Optimice sus activos mediante el mantenimiento centrado en la confiabilidad

En la literatura técnica, el mantenimiento centrado en la confiabilidad (RCM, por sus siglas en inglés) continúa apareciendo como la dirección estratégica futura prominente en el mantenimiento de maquinaria, y con razón. RCM es el mejor método a utilizar para optimizar la confiabilidad operacional de los equipos de la planta. Es importante que los ingenieros de lubricación, analistas de lubricantes y otros profesionales de la tribología comprendan el RCM y cómo el análisis del lubricante y la gestión de la lubricación encajan en el panorama del RCM.

Optimización de la confiabilidad

RCM es el proceso sistemático para optimizar la confiabilidad y las tácticas de mantenimiento asociadas con respecto a los requisitos operacionales. La optimización económica de la confiabilidad de la máquina en relación con los objetivos organizacionales es el objetivo principal del proceso RCM. En pocas palabras, RCM ayuda a garantizar que si se gasta un dólar en mejorar la confiabilidad, se recuperará el dinero completo, además de un retorno aceptable de la inversión.

Figura 1. Análisis económico de las inversiones en confiabilidad

Como se muestra en la Figura 1, la ley de los rendimientos marginales decrecientes se aplica a la implementación de medidas de mejora de la confiabilidad. Generalmente, el primer dólar invertido en mejorar la confiabilidad tiende a generar un mayor retorno de la inversión que cualquier dólar invertido posteriormente. El objetivo es llegar al punto de optimización en el que los beneficios de la confiabilidad, expresados como costos operativos totales, se maximicen mediante la reducción de costos. RCM es un conjunto de procedimientos sistemáticos de ingeniería para lograr y mantener este objetivo.

Los orígenes del RCM

Las raíces de RCM se remontan a la década de 1960, cuando se consideraba avanzado para mejorar la seguridad y confiabilidad de los aviones comerciales. Desde entonces, ha comenzado a trasladarse al sector industrial como resultado del trabajo realizado por varios autores. Sin embargo, si nos remontamos más atrás, RCM debe sus orígenes al desarrollo de la disciplina de la ingeniería de confiabilidad.

Fue aquí donde se crearon las herramientas analíticas fundamentales para estimar la confiabilidad de los componentes y sistemas eléctricos y mecánicos. En pocas palabras, RCM es un componente del movimiento de calidad enfocado en mejorar la seguridad, confiabilidad y productividad de los equipos de los que depende nuestra sociedad para el transporte, la potencia y la energía, y los bienes y servicios.

¿Por qué RCM y por qué ahora?

En una economía donde los precios se fijan globalmente, los empresarios deben producir productos de manera rentable (desde polipropileno hasta automóviles Plymouth) con equipos viejos operados y mantenidos por una fuerza laboral que se encuentra entre las más caras del mundo. Esto significa que los activos de fabricación deben ofrecer grandes resultados, al igual que las estrategias de mantenimiento, como RCM, para maximizar la rentabilidad.

Para lograr la optimización económica, RCM orienta la inversión en confiabilidad con medidas y técnicas de mejora, incluida la gestión y el análisis de la lubricación. La NASA ha identificado principios rectores específicos de RCM. Sin embargo, el ingeniero de confiabilidad debe responder las siguientes preguntas:

¿Qué se le pide que haga al sistema o equipo?
¿Qué fallas funcionales es probable que ocurran?
¿Cuáles son las posibles consecuencias de estas fallas funcionales?
¿Qué se puede hacer para prevenir estas fallas funcionales?

En el pasado, los intentos de lograr confiabilidad se hacían con reparaciones frecuentes. La estrategia se basó en el supuesto de que la tasa de fallas de las máquinas aumentaba a medida que envejecían. Si bien algunas máquinas fallan de esta manera, la mayoría de los sistemas complejos, como los que se encuentran en las plantas de proceso y fabricación, no lo hacen. En un estudio, 30 rodamientos rígidos de bolas idénticos se probaron hasta que fallaron en un banco de pruebas en condiciones altamente controladas.

La variación en los tiempos de falla fue tan grande que si se estimara estadísticamente el tiempo de reemplazo apropiado con un nivel de confianza del 95 por ciento, ¡la máquina nunca se pondría en marcha! En el campo, la variación en el tiempo hasta la falla es aún mayor. Por lo tanto, en muchos casos no se puede estimar eficazmente el plazo para la reparación de equipos complejos.

Seleccione una estrategia

Más recientemente, se han empleado termografía, análisis de vibraciones, análisis de lubricantes y otras herramientas de mantenimiento predictivo y monitoreo de condiciones en un intento por identificar fallas en etapas tempranas para poder programar acciones correctivas según su condición. También se han aplicado medidas proactivas para monitorear y controlar las causas raíz de la degradación y la falla.

Estas medidas que emplean técnicas y tecnologías avanzadas de mantenimiento han demostrado ser efectivas, pero si se aplican en exceso, pueden resultar costosas y contraproducentes. Además, en algunos casos, simplemente no proporcionan la mejora necesaria en confiabilidad para realizar el trabajo. En estos casos, se requiere el rediseño del sistema o el empleo de redundancia para lograr los objetivos de la organización.

El proceso para seleccionar una estrategia de confiabilidad según RCM es sistemático y lógico. Como sugiere la Figura 2, los activos se auditan con respecto a su rol en la confiabilidad y productividad general del sistema. Si es aceptable, no se requieren cambios. Si son inaceptables, las preguntas sobre la criticidad del activo definen la necesidad de identificar los medios más eficientes para lograr la confiabilidad necesaria.

Figura 2. Selección de una estrategia de confiabilidad

Si el activo se considera no crítico, por ejemplo, simplemente se hace funcionar hasta que falle y luego se repara o se sustituye. Para los sistemas de misión crítica, las técnicas de mantenimiento avanzadas suelen ser la primera opción porque su uso es relativamente económico en comparación con el rediseño y el empleo de redundancia.

En algunos casos, se requiere rediseño o el empleo de redundancias para cumplir con los objetivos de la organización. El rediseño en forma de medidas proactivas para controlar (y monitorear) la contaminación del lubricante, alineación, balanceo, etc., suele ser menos costoso de implementar que las estrategias de detección de fallas. Por el contrario, un rediseño más complejo del sistema suele ser costoso y a menudo produce resultados impredecibles.

El empleo de sistemas redundantes es el método más costoso para mejorar la confiabilidad, pero proporciona resultados precisos. El empleo de RCM ayuda a evitar la aplicación casual de la última estrategia panacea, evitando errores que desperdician recursos y proporcionan un rendimiento mediocre e impredecible.

La Tabla 1 resume las estrategias para lograr confiabilidad y las condiciones en las que se seleccionan en el proceso RCM. En el entorno competitivo actual, las organizaciones buscan estrategias de mantenimiento avanzadas, especialmente mantenimiento basado en condición, para proporcionar la confiabilidad necesaria a un costo mínimo. El costo de reparar o sustituir es bastante alto y su valor es dudoso

Tabla 1. Estrategias de mantenimiento

La compra y el mantenimiento de sistemas redundantes está reservado para los sistemas más críticos donde ninguna otra estrategia proporciona resultados satisfactorios. El avance de la tecnología ha llevado al mantenimiento basado en la condición a la vanguardia del movimiento RCM. La gestión de la lubricación y el análisis del lubricantes también desempeñan un rol integral.

Herramientas analíticas

El ingeniero de confiabilidad emplea una serie de herramientas analíticas para optimizar la confiabilidad en relación con los objetivos de la misión. Algunas de las herramientas más comunes incluyen:

Estadísticas de confiabilidad: Las estadísticas de confiabilidad difieren de las estadísticas experimentales convencionales. Proporcionan los medios para estimar la probabilidad de que un sistema cumpla su misión, dada una duración y condiciones de funcionamiento determinadas. Es importante conocer los métodos de ingeniería de confiabilidad antes de emprender un proyecto RCM.

Diagramas de bloques de confiabilidad: Una vez que se determina la confiabilidad del subsistema, el sistema se puede modelar de manera efectiva desde la perspectiva de la confiabilidad. Una vez construidos, los eslabones débiles generalmente se vuelven evidentes y pueden abordarse con medidas de aumento de la confiabilidad para eliminar las deficiencias. La Figura 3 ilustra ejemplos de diagramas de bloques de sistemas simples en serie, paralelo y combinados.

Figura 3. Sistemas en serie, paralelo y combinados

Análisis de modos y efectos de falla y criticidad (FMECA, por sus siglas en inglés): Es el proceso inductivo de identificar fallas funcionales primarias, sus modos o estados de falla relacionados, el efecto de los modos de falla en la operación del sistema y la criticidad asociada del modo de falla como una función de impacto y probabilidad. Esta valiosa herramienta analítica permite la eliminación o una mejor gestión de los modos de falla mediante la aplicación de técnicas avanzadas de mantenimiento, rediseño o redundancia.

Análisis de causa raíz de falla (RCFA, por sus siglas en inglés): Evalúa una falla después de que sucedió con la intención de determinar la causa raíz de su ocurrencia. Una vez que se determina la causa raíz, el ingeniero puede evaluar el riesgo de recurrencia, el éxito con el que se podría controlar la causa raíz y el costo de controlarla. Con esta información se puede tomar la decisión de implementar medidas de control o dejarla pasar

RCM y el profesional del análisis de lubricante

Después de un análisis cuidadoso, la optimización de la confiabilidad en una planta de fabricación de procesos o lotes generalmente incluye una gran dosis de mantenimiento proactivo y predictivo. Normalmente, la gestión de la lubricación es una de las principales candidatas a mejorar en la búsqueda de reforzar la confiabilidad de los sistemas mecánicos. Por lo tanto, el ingeniero en lubricación o el técnico en análisis de lubricante deberá proporcionar cierta precisión técnica en las siguientes áreas:

FMECA específico para lubricantes
Implementación de medidas proactivas de gestión de la lubricación.
Utilización efectiva de técnicas predictivas de análisis de lubricante.

Las fallas relacionadas con el lubricante a menudo se agrupan de manera un tanto informal bajo el término “lubricación inadecuada”. El ingeniero en lubricación sabe que una lubricación inadecuada puede referirse a una cantidad insuficiente de aceite, aceite incorrecto, aceite degradado, aceite contaminado, agotamiento de aditivos, especificaciones deficientes o muchas otras condiciones. Él o ella debe respaldar el proceso RCM con un FMECA relacionado con la lubricación más detallado, que represente adecuadamente factores como el equipo, la operación y el medio ambiente.

La Tabla 2 identifica varios de los modos de falla relacionados con la lubricación y las preguntas generales para las cuales el ingeniero en lubricación debe proporcionar información a FMECA. Muchos otros modos de falla específicos de la máquina se revelan mediante el análisis del lubricante y las partículas de desgaste. Esta información debe incluirse con precisión técnica en el proceso general del FMECA.

Tabla 2. Modos de falla relacionados con el lubricante

La gestión proactiva de la lubricación ofrece una forma económica de reducir la tasa de falla inherente de los sistemas mecánicos. Cuando se reduce la tasa de fallas, la confiabilidad aumenta para todos los períodos de duración de la misión. A menudo, la gestión de la lubricación puede eliminar la necesidad de medidas más drásticas y costosas. El ingeniero de lubricación o el técnico de análisis de lubricante deben coordinarse con el ingeniero de confiabilidad para comprender qué sistemas requieren un aumento de la confiabilidad.

El proceso debe culminar en forma de una lista de cambios para mejorar las especificaciones de lubricantes, la educación y el desarrollo del personal, mejorar el control de la contaminación, mejorar los mecanismos de aplicación de lubricante, mejorar las prácticas de prueba e inspección, y educar y capacitar al personal.

Efectividad del análisis de lubricante

El análisis de lubricante ha demostrado ser un método eficaz para programar cambios de lubricante por condición. Quizás lo más importante sea la efectividad del análisis de aceite, para identificar fallas de la máquina y respaldar el proceso de identificación de la causa raíz de la falla. Así como la sangre contiene pistas sobre la salud del cuerpo humano, el lubricante contiene información importante sobre la salud de la maquinaria.

En algunos casos, el análisis del lubricante proporciona las primeras señales de advertencia de problemas. En otros casos, proporciona información confirmatoria. Y, en ocasiones, no contiene ninguna información sobre una falla. Así como el médico emplea todas las técnicas y especialistas disponibles para detectar y comprender los problemas relacionados con la salud, el ingeniero de maquinaria debe seleccionar la combinación adecuada de técnicas y tecnologías de análisis para tomar la mejor decisión.

El tiempo de advertencia antes de una falla funcional que proporciona una técnica de monitoreo se llama intervalo P-F. P se refiere al momento en que se detecta una falla potencial y F se refiere al momento en que ocurre la falla real (Figura 4). Básicamente, cuanto más largo sea el intervalo PF, más tiempo tendrá disponible para tomar una buena decisión y planificar acciones. Como regla general, mejores decisiones y más tiempo de planificación minimizan el impacto financiero del evento en la organización.

Figura 4. Intervalo PF

La Tabla 3 resume una evaluación general de la efectividad de las herramientas principales de monitoreo de condición (análisis de lubricante, análisis de vibración y termografía) con respecto al intervalo P-F de detección y el análisis de la causa raíz de la falla. Es importante tener en cuenta las condiciones ambientales y de aplicación en las generalizaciones antes de seleccionar tecnología y tomar decisiones de implementación.

Tabla 3. Intervalo PF vs RCFA

En conclusión, las técnicas para mejorar la confiabilidad, incluida la gestión de lubricantes y el análisis de lubricante, deben armonizar y alinearse con el objetivo organizacional de optimizar la utilización de los activos y maximizar las ganancias. RCM es el corazón y el alma de este proceso. El ingeniero de lubricación y el analista de lubricantes desempeñarán

un rol cada vez más vital en el proceso RCM, además de formar parte del equipo de confiabilidad para lograr y mantener una confiabilidad optimizada de los activos.

Referencias

John Moubray. RCM II – Reliability-Centered Maintenance, second edition. New York: Industrial Press, Inc, 1997.
National Aeronautics and Space Administration. RCM Guide for Facilities and Collateral Equipment. 1996.

Noria Corporation. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América.