17 analisisdecriticidadamef henrry castro

7/25/2019 17 AnalisisDeCriticidadAMEF Henrry Castro

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Enfoque Holstico del Anlisis de Criticidad y el Anlisis de Modo y

Efecto de Fallas en el Diseo de un Plan de Mantenimiento PreventivoCastro, H .

1, Santos, J.

2, Vidal, A.

3

1Ing. Mecnico, Especialista en Diseo y Mantto. Ind., CVG Venezolana de Aluminio Venalum, Av. fuerzas

Armadas, Zona Industrial Matanzas, Cd. Guayana, Venezuela, Cdigo postal 8050,

[email protected],[email protected].

2 Ing. Mecnico, MSc. Ing. Mecnica, Universidad Simn Bolvar, Dpto. Procesos y Sistemas, Valle de

Sartenejas, Caracas, Venezuela, Cdigo postal 1080,[email protected]

3Ing. Mecnico, MSc. Ing. Mecnica. Prof. Agregado Dpto. de Conversin y Transporte, Universidad Simn

Bolvar Valle de Sartenejas, Caracas, Venezuela, Cdigo postal 1080,[email protected].

RESUMEN

Este trabajo se centra en exponer las ventajas de usar herramientas tales como el anlisis de

criticidad y el anlisis de modo y efecto de fallas (AMEF) al momento de disear un plan

de mantenimiento preventivo, todo ello basado en un modelo que estableci un conjunto de

acciones desarrolladas para ser aplicadas a un sistema de transporte de almina en una

industria reductora de aluminio. El sistema de transporte present un aumento significativo

de la frecuencia de fallas desde el ao 2004 hasta el 2008 conllevando a la necesidad de

establecer un plan de mantenimiento preventivo que permitiera mejorar la confiabilidad y

disponibilidad del mismo. El sistema de transporte es del tipo neumtico y est conformado

por Silos, Cajas de Distribucin y Vasijas de Presin. Para desarrollar los fundamentos de

estas herramientas de anlisis fue tomado en consideracin el flujograma diseado en el

modelo de acciones, y adems se utiliza un anlisis de Pareto y un anlisis de criticidad

para establecer un enfoque sistmico en la toma de las decisiones, que permita identificar

los subsistemas ms crticos en cuanto a la generacin de fallas y su impacto. Se

complementa el trabajo con anlisis de los modos y efectos de fallas (AMEF) de cada

subsistema para establecer las acciones de mantenimiento adecuadas, se emplearon los

datos de fallas existentes, para establecer mediante el uso de herramientas estadsticas lasfrecuencias de mantenimiento adecuadas a dicho sistema. Se define el plan de acciones de

mantenimiento y se implanta en un rea piloto, luego de un periodo de evaluacin, se

evidencian los cambios en los indicadores referidos a la confiabilidad y a la disponibilidad.

Palabras claves:Criticidad, AMEF, Decisiones.
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ABSTRACT

This work focuses on exposing the benefits of using tools such as critical analysis and

analysis of failure modes and effects (FMEA) when designing preventive maintenance

plan, all based on a model that established a set of actions developed to be applied to a

transport system alumina in an aluminum smelter industry. The transport system presented

a significant increase in the frequency of failures since 2004 to 2008 leading to the need for

a preventive maintenance plan that would improve reliability and availability. The transport

system is pneumatic and is comprised of Silos, Enclosures and Pressure Vessels. To

develop the foundations of these tools of analysis was taken into consideration the

flowchart designed on the model of actions, and also using a Pareto analysis and criticality

analysis to establish a systemic approach in making decisions, to identify most critical

subsystems in the generation of faults and their impact. Work is complemented with

analysis of failure modes and effects (FMEA) of each subsystem to establish appropriate

maintenance actions; we used existing fault data, to establish by using statistical tools

appropriate maintenance frequencies to that system. We define the maintenance action plan

and this is implemented in a pilot area, after an evaluation period, changes are evident in

the indicators relating to reliability and availability.

Keywords: Criticality, FMEA, Decisions.


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Enfoque Holstico del Anlisis de Criticidad y el Anlisis de Modo y

Efecto de Fallas en el Diseo de un Plan de Mantenimiento Preventivo

La automatizacin y masificacin de los procesos industriales mediante la incorporacin de

nuevas tecnologas, llevan consigo un aumento en la probabilidad de fallas en los sistemas,equipos y componentes que no llevan consigo el anlisis integral de sus procesos y la

evaluacin de las Fallas potenciales como parte integral de su diseo, manufactura,

mantenimiento y operacin. Desde hace varias dcadas se ha entendido que el riesgo

involucrado en estas fallas puede cuantificarse y es preferible mantener el control sobreestas, que actuar slo cuando dicha falla se presenta. Mediante esta concepcin filosfica el

resultado que generalmente se obtiene es una disminucin de los costos y un incremento en

la productividad con una mejor calidad de vida en el trabajo. Existen tcnicas yadesarrolladas para la evaluacin sistemtica e integral de los equipos de un sistemaindustrial que permiten a los diseadores, fabricantes y operadores actuar en funcin de ello

para minimizar y/o controlar las consecuencias de las fallas y que stas no se traduzcan en

prdidas econmicas para el sistema productivo. Algunas de estas tcnicas son: el Anlisisde Criticidad y el AMEF, el primero es una metodologa que permite jerarquizar sistemas,

instalaciones y equipos, en funcin de su impacto global, con el fin de facilitar la toma de

decisiones. Para realizar un anlisis de criticidad se debe: definir un alcance y propsito

para el anlisis, establecer los criterios de evaluacin y seleccionar un mtodo deevaluacin para jerarquizar la seleccin de los sistemas objeto del anlisis. El objetivo de

un anlisis de criticidad es establecer un mtodo que sirva de instrumento de ayuda en la

determinacin de la jerarqua de procesos, sistemas y equipos de una planta compleja,permitiendo subdividir los elementos en secciones que puedan ser manejadas de manera

controlada y auditable. Especficamente en el mbito de mantenimiento, al tener

plenamente establecido cuales sistemas son los ms crticos, se pueden establecer y ejecutarde una manera ms eficiente, por orden de prioridad, los programas y planes de

mantenimiento que ayuden a elevar la confiabilidad y disponibilidad de los equipos. El

segundo mtodo es el AMEF el cual permite registrar y cuantificar los modos de fallaspotenciales de un equipo (y si el equipo ya tiene un historial de fallas, es un terreno ya

ganado), evaluar sus controles actuales (planes de mantenimiento, equipos de monitoreo,sensores), resear las consecuencias y las posibles causas de dichos modos de fallas,

cuantificar sus riesgos y definir las acciones preventivas y correctivas para minimizar su

frecuencia. En detalle las acciones preventivas y correctivas en el AMEF estndireccionadas a actividades especficas de mantenimiento en una frecuencia adecuada

(resultado del anlisis estadstico de los modos de fallas involucrados, TPEF) para

posteriormente retroalimentar la informacin evaluando nuevamente los riesgos y luegorealizar los refinamientos adecuados infiriendo en una mejora continua. Es por ello que el

AMEF es un procedimiento de gran utilidad para aumentar la confiabilidad de un equipo o

sistema porque permite hallar soluciones e implantar controles a las fallas potenciales que

pueda presentar un proceso productivo antes de que estas ocurran.


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DESARROLLO

Para disear un plan de mantenimiento preventivo empleando un modelo de acciones,primero se comienza por identificar los sistemas, procesos y equipos, clasificarlos para su

estudio y anlisis, recopilar sus datos de fallas, analizar los planes actuales de

mantenimiento, realizar un Pareto de los equipos y desarrollar un anlisis de criticidad. Se

complementa todo con un Anlisis de Modo y Efecto de Fallas (AMEF) para afianzar en elmodelo la confiabilidad, y se realiza un anlisis estadstico para evaluar las frecuencias de

mantenimiento. El modelo obtenido se presenta en forma de flujograma (Ver Figura 1).

Inicio

Seleccionar

Sistema a

Estudiar

Identificar y Clasificar los

subsistemas que

componen el sistema

Recopilar informaci n

tcnica y datos de

fallas de los

subsistemas

Elaborar pareto del

sistema en estudio con

datos de fallas

Elaborar estudio de

criticidad del

sistema

Analizar los planes

actuales de

mantenimiento

Analizar estadsticamente

las fallas del sistema para

evaluar las frecuencias

de mantto.

Identificar las

funciones de los

subsistemas del

sistema

Identificar los modosde falla de cada

subsistema

Identificar los efectos

de las fallas del cada

subsistema

Identificar los

controles para la

deteccin de fallas de

los subsistemas

Elaborar tablas de

ocurrencia, severidad y

deteccin de fallas de los

subsistemas

Elaborar los AMEF de

los subsistemas

Evaluar los modos

de fallas

Calcular los IPR

IPR > 36

IPR > 96

IPR > 168

Ejecutar acci n

CLASE A

Ejecutar acci n

CLASE D

Ejecutar acci n

CLASE C

Ejecutar acci n

CLASE B

Nro. De fallas

actual (despues

de 1 ao) 36

IPR > 96

IPR > 168

Ejecutar acci n

CLASE A

Ejecutar accin

CLASE D

Ejecutar accin

CLASE C

Ejecutar accin

CLASE B

Nro. De fallas

actual (despus

de 1 ao) 36

IPR > 96

IPR > 168

Ejecutar acci n

CLASE A

Ejecutar acci n

CLASE D

Ejecutar acci n

CLASE C

Ejecutar acci n

CLASE B

Nro. De fallas

actual (despues

de 1 ao) 36

IPR > 96

IPR > 168

Ejecutar acci n

CLASE A

Ejecutar accin

CLASE D

Ejecutar accin

CLASE C

Ejecutar accin

CLASE B

Nro. De fallas

actual (despus

de 1 ao)


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Donde:

Imp. op. = impacto operacional (Imp. Op. = (nivel de produccin x TPPR x imp. prod.)Costo rep. = costo de reparacin.

Imp. seg. = impacto en la seguridad.

Imp. amb. = impacto ambiental.

Frec. = frecuencia de falla.

Para elaborar el AMEF al subsistema ms crtico del sistema de transportacin de almina

en estudio, se emplea la estructura de informacin presentada en la figura 2.

Falla potencial EvaluacinDescripcino Nmerodel equipo

1

Funcinde la

operacin2

Modode falla

3

Efecto dela falla

4

Causa dela falla

5

Controlesactuales

6

O

7

S

8

D

9

IPR

10

Ajuste

11

Descripcindel equipo osubsistema

que seanaliza

incluyendoinformacin

tcnica

Funcin yoperacindel equipoque se ha

deanalizar

Describircada

una delos

posiblesmodos

de fallas

Describirlos

elementosde lasfallas

Enumerarlas

posiblescausas de

cadamodo defalla y su

correlacincon la falla

Enumerarlos

controlesque

previenencada

modo defalla

OCURRENCI

A

SEVERID

AD

DETECCIN

RIESGO

Accincontingente

Accinpreventiva

Accincorrectiva

Figura 2. Formato AMEF. Fuente: Curso AMEF Germn Crespo 2006 Universidad Simn Bolvar.

Luego de realizar el flujograma del modelo se procede a realizar su implantacin: se inicia

con la agrupacin de las acciones clase A, B, C o D de acuerdo a los AMEF realizados, verfigura 3, especficamente con la frecuencia de las acciones obtenidas de los anlisis

estadsticos (Evaluacin de los tiempos entre fallas TEF) y las actividades de

mantenimiento a realizar propiamente dichas. Posteriormente se realiza una comparacinde los planes actuales de mantenimiento con la propuesta desarrollada en el AMEF,

haciendo nfasis en la caducidad que presenta el plan actual referente a las frecuencias de

mantenimiento en relacin al tiempo promedio entre fallas (TPEF) actual de cada modo de

falla analizado, incluyendo tambin las actividades actuales que no apuntan a minimizar lafrecuencia de fallas registradas en la base de datos de fallas. Luego de la comparacin de

ambos planes, y de demostrar la factibilidad y necesidad de aplicar el nuevo modelo, se

planifica y establece la cantidad de recursos necesarios (mano de obra, materiales e

insumos) para la nueva propuesta, ver figura 4, y se programa su implantacin.Generalmente de acuerdo a nuestra cultura de mantenimiento, se torna difcil demostrar y

convencer tanto a los entes directores de las empresas como al personal mantenedor-

operador de los equipos, la viabilidad y necesidad de evolucionar a nuevos modelos degestin de mantenimiento, sobre todo, los basados en ingeniera de confiabilidad. Es por

ello que una de las estrategias posibles para implantar un modelo como el que se presenta

en este artculo es el de proponer su ejecucin en un rea piloto y evaluarlo por un perodode tiempo, registrando nuevos indicadores que permitan visualizar un panorama real de la


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confiabilidad, disponibilidad y mantenibilidad de los equipos y hacer nfasis en la

potencialidad de los mismos para la toma de decisiones de tipo ejecutivo en la empresaapuntando al manejo eficiente y efectivo de los recursos de mantenimiento. Por otra parte

tambin se puede demostrar al personal mantenedor-operador de los equipos, que con

acciones de mantenimiento especficas en las frecuencias adecuadas, se hace ms efectivo

su trabajo y el impacto en la confiabilidad del equipo se va a ver reflejado casiinmediatamente, sin estar haciendo retrabajos y/o intervenciones repetitivas.

Figura 3. Listado de acciones de mantenimiento clase A, B, C, D. Fuente: Elaboracin propia.

Figura 4. Asignacin de Recursos (Horas-Hombre). Fuente: Elaboracin propia.

Al seleccionar el rea piloto, la ejecucin de las acciones clase A, B, C, D se registran en

una lista de chequeo, contemplando los equipos a inspeccionar, la actividad a realizar yplasmar cualquier observacin. La medicin de los indicadores se realiza mensualmente

(aunque puede ser diario y/o semanal) tomando en cuenta la frecuencia de fallas, el tiempo

promedio operativo, el tiempo promedio fuera de servicio, confiabilidad (al tiempo en

estudio), disponibilidad y mantenibilidad (a un tiempo meta). La frecuencia de fallas con la

implantacin del modelo disminuy de 5 a 6 fallas/mes a 3 fallas/mes, ver figura 5. El


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tiempo promedio operativo aument de 120 horas/mes a 200 horas/mes durante la

aplicacin del modelo, ver figura 6.

Figura 5.Frecuencia de Fallas Vasija 801>22. Fuente: Elaboracin propia.

Figura 6.Tiempo Promedio Operativo Vasija 801>22. Fuente: Elaboracin propia.

El tiempo promedio fuera de servicio disminuy a 1 hora-falla/mes, ver figura 7.

Figura 7. Tiempo Promedio Fuera de Servicio Vasija 801>22. Fuente: Elaboracin propia.


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La confiabilidad a 24 horas de operacin aument de 75% a 85%, ver figura 8. La

disponibilidad aument de 98,75% a 99,50%, ver figura 9.

Figura 8. Confiabilidad a 24 Horas Vasija 801>22. Fuente: Elaboracin propia.

Figura 9. Disponibilidad Vasija 801>22. Fuente: Elaboracin propia.

La Mantenibilidad a 0,5 horas se mantuvo relativamente igual (baj de 26% a 25%), ver

figura 10.

Figura 10. Mantenibilidad (a 0,5 horas de reparacin) Vasija 801>22. Fuente: Elaboracin propia.


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El tiempo de transporte de la seccin de prueba se mantuvo dentro del rango admisible (2,5

a 4 horas) un mes despus del inicio de las acciones hasta el trmino de la prueba, ver

figura 11.

Tiempo de Transporte Seccin 801>22

0

1

2

3

4

5

6

Ene

Feb

Mar

Abr

May

Jun

Jul

Ago

Sep

Oct

Nov

Dic

Ene

Feb

Mar

Abr

May

Jun

Jul

Ago

Sep

Oct

Nov

Dic

2008 2009

Meses

TiempoTransporte(hrs.)

T ie mpo d e T ra ns po rte (hrs .) T ie mpo Mn (hrs .) T ie mpo Max (hrs .)

Figura 11. Tiempo de Transporte. Fuente: Sistema supervisorio Integral de Reduccin II.

CONCLUSIONES

- El anlisis de los datos de fallas, el resultado del Pareto por componentes, el estudio

de criticidad y los AMEF de cada subsistema, permiten establecer criterios (tomar

decisiones) para definir hacia dnde dirigir las acciones de mantenimientopreventivo. La fortaleza de estas herramientas se apoya en que los datos sean

limpios y fidedignos. La validez de estas herramientas de trabajo y anlisis,reposa en la validez de los datos.

- El modelo es el resultado de una metodologa sistemtica (secuencia lgica deacciones) y sistmica (considerando integralmente todas las variables que

intervienen en el sistema), que permite consensuar dentro de cualquier grupo de

mantenimiento y partiendo de informacin real, decisiones sobre las acciones de

tipo preventivo para minimizar el impacto de fallas, aumentar la confiabilidad del

sistema y disminuir las acciones correctivas.

- Al identificar el conjunto ms crtico de un sistema en su aspecto de fallas y nmerode fallas, se centra la atencin en el problema, pero no es suficiente, se requiere

asociar la situacin con su posible riesgo. Para ello debe vincularse el problema conlos niveles de produccin, el impacto ambiental, el impacto en la seguridad y loscostos de mantenimiento. Esto se logra con los IPR, que complementan el enfoque

preventivo de frecuencia y actividades de mantenimiento.

- El modelo de acciones aqu propuestas sirve de insumo para la implantacin de un

modelo de mantenimiento con los recursos y planes que la empresa decida destinar

a tal fin. Aunque el modelo de acciones se implante en el conjunto ms crtico este


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puede hacerse extensivo haciendo el diseo especfico en cada caso, a los dems

sistemas de transportacin presentes en planta tales como el sistema de

transportacin de fluoruro y el sistema de transportacin de bao molido.

- El modelo se apoya en la informacin del rbol de componentes y despiecesexistentes en la base de datos, el mejorar esta informacin hasta un nivel de bloques

que permita analizar en ms detalle los subconjuntos presenta una oportunidad para

realizar una gestin integral del mantenimiento en forma rentable.

- El modelo tiene un elemento de verificacin y control anual de las acciones, los

niveles de criticidad de los subsistemas variaran de tal manera que se requiere porparte de los responsables analizar si es rentable continuar ajustando el modelo de

acciones o por el contrario mantener las acciones definidas para el mantenimiento

preventivo.

- La implantacin del modelo de acciones en un rea piloto y los resultados obtenidosen los indicadores evaluados, son de vital importancia para demostrar la factibilidad

del mismo para su establecimiento en el sistema de transporte en estudio, incluso su

extensin a toda la planta en funcin de comenzar una evolucin en la filosofa de la

gestin del mantenimiento y la toma de las decisiones que la acompaan.

REFERENCIAS

- Ballou, Ronald. Lgica Empresarial: Control y Planificaciones. 1

era

Edicin, edicionesDaz de Santos S.A. 1991.- Robles, Oscar. Manual de Operaciones y Mantenimiento Sistema Fase Densa V Lnea .

CVG Venalum 1994.

- Gil, Miguel. Filosofas de Mantenimiento CVG Venalum. CVG Venalum 1997.- Duffua, Salih. Sistemas de Mantenimiento, Planeacin y Control. Ediciones Limusa.

Mxico. 2005.

- Parra, Carlos. Curso ASME de MCC. Valencia 2005.

- Crespo, Germn. Curso de Anlisis Modo y Efecto de Fallas. Universidad SimnBolvar. Junio, 2006.

- Gutierrez, Humberto y De la Vara, Romn. Control Estadstico de Calidad y Seis

Sigma. 2da. Edicin. Editorial McGraw-Hill. 2009.- Milano, Teddy. Planificacin y Gestin del Mantenimiento Industrial. 1era Edicin.

Editorial Panapo. 2005.

- Castro, Henrry y Santos, Joaqun Modelo de Acciones y su implantacin para establecer

un mantenimiento preventivo en el sistema de transporte de almina en una reductora de

aluminio. II Conferencia en Confiabilidad Operacional, Caracas, 2012.

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