1._Introduccion Mantenimiento Predictivo
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Dr. Ing. Eduardo Diez Cifuentes
Dr. (c) Ing. Jorge Gonzlez Salazar
Departamento de Ingeniera Mecnica
Universidad de La Frontera
Mantenimiento Predictivo
Unidad 1: Introduccin
2012
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Qu es mantenimiento?
Por qu es necesario el mantenimiento?
Cmo se lleva a cabo el mantenimiento?
Cmo enfrentamos la falla repetida de un componente?
Quin cree usted que es el ingeniero mejor capacitado para
innovar en temas de
mantenimiento?
Ingeniera de Mantenimiento
www.emersonprocess.com
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Objetivo del mantenimiento: maximizar la disponibilidad de los equipos al costo mnimo.
Disponibilidad: % del tiempo planificado de produccin, que un equipo es capaz de
desarrollar la funcin para la cual fue concebido (o est listo para realizarla).
Costos de mantenimiento representan la mayor parte de los costos de operacin.
De donde provienen los costos de mantenimiento:
- Paradas de produccin (Planificadas y de emergencia).
- Rechazo de productos.
- Costos de mantenimiento directos: horas hombre, sobretiempos,
inventarios de repuestos, reparacin de partes y piezas.
Introduccin: Problemtica
asociada al mantenimiento
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Mantenimiento tiene impacto en: Seguridad, calidad del producto, costo de produccin y utilidades del negocio
Tradicionalmente el mantenimiento ha sido mirado como un mal necesario: Lubricacin para evitar el desgaste, inspecciones
para evitar sorpresas, etc.
Esta visin ha cambiado desde el desarrollo del microprocesador y los sistemas de medicin basados en computadores
personales.
1. Programas de gestin del mantenimiento
2. Sensores e instrumentacin para diagnstico de la condicin
3. Hardware para recoleccin y procesamiento de seales en tiempo real.
Introduccin: Problemtica
asociada al mantenimiento
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Evolucin del Mantenimiento en el siglo XXI
1 generacin: Hasta la 2 guerra mundial
Poca mecanizacin, prioridad de prevencin de fallas era baja.
Mquinas con factores de seguridad altsimos Equipos confiables.
El mantenimiento se limitaba a rutinas de limpieza y lubricacin.
2 generacin: Desde la 2 guerra mundial
Aumenta la demanda de bienes y la demanda de mano de obra aumenta la mecanizacin.
Aumento del inters por la disponibilidad. Surgimiento del mantenimiento preventivo con reparacin mayor (overhaul) a intervalo constante.
3 generacin: Desde mediados de los 70s
Creciente competencia en el mercado (JIT)
Confiabilidad, clave en industrias como salud, comunicaciones, navegacin area
Mantenimiento productivo total (TPM), Mantenimiento centrado en confiabilidad (RCM), mantenimiento sintomtico
Introduccin: Problemtica
asociada al mantenimiento
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Introduccin: Filosofas de
Mantenimiento
Tradicionalmente se consideran dos estrategias de mantenimiento: reactivo y preventivo, pero hay otros enfoques.
Mantenimiento reactivo
Tambin conocido como mantenimiento a la falla o correctivo
Cuando una mquina falla, se repara.
Caractersticas:
- Alto costo por inventario de repuestos
- Alto costo por horas extras
- Baja disponibilidad de los equipos paradas de produccin
- Necesidad de personal capaz de reaccionar rpido a la falla
En resumen, mantenimiento reactivo implica mayores costos de mantenimiento y baja disponibilidad de los equipos.
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Introduccin: Filosofas de
Mantenimiento
Mantenimiento preventivo (o planificado)
Se basa en tiempo. Las tareas de mantenimiento se basan en el tiempo transcurrido o las horas de operacin del equipo.
Ejemplos: tareas de lubricacin, paradas programadas de planta, recambio de componentes de mquinas por tiempo, etc.
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Introduccin: Filosofas de
Mantenimiento
Curva de la baera, vida til del equipo y tiempo medio antes de una falla (MTTF, Mean Time To Failure)
Las reparaciones del equipo se planifican en base al MTTF.
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Introduccin: Filosofas de
Mantenimiento
Cul es el problema de programar el mantenimiento utilizando este enfoque?
La forma de operar un equipo y las variables de operacin definidas por el proceso afectan la vida til de la mquina.
El tiempo medio entre fallas no ser el mismo para dos equipos idnticos operando bajo distintas condiciones. Incluso puede
ser distinto para dos equipos idnticos operando bajo las mismas
condiciones (rodamientos).
Adems, el MTTF para algunos elementos de mquina es muy variable (Rodamientos).
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Introduccin: Filosofas de
Mantenimiento
Utilizando este enfoque siempre existir la posibilidad de que planifiquemos
reparaciones innecesarias, con el costo
que ello involucra.
Utilizando este enfoque siempre existir la posibilidad de que el equipo presente una
falla catastrfica, con el costo que ello
involucra.
Mantenimiento predictivo
Tambin se conoce como mantenimiento sintomtico o basado en la condicin.
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Introduccin: Filosofas de
Mantenimiento
El objetivo es optimizar las labores de mantenimiento por medio de la evaluacin continua de la condicin mecnica de los
equipos (Medicina de mquinas).
Para cumplir este objetivo se dispone de varias herramientas como son: Anlisis de vibraciones, termografa, anlisis
tribolgico, etc.
Resultado desde el punto de vista del mantenimiento:
1. Mejoramiento de la disponibilidad
y vida de los equipos y sus componentes.
Se evitan fallas mayores.
2. Reduccin de costos de mantenimiento.
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Introduccin: Filosofas de
Mantenimiento
En qu consiste un programa de mantenimiento predictivo?
Es un programa basado en la condicin de los equipos
No se planifica en base a estadsticas industriales o de planta (Datos del fabricante, experiencia previa, etc.)
Se planifica basado en la condicin mecnica de la mquina y en los sntomas que la mquina emite al exterior.
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Introduccin: Filosofas de
Mantenimiento
Principio del monitoreo de la condicin: Tendencia
Los sistemas de control distribuido (DCS) de planta permiten el registro automatizado y visualizacin de mltiples variables de proceso.
Otras variables ms especficas pueden construirse midiendo la variable y usando programas especficos de gestin de mantenimiento.
- Temperatura
- Corriente
- Vibracin y ruido
- Contaminacin en el aceite
- Degradacin de propiedades del
aceite
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Introduccin: Filosofas de
Mantenimiento
Cul es el rol del mantenimiento?
Mantener Reparar
1. Disponibilidad ptima: Alcanzar y sustentar en el tiempo una
disponibilidad ptima de los equipos de la planta.
2. Condiciones de operacin ptimas: Que aseguren que la planta opere
en su ptimo (velocidad de produccin, calidad del producto, etc.)
3. Utilizacin de los recursos de mantenimiento mxima: inventarios,
subcontratos, repuestos, etc.
4. Vida de equipos ptima: es una forma de reducir los costos de
mantenimiento.
5. Inventario de repuestos mnimo: se puede alcanzar con estrategias de
mantenimiento predictivo.
6. Capacidad de reaccin rpida: Es imposible evitar todas las fallas
catastrficas.
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Mantenimiento Proactivo
No se considera una forma tradicional de hacer mantenimiento, es ms bien una actitud de los encargados del mantenimiento
(Profesionales, tcnicos, etc.)
Proactividad: Capacidad para crear o controlar una situacin, ms que responder a ella.
La proactividad es una actitud muy valorada en cualquier profesional (Ver requisitos de trabajo del diario).
Introduccin: Filosofas de
Mantenimiento
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Si un equipo falla continuamente, un ingeniero proactivo hace ms que reparar la falla una y otra vez: Busca la causa de la
falla y la corrige.
Para ser proactivo no basta con tener actitud, es fundamental conocer las mquinas y contar con herramientas de
diagnstico de la condicin de equipos: Mantenimiento
predictivo.
En ingeniera de mantenimiento la proactividad se relaciona con la bsqueda de la causa de las fallas y el funcionamiento
ptimo de las mquinas.
Objetivo: Maximizar la vida til de los equipos y usar los recursos de manera eficiente.
Introduccin: Filosofas de
Mantenimiento
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Ejemplo: Vida til de los rodamientos.
Teora de vida del rodamiento segn ISO 281:
L10 = (C/P)p
L10 h = 106/(60n) L10
L10 = Vida nominal (Al 90% confiabilidad), [millones de revoluciones]
L10h = Vida nominal (Al 90% confiabilidad), [horas de operacin]
C = Capacidad de carga dinmica, kN]
P = Carga dinmica equivalente, [kN]
n = Velocidad de rotacin, [r/min]
p = exponente de la ecuacin de vida
3 para rodamientos de bola
10/3 para rodamientos de rodillos
La vida se ve fuertemente afectada por la carga que soporta el rodamiento.
Introduccin: Filosofas de
Mantenimiento
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Ejemplos de problemas que modifican las condiciones de carga de un rodamiento:
- Desbalanceamiento del rotor
- Desalineamiento entre ejes
Introduccin: Filosofas de
Mantenimiento
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Nueva teora de vida del rodamiento segn SKF:
Lnm = a1 aSKF L10
Lnm = Vida ajustada de acuerdo a nueva teora SKF
Lnmh = Vida ajustada de acuerdo a nueva teora SKF
L10 = Vida nominal
a1 = Factor de confiabilidad
aSKF = Factor SKF de modificacin de la vida
La vida se ve fuertemente afectada por las condiciones de lubricacin del rodamiento.
Introduccin: Filosofas de
Mantenimiento
www.machine design.com www.skf.com
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Introduccin: Filosofas de
Mantenimiento
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Mencione algunos ejemplos de problemas de lubricacin que pueden afectar la vida del rodamiento.
Introduccin: Filosofas de
Mantenimiento
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El mantenimiento proactivo es a donde deben apuntar los ingenieros de mantenimiento en la actualidad.
Ejemplos de proactividad en el mantenimiento de rodamientos.
Introduccin: Filosofas de
Mantenimiento
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Introduccin: Justificacin
Econmica de un Plan Predictivo
Justificacin puede llegar a ser complicada debido a la falta de informacin dentro de la empresa.
Inversin en equipo para mantenimiento predictivo necesita considerar aspectos que son difciles de medir.
Caso fcil de justificar: proceso en que la mquina crtica es totalmente dependiente de un componente como un rodamiento
o caja de engranajes, y la falla produce una parada de
produccin que afecta a gran parte de la planta.
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Introduccin: Justificacin
Econmica de un Plan Predictivo
Ejemplo 1: Accionamiento de camin para transporte de mineral. Minera del cobre.
Costo del sistema de monitoreo
V/S
Costo de parar produccin + costo de ingreso de mquinas
externas a faena + costo de reparacin
Ejemplo 2: Turbina a vapor. Celulosa.
Costo del sistema de monitoreo
V/S
Costo de: KWhr que dejo de producir + multas + reparacin
turbina
Observar que la criticidad viene dada principalmente por el efecto de la detencin de la mquina, no por el costo del equipo
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Introduccin: Justificacin
Econmica de un Plan Predictivo
A veces la justificacin no es tan evidente, o lo es para el ingeniero de mantenimiento, pero no para el departamento de
adquisiciones.
Cualquier ingeniero de mantenimiento debe observar siempre indicadores tpicos del desempeo de la planta, tales como:
- Frecuencia de fallas
- Aleatoriedad de las fallas
- Necesidad de repetir reparaciones
- Nmero de defectos en los productos
- Consumo energtico durante operacin
- Otros
Estos indicadores sirven para planificar el mantenimiento.
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Introduccin: Justificacin
Econmica de un Plan Predictivo
Es difcil cuantificar estos indicadores en trminos de prdidas econmicas de manera precisa.
Entonces: Cmo justificamos el gasto en equipo para monitoreo de la condicin?
Se debe justificar como una inversin de capital, mostrar buen retorno tangible en corto tiempo.
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Introduccin: Justificacin
Econmica de un Plan Predictivo
Es fundamental contar con indicadores de lo que le cuesta a la empresa la parada del equipo.
Se debe incluir cada beneficio que produce la incorporacin del equipo de monitoreo de la condicin.
Ejemplo: Efecto de la carga en la vida del rodamiento. Aleatoriedad de la falla.
Tambin se debe incluir todos los costos, que no solo se refieren al costo del equipo, tambin capacitacin de personal,
instrumentacin, sensores, etc.
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Introduccin: Justificacin
Econmica de un Plan Predictivo