo
llama b´ usqueda de fallas o prueba funcional, y al intervalo cada el cual se realiza
esta tarea se lo llama intervalo de b´ usqueda de fallas, o FFI, por sus siglas en ingl´es
(Failure-Finding Interval). Por ejemplo, arrojar humo a un detector contra incendios
es una tarea de mantenimiento detectivo.

2.15 ¿C´omo seleccionar el tipo de mantenimiento adecuado?

En el RCM, la selecci ´on de pol´ıticas de mantenimiento esta gobernada por la categor´ıa
de consecuencias a la que pertence la falla.

_ Para fallas con consecuencias ocultas, la tarea ´optima es aquella que consigue la
disponibilidad requerida del dispositivo de protecci ´on.
_ Para fallas con consecuencias de seguridad o medio ambiente, la tarea ´optima es
aquella que consigue reducir la probabilidad de la falla hasta un nivel tolerable.
6
_ Para fallas con consecuencias econ´omicas (operacionales y no operacionales), la tarea
´optima es aquella que minimiza los costos totales para la organizaci´on.

A´un hoy, mucha gente piensa en el mantenimiento preventivo como la principal
opci´on al mantenimiento correctivo. Sin embargo, el RCM muestra que en el promedio
de las industrias el mantenimiento preventivo es la estrategia adecuada para
menos del 5% de las fallas!. Qu´e hacer con el otro 95 % ? En promedio, al realizar un
an´alisis RCM se ve que las pol´ıticas de mantenimiento se distribuyen de la siguiente
forma: 30% de las fallas manejadas por mantenimiento predictivo (a condici´on), otro
30% por mantenimiento detectivo, alrededor de 5% mediante mantenimiento preventivo,
5% de redise ˜ nos, y aproximadamente 30% mantenimiento correctivo. Esto muestra
efectivamente que una de las m´aximas del TPM (Total Productive Maintenance)
que dice que ”todas las fallas son malas y todas deben ser prevenidas”, es de hecho
equivocada: solo deben ser prevenidas aquellas que convenga prevenir, en base a un
cuidadoso an´alisis costo-beneficio.

2.16 Frecuencia de tareas a condici´on (mantenimiento predictivo)

Para que una tarea a condici´on sea posible, debe existir alguna condici´on f´ısica identificable que anticipe la ocurrencia de la falla. Por ejemplo, una inspecci´on visual
de un elemento solo tiene sentido si existe alg ´un s´ıntoma de falla que pueda detectarse
visualmente. Adem´as de existir un claro s´ıntoma de falla, el tiempo desde el
s´ıntoma hasta la falla funcional debe ser suficientemente largo para ser de utilidad. La
frecuencia de una tarea a condici´on se determina entonces en funci´on del tiempo que
pasa entre el s´ıntoma y la falla. Por ejemplo, si se est´a evaluando la conveniencia de
chequear ruido en los rodamientos de un motor, entonces la frecuencia va a estar determinada

por el tiempo entre que el ruido es detectable, y que se produce la falla del
rodamiento. Si este tiempo es de, por ejemplo, dos semanas, entonces la tarea debe
hacerse a una frecuencia menor, para asegurarse de esta forma que la falla no ocurra
en el tiempo entre chequeos sucesivos. El mismo razonamiento debe seguirse para
cualquier tarea predictiva.

2.17 Frecuencia de tareas de sustituci ´on c´ıclica (mantenimiento preventivo)

Una tarea de sustituci ´on c´ıclica solo es v´alida si existe un patr´on de desgaste. Es decir,
si existe ”una edad en la que aumenta r´apidamente la probabilidad condicional de la
falla”. La frecuencia de la tarea de sustituci ´on depende de esta edad, llamada vida
´ util. Por ejemplo, si la vida ´ util de un neum´atico es de 40.000 km, entonces la tarea de
sustituci ´on c´ıclica (cambio preventivo del neum´atico) deber´ıa realizarse cada menos
de 40.000 km, para de esta forma evitar entrar en la zona de alta probabilidad de falla.

2.18 Frecuencia de tareas detectivas (b ´ usqueda de fallas)

El intervalo con el que se realiza la tarea de b´ usqueda de fallas (mantenimiento detectivo) se denomina FFI (Failure Finding Interval). Existe una relaci ´on entre este intervalo y la disponibilidad del dispositivo de protecci ´on. Pueden utilizarse herramientas matem´aticas para calcular esta relaci ´on, y fijar el FFI que logre la disponibilidad objetivo.

2.19 El lugar del redise ˜no en el mantenimiento

Una empresa de rodamientos ten´ıa la siguiente pol´ıtica: si una falla ocurr´ıam´as de una vez, se redise ˜naba el equipo para eliminar la causa de la falla. Como consecuencia de esta pol´ıtica, la planta funcionaba de manera cada vez m´as confiable, pero los costos del departamento de ingenier´ıa crec´ıan aceleradamente. Como ilustra este ejemplo, en la mayor´ıa de las empresas las sugerencias de cambios de dise ˜no suelen sobrepasar la capacidad de la empresa de llevar adelante estos cambios. Por lo tanto, debe existir un filtro que permita distinguir aquellos casos donde el redise ˜no es justificado y recomendable
de aquellos casos donde no lo es. Es por esto que para aquellos cambios de dise ˜no cuyo objetivo es evitar fallas, suele ser m´as conveniente evaluar previamente si existe alguna otra forma de manejar las fallas sin necesidad de recurrir al cambio de dise ˜ no. Por ejemplo, algunos a˜nos despues la empresa de rodamientos se di´o cuenta que solo en el 20% de los redise ˜nos realizados ´este realmente val´ıa la pena, y que para el resto hab´ıa otras formas de manejar las fallas que eran m´as costo-eficaces. Debe tambi´en tenerse en cuenta que los cambios de dise ˜no suelen llevar tiempo y ser costosos, y que no siempre se sabe con certeza si los mismos ser´an eficaces en aliviar las consecuencias de las fallas. A su vez, en muchos casos los redise ˜nos introducen otras falla cuyas consecuencias tambi´en deben ser evaluadas. Es por todo esto que generalmente el redise ˜no debe ser seleccionado como ´ ultima opción.

2.20 Patrones de falla en función del tiempo

¿Cuál es la relación entre la probabilidad de falla y el tiempo? Tradicionalmente se pensaba que la relación era bien simple: a medida que el equipo es mas viejo, es mas probable que falle. Sin embargo, estudios realizados en distintos industrias muestran que la relación entre la probabilidad de falla y el tiempo u horas de operación es mucho mas compleja. No existen uno o dos patrones de falla, sino que existen 6 patrones de falla distintos, como se muestra en el informe original de Nowlan & Heap (Figura 1).

La figura muestra los 6 patrones de falla. Cada patrón representa la probabilidad
de falla en función del tiempo.

_ Un patrón A, donde la falla tiene alta probabilidad de ocurrir al poco tiempo de
su puesta en servicio (mortalidad infantil), y al superar una vida útil identificable.
_ Patrón B, o ”curva de desgaste”.
Figure 1: Los 6 patrones de falla
_ Patrón C, donde se ve un continuo incremento en la probabilidad condicional de
la falla.
_ Patrón D, donde superada una etapa inicial de aumento de la probabilidad de
falla el elemento entra en una zona de probabilidad condicional de falla constante.
_ Patrón E, o patrón de falla aleatorio.
_ Patrón F, con una alta probabilidad de falla cuando el equipo es nuevo seguido
de una probabilidad condicional de falla constante y aleatoria.

3 Beneficios del RCM

La implementación del RCM debe llevar a equipos mías seguros y confiables, reducciones de costos (directos e indirectos), mejora en la calidad del producto, y mayor cumplimiento de las normas de seguridad y medio ambiente. El RCM también esta asociado a beneficios humanos, como mejora en la relación entre distintas áreas de la empresa, fundamentalmente un mejor entendimiento entre mantenimiento y operaciones.

Mas información: www.rcm-confiabilidad.com.ar

Nota: Es probable que en esta página web no aparezcan todos los elementos del presente documento.  Para tenerlo completo y en su formato original recomendamos descargarlo desde el menú en la parte superior

Juan

danzaarrobafibertel.com.ar

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"Si tú tienes una manzana y yo tengo una manzana e intercambiamos las manzanas, entonces tanto tú como yo seguiremos teniendo una manzana. Pero si tú tienes una idea y yo tengo una idea e intercambiamos ideas, entonces ambos tendremos dos ideas"
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