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MANTENIMIENTO PREVENTIVO – PREDICTIVO Y FIABILIDAD

Rayo, J. P.

Preditec IRM

Resumen Se presenta en este artículo el importante papel que el Mantenimiento Predictivo juega en el logro de los objetivos de Fiabilidad de los activos productivos que se persiguen tras la implantación de la metodología RCM.

Se analiza la escasa evolución que este proceso de mantenimiento ha tenido en los últimos años, en contraste con la evolución que todas las demás estrategias de mantenimiento han observado desde los años 60 hasta hoy.

Se comparan las dos estrategias fundamentales del Mantenimiento Planificado: Preventivo Basado en Calendario y Preventivo Basado en Condición (Predictivo) justificando las ventajas e inconvenientes de cada uno de ellos.

Se analizan los posibles errores en la implantación del Predictivo y/o el desconocimiento de las mejores prácticas en su aplicación que, en un alto porcentaje de los casos conducen a una falta de confianza en el Mantenimiento Predictivo que no llega a verse como herramienta para conseguir los múltiples beneficios alcanzables tales como: reducción de costos, aumento de la seguridad, aumento de calidad de producto, etc. derivando en que sólo se considere esta actividad como un costo añadido en lugar de un valor añadido.

Se muestran valores de benchmarking que indican la importante reducción en costos de Mantenimiento que se consiguen gracias a la adecuada utilización del Predictivo.

Se define la necesidad de implementar una métrica que, tras la aplicación correcta del predictivo, nos permita medir los resultados y el progreso de su implantación que, traducido a beneficios tangibles en la cuenta de resultados permitirán a la dirección general de las empresas apreciar lo mucho que puede aportar esta estrategia y la rapidez con que se puede obtener el retorno de la inversión.

A Modo de Introducción

Las actividades de mantenimiento se han convertido en una función crítica y esencial para la empresa, que va más allá de la mera conservación y reparación, al permitir la optimización de la gestión de activos materiales y humanos, incluyendo actividades relativas a seguridad, medio ambiente, calidad y productividad.

En muchas plantas se está implementando la metodología de Mantenimiento centrado en Fiabilidad (RCM)

Como vemos el RCM se centra en dos palabras: Fiabilidad y Mantenimiento.

Mientras una mayoría de personas se sienten cómodas con “Mantenimiento”, el término “Fiabilidad” no está comprendido totalmente en su significado y extensión.

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Cuando preguntamos en las empresas por el responsable de Fiabilidad, la mayoría de las respuestas señalan al jefe de Mantenimiento.

Si nos atenemos a las definiciones más difundidas encontramos que:

• Mantenimiento es definido como acción o acciones que tienen como objetivo mantener un artículo o restaurarlo a un estado en el cual pueda llevar a cabo alguna función requerida.

• Fiabilidad de un sistema se define como la probabilidad de que ese sistema funcione o desarrolle una cierta función, bajo condiciones fijadas y durante un período de tiempo determinado.

Mientras que el Mantenimiento es una tarea funcional encargada a un determinado grupo de personas, la Fiabilidad es una función estratégica que afecta a todas las áreas de la planta: producción, ingeniería, compras, que deberán estar unidos para lograr su objetivo y con sus metas alineadas con la visión del negocio.

Evidentemente el departamento de mantenimiento tiene una importante participación en la fiabilidad. Su enfoque debe ser el de “no hacer mantenimiento”. Para ello estará enfocado a utilizar técnicas de monitorizado de condición (CBM), analizar modos de fallo (FMECA), eliminar causas raíz de fallos (RCA).

Sin embargo, actualmente todavía existe la idea de que el departamento de mantenimiento tiene sus propios objetivos: Cumplir con las tareas preventivas (aunque sean innecesarias), cumplir plazos en paradas de planta, ejecutar órdenes de trabajo y mejorar el MTTR. Esto conduce a que la mentalidad de la mayor parte de los departamentos de mantenimiento sea totalmente reactiva cuando la actividad de mantenimiento debe ser eminentemente proactiva.

Durante muchos años se ha sostenido el paradigma de que “cuanto más viejo es un equipo más probable es que falle”.

Esta creencia se deshizo cuando, con la introducción del RCM, se demostró que no sólo había un modelo de evolución hacia el fallo de los distintos equipos sino al menos seis modelos Weibull diferentes de los cuales unos estaban relacionados con la edad del activo (y por tanto se adaptaban al viejo paradigma) pero otros, en un porcentaje mucho mayor (del orden del 80%) eran de naturaleza aleatoria, esto es, el fallo podía presentarse en cualquier momento.

Hoy sabemos por tanto, que:

1. En la mayor parte de los casos la aparición de un fallo es totalmente aleatoria con respecto al tiempo de funcionamiento del activo.

2. El modelo más repetido (68% de los casos) de evolución hacia el fallo es el que se representa en la figura 1

3. Los fallos no se repiten nunca con un intervalo fijo de tiempo

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Figura 1: El modelo más repetido de evolución hacia el fallo

Preventivo o Predictivo. ¿Qué elegir? En la figura 1 vemos que, tras el conocido período de rodaje siguiente a una gran reparación o en las primeras horas de funcionamiento de una nueva máquina, el riesgo de fallo es máximo e irá decreciendo a medida que transcurren las primeras horas/días de funcionamiento. Esto lo ilustra el hecho demostrado de que más del 70% de los fallos que una máquina producirá entre dos intervenciones consecutivas de mantenimiento, se presentan en la semana siguiente a una gran revisión.

Una vez transcurrido el período de rodaje, la pendiente de evolución hacia el fallo será prácticamente nula pero el fallo en sí mismo se podrá presentar en cualquier momento. Lo hará por tanto de una forma totalmente aleatoria y con una pendiente de evolución mayor o menor en función del modo de fallo de que se trate. (Figura: 2)

Fig.:2 Pendiente de evolución según el modo de fallo

Este modelo de evolución al fallo pone en cuestión el mantenimiento preventivo basado en el calendario o en horas de funcionamiento (en adelante PM)

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Supongamos que experiencias anteriores, o recomendaciones del fabricante nos indican que un determinado equipo o componente va a trabajar sin problemas durante un período mínimo de 10.000 horas. Para “curarnos en salud” y anticiparnos al fallo planificamos y programamos un plan de inspección/reparación/sustitución a llevar a cabo cada 8.500 horas (Tarea de PM). Lo que no estamos teniendo en cuenta es el riesgo que corremos dado que el fallo puede presentarse en cualquier momento.

1. Si el fallo aparece antes de las 8.500 horas estaremos obligados a recurrir al Mantenimiento al Fallo con el correspondiente incremento de costo e indisponibilidad que ello supone.

2. Si por el contrario se cubren las 8.500 horas establecidas para la revisión/reparación preventiva del equipo y, al llevar esta a cabo, descubrimos que el equipo y sus componentes estaban aún en perfecto estado, quiere decir que el equipo habría aguantado no sólo las 10.000 horas establecidas por el fabricante sino probablemente un mayor número de ellas. La conclusión sería que con la tarea de Mantenimiento Preventivo estamos incurriendo en dos problemas:

a. Estamos haciendo demasiado mantenimiento y por tanto aumentando los costos, pues no cabe duda que el mantenimiento cuesta dinero.

b. Estamos sometiendo la máquina a desmontajes y nuevos montajes innecesarios y al riesgo aumentado de fallo al someter a esta a un nuevo período de rodaje.

Todo ello concluye en que las reparaciones se deberían llevar a cabo sólo cuando realmente sean necesarias.

La parte positiva de la historia reflejada en el gráfico de la figura 2, es que aunque la aparición de un fallo es totalmente aleatoria, siempre dará algún síntoma de inicio del mismo. Al instante temporal en que ese síntoma aparece es al que llamamos “fallo potencial” o punto “P” de la conocida curva P-F (figura 3)

Fig.:2 Curva P-F de evolución hacia el fallo

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Nuestro interés debe ser detectar lo más prematuramente posible, la aparición de un fallo potencial. Esta es la tarea básica del Mantenimiento Basado en Condición o Mantenimiento Predictivo. (en adelante PdM)

Cuanto antes detectemos la presencia de un fallo más tiempo tendremos para Planificar y Programar la intervención de Mantenimiento que no se hará más a intervalos fijos sino en función de la necesidad.

Es aquí donde el Mantenimiento Predictivo (PdM) juega un papel preponderante puesto que su objetivo fundamental es detectar la aparición de los fallos lo antes posible para evitar su desarrollo hasta el fallo total.

Para este fin, se dispone hoy de una serie de técnicas: Análisis de vibración, termografía, análisis de aceites, Captación de ultrasonidos, Análisis de corriente en motores, que permiten la citada detección temprana del síntoma de fallo.

En función del Modo de Fallo que se esté desarrollando, será necesario utilizar una u otra técnica o bien una combinación de ellas para asegurar la detección (figura 4).

Cuanto más tiempo nos anticipemos al fallo, más tiempo dispondremos para la necesaria tarea de Planificar y Programar la acción correctora antes de que se llegue al fallo total.

Fig.:4 Técnicas a utilizar en el dominio del predictivo según modo de fallo

Llegados a este punto, podemos extraer dos conclusiones:

1. El Mantenimiento Preventivo Basado en Calendario (PM) no es el método más eficaz para detectar el 68% de los modos de fallo que según el modelo de evolución estudiado se pueden presentar de forma totalmente aleatoria.

2. Por el contrario, el Mantenimiento Preventivo Basado en Condición o Mantenimiento Predictivo (PdM) nos permitirá identificar el inicio del fallo desde el instante en que aparecen los primeros síntomas.

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El proceso de Análisis de Modos de Fallo y sus Efectos (FMEA) o el más completo Análisis de Modos de Fallo, Efectos y Criticidad (FMECA) son etapas básicas en la implantación de RCM y se llevarán a cabo para:

1. Determinar el método de Mantenimiento más eficaz: Preventivo o Predictivo 2. Determinar la Técnica o Técnicas Predictivas a utilizar para detectar cada

modo de fallo 3. Establecer la frecuencia de inspecciones teniendo en cuenta la rapidez de

evolución hacia el fallo total de los distintos modos de fallo de cada equipo o sistema.

Reducción de tareas de Preventivo En muchas plantas este estudio resulta en demasiadas tareas de Preventivo y pocas de Predictivo.

Un análisis de las tareas de Preventivo nos lleva, en muchos casos, a las siguientes conclusiones:

• La mayoría de las tareas de PM no están basadas en modos de fallo • No hay suficiente detalle en las tareas de PM a realizar, que representen un

valor añadido • Demasiadas tareas especificadas incorrectamente que resultan en que a

menudo no son llevadas a cabo • La indisponibilidad de los activos durante las tareas de PM puede “echar por

tierra” las mejoras conseguidas en Fiabilidad. • Ampliamente difundida dependencia de las sugerencias del fabricante

Si se está llevando a cabo una tarea que:

• No tiene la posibilidad de identificar un modo de fallo • No es una exigencia legal • No previene un modo de fallo

Implica que estamos simplemente gastando tiempo de nuestro equipo de profesionales al tiempo que incrementando innecesariamente los costos de Mantenimiento.

Así en un caso concreto hemos visto que, de las tareas de mantenimiento preventivo son muchas las que se pueden eliminar, reemplazar o reasignar, con el consiguiente ahorro de tiempo y dinero como se ve en la tabla de la figura 5

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Figura 5: Análisis para optimización de tareas de Mantenimiento Preventivo

Del caso anterior se desprende que sólo se deberían mantener como tareas preventivas un 10% del total de las incluidas en nuestro plan mientras que un 32% del total, pueden reemplazarse con Predictivo.

En el gráfico de la figura 6 podemos ver cómo cuanto mayor es el porcentaje de equipos incluidos en PM mayor es el costo de mantenimiento (expresado como porcentaje respecto al valor de reposición del activo)

Figura 6: Evolución del costo de mantenimiento en función del porcentaje de Preventivo

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Ventajas de utilización del PdM

En la figura 7 podemos ver de qué manera el porcentaje de cobertura de nuestros activos con una sola de las técnicas de monitorizado de condición utilizadas en Mantenimiento Predictivo, influye en la reducción de los costos de mantenimiento

Figura 7: Evolución del costo de mantenimiento en función del porcentaje de cobertura aplicado a los activos con una sola de las técnicas disponibles (vibración)

Si en lugar de una sola técnica utilizásemos, de entre todas las disponibles, las que fueran necesarias para asegurar la detección prematura de cualquier modo de fallo podríamos obtener resultados como los que se indican en la tabla de “benchmark” de la figura 8

De esta forma vemos que las plantas en las que el grado de implantación se encuentra en la parte superior del primer cuartil (88% de cobertura en vibración, 71% cobertura en termografía aplicada a la mecánica, etc.) mantienen un ratio Costo de mantenimiento sobre valor de reposición del activo de un 1,40%. En el otro extremo, las plantas que tienen su porcentaje de cobertura en el centro del cuarto cuartil, esto es en valores muy bajos (9,25% en vibración, 3,60 en termografía mecánica, etc.) presentan el ratio costo de mantenimiento sobre costo de reposición del activo en un ¡13,70%!

No es complicado averiguar en qué situación está nuestra planta, comparada con la “excelencia”, para darnos cuenta de en qué medida puede el mantenimiento predictivo correctamente implementado ayudarnos a mejorar los resultados de la empresa.

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Figura 8: Costo de mantenimiento en función del porcentaje de cobertura con las diferentes técnicas disponibles

Pero es más, el aumento de Fiabilidad de nuestros activos va a permitir que se vea también mejorada la Disponibilidad de la Planta y con ello el aumento de producción. El conocimiento de la fiabilidad de los activos y sus componentes va a permitir al departamento de compras decidir que equipos comprar y no hacerlo exclusivamente por precio. La calidad del producto fabricado va a aumentar ampliando así la confianza de nuestros clientes. La seguridad de nuestra instalación se va a ver aumentada tanto desde el punto de vista de seguridad para las personas como para el deterioro medio-ambiental.

En su libro Plant Engineers Handbook, Keith Mobley asocia los siguientes beneficios al PdM:

• Costos de mantenimiento reducidos al 50% • Fallos inesperados reducidos en 55% • Tiempo de reparación reducido en 60% • Inventario de repuestos reducido al 30% • 30% de incremento en el tiempo medio entre fallos (MTBF) • 30% de aumento en tiempo efectivo de producción

Y para una típica planta de fabricación, una reducción del 10% en los costos de Mantenimiento tiene el mismo impacto en los resultados de la planta, que un 40% de incremento en las ventas.

¿Por qué no se utiliza más el PdM?

Si lo comentado hasta aquí es cierto, y estamos convencidos de ello, ¿Por qué en una mayoría de plantas no se utiliza o está desprestigiado el Predictivo? ¿Por qué algunas empresas empiezan utilizándolo pero abandonan después de un tiempo?

Existen, en nuestra experiencia, una serie de causas que conducen al abandono y al fracaso y de las que, entre otras, podríamos destacar las siguientes:

• El PdM se limita a una pura recolección de datos que nunca se transforman en información

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• La frecuencia de las mediciones en el monitorizado de condición se determina, erróneamente en función de la criticidad del activo cuando debería ser establecida a partir del conocimiento de los modos de fallo y la rapidez con que estos se desarrollan

• Se aplican las diferentes técnicas de PdM a sólo un pequeño porcentaje de la lista de activos

• Hay una excesiva dependencia de una sola técnica (frecuentemente la vibración)

• Excesiva dependencia de criterios de alarma obsoletos • Pobre calidad de informes y flujo de información • No existe seguimiento post-reparación ni análisis causa-raíz • No hay una métrica establecida para el seguimiento de los resultados.

Conclusión

Nuestra experiencia nos dice que alcanzar la excelencia en Mantenimiento Predictivo no es una tarea sencilla. Cada planta es diferente con diferentes estilos de gestión y diferentes objetivos de negocio. El logro de los objetivos señalados sólo se conseguirá aplicando las prácticas correctas de Mantenimiento Predictivo y nunca limitándonos a aplicar una de las técnicas descritas de una forma más o menos anárquica.

En la mayoría de los casos, y para alcanzar el éxito, será necesario el apoyo de personal externo especializado en esta tarea quien, aplicando la correcta métrica será capaz de mostrar los resultados perseguidos en el más corto período de tiempo.

En cualquier caso, el Mantenimiento Predictivo es un proceso que lleva hacia la excelencia en Mantenimiento y que desde luego, merece la pena implementar.

Referencias: John Moubray – Reliability Centered Maintenance

Keith Mobley – Plant Engineers Handbook

Allied Reliabilty – Asset Health Assurance

Ron Moore – Making Common Sense Common Practice

Jim August – Applied Reliability Centered Maintenance