aspectos básicos de la ingeniería de mantenimiento
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Universidad Autónoma San Francisco
Escuela de Posgrado
TEXTO UNIVERSITARIO
Autor: Walter Guillermo Medina Velásquez
Arequipa – Perú
2016
ASPECTOS BÁSICOS DE LA
INGENIERÍA DE
MANTENIMIENTO
3
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN….……………………………………………………………….…….04
CAPÍTULO I: CONCEPTOS BÁSICOS DEL MANTENIMIENTO
A. OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO INDUSTRIAL……………………………. 06
B. TIPOS DE MANTENIMIENTO ……………………………………………...………10
C. ESTRATEGIA DE MANTENIMIENTO …………………………………………..…12
D. METODOLOGÍA PARA LA APLICACIÓN DEL MANTENIMIENTO
PREVENTIVO……………………………………………………………………..….15
E. CLASIFICACIÓN Y PRIORIZACIÓN DE EQUIPO. LA DISTRIBUCION DE
PARETO. CURVA ABC ……………………………………………………………..17
CAPÍTULO II: LA ADMINISTRACIÓN Y EL MANTENIMIENTO INDUSTRIAL
A. LA ADMINISTRACIÓN: DEFINICION Y CONCEPTOS BASICOS……….…….22
B. ¿CÒMO SE ADMINISTRA EL MANTENIMIENTO PREVENTIVO? ……….....24
C. LA ESTRUCTURA DE LA ORGANIZACIÓN DE MANTENIMIENTO………….32
D. EL FENÓMENO DE LAS FALLAS: CICLO DE VIDA DE UN EQUIPO……..…35
E. EVOLUCIÓN DE FALLAS ………………………………………………………..…39
CAPÍTULO III: EL COMPORTAMIENTO DE LOS EQUIPOS
A. ANÁLISIS DE FALLAS ………………………………………………………………44
B. PRESENTACIÓN DE DATOS EN FORMA GRÁFICA …………………………..46
C. LA FUNCIÓN DE TIEMPO GENERADA POR UN EQUIPO ……………………52
D. LA TÉCNICA DEL SUAVIZADO EXPONENCIAL ………………………………..56
CAPÍTULO IV: CONFIABILIDAD DE EQUIPOS
A. LAS DISTRIBUCIONES ESTADISTICAS: WEIBULL, EXPONENCIAL,
POISSON ……………………………………………………………………………..60
B. CONFIABILIDAD DE COMPONENTES Y EQUIPOS …………………………...69
4
C. MÉTODO PARA EL CÁLCULO DE LOS PARÁMETROS TÍPICOS DE LA
DISTRIBUCIÓN DE NEIBULL ………………………………………………….…..72
D. MANTENIBILIDAD: DEFINICIÓN Y CONCEPTOS BÁSICOS …………………78
E. MÉTODO PARA EL CÁLCULO DE LOS COEFICIENTES DE LA
DISTRIBUCIÓN DE GUMBELL TIPO I ………………………………………...….82
F. DISPONIBILIDAD: DEFINICIÓN Y CONCEPTOS BÁSICOS ………………..…85
G. CONFIABILIDAD DE SISTEMAS A PARTIR DE LA CONFIABILIDAD DE
COMPONENTES……………………………………………………………….…….88
H. LA ORGANIZACIÓN DE MANTENIMIENTO Y LOS SISTEMAS DE APOYO...90
I. LA LOGÍSTICA DE MANTENIMIENTO INDUSTRIAL …...………………………92
CAPÍTULO V: EJECUCIÓN Y CONTROL DE MANTENIMIENTO
A. EJECUCIÓN DEL MANTENIMIENTO…...……………………………………….100
B. LA ORDEN DE TRABAJO ……………………………………………………...…101
C. INFORMACIÓN Y DOCUMENTACIÓN…………………………………………..108
D. CLASIFICACIÓN Y CODIFICACIÓN DE EQUIPO ……………………………..108
E. MANUALES, INSTRUCCIÓN Y PROCEDIMIENTO………………………....…112
F. EL MANUAL DE MANTENIMIENTO………………………………………….…..114
G. GAMAS DE MANTENIMIENTO……………………………………………...……115
H. PROCEDIMIENTOS DE MANTENIMIENTO………………………………….…117
CAPÍTULO VI: INDICADORES DE MANTENIMIENTO
A. LOS INDICADORES: SU NATURALEZA Y REQUISITOS…………………….120
B. INDICADORES DE GESTIÓN PARA MANTENIMIENTO……………………...121
C. LOS COSTOS DEL MANTENIMIENTO………………………………………….125
D. INDICADORES DE CONTROL DE TRABAJO ……………………………...….128
E. INDICADORES DE EFECTIVIDAD DEL SISTEMA…………………….………129
ANEXOS………………………………………………………………………………...130
REFERENCIAS………………………………………………………………………...142
5
INTRODUCCIÓN
A lo largo de treinta años, en Latinoamérica se registró la mayor expansión de su
parque industrial, abriendo las puertas a un proceso que involucró a casi todas las
empresas de la zona, propulsado fundamentalmente por las cambiantes
condiciones de la economía, las tendencias en materia de políticas de intercambio
a escala continental y mundial, la imposición y el posterior levantamiento de
restricciones sobre la importación de productos terminados, así como por la
necesidad de diversificar las exportaciones e incrementar la calidad de los procesos
y productos, para que las organizaciones empresariales pudieran competir con
mayores ventajas en mercados cada vez más globalizados.
Como consecuencia del clima de transformaciones imperante en el ámbito mundial,
la demanda de mayores volúmenes de productos, con requisitos de calidad cada
vez más exigentes, y las barreras económicas que obstaculizaban el proceso de
renovación tecnológica, las empresas se vieron obligadas a establecer una política
de explotación intensiva de la maquinaria industrial.
Sin embargo, a pesar de someter a las plantas a regímenes de funcionamiento cada
vez más intensos, las actividades relacionadas con el mantenimiento industrial
siguieron siendo consideradas como labores de segundo orden. La función de
mantener, usualmente, se reducía a tratar, lo más rápidamente posible, de
restablecer el funcionamiento de las máquinas, cuando se producían las averías.
Se buscaba de esta manera contener, en la medida de las posibilidades, las
pérdidas ocasionadas por la interrupción de la actividad productiva, que se agravaba
a medida que se extendía la duración del lapso de inactividad.
Visto desde otro ángulo, las exigencias de las áreas de producción se superponían,
como criterio prevaleciente en las orientaciones de las empresas, dando lugar a la
instauración de una estrategia de mantenimiento correctivo, como medida única
para enfrentar los problemas de disponibilidad de la maquinaria, apartando casi por
completo la práctica del mantenimiento preventivo.
6
Esta costumbre, más generalizada de lo que pudiera pensarse, condujo
progresivamente, y en plazos relativamente breves, al deterioro de los equipos,
llevándolos a condiciones tales que los costos de penalización y reparación,
terminaban por colocarse muy por encima de lo que habría significado adoptar y
seguir una estrategia de mantenimiento, acorde con las características operativas y
la dinámica de fallas de las instalaciones.
A causa de la complejidad de los equipos, la aleatoriedad de los fenómenos de falla,
la cantidad y variedad de los recursos humanos, materiales, económicos e
informáticos, indispensables para dirigir las operaciones de mantenimiento, las
distintas formas de enfrentar los problemas de conservación de la maquinaria
industrial, exigen que el personal responsable de su planificación, organización, y
control, posea los conocimientos necesarios para gerenciar técnicamente los
sistemas de mantenimiento, utilizando herramientas modernas que apoyen el
proceso de toma de decisiones y contribuyan al logro de los objetivos, con elevados
niveles de calidad en la gestión administrativa y operacional.
En consideración de los distintos aspectos, técnicos y administrativos, que gravitan
entorno a la actividad de mantenimiento, y por su carácter multidisciplinario, se trata,
además de los tópicos relacionados directamente con la planificación del
mantenimiento industrial, e incluir otros temas de interés, tales como: los principios
fundamentales de la administración, los fenómenos de las averías de equipos y su
tratamiento desde el punto de vista estadístico, cuyo conocimiento es esencial para
poder enfrentar técnicamente la tarea de diseñar planes y programas de
mantenimiento, dentro de un enfoque de confiabilidad, seguridad y economía.
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CAPÍTULO I: CONCEPTOS BÁSICOS DEL MANTENIMIENTO
A. OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO INDUSTRIAL
El mantenimiento industrial, en forma general, es una actividad dirigida a
conservar los equipos e instalaciones en condiciones óptimas de funcionamiento,
durante un periodo predeterminado y al menor costo, contribuyendo así a lograr
los objetivos de la organización y brindando satisfacción a las expectativas de las
partes interesadas, es decir: los dueños de la empresa, sus empleados, clientes
y proveedores, así como de la sociedad donde la organización desarrolla sus
actividades productivas.
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1. PARÁMETROS DE MANTENIMIENTO: CONFIABILIDAD,
MANTENIBILIDAD Y DISPONIBILIDAD
a. Disponibilidad: se define como la capacidad de un componente, equipo o
instalación de realizar la función para la cual fueron diseñados, en el
momento en el cual se requiera su funcionamiento.
Está representada por la probabilidad de que el elemento se encuentre
disponible para su uso durante un periodo de tiempo establecido. Se
relaciona directamente con la confiabilidad y la mantenibilidad.
b. Confiabilidad: equivale a la probabilidad de que un componente, equipo o
instalación no experimente fallas durante un tiempo determinado, mientras
se encuentra en servicio.
c. Mantenibilidad: corresponde a la probabilidad de que un componente,
equipo o instalación que ha fallado, pueda ser reparado dentro de un
periodo de tiempo dado.
2. SEGURIDAD
Es la condición o característica que implica una reducción del riesgo que deriva
de la operación de una instalación, riesgo al cual se encuentra sometido el
personal de la organización, así como su posible impacto sobre el medio
ambiente y la comunidad.
a. Economía: situación de buen rendimiento que deriva de administrar la
organización dentro de un esquema de minimización de costos y
maximización de los beneficios.
b. Satisfacción de las partes interesadas: objetivo terminal que se vincula
al enfoque de garantía de calidad (Normas ISO-9000) que recomiendan su
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implantación en todos los niveles de la organización, para la consecución
de los objetivos de la empresa con criterios de calidad total.
c. ¿Qué es mantenimiento?: Es el conjunto de acciones necesarias para
controlar el estado técnico de los elementos que conforman una instalación
industrial y restaurarlos a las condiciones proyectadas de operación,
buscando la mayor seguridad, eficiencia y calidad posibles.
d. Incidencia económica del mantenimiento: En los países desarrollados,
el mantenimiento industrial representa en promedio el 5% del valor de venta
de los productos elaborados. Los países en desarrollo presentan valores
más altos y su tendencia es hacia el aumento. Esto implica que es necesario
prestarle cuidadosa atención a la organización de mantenimiento para
lograr su efectividad.
¿Qué factores determinan que haya necesidad de una organización apropiada
para el mantenimiento?
- La creciente mecanización. Esta contribuye a reducir la mano de obra
necesaria para la producción, pero aumenta las necesidades de
conservación.
- Mayor complejidad de los equipos, lo cual requiere servicios altamente
especializados.
- Aumento de los inventarios de piezas de repuesto y accesorios, que deriva
de la mecanización y de la complejidad de los equipos.
- Controles de producción más estrictos, cuya inobservancia provoca mayores
impactos en caso de interrupción de los procesos productivos.
- Plazos de entrega más breves, que hacen disminuir el volumen de inventario
de productos terminados, pero crean impacto en las condiciones de
operación.
- Exigencias crecientes de buena calidad, que hace más vendibles los
productos, pero exigen mayor urgencia en la corrección de cualquier
condición impropia de los equipos.
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- Costos mayores: la mano de obra es cada vez más cara y se producen
aumentos constantes en los precios de accesorios y materia prima.
- Creciente preocupación del entorno (comunidad) por el riesgo que
representa la presencia de industrias en las cercanías de los centros
poblados y por las posibles repercusiones de accidentes sobre las personas
y el medio ambiente.
- Mayor interés de los organismos oficiales por la salvaguarda del personal y
la seguridad en los lugares de trabajo.
3. LA ORGANIZACIÓN DE MANTENIMIENTO DEBE DESEMPEÑARSE CON
EFICIENCIA Y EFICACIA
a. Eficiencia: representa la racionalidad en el uso de los recursos. En todo
momento, los responsables de la organización de mantenimiento deberán
velar porque se haga un uso racional de los recursos disponibles, ya sean
humanos, materiales, económicos y de información, de manera tal que
contribuyan a la consecución de las metas y coadyuven al logro de los
objetivos de la empresa.
b. Eficacia: representa la respuesta oportuna cuando se requiere satisfacer
un objetivo. La organización de mantenimiento, en general, debe prestar
sus servicios en forma continua y permanente. La organización de
producción, cuando ocurren anomalías o desperfectos de los equipos en
operación, reclama atención competente e inmediata, y en tal sentido la
organización de mantenimiento deberá, necesariamente, estar en
condiciones de actuar con la eficacia requerida, para devolver los equipos
a la condición prescrita de operación, en el menor tiempo posible y al menor
costo.
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B. TIPOS DE MANTENIMIENTOS
El conjunto de acciones necesarias para controlar el estado técnico y restaurar
un elemento a las condiciones proyectadas de operación, buscando la mayor
seguridad, economía y calidad posibles.
A continuación, se presenta gráficamente la clasificación de los diferentes tipos
de mantenimiento, en función de los objetivos que cada uno persigue respecto a
la falla.
1. Mantenimiento correctivo
Representa actualmente el mayor porcentaje de las actividades del área, lo
cual se traduce en aumentos significativos de los costos de mantener. Si,
además, el mantenimiento correctivo no es de tipo planificado, por causa de la
urgencia de las intervenciones, los costos tienden a incrementarse aún más.
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Para lograr mejores dividendos, la tendencia debe ser hacia un incremento del
mantenimiento preventivo, con consiguiente disminución del mantenimiento
correctivo no planificado. Esta estrategia permite contener los costos, distribuir
mejor el esfuerzo de mantenimiento, optimizar el empleo de los recursos y
alcanzar máximos índices de efectividad. Esta práctica se reflejara
positivamente sobre la disponibilidad y el rendimiento de los equipos.
2. Mantenimiento preventivo o programado
a. Mantenimiento Preventivo Directo:
Incluye todas aquellas actividades dirigidas a prevenir la ocurrencia de fallas
en los equipos, tales como:
- Limpieza y pintura
- Lubricación
- Ajustes, calibraciones, nivelación
- Sustitución programada de piezas
- Inspecciones
- Reparaciones (ligeras, medianas, mayores)
b. Mantenimiento Preventivo Indirecto (Monitoreo de la Condición):
Incluye todas las acciones dirigidas a verificar en forma continua o periódica,
el estado del equipo, para detectar anomalías de los mismos en fase
temprana. Esta se realiza a través de la medición de parámetros
característicos del equipo y la interpretación de los valores obtenidos.
Los parámetros más importantes, en cuanto a la calidad de la información
que proporcionan son:
- Vibraciones (desgaste, sobrecarga, cambios en las condiciones de
operación).
- Condiciones del lubricante (sobrecalentamiento, fugas, contaminación,
obstrucción en los filtros).
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- Temperatura (indicador general de alteración en el estado del equipo).
La aplicación de uno u otro tipo de mantenimiento, obedece a las políticas y
estrategias que hayan sido definidas en los más altos niveles de la organización.
En dependencia de ellas, la organización de mantenimiento aplicará una u otra
clase de mantenimiento, siguiendo su propia estrategia, pero siempre en función
de los lineamientos de la alta gerencia.
C. ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO
El desarrollo de las actividades de mantenimiento, se encuentra en relación
directa con las estrategias que hayan sido definidas y establecidas por los altos
niveles directivos de la empresa, cada una de las cuales presenta ciertas
desventajas. Entre las distintas formas de enfrentar el mantenimiento en las
instalaciones industriales, se destacan las siguientes:
1. Operar hasta la falla
Consiste en dejar que el equipo continúe funcionando, hasta que se produzca
la falla de un componente, o un conjunto de ellos, que inhabilite al equipo, para
luego proceder a su sustitución.
Durante el tiempo de permanencia en servicio del equipo, el equipo es
sometido a mantenimiento preventivo programado básico (limpieza,
lubricación, ajustes, etc.), siendo sus desventajas:
- La carga de trabajo de mantenimiento resulta condicionada por una
demanda no planificada de acciones.
- Los costos del tiempo de parada podrían ser extremadamente elevados.
- Altos costos de mantenimiento y baja disponibilidad, cuando se aplica a
equipos vitales, cuyos repuestos son costosos y las actividades de
reacondicionamiento son complejas.
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2. Mantenimiento a plazo fijo
Programa de interrupciones en fechas preestablecidas, para realizar trabajos
de mantenimiento en equipos importantes. Incluye reparación y/o sustitución
de aquellas piezas a las cuales se les pueda estimar su tiempo de vida útil.
Respecto a la estrategia anterior resultaría menos costosa y los tiempos de
parada más breves, siendo sus desventajas:
- Ineficiencia desde el punto de vista económico, por las dificultades que
puede representar la valoración del momento en que se debe realizar la
parada de los equipos para su mantenimiento, debido a las diferencias en
la vida útil de los componentes.
- Se sacrifica la vida útil de algunos componentes, para evitar múltiples
paradas.
- Se sustituyen componentes sobre la base del tiempo de duración promedio
de las piezas, desperdiciando un tiempo de vida útil que puede resultar
elevado.
3. Mantenimiento basado en la condición del equipo (mantenimiento
predictivo)
Se somete a monitoreo la condición o estado del equipo, hasta detectar una
señal que haga presumir la existencia de un deterioro incipiente, que podrá en
algún momento provocar la falla del mismo.
En ese momento se programa la parada para el mantenimiento
correspondiente, siendo sus desventajas:
- Depende en gran parte (70% aproximadamente) de apreciaciones
subjetivas del analista.
- Para identificar los problemas, se requieren múltiples mediciones de
múltiples parámetros.
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- Requiere instrumental variado y costoso
- Exige personal altamente calificado para analizar e interpretar las señales.
4. ¿Qué estrategia de mantenimiento se debe seguir?
No existen fórmulas preconcebidas para establecer cuál es la estrategia que
se debe elegir. Cualquiera de las anteriores, por sí sola, no satisface
completamente los objetivos fundamentales del mantenimiento. Lo más
aconsejable es combinarlas, de forma tal que se ajusten principalmente a las
características de los equipos e instalaciones que se quiere mantener, de su
importancia o nivel de criticidad dentro del proceso productivo, de su
complejidad, de los costos y de la organización de mantenimiento.
Algunas indicaciones útiles para combinar las estrategias son:
Aplicar la estrategia de operar hasta la falla en aquellos casos en los cuales:
- Las partes y repuestos de los equipos son de bajo costo y se puede
mantener un stock elevado en almacén.
- La parada del equipo no produce pérdidas de producción
- La disponibilidad del equipo no se ve afectada sensiblemente
- El mantenimiento es relativamente fácil de ejecutar
Recurrir al mantenimiento preventivo a plazo fijo en aquellos casos en los
cuales:
- La parada de los equipos produce serias y costosas afectaciones a la
producción.
- La confiabilidad de los equipos disminuye sensiblemente
- Las piezas de repuesto no son demasiado costosas
- El tiempo requerido para sustituir piezas es breve o medianamente largo y
la operación se puede realizar durante las paradas del equipo.
Aplicar el monitoreo de la condición (mantenimiento predictivo) en aquellos
casos en los cuales:
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- Las instalaciones incluyen equipos de producción continua y de alto costo
de reemplazo.
- La falla de los equipos genera afectaciones costosas en la producción.
- Los repuestos son de precio elevado.
D. METODOLOGÍA PARA LA APLICACIÓN DEL MANTENIMIENTO
PREVENTIVO
Recordemos que la estrategia de mantenimiento, es la combinación adecuada
de los diferentes tipos de mantenimiento, para lograr los mejores índices de
desempeño en la acción de mantener.
La aplicación de las estrategias de mantenimiento, es una de las formas mediante
las cuales se busca reducir los costos, considerando el efecto que puede producir
la disponibilidad de los equipos sobre la seguridad y la economía de la empresa.
En ausencia de acciones orientadas a lograr un incremento de la disponibilidad
se puede producir, entre otras consecuencias:
- Disminución de la vida útil del equipo.
- Pérdidas de producción.
- Alto consumo de piezas de repuesto.
A través del mantenimiento preventivo y el consiguiente aseguramiento de la
disponibilidad, se puede obtener:
- Reducción del número de paradas y de reparaciones urgentes.
- Mejor planeamiento y control del mantenimiento correctivo.
- Incremento de la disponibilidad.
- Disminución de los costos de mantenimiento.
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Método para la aplicación del mantenimiento preventivo
Para aplicar el mantenimiento preventivo, se deben regular las actividades
previstas, con el propósito de prevenir las fallas o, en su defecto, para detectarlas
en su estado incipiente, antes de que se desarrollen y puedan conducir a la
parada del equipo por falla.
En este sentido, la actividad de planificación, como parte del conjunto de
funciones que debe cumplir la gerencia de mantenimiento, juega un papel
primordial dentro de un sistema de mantenimiento, dirigido efectivamente a
lograr resultados que causen la mejor impresión a nivel de los máximos
responsables de la empresa.
Sin embargo, para la instauración o reorganización de un sistema de
mantenimiento preventivo, bajo criterios de disponibilidad, seguridad y
economía, es necesario, en líneas generales, pasar por una serie de etapas,
teniendo en cuenta que cada industria presenta particularidades específicas, y
que una de las mayores dificultades se debe a la falta de sistematicidad dentro
de las organizaciones de mantenimiento. Así mismo, la carencia de registros y
datos históricos del comportamiento de los equipos, suele constituir una de las
deficiencias más comunes que es necesario superar. Estas realidades revelan,
entre otros aspectos, que las organizaciones carecen de una cultura de
mantenimiento orientada a la disponibilidad y seguridad de las instalaciones.
Los lineamientos generales para introducir un sistema de mantenimiento
preventivo son los siguientes:
- Identificar las instalaciones que se desea controlar, asignándoles un código
apropiado, en función de las necesidades de la organización de
mantenimiento.
- Si no se dispone de estadísticas de los equipos, preparar un cuadro,
colocando en la primera columna el código del equipo y en las restantes los
días del mes.
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- Cada vez que un equipo experimente una avería, se deberá marcar una letra
"e", "m", o "i" (si se trata respectivamente de una falla de tipo eléctrico,
mecánico o de instrumentación y control) en el día en que ocurrió la falla.
- Marcar "e", "m" o "i", en correspondencia de cada uno de los días en que el
equipo permaneció fuera de servicio por causa de la falla detectada.
- Abrir un expediente técnico por cada una de las instalaciones sometidas a
control, donde se recoja información relacionada con las averías reparadas,
incluyendo, principalmente, el tipo de avería, los componentes o partes
afectadas, las condiciones en las cuales se produjo la falla y los materiales
empleados para corregir de la falla.
- Realizar cada mes, durante un lapso de tiempo prudencial, un análisis de
importancia de los equipos, mediante la confección de un gráfico de Pareto
(Distribución ABC o de influencia acumulada).
- Preparar un listado de las maquinas que se encuentren en cada uno de los
rangos (a, b y c). Las que se encuentren en el rango “a” (60% - 75%) serán
aquellas con las cuales se deberá iniciar la aplicación de una estrategia de
mantenimiento preventivo, lo cual causará un impacto positivo sobre la
gestión de mantenimiento.
E. CLASIFICACIÓN Y PRIORIZACIÓN DE EQUIPOS. LA DISTRIBUCIÓN DE
PARETO. CURVA ABC
El gráfico de Pareto, es una curva que sirve para clasificar los elementos que
representan la fracción más importante según una característica específica, e
indica los porcentajes correspondientes en base a un criterio de selección
determinado.
En el campo del mantenimiento industrial, se pueden adoptar criterios como, por
ejemplo: cantidad, duración y costo de las intervenciones de mantenimiento,
cantidad de averías, duración de la indisponibilidad.
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Entre las aplicaciones del Gráfico de Pareto, dirigidas al área de mantenimiento,
se pueden mencionar:
- Investigación de averías, para determinar el método de mantenimiento que
se debe adoptar.
- Búsqueda del conjunto de rutinas de mantenimiento más importantes, para
colocar los equipos según un emplazamiento racional.
- Determinación de los métodos de gestión de partes y repuestos más
convenientes (racionalización de los inventarios).
Elaboración de un Gráfico de Pareto
Para elaborar un Gráfico de Pareto se debe:
- Determinar qué elementos se desea clasificar (objetos de estudio).
- Definir la naturaleza de los elementos a clasificar.
- Elegir el criterio de clasificación.
- Determinar la fracción representativa para la característica estudiada.
- Confeccionar el cuadro de clasificación.
- Trazar la curva.
- Analizar los resultados.
- Emitir las conclusiones correspondientes.
Supongamos que deseamos estudiar la importancia que se debe atribuir a un
conjunto de máquinas, en función del tiempo que estas permanecen fuera de
servicio por causa de averías.
Las variables a considerar son: la cantidad de equipos y el tiempo fuera de
servicio.
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El objetivo que se persigue es: determinar cuáles equipos deberán ser sometidos
a un programa de mantenimiento preventivo. Se seleccionaran los equipos que
se encuentren dentro del rango 45% - 65%. de criticidad por causa de fallas y
salida de servicio).
La información de partida es la siguiente:
El paso sucesivo consiste en confeccionar un cuadro de la forma siguiente:
- Ordenar en forma descendente los registros, en base al tiempo fuera de
servicio, transcribiendo en la primera columna el código de equipo y en la
segunda la cantidad de horas en que permaneció inactivo.
- Numerar consecutivamente los equipos de 1 a ‘n’ y transcribir el número en
la tercera columna.
- Calcular el valor porcentual acumulado respecto a la columna 3,
transcribiendo el resultado en la columnas 4. (v.acum = ord/n*100, donde ord,
es el ordinal correspondiente a cada equipo)
21
- Calcular la suma total de los tiempos fuera de servicio de la columna 2;
calcular la fracción porcentual que cada uno de los tiempos fuera de servicio
representa respecto a la suma de ellos y transcribir los resultados en la
columna 5.
- Calcular el porcentaje acumulado, sumando sucesivamente las fracciones de
la columna 5 y transcribirlos en la columna 6.
A continuación, se deberá construir el gráfico en un sistema de ejes cartesianos,
con escala 0-100 en las abscisas (donde ‘n’ es la cantidad total de equipos) y
escala logarítmica 0-100 en las ordenadas.
En las abscisas se reportarán los valores transcritos en la columna 4 y en las
ordenadas los valores correspondientes a la columna 6.
La unión de los puntos correspondientes a los pares ordenados así obtenidos,
dará como resultado la curva ABC.
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Se traza la paralela al eje "x", en correspondencia del valor 45% de la ordenada
y en correspondencia del valor 65%. Estas líneas delimitan el rango o área donde
se encuentran los puntos correspondientes a los equipos a seleccionar, de
acuerdo al criterio fijado.
El área superior (> 65%), corresponde a los equipos tipo "a", mientras que el
área inferior (<45%) contiene a los equipos tipo "c". Los equipos seleccionados
se encuentran en el área "b" del gráfico. Se debe resaltar que a pesar del
parámetro de selección preestablecido, los equipos tipo “a” son los de mayor
criticidad.
El resultado es que los equipos a seleccionar para aplicar la estrategia de
mantenimiento elegida son los: E7, E1, E2.
23
CAPÍTULO II: LA ADMINISTRACIÓN Y EL MANTENIMIENTO
INDUSTRIAL
A. LA ADMINISTRACIÓN. DEFINICIONES Y CONCEPTOS BÁSICOS
Recordemos que el mantenimiento integra un conjunto de actividades que son el
reflejo práctico de las estrategias elegidas para conservar los equipos en las
mejores condiciones de funcionamiento y lograr los mejores índices de
desempeño en la gestión de mantenimiento.
La gestión eficiente del mantenimiento, como todo proceso que involucra el
manejo de recursos, requiere que estos sean administrados adecuadamente,
para lograr los objetivos que desea alcanzar la organización.
La administración es un proceso que incluye un conjunto de funciones básicas,
cuyo cumplimiento, desde el momento en el cual se formalizan los objetivos, debe
llevar hasta la consecución de las metas trazadas, por medio del establecimiento
de planes, de la organización de los recursos, la ejecución de tales planes y el
control de las acciones cumplidas para lograr los objetivos previamente trazados.
24
La administración del mantenimiento también obedece al cumplimiento de una
serie de etapas que se corresponden con las funciones básicas de la
administración en general.
1. Formulación de objetivos: es la declaración de los fines o resultados que se
desean alcanzar, por medio las acciones de la organización de mantenimiento.
Los objetivos deben obedecer a las orientaciones que se desprenden de la
política general, declarada por los máximos responsables de la empresa.
2. Planificación: es la descomposición del objetivo principal en objetivos
parciales y metas, y la determinación de las actividades y tareas que se deben
realizar para lograr los objetivos y metas planteados. Responde a las
preguntas "qué hacer, cómo hacerlo, cuándo se inicia y cuándo termina".
3. Organización: es la fase de procura y distribución de recursos humanos,
materiales, técnicos y financieros, de asignación de responsabilidades y
fijación de tiempo, esfuerzo y costo, necesarios para cada una de las
actividades y tareas planificadas. Responde a la pregunta "quiénes, con qué,
y en cuánto tiempo".
4. Ejecución: se refiere a la realización práctica de las actividades planificadas
y programadas.
5. Control: constituye la etapa de verificación periódica de los resultados
alcanzados y su comparación contra las metas, objetivos parciales o generales
planteados en la planificación, mediante seguimiento a las actividades
realizadas o en realización. Permite retroalimentar el proceso para modificar
los planes o reformular las metas, en caso de detectarse desviaciones
respecto a los objetivos originalmente formulados.
25
6. ¿Por qué se planifica el mantenimiento preventivo?: El mantenimiento se
planifica para regular las actividades previstas, con el propósito de prevenir los
inconvenientes que puedan causar las paradas no programadas, detectar
síntomas que pueden conducir a los equipos a fallar y evitar incrementos en
los costos de operación de la empresa.
B. ¿CÓMO SE ADMINISTRA EL MANTENIMIENTO PREVENTIVO?
Una vez adoptada la estrategia de mantenimiento más conveniente, se deberá
comenzar por establecer la planificación del mantenimiento preventivo, sea éste
directo que indirecto.
No obstante que en el mercado se ofrecen medios automatizados para la
planificación y el control del mantenimiento, todos los sistemas, tanto manuales
como automatizados, se basan en el manejo de información organizada bajo el
siguiente esquema:
- Un listado fundamental, que constituye el expediente general de todas las
actividades, necesarias para realizar el mantenimiento preventivo en la
planta
- Un listado de rutinas, que representa la colección de esquemas de
actividades rutinarias que no requieren planificación especial
- Las tarjetas de mantenimiento preventivo, donde se registran las actividades
de mantenimiento preventivo que requieren planificación especial.
- Instrucciones y procedimientos, que describen la forma concreta en que se
deben realizar las acciones de mantenimiento.
26
El primer paso se refiere al establecimiento de una ruta natural que fije la
secuencia de atención a los equipos que serán sometidos al programa de
mantenimiento preventivo.
Si el esquema de emplazamiento de las maquinas es como se indica en la figura
a continuación, el recorrido o ruta podría ser según el orden numérico y en la
dirección que señala la flecha.
El paso siguiente consiste en preparar un listado general de todas las actividades
de mantenimiento preventivo, con la información que se incluye en el ejemplo
siguiente:
27
LEYENDA:
Código equipo: código de identificación del equipo que recibirá mantenimiento
Equipo o parte: nombre del equipo o parte del mismo que será objeto de
mantenimiento
Intervalo de tiempo: periodo de tiempo entre cada acción, expresado en
semanas. Para simplificar la planificación se usan intervalos que sean múltiplos
uno de otros (ej. 1, 2,4, o 12, 24,48, etc.)
E/R: se escribe "E" en caso de actividades que requieren planificación especial,
o "R" en caso de actividades rutinarias.
28
Cat: categoría del personal que ejecutará las actividades de mantenimiento: M =
mecánico, E = electricista, I = instrumentista.
Código proced.: Código de identificación del procedimiento, o procedimientos,
que se aplicarán para ejecutar el trabajo.
Actividad/medición: breve descripción de las actividades de mantenimiento,
con indicación de los puntos de chequeo, límites de tolerancia, temperaturas, etc.
Rutinas/tarjetas: serial de los esquemas de rutina o de las tarjetas de
descripción de las actividades de mantenimiento preventivo que requieren o no
planificación especial.
El listado fundamental no es para uso diario en las operaciones. Sirve sólo como
referencia acerca de las necesidades de mantenimiento preventivo de la planta y
se conserva en un expediente individual.
Seguidamente, se confeccionan los esquemas de rutina, extrayendo del listado
general, la información referente a cada actividad que se señala como "R", cuyo
intervalo sea menor o igual 4 semanas. Las actividades rutinarias que se realizan
en el mismo intervalo de tiempo, independientemente del equipo atendido, se
inscribirán en un solo esquema de rutina. Es decir, habrá un esquema para las
que se ejecutan cada semana, otro para las que se realizan cada 2 semanas y
así sucesivamente.
29
LEYENDA:
Código equipo: identificación del equipo
Objeto del mantenimiento: nombre del equipo o parte del mismo que se
someterá a mantenimiento preventivo.
Actividad de mantenimiento: breve descripción de las medidas que se deben
realizar en los puntos de chequeo, límites de tolerancia, temperaturas, etc.
Procedimiento nº: código de identificación del procedimiento, o de los
procedimientos que se utilizarán para realizar el trabajo correspondiente.
Todas las actividades rutinarias cuyo intervalo de realización sea igual o superior a
12 semanas y las que se hayan designado como actividad sujeta a planificación
especial, señalada con "e" en el listado fundamental, se registrarán en las tarjetas
de mantenimiento preventivo.
30
LEYENDA:
Intervalo: el mismo que se señala en el listado fundamental
Equipo n°: código de identificación del equipo principal indicado en el listado
principal
Objeto del mantenimiento: nombre o descripción y ubicación del conjunto o
elemento que se someterá a mantenimiento
Actividad de mantenimiento: descripción breve de las actividades de
mantenimiento a realizar. Procedimiento nº: código de identificación de las
instrucciones o procedimientos que se deberán seguir para realizar las
actividades señaladas.
En una sola tarjeta pueden agruparse varias actividades de mantenimiento
preventivo de un mismo equipo, a condición de que esas actividades tengan
previsto el mismo intervalo de ejecución.
El paso sucesivo consiste en preparar el listado de rutinas, realizando una
distribución de los esquemas de rutina, previstos para ser ejecutados en
intervalos de 1, 2 y 4 semanas.
31
El programa de distribución tiene como finalidad la de repartir proporcionalmente
la carga de trabajo de cada semana, facilitando al personal de operaciones la
guía para la ejecución de los trabajos de mantenimiento preventivo rutinario.
El procedimiento para distribuir las actividades rutinarias se puede realizar
mediante un modelo como el siguiente:
Para realizar la distribución se procede de la siguiente manera:
- Se transcriben en el formato del programa: el código de equipo en la primera
columna y el número de rutina en la segunda. En la casilla correspondiente
a la tercera, cuarta o quinta columna (Intervalo), se coloca una marca (X)
para indicar la frecuencia de dicha rutina (1, 2 o 4 semanas).
- Si la frecuencia de la rutina es semanal, se colocará la marca, en la casilla
correspondiente a la semana 1 de los listados nº 1, 2, 3 y 4.
32
- Si la frecuencia es cada 2 semanas y el número de la rutina termina en dígito
par, se colocará una marca en la casilla correspondiente a la segunda
semana de los listados nº 2 y nº 4. Si el dígito final del número de rutina es
impar, se colocará la marca en la casilla correspondiente a la segunda
semana de los listados nº 1 y nº 3.
- Si la frecuencia es cada 4 semanas, se colocará la marca en la casilla
correspondiente a la cuarta semana del listado nº 1. La siguiente rutina de 4
semanas que aparezca en orden secuencial, se registrara en el listado nº2,
siempre en la casilla correspondiente a la cuarta semana, luego en el listado
nº 3 y así sucesivamente. Después de haber marcado la casilla
correspondiente a la cuarta semana del listado nº 4, se registrará la siguiente
rutina a partir del listado nº 1.
Las actividades agrupadas en el listado nº 1 se ejecutarán en la primera semana
del ciclo de operación, las actividades del listado nº 2 en la segunda semana, las
del listado nº 3 en la tercera y las del listado nº 4 en la cuarta semana, cumplidas
las cuales se reiniciará el ciclo a partir de las actividades del listado nº 1.
Para la ejecución de las actividades de mantenimiento preventivo rutinario, se
utilizarán los procedimientos e instrucciones cuyo código de identificación
aparece en los esquemas de rutina.
El listado, los esquemas de rutina y los procedimientos correspondientes
constituyen el material de referencia para la ejecución sistemática de las labores
cotidianas de mantenimiento preventivo rutinario.
33
C. LA ESTRUCTURA DE LA ORGANIZACIÓN DE MANTENIMIENTO
Recordemos que para introducir un programa de mantenimiento preventivo, es
necesario, ante todo, emprender una serie de pasos que están asociados a la
actividad de administrar el mantenimiento. Esto significa que debemos definir
objetivos particulares de la organización de mantenimiento que se encuentren en
sintonía con los objetivos generales de la empresa, diseñar un plan de trabajo
que descomponga los objetivos en objetivos parciales, actividades, tareas y
metas, para luego definir programas de acción en los cuales se asignan las
responsabilidades, los recursos y los plazos de ejecución de tales actividades y
tareas.
La planificación es quizás el punto más importante, dentro de las actividades que
se realizan para organizar el mantenimiento. Una buena planificación es la clave
del éxito de la gestión de mantenimiento, y su objetivo básico es hacer que los
recursos necesarios y la información requerida lleguen al lugar exacto, en el
momento apropiado, para ejecutar el trabajo concreto en la forma correcta.
Además, en la planificación se fijan las metas que luego servirán para la función
de control, la cual ayudará a determinar el grado de calidad alcanzado en la
ejecución y gestión del mantenimiento.
1. ESTRUCTURA DE LA ORGANIZACIÓN DE MANTENIMIENTO
Existen varios tipos de estructuras jerárquicas, dependiendo casi
exclusivamente del tamaño de la compañía o de la planta y de su política.
Como regla general, la organización de mantenimiento reporta al nivel
jerárquico superior del cual dependen las unidades de la empresa a las cuales
presta servicio (esencialmente las de producción).
34
Las estructuras típicas de mantenimiento responden a uno de los siguientes
tipos:
a. Centralizado: se caracteriza por tener una estructura similar a la de la
organización gerencial de la empresa, encontrándose en el mismo nivel de
jerarquía que producción. Se encuentra principalmente en empresas
grandes y complejas.
Estructura centralizada
b. Descentralizado: la organización de mantenimiento se subdivide en
secciones, de acuerdo a las unidades productivas. Se encuentra en
aquellas empresas que poseen varias plantas con tipos de maquinarias
diferentes, o cuando las plantas se hallan distribuidas en un área geográfica
extensa.
Estructura Descentralizada
35
c. Mixto: se presenta cuando existe una organización central independiente y
una serie de unidades de mantenimiento que dependen total o parcialmente
de las unidades de producción.
Estructura Mixta (Matricial)
2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Cuando el sistema es centralizado, la carga de trabajo es más continua, y se
puede lograr un mejor rendimiento de la mano de obra. Sin embargo, su total
independencia respecto a producción, hace que el personal de mantenimiento
pierda la visión de los objetivos de producción.
Cuando el sistema es descentralizado, se logra alta familiarización del
personal de mantenimiento con los equipos que atiende y con los objetivos de
producción. Está disponible en el lugar cuando se necesita. Tiende a ser
subutilizado, excesivamente subordinado a los intereses de producción y
menos identificado con los de mantenimiento.
36
Cuando el sistema es mixto, el personal de mantenimiento adscrito al área de
producción está bien compenetrado con sus objetivos, pero se requiere mayor
cantidad de personal para las actividades de mantenimiento.
Algunas empresas tratan de evitar el problema que presenta la organización
de tipo mixto, recurriendo a una de tipo matricial. En esta estructura, existe un
responsable de mantenimiento por unidad o sección de producción quien
coordina el trabajo de grupos de especialistas por área de mantenimiento, que
dependen de la unidad central.
D. EL FENÓMENO DE LAS FALLAS: CICLO DE VIDA DE UN EQUIPO
Recordemos que el mantenimiento existe porque los equipos fallan.
Si los equipos experimentaran fallas, no habría razón ni necesidad alguna de
organizar ni de realizar labores de mantenimiento.
La falla es una alteración que impide al objeto de la falla cumplir la función para
la cual fue creado. De esta definición se desprende que la falla puede ser propia
del objeto (intrínseca), o puede ser inducida o provocada por algún elemento o
factor de su entorno (extrínseca).
La confiabilidad de una máquina o de sus componentes elementales, se evalúa
y analiza en base a un parámetro que la caracteriza: la rata de fallas (o tasa de
fallas, o intensidad de fallas). Este parámetro representa el porcentaje de
dispositivos que, respecto a un número inicial “n” de ellos, se encuentren
operables (sobrevivientes) en un instante determinado t. Se puede interpretar
como la probabilidad de fallar que el elemento tiene por unidad de tiempo. Por lo
general, se expresa en fallas por unidad de tiempo inversa (1/horas).
Una falla puede clasificarse bajo diversas modalidades:
37
Según su forma de manifestarse puede ser:
- Parcial (alteración del funcionamiento)
- Completa (cese del funcionamiento o pérdida de función.
Por su forma de evolucionar puede ser:
- Cataléctica o catastrófica (repentina y completa)
- Por degradación (progresiva y parcial)
Por su frecuencia de ocurrencia puede ser:
- Aleatoria (ocurrencia al azar con rata de falla constante.
- Por desgaste (ocurrencia al azar con rata de falla creciente)
Por su naturaleza puede ser:
- Mecánica, eléctrica, electrónica, neumática, hidráulica, otras Por su forma de
evidenciarse
- Revelable (falla detectable)
- Oculta (no revelable)
La rata de fallas evoluciona a lo largo de la duración de vida de un equipo,
relacionándose directamente con la condición del mismo equipo, en función de
su edad técnica. La curva conocida como "de la bañera" muestra el
comportamiento de la rata de falla según la edad del equipo. Como se indica en
el gráfico a continuación, se pueden distinguir tres etapas bien diferenciadas:
38
- Periodo de juventud, durante el cual la rata de falla disminuye (función
decreciente) a medida que transcurre el tiempo. Es la etapa de ajuste o de
rodaje del equipo, después de su puesta en marcha inicial.
- Periodo de madurez, correspondiente a la etapa de funcionamiento óptimo,
durante el cual la rata de falla asume un valor casi constante y las fallas
aparecen en forma aleatoria.
- Periodo de obsolescencia, donde la degradación se acelera y las fallas se
hacen más evidentes. La tendencia de la rata de falla es creciente y se
presentan a menudo desgaste mecánico, fatiga, abrasión y corrosión. En
esta edad el material o se rechaza o se reconstruye.
A los fines del estudio de las fallas de un componente o equipo, no se toman en
cuenta las averías de origen externo o resultante de acciones de carácter doloso
o intencional (sabotaje u otras acciones delictivas).
La valoración de las fallas permite establecer niveles de criticidad en función de
las consecuencias que puede producir su ocurrencia:
39
Las prioridades de acción se determinan en función de los riesgos, los cuales
dependen a su vez de la probabilidad de ocurrencia de las fallas y de la gravedad
de sus efectos.
La forma apropiada de reducir el riesgo es actuando del lado de la probabilidad
de ocurrencia de las fallas, tratando de reducirlas a niveles mínimos. Los mayores
esfuerzos se deben concentrar prioritariamente sobre aquellos equipos que, en
caso de fallar, pudieran poner en peligro la seguridad de las personas, la
integridad de las instalaciones y la economía general de la empresa.
40
E. EVOLUCIÓN DE LAS FALLAS
Una falla puede evolucionar en forma gradual (por degradación del material) y
determinar una pérdida progresiva del rendimiento, o puede ocurrir de forma
repentina y completa (falla catastrófica) que impide de manera absoluta que el
equipo preste la función o el servicio para el cual fue creado.
1. Mecanismos de fallas en un esquema de mantenimiento correctivo
La figura a continuación ilustra el mecanismo de ocurrencia de una falla por
degradación y de una falla catastrófica en un equipo sometido a mantenimiento
correctivo (operar hasta la falla).
Los componentes, máquinas, equipos y sistemas operan normalmente a un
nivel de rendimiento considerado óptimo, según los objetivos de producción.
Por efecto del desgaste normal y de los desajustes que sufren las máquinas
durante su funcionamiento, un equipo pierde gradualmente sus características
iniciales, reduciéndose paulatinamente su rendimiento.
41
Considerando que en ningún momento se interviene para modificar esa
tendencia degradante (está en operación hasta la falla) en cualquier instante
puede ocurrir la avería (parada fortuita o aleatoria). El tiempo durante el cual
el equipo estuvo funcionando sin experimentar falla se denomina tiempo de
operación (Top1). Desde el momento en que el equipo deja de funcionar,
comienza a correr el tiempo de parada (Tpa1).
Ante tal situación de avería, es posible optar por una de las siguientes
alternativas:
- Realizar en el tiempo mínimo (Tpm) una pequeña intervención correctiva
(arreglo) que permita al equipo continuar operando, aunque se encuentre
en estado degradado y por debajo del nivel de rendimiento óptimo. El equipo
funcionará en este estado (línea punteada) hasta que se presente de nuevo
la avería (por degradación o por falla catastrófica).
- Proceder a la reparación completa del equipo en el tiempo de parada Tpa1.
Al restituir el equipo, inicia un nuevo ciclo de funcionamiento (Top2) el cual
concluirá en cualquier otro instante de tiempo debido a una falla catastrófica
o producida por degradación. Comenzará a correr un tiempo de parada
(Tpa2) durante el cual se realizaran arreglo o reparaciones, y así
sucesivamente.
Cuando se aplica la estrategia de operar hasta la falla, el equipo obedece a una
ley de degradación desconocida. Bajo este tipo de estrategia no se suelen
conservar registros de los tiempos de operación y de falla de los equipos y, por
lo tanto, no es posible realizar un estudio que permita conocer la ley de
degradación a la cual se encuentra sometida la máquina.
42
2. Mecanismos de fallas en un esquema de mantenimiento preventivo
Si un equipo se encuentra sometido a un programa de mantenimiento
preventivo, es signo de que en un momento determinado se definió un nivel
admisible de rendimiento (cantidad de horas de buen funcionamiento, número
de piezas correctamente producidas o distancia recorrida en kilómetros)
alcanzado el cual, se deberá efectuar una parada programada, para realizar
las acciones de mantenimiento previstas.
En el gráfico a continuación, se presenta un ciclo de mantenimiento preventivo,
mostrando la curva que representa la ley de degradación a la cual se encuentra
sujeta el equipo o componente considerado.
A lo largo del periodo de operación (Top1), se realiza une serie de
inspecciones, con el propósito de verificar, a intervalos regulares, el estado del
equipo y detectar posibles anomalías que ameriten intervenir antes de la
parada preventiva programada.
De esta forma se logra planificar las intervenciones y evitar, en la medida de
lo posible, la ocurrencia de fallas catastróficas antes del momento de la parada
programada (las fallas ocultas pueden causar averías en cualquier momento y
43
forman parte del porcentaje de mantenimiento correctivo residual
(generalmente 5%) que no es posible evitar.
Durante el periodo de buen funcionamiento, el equipo se degrada
paulatinamente, hasta alcanzar el punto límite de rendimiento admisible. En
ese instante se cumple la parada preventiva y se procede, en el periodo Tpa1,
a ejecutar las acciones de mantenimiento previstas. Luego de lo cual se
restituye el equipo al servicio, en espera de la próxima intervención, al final del
periodo Top2 de buen funcionamiento, y así sucesivamente.
Nótese que a lo largo de los períodos de funcionamiento sin fallas (Top1 y
Top2) el equipo puede sufrir una falla por degradación no controlada o una
falla catastrófica. Se procederá entonces a evaluar la magnitud de la falla y
efectuar inmediatamente la reparación, o diferir la corrección de la misma
hasta la siguiente parada preventiva programada. Una vez restaurado el
equipo, se le somete nuevamente al programa de mantenimiento preventivo
estipulado.
Se debe notar también que las labores de acondicionamiento y de reparación
del equipo no le devuelven por entero sus condiciones originales. A medida
que el tiempo transcurre, el equipo sufre fenómenos de degradación que
afectan su nivel de rendimiento.
Por otra parte, a lo largo de la etapa de madurez, la rata de fallas del equipo
sufre incrementos leves pero continuados, hasta llegar a la etapa de
obsolescencia, donde la cantidad de fallas por unidad de tiempo se hace más
consistente, debido a una mayor incidencia de averías por causa de desgaste,
abrasión, fatiga corrosión y otras, que harán necesario intervenciones más y
más frecuentes, hasta requerirse la reconstrucción casi total de la máquina,
una vez que haya alcanzado la etapa de vejez.
44
3. Mecanismos de falla y esquema de monitoreo de la condición
En el gráfico anterior, se muestra la curva de degradación de un equipo
sometido a mantenimiento preventivo indirecto (monitoreo de la condición).
Cuando los equipos se encuentran bajo un régimen continuo de vigilancia, por
medio de sistemas de monitoreo, además del límite de rendimiento admisible,
visto en el caso del mantenimiento preventivo directo, existe también un límite
virtual, determinado por el nivel que hace disparar la señal de alarma, antes
de que se alcance el punto de rendimiento mínimo admisible.
La señal de alarma indica que han sido detectados algunos signos de anomalía
que pudieran desembocar en una avería, en caso de no ser tratados
convenientemente. El margen de tiempo disponible para intervenir o planificar
la parada preventiva, se encuentra ahora ampliado gracias a esa indicación
temprana de posible alteración del sistema.
Esto permite mayor flexibilidad en la planificación y la contención de posibles
fallas en su estado prematuro, lo cual comporta beneficios, tanto desde la
óptica de la conservación de las máquinas, como del ahorro que deriva de una
significativa reducción de la probabilidad de pérdidas de producción, por causa
de parada de los equipos y por el empleo eficiente de los recursos de
mantenimiento.
45
CAPÍTULO III - EL COMPORTAMIENTO DE LOS EQUIPOS
A. ANÁLISIS DE FALLAS
El análisis de fallas es una técnica dirigida a la evaluación y estudio sistemático
de la ocurrencia de averías en un elemento, equipo o sistema. Sus objetivos
principales son:
- Conocer el comportamiento del objeto analizado, a través del estudio de la
ley de degradación a la cual se encuentra sometido
- Determinar el momento apropiado en que debe efectuarse el mantenimiento
preventivo (parada preventiva) y la frecuencia de dichas intervenciones
Es evidente que al establecer la frecuencia de intervención de mantenimiento
preventivo, no se puede obligar a los usuarios, especialmente los de producción,
a sujetarse a ellos ciegamente. La planificación del mantenimiento debe ser una
actividad concertada entre el personal responsable del mantenimiento y el de las
otras áreas, a las cuales presta servicios.
Esto significa que la planificación de las tareas de conservación de los equipos
e instalaciones no es prerrogativa exclusiva del personal de mantenimiento, sino
el resultado de la labor conjunta de un grupo multidisciplinario, orientada a
satisfacer las expectativas de todas las partes involucradas.
Para el análisis de fallas se hace un uso intensivo de las herramientas que
proporcionan tanto la matemática como la estadística. Cuando se manejan
fallas, se están tratando fenómenos de carácter aleatorio en los cuales la
variable (llamada variable aleatoria) asume valores al azar, que están asociados
a una probabilidad de ocurrencia.
Las variables aleatorias pueden ser:
- De naturaleza discreta, es decir relacionada con hechos expresables
mediante numeración entera.
46
- De naturaleza continua, vale a decir relacionada con hechos expresables
mediante números reales.
Las leyes que explican las probabilidades de ocurrencia de los fenómenos
aleatorios, se apoyan en diversas funciones de distribución de frecuencias
(Binomial, Poisson, Log-normal, Weibull, Gumbell, etc.) las cuales, aplicadas
convenientemente al estudio de las fallas, permiten establecer, dentro de ciertos
límites de incertidumbre, las mejores orientaciones para seleccionar la política
de mantenimiento más adecuada para ciertos equipos, y fijar los intervalos más
convenientes en los cuales intervenir preventivamente, con la finalidad de
conservar mejor, y a un costo óptimo, los equipos e instalaciones industriales.
Por definición, a la probabilidad de ocurrencia de una variable aleatoria sólo se
asocian valores entre 0 y 1, mientras la variable asume cualquier valor entre -
y + . El valor de probabilidad 0 (cero) significa que el fenómeno analizado no
ocurre en el intervalo considerado, mientras que el valor 1 (uno) significa la
certeza absoluta que el fenómeno ocurrirá en ese intervalo.
Las probabilidades de ocurrencia de un fenómeno son complementarias
respecto a la unidad. Si un cierto fenómeno tiene 30% de probabilidades de
ocurrir (equivalente a 0,3), la probabilidad de que no ocurra será de: 1-0,3 = 0,7,
es decir del 70%. Traduciendo lo anterior al campo del comportamiento de los
equipos, significa que, si hasta un determinado instante de tiempo la probabilidad
que un equipo experimentara una falla alcanzó a ser 0,3 (30%), la probabilidad,
hasta ese mismo instante de tiempo, de que la falla no se presentara se ubicó
en 0,7 (70%).
Lo único cierto acerca de la falla de un equipo, es la incertidumbre que envuelve
al momento preciso en que esta ocurrirá. Las fallas se suceden al azar, y no es
posible, en un sentido general, emitir un pronóstico certero acerca del instante
en el cual se podrá suscitar la avería.
47
La estadística y la teoría de las probabilidades permiten interpretar los datos de
fallas en forma adecuada, para conocer su dinámica de ocurrencia y estimar,
dentro de márgenes de error preestablecidos, su comportamiento esperado.
B. PRESENTACIÓN DE DATOS EN FORMA GRÁFICA
Para que sean útiles, los datos se deben presentar en la forma menos compleja
posible, de manera que la información resulte clara, completa y concisa.
Las técnicas de graficación se utilizan ampliamente en el trabajo de análisis de
fallas y las formas más comunes de presentación son las siguientes:
- Gráficos de torta
- Gráficos de barras
- Histogramas
- Gráficos de distribución acumulada
- Funciones de densidad de probabilidades
- Funciones de distribución acumulada.
Un gráfico de torta muestra los datos bajo la forma de sectores que equivalen a
una fracción porcentual. La torta completa representa la unidad (100%) y cada
sector constituye una parte porcentual de la totalidad de objetos representados.
El ángulo central de cada sector se obtiene multiplicando 360º por la fracción
porcentual que representa al sector: ej. 38% ----> 0,38 x 360º = 136,8º.
La figura a continuación ilustra un gráfico de torta:
48
Análisis de paradas - 7 motores Cooper Bessemer ls-8 78 meses de operación -
340.000 horas de servicio
Los gráficos de barras sirven para mostrar cantidades absolutas o porcentuales,
o ambas en un mismo gráfico. Por ejemplo, en la figura siguiente se aprecia un
gráfico de barras en el cual, la ordenada del lado izquierdo presenta el número
de ocurrencias en cantidad absoluta, mientras que la ordenada de la derecha los
presenta como porcentaje respecto al total de ocurrencias.
49
Los gráficos de barras son útiles para presentar la información bien organizada,
en grupos discretos, claramente separados. En la figura a continuación, se
muestra la misma información usada para construir el gráfico de torta, donde
aparece que las 253 paradas ocasionadas por fallas de los dispositivos de
seguridad y protección, constituyen una clase única y totalmente distinta de las
168 paradas ocasionadas por problemas en las líneas de alimentación del
combustible.
Los gráficos de barras no se utilizan para datos continuos, pero se pueden usar
para estimar probabilidades de manera puntual. Por ejemplo, la probabilidad que
la próxima parada sea debida a problemas en las boquillas de aspersión es
aproximadamente 800/2105 = 0,38 (38%).
50
Los histogramas son gráficos de barras especiales, usados para graficar
distribuciones discretas de probabilidades. La figura siguiente muestra el porcentaje
de días (frecuencia o probabilidad de ocurrencia) que un cierto número de lanchas
de transporte de personal se encuentran fuera de servicio por mantenimiento.
La probabilidad de ocurrencia está representada por el área de la barra (ancho x
altura). En la figura, el ancho de cada barra es la unidad, por lo que el área y la
altura resultan iguales en valor. En correspondencia del valor 9 en el eje de las
abscisas, se lee que la probabilidad de encontrar, un día cualquiera, 9 lanchas fuera
de servicio es de 13,1% (equivalente a 0,131).
51
Sin embargo, a menudo no interesa conocer la probabilidad de ocurrencia de un
valor individual específico, sino más bien la probabilidad de que un grupo de estos
valores individuales sean mayores, o iguales o menores que un valor
predeterminado. Para ello se usan los gráficos de distribución acumulada.
La figura a continuación representa el gráfico de distribución acumulada de los datos
correspondientes al histograma anteriormente descrito.
El histograma anterior nos decía que la probabilidad de encontrar, un día cualquiera,
9 lanchas fuera de servicio por mantenimiento era del 13,1%. La distribución
acumulada nos dice que el 56,3% de las veces (o sea más de la mitad del tiempo)
se encontrarán 9 o menos lanchas fuera de servicio, y que el resto del tiempo
(43,7%) se pueden encontrar 10 ó más lanchas fuera de servicio por mantenimiento.
La tabla siguiente nos permite interpretar la figura:
52
Si la flota está compuesta por 100 lanchas, la disponibilidad será:
Anteriormente se mencionó que las distribuciones de frecuencias pueden ser
discretas o continuas. Si tomamos el ancho de cada una de las barras y lo hacemos
cada vez más pequeño, hasta hacerlo infinitesimal, las líneas, antes quebradas, se
transforman en una sola línea suave y continua, que representa la función de
densidad de probabilidades cuyo gráfico se muestra a continuación.
Si de la misma forma se unen continuamente los puntos resultantes del gráfico de
porcentaje acumulado, se obtiene la representación de una función de distribución
acumulada de frecuencias.
53
C. LA FUNCIÓN DE TIEMPO GENERADA POR UN EQUIPO
Recordemos que al someter un equipo a un programa de mantenimiento
preventivo, es necesario llevar un registro histórico de su comportamiento, es
decir un récord de los tiempos de buen funcionamiento y los de parada por fallas.
Ellos nos permitirán evaluar estadísticamente la información y realizar
pronósticos, acerca de cuál podrá ser su estado en los periodos sucesivos, para
así planificar adecuadamente las actividades de mantenimiento y aquellas que le
sirven de apoyo para su correcta realización, dentro de costos aceptables.
La vida de un equipo sometido a una estrategia de mantenimiento preventivo,
transcurre entre períodos de operación y periodos de parada ocasionados por
fallas, o determinados por las intervenciones preventivas previamente
planificadas, o simplemente por paradas administrativas (equipos que operan
dentro de un esquema de horario fijo).
54
Si observamos el gráfico a continuación, que ilustra dicho comportamiento
durante un periodo de tiempo T, podemos constatar que los periodos de
operación y paradas, cuya duración es aleatoria, se alternan en una sucesión que
representa los distintos estados del equipo en un lapso de tiempo determinado.
Podemos observar también que los trazos en línea continua representan la parte
correspondiente a los registros históricos de comportamiento del equipo,
mientras que los trazos en línea punteada representan los períodos sucesivos de
funcionamiento y parada, a partir de los cuales no podemos sino estimar,
mediante estudios probabilísticos, el comportamiento esperado del equipo en un
periodo T+x (situación de incertidumbre).
En el gráfico también podemos evidenciar, a lo largo del intervalo entre T0 y T9,
los siguientes periodos de tiempo:
El tiempo total de operación (TTO) es la suma total de los tiempos de operación
individuales, cuyo valor corresponde a:
TTO = (T1-T0) + (T3-T2) + (T5-T4) + (T7-T6) + (T9-T8)
El tiempo total fuera de servicio (TFS), es la suma total de los tiempos de parada
individuales, cuyo valor corresponde a:
TFS = (T2-T1) + (T4-T3) + (T6-T5) + (T8-T7)
55
El tiempo promedio de operación, equivalente a la media ( ) de la distribución de
los tiempos de operación, se calcula mediante la expresión TPO = Tn /n
donde Tn es el valor de cada uno de los tiempos individuales y n el número de
observaciones o mediciones de tiempos de operación registradas.
Sin embargo, el promedio simple o aritmético está fuertemente influenciado por
los valores extremos de la distribución, en nuestro caso del tiempo de operación
más largo y el más breve, y de la duración aleatoria de los mismos tiempos de
operación. Es decir que se presentan saltos demasiado bruscos entre uno y otro
valor del tiempo.
Para poder estudiar la dinámica de los tiempos de operación, y estimar cual podrá
ser su duración en un tiempo Tn+1, es necesario construir una secuencia más
uniforme. Esto se logra a través del cálculo de lo que se denomina promedio
suavizado exponencial.
Para el cálculo del promedio suavizado, se recurre a un factor de ponderación "a"
que es función del número de observaciones o mediciones, cuyo valor se
determina mediante la expresión A = 2/(n+1), donde n es el número total de
observaciones o mediciones registradas. El valor de "a”, que se encontrará
siempre entre 0 y 1, determina cuanto peso se asigna a las observaciones en
función de su edad cronológica.
Cuando "a" es pequeño, el peso recae sobre las observaciones más recientes.
Cuando "a" es grande, el peso recae sobre las observaciones de mayor
antigüedad.
La tabla a continuación indica el valor de “a” en dependencia del número de
observaciones registradas.
56
En el cálculo de los promedios suavizados se utilizarán las siguientes
expresiones:
TPEF (n+1) = A * TOP (n+1) + (1-A) * TPEF (n)
TC (n+1) = TC (n) - TC (n-1)
TS (n) = A * TC (n) + (1-A) * TS (n-1)
PRON (2) = TPEF (1)
PRON (n) = TPEF (n-1) + (1-A)/A * TS (n-1)
En las expresiones anteriores, se tiene:
TOP = tiempo de operación
TPEF = tiempo promedio entre fallas, suavizado exponencialmente.
TC = tendencia corriente (diferencia entre dos TPEF consecutivos)
TS = tendencia secular (tendencia entre periodos ajustada por suavizado
exponencial)
PRON= pronóstico sobre duración del lapso de operación en Tn+1
57
D. LA TÉCNICA DEL SUAVIZADO EXPONENCIAL. PRONÓSTICO DE LOS
TIEMPOS DE OPERACIÓN
Recordemos que el promedio suavizado exponencial permite realizar un ajuste a
la serie de datos resultantes de la observación del fenómeno analizado, el cual
aproxima el promedio de la muestra al promedio de la población. Esto equivale a
decir que el promedio suavizado exponencial es más realístico que el promedio
simple, aritmético, o acumulativo de la serie de datos.
En el gráfico a continuación se observa que la traza de los datos
correspondientes a los tiempos de operación del equipo, registran elevados picos
y profundas depresiones.
58
El promedio simple de los datos, aproximadamente 900 horas (valor
correspondiente a la línea punteada) está más cerca de los datos de menor valor
absoluto que de los superiores a él. El ajuste de los datos mediante el promedio
acumulativo, también se encuentra desplazado hacia los datos de menor valor
de la serie.
Cuando se introduce un factor de ponderación, el efecto es variable según el
valor asignado al factor. Para el caso del gráfico, se tiene una serie de 14
observaciones, lo cual determina que el valor más conveniente de "a" es 0,13. Se
puede apreciar que la curva asume un comportamiento más regular, sin saltos
demasiado pronunciados.
El gráfico muestra también el comportamiento del suavizado exponencial cuando
se utiliza un factor de ponderación de 0,5 (más cercano a la unidad). En este
caso, los valores del promedio suavizado se acercan más a los datos originales,
y se introducen saltos más bruscos en la serie, lo cual hace perder la utilidad del
promedio suavizado para efectos de pronóstico.
59
De lo anterior se deduce que si realizáramos un pronóstico basándonos en el
promedio simple o acumulativo, podríamos errar por defecto, resultando
conservadores en la estimación. Por otra parte, si usáramos un factor de
ponderación demasiado elevado, podríamos errar por exceso, resultando
optimistas en la estimación del pronóstico.
Esta propiedad del promedio suavizado exponencial, además de permitir el
cálculo de un pronóstico, que en nuestro caso es el del posible comportamiento
del equipo estudiado (tiempo de operación) en el periodo n+1, ofrece la
posibilidad de extraer valiosa información sobre la tendencia que se refleja en la
duración del periodo de operación, a medida que transcurre el tiempo.
Analizando la tabla de resultados del ejemplo anterior, podemos llegar a las
siguientes conclusiones:
El promedio de fallas suavizado (TPEF) registra un descenso evidente en su
duración. Esto es señal de que el equipo sufre una desmejora en sus condiciones.
Su rendimiento, respecto a lo que pudiera haberse fijado como óptimo, resulta
gradualmente afectado. Esto corresponde a un efecto de degradación que, en
caso de continuar, podrá llevar gradualmente al equipo hasta la pérdida de su
función, o a la ocurrencia de una falla catastrófica.
60
Aunque en algún momento se detecta un aumento del promedio suavizado
(correspondiente a la corrida nº 6), en general se nota una disminución cada vez
más acentuada. La confirmación del sentido de evolución de los tiempos de
funcionamiento se obtiene analizando la tendencia secular.
Si observamos los valores de la columna correspondiente a la tendencia secular,
vemos que son crecientes en sentido negativo. Esto equivale al promedio de
horas de buen funcionamiento que se pierden por cada corrida. Los resultados
nos confirman que existe un proceso de degradación.
El pronóstico para el periodo n+1 (valor esperado del tiempo de operación para
la corrida nº 9) resulta ser de 36 horas aproximadamente. Aunque es mayor que
la duración del tiempo de funcionamiento de las dos últimas corridas, no se puede
interpretar como mejoría de las condiciones del equipo, dado que existe una
marcada tendencia hacia la disminución y no hacia el aumento. Podría inclusive
esperarse que el equipo falle antes de las próximas 36 horas, a causa de la
degradación que ha venido sufriendo desde el momento en el cual se inició el
registro de los datos.
Las observaciones anteriores son producto exclusivamente del análisis de las
cifras presentadas. Un diagnóstico más preciso de las condiciones de la máquina,
se podrá emitir después de examinar su expediente técnico, analizar las
diferentes situaciones en las cuales se produjeron las fallas que ocasionaron las
paradas, las causas y la magnitud de las fallas, las intervenciones y las
condiciones bajo las cuales se realizaron las intervenciones correctivas, las
piezas afectadas, los materiales usados para corregir anomalías, así como
cualquier otra información que contribuya a despejar incógnitas y a describir con
mayor exactitud el estado del equipo.
61
CAPÍTULO IV: CONFIABILIDAD DE EQUIPOS
A. LAS DISTRIBUCIONES ESTADÍSTICAS: WEIBULL, EXPONENCIAL,
POISSON
Recordemos que la confiabilidad (r) de un equipo es la probabilidad que no falle
estando en servicio durante un lapso de tiempo determinado. En otras palabras,
es la capacidad del equipo de no sufrir averías mientras se encuentra en servicio.
El estudio de la confiabilidad y, en general, el análisis estadístico de las fallas,
estudia la dependencia existente entre la variable tiempo y los mecanismos que
conducen a la falla de componentes, equipos o sistemas.
Consideremos la función asociada a la señal que genera un equipo en el tiempo,
como se muestra en la figura a continuación:
El término "probabilidad de supervivencia" Ps (t), es sinónimo de confiabilidad.
Llamemos "lapso de tiempo determinado" a un intervalo entre 0 y t, y digamos
que f(t) = 1 cuando el equipo funciona satisfactoriamente durante el lapso de
tiempo t, y f(t) = 0 cuando falla dentro de ese intervalo. La confiabilidad en el arco
de tiempo entre 0 y t es R(t), y es equivalente a la probabilidad de sobrevivir Ps(t),
es decir mantenerse operando satisfactoriamente, durante el mismo lapso de
tiempo.
Lo opuesto de confiabilidad es "desconfiabilidad", es decir la probabilidad que el
equipo falle dentro de un lapso de tiempo determinado mientras se encuentra en
servicio.
62
La probabilidad de supervivencia y la probabilidad de falla en un instante de
tiempo son complementarias respecto a la unidad, es decir que
Ps(t) + Pf(t) = 1
La cantidad de horas de operación de un equipo entre dos fallas consecutivas,
es una medida de la confiabilidad del equipo mismo. Mayor será la confiabilidad
cuanto menor sea la rata de fallas y mayor el tiempo medio de operación.
Un buen análisis de fallas constituye el paso más importante en la formulación de
un programa de mantenimiento racional y económico. La bondad del estudio
dependerá de la posibilidad de evaluar la rata de fallas de un equipo en cada
instante de tiempo de su vida útil.
Como se explicó en anteriores oportunidades, el ciclo de vida de un equipo puede
ser dividido en tres etapas o periodos distintos:
1. Arranque (rata de fallas creciente)
2. Operación normal (rata de fallas constante)
3. Desgaste (rata de fallas creciente)
Las fallas durante la etapa de arranque, se describen mediante la distribución de
Weibull. Durante el periodo de operación normal, la dinámica de las fallas se
ajusta a una distribución exponencial. En el periodo de desgaste, las fallas se
describen mediante la distribución normal.
Consideremos en primer lugar la situación en la cual la rata de fallas es constante
( = K), es decir a lo largo del periodo de operación normal, que constituye la
porción más significativa del ciclo de vida de un equipo.
63
En esta etapa de la vida de un equipo, la distribución exponencial describe la
probabilidad de supervivencia y de falla (confiabilidad) mediante las siguientes
expresiones:
La distribución exponencial presenta algunas características que resultan de
interés para el análisis de fallas:
- La rata de fallas de la distribución es constante, es decir no varía a lo largo
del periodo de observación o de estudio.
- El tiempo medio de operación (o tiempo medio entre fallas) coincide con el
inverso de la rata de fallas
- El producto de la rata de fallas por el tiempo de observación, corresponde a
la esperanza matemática (valor esperado o media) de la cantidad de fallas
en el intervalo 0-t las cuales ocurren a velocidad
- La probabilidad de supervivencia o probabilidad acumulada, en
correspondencia del tiempo promedio de operación, se obtiene como sigue:
Sustituyendo se obtiene:
64
La distribución exponencial nos dice cuál es la probabilidad de supervivencia de
un equipo, en el intervalo [0,t sin experimentar fallas, es decir 0 fallas.
La distribución de Poisson, íntimamente relacionada con la distribución
exponencial, nos dice cuál es la probabilidad de un equipo de sufrir 0, 1, 2, 3 ó
"n" fallas en el intervalo 0,t.
La expresión general para calcular la probabilidad acumulada de tener "n" o
menos fallas, en un intervalo de tiempo 0-t es la siguiente:
Cuando n = 0 la expresión coincide con la probabilidad de supervivencia, según
la distribución exponencial, es decir
Tomemos por ejemplo el caso de un equipo cuya rata de fallas es de 0,001 fph,
y fijemos el tiempo de observación (equivalente teórico del tiempo de operación)
en 100 horas. Si queremos determinar la probabilidad de supervivencia y de falla
en el intervalo 0-100 horas, así como la probabilidad de experimentar 1, 2, ó más
de 2 fallas, se procede como sigue.
65
El producto l.t expresa la cantidad promedio de fallas en el intervalo 0-100 horas
(esperanza matemática o valor esperado)
l.t = 0,001 * 100
l.t = 0,1 fallas en 100 horas
la probabilidad de supervivencia es:
Ps(100) = Exp (-l.t) = Exp (-0,1) = 0,905
la probabilidad de fallar (sufrir una o más fallas) es:
Pf(100) = 1 - Ps(100) = 1- 0,905 = 0,095
la probabilidad de experimentar como máximo 1 falla (n£1) en el intervalo
considerado es:
la probabilidad de experimentar como máximo 2 fallas (n£2) en el intervalo
considerado es:
la probabilidad de experimentar más de 2 fallas (3 ó más) será equivalente a
descontar de la probabilidad de falla las probabilidades calculadas para x£1 y x£2
fallas, es decir:
P(X³3) = Pf(t) - P(X³1) - P(X³2) = 0,095 - 0.090 - 0.0045 = 0,0005
66
Ejemplo 1.- Consideremos los siguientes datos de fallas de tuberías, recogidos
en una refinería durante un periodo de 96 meses (8 años)
la media o esperanza matemática de la cantidad de fallas en el periodo ( .t) se
calcula según la expresión siguiente:
Habiendo expresado el tiempo en meses, la media nos dice que el promedio de
fallas (teórico) por mes resulta ser de 0,594. es decir:
El tiempo promedio, expresado en meses, sin experimentar fallas ó tiempo medio
de operación (TMEF) equivale al inverso de la media estimada:
67
lo cual equivale a decir que, en promedio, no se presentan fallas en un periodo de
1,68 meses.
la probabilidad de supervivencia se calcula como sigue:
(55,2% de probabilidad de no tener fallas en un mes).
Si quisiéramos corroborar en qué medida el promedio teórico (0,594) se ajusta a la
media de los datos de observación, es preciso realizar la evaluación de las
probabilidades correspondientes a 0, 1, 2, 3 y 4 fallas.
aplicando la expresión:
obtendremos:
Si comparamos los resultados obtenidos con las probabilidades de ocurrencia de la
tabla, se aprecia que la aproximación por la distribución de Poisson es
perfectamente aceptable.
68
Ejemplo 2.- La rata de fallas de un equipo es de 0,02 fph. Cuando sobreviene una
falla se repara inmediatamente. Se pide determinar cuál es la probabilidad: (a) que
el equipo sufra al menos 3 fallas (o sea 3 ó más fallas) en 100 horas, y (b) al menos
5 fallas en 200 horas.
la probabilidad que el equipo sufra más de 3 fallas en un periodo de 100 horas de
operación es de aproximadamente 32%.
69
La probabilidad que el equipo sufra más de 5 fallas, en un periodo de 200 horas de
operación, es de aproximadamente el 37%.
Otra forma de expresar los resultados obtenidos es la siguiente:
En el caso (a): el 19% del tiempo (en 19 horas) el equipo puede sufrir 3 ó más fallas.
En el caso (b): el 37% del tiempo (en 74 horas) el equipo puede sufrir 5 ó más fallas.
70
B. CONFIABILIDAD DE COMPONENTES Y EQUIPOS
Recordemos que la probabilidad de supervivencia (Ps (t)) expresa el grado de
confiabilidad de un equipo, o el nivel de confianza que se tiene de que no fallará,
estando en servicio, durante un lapso de tiempo determinado.
En tal sentido, es a menudo conveniente conocer en qué instante de tiempo t(i)
un componente o equipo alcanza un valor de confiabilidad (probabilidad de
sobrevivir) predeterminado.
La posibilidad de conocer en términos de tiempo el momento en el cual la
confiabilidad asume un valor determinado, permite establecer líneas de acción
controladas, soportadas por una política previamente definida, en base a un
estándar de confiabilidad.
De acuerdo con las políticas generales y los objetivos de la empresa, y en
concordancia con los planes y programas de producción, la gerencia podría fijar
un valor mínimo de confiabilidad para ciertos equipos. Cuando se alcanza ese
mínimo, se podría activar un procedimiento especial que contemple las medidas
pertinentes a tomar, para restablecer la situación a su condición original. Estas
medidas incluyen, entre otras, la reconstrucción parcial o total del equipo, o su
reemplazo.
Hemos señalado que durante la mayor parte de la vida de un equipo, la rata de
fallas se mantiene prácticamente constante. En este caso, para un valor
determinado de rata de fallas y una probabilidad de supervivencia preestablecida,
es posible calcular la cantidad de tiempo que debe transcurrir para que se alcance
dicha probabilidad de supervivencia.
Partiendo de la expresión que permite calcular la probabilidad de supervivencia
se tiene:
71
Tomando logaritmos en ambos miembros se obtiene
Por propiedades de los logaritmos
Sustituyendo en la expresión (10.1) se obtiene
Consideremos como ejemplo, un equipo cuya rata de fallas es de 0,0002 fph y
se desea conocer en cuanto tiempo se estima que pueda alcanzar un nivel de
confiabilidad del 98%.
Aplicando la formula indicada en (10.2) resulta:
t = 5000 . 0,2020271 = 1010 h aprox.
Es decir que en un lapso de aproximadamente 1010 horas, la probabilidad de
supervivencia del equipo disminuiría hasta alcanzar el 98%.
Otro aspecto que resulta interesante evaluar, a los fines de llevar un control sobre
el comportamiento de los equipos, es el que se refiere a la duración de una
misión, entendiendo por misión una función determinada a ser ejecutada en un
plazo establecido.
72
Se trata entonces de evaluar la probabilidad que el equipo cumpla dicha misión
exitosamente, sabiendo que ha venido funcionando satisfactoriamente por un
cierto periodo de tiempo, anterior al inicio de la misión.
Estadísticamente, se trata de evaluar una probabilidad condicional, cuya
expresión matemática es la siguiente:
Consideremos por ejemplo un equipo con rata de falla constante igual a 0,002
fph que ha tenido 1500 horas de buen funcionamiento, antes del inicio de la
misión. Se quiere determinar cuál es la probabilidad de cumplimiento exitoso de
una misión de 100 horas.
Aplicando la expresión 10.3, se obtiene:
73
Es decir, que la probabilidad de cumplir la misión es del 82% aproximadamente.
C. MÉTODO PARA EL CÁLCULO DE LOS PARÁMETROS TÍPICOS DE LA
DISTRIBUCIÓN DE WEIBULL
En capítulos anteriores se hizo referencia a la distribución de Weibull como la
más universal de las distribuciones utilizadas para el análisis estadístico de la
fallas. Esta distribución es la más indicada para estudiar el periodo de vida inicial
de los equipos, conocido también como etapa inicial, de arranque, o periodo de
mortalidad infantil.
Las expresiones matemáticas que permiten calcular la densidad de
probabilidades (valor puntual), la probabilidad de supervivencia y de fallas son
las siguientes:
74
Se trata de expresiones biparamétricas, donde "k" es llamado parámetro de forma
(que determina la pendiente de la curva) y "V", que se conoce como parámetro
de posición, se asocia a la edad característica para fallar del equipo o
componente.
El valor de "k" se encuentra vinculado a cada una de las tres etapas de vida del
equipo. Si k<1 el equipo se encuentra en la etapa de arranque. Si k=1 se
encuentra en la etapa de operación normal. Si k>1 el equipo está en la etapa de
desgaste.
Para evaluar la densidad de probabilidad y la probabilidad de supervivencia o de
falla, es necesario determinar previamente el valor de los parámetros "k" y "V".
Existen numerosos métodos para el cálculo de los parámetros de la distribución
de Weibull. En nuestro caso nos valdremos de un método analítico basado en
valores extremos de probabilidad.
Los parámetros "k" y "V" se estiman, a partir de los datos, mediante las fórmulas
siguientes:
75
Para la aplicación del método, es preciso calcular primero el logaritmo de cada
uno de los tiempos de operación y, seguidamente, calcular la media y la
desviación estándar de dichos logaritmos. Los valores de (n) y Y (n) se obtienen
de la tabla nª 10-1 en correspondencia de la cantidad de datos (n) observados.
Este método, conduce a una aproximación aceptable de los valores de "k" y "V",
mejores respecto a los que se obtienen mediante aplicación de métodos gráficos.
Seguidamente, se muestra un ejemplo de cálculo de los parámetros de Weibull,
mediante la aplicación del método analítico antes señalado.
76
El caso en estudio, es un equipo para el cual se han registrado los tiempos de
operación (x) a lo largo de 46 corridas, y se desea determinar los parámetros de
Weibull por el método analítico. En la tabla que se muestra a continuación, aparecen
las columnas correspondientes a: los datos (x), el logaritmo de los tiempos de
operación (log x), la diferencia entre la media de los logaritmos y cada uno de los
logaritmos de los tiempos de operación ( -log x) y esta misma diferencia elevada
al cuadrado.
Para el cálculo de la desviación estándar, se suman los valores de la última
columna. El resultado se divide entre (n-1) o sea el número de datos menos uno. Se
obtiene así el valor de la varianza. Extrayendo la raíz cuadrada de la varianza, se
obtiene el valor de la desviación estándar.
Una vez obtenido el valor de la desviación estándar, se calculan los parámetros de
Weibull mediante las fórmulas señaladas anteriormente.
77
78
De los resultados podemos deducir que el equipo analizado se encuentra
saliendo de la etapa de arranque, en un lugar próximo a la etapa de operación
normal, dado que "k" se ubica en un valor cercano a la unidad (0,90). En esta
etapa, el equipo presenta una edad característica para fallar cercana a las 110
horas.
El método gráfico para la determinación de los parámetros de Weibull no es
tratado en este curso, pues ha sido superado por herramientas analíticas más
modernas. Las cuales han alcanzado un notable desarrollo, gracias a soluciones
de tipo computarizado, como es el caso de los sistemas Paraman y Arcon,
especialmente diseñados para el estudio de la confiabilidad, mantenibilidad y
disponibilidad de equipos e instalaciones.
El ejemplo anterior, ha sido desarrollado en su totalidad en una hoja electrónica
de cálculo.
79
D. MANTENIBILIDAD: DEFINICIÓN Y CONCEPTOS BÁSICOS
Recordemos que mantenibilidad es la probabilidad de restablecer un equipo a su
estado operacional dentro de un lapso de tiempo dado, cuando el mantenimiento
se realiza según los procedimientos preestablecidos.
La definición anterior encierra algunos conceptos básicos:
- Noción de probabilidad: Probabilidad que un sistema que se detuvo en el
instante de tiempo T=0, se encuentre de nuevo en servicio luego de
transcurrir un tiempo t; es decir:
M(t) = Prob (T < t)
- Condiciones de funcionamiento: supone la cuantificación de un nivel de
rendimiento inicial y de un nivel o límite de rendimiento admisible.
- Límite de tiempo: supone la definición de un "tiempo asignado" para cada
intervención y de un plazo "t".
- Recursos de mantenimiento definidos: la duración de la intervención, para
que tenga sentido, tiene que estar relacionada con los medios disponibles,
tales como procedimientos, logística, personal, equipos, herramientas, etc.
Es oportuno aclarar dos definiciones que pueden prestarse a interpretaciones
erróneas: mantenibilidad y mantenimiento.
80
La mantenibilidad es el conjunto de condiciones y características que posibilitan
el restablecimiento de un dispositivo, equipo o sistema, cuando éstos requieren
mantenimiento. Se evalúa mediante una función de probabilidad.
El mantenimiento es el conjunto de acciones de carácter organizativo y físico
que se deben realizar para devolver un equipo a las condiciones prescritas de
funcionamiento. Se mide por la cantidad de tiempo consumido en ejecutarlas.
El tiempo durante el cual un equipo permanece fuera de servicio se descompone
en dos fracciones: una representada por el tiempo técnicamente necesario para
realizar el mantenimiento y otra fracción de tiempo que se requiere para las
tareas de organización, que sirven de apoyo a las operaciones de
mantenimiento.
Si la suma de los tiempos muertos es superior a la suma de los tiempos activos,
se hace necesario revisar cuidadosamente todos los aspectos relacionados con
las actividades de soporte logístico (órdenes, gestión de existencias, medios,
etc.).
La mantenibilidad depende, por una parte, de los tiempos técnicos y de la
logística de mantenimiento y, por la otra, de un conjunto de factores tales como:
- intercambiabilidad de componentes (estandarización y normalización de
elementos y materiales)
- indicadores de degradación, de fallas y de límites admisibles de rendimiento
- modularidad de la arquitectura de las máquinas
- facilidad de acceso y de desmontaje (herramientas comunes en lugar de
especiales)
- sencillez de los reglajes y calibraciones necesarios después del montaje
- existencia de buena documentación técnica y referencial sobre
mantenimiento ordinario
- facilidad de obtención de los repuestos
- homogeneidad del parque de maquinarias
- conservación al día de los historiales técnicos de equipos.
81
Entre mantenibilidad y confiabilidad existe cierta analogía, desde el punto de
vista del estudio estadístico de ambos parámetros.
- la variable aleatoria es el tiempo (duración de la intervención)
- la función de densidad: g(t)
- la función de distribución: M(t) = ò g(t), que representa la probabilidad de una
reparación de duración T £ t, o sea M(t) = Prob(T £ t).
- Rata de reparación :
En aquellos casos en que m(t) = k (constante), la distribución de los tiempos
de reparación obedece a la ley exponencial:
de donde se deduce que el tiempo promedio para reparar (TPPR) equivale a
la esperanza matemática o promedio de los tiempos de reparación
observados. Corresponde al inverso de la rata de reparación:
Los dos gráficos siguientes muestran respectivamente el comportamiento de
las ratas de falla y de reparación en función del tiempo.
82
Si (t) es variable, se aplica la distribución log-normal. Las expresiones
matemáticas que caracterizan este tipo de distribución son:
Para el cálculo del parámetro de mantenibilidad existen métodos gráficos y
analíticos. No se consideran en este curso los métodos gráficos. De los métodos
analíticos existentes, se eligió el de regresión lineal basado en la ecuación de
Gumbell tipo I, que se ajusta a los tiempos de falla de un equipo en el rango de
variación observado y obedece a la ley del efecto proporcionado, según la cual
"el cambio de una variable es una proporción al azar del valor previo de la
variable, si la variable está sujeta a cambios".
La ecuación de Gumbell tipo I se expresa de la siguiente forma:
83
Los coeficientes "u" y "a" definen la situación vigente (actual).
El tiempo promedio de duración de la falla o de la reparación, a partir de los
coeficientes de Gumbell se define como:
La linealización de la ecuación de Gumbell tipo I se obtiene aplicando doble
logaritmo a la expresión (11.1), de lo cual resulta:
Comparando la anterior con una ecuación lineal del tipo:
Resulta
E. MÉTODO PARA EL CÁLCULO DE LOS COEFICIENTES DE LA
DISTRIBUCIÓN DE GUMBELL TIPO I
Ordenar los tiempos de falla o reparación en forma ascendente (de menor a
mayor), calcular la sumatoria de los mismos (SSX) y el cuadrado de la suma (X2).
Calcular las probabilidades asociadas a cada uno de los tiempos según el método
del orden ajustado, mediante la expresión siguiente:
84
donde "i" es el ordinal, desde 1 hasta N, asociado a cada uno de los tiempos
de falla ordenados y la cantidad "N" de observaciones.
Calcular el doble logaritmo (Yi = ln - ln(Pf(ti))) de los tiempos de falla
ordenados y la sumatoria de los mismos (SSY)
Calcular el producto de cada uno de los tiempos de falla por su respectivo
logaritmo y la sumatoria de los mismos (SSX.Y)
Calcular el cuadrado de cada uno de los tiempos de falla y la sumatoria de los
mismos (SSX2)
Calcular los coeficientes de la ecuación según las expresiones a continuación:
a0 = ((SSY * SSX2) - (SSX.Y * SSX)) / ((N * SSX2) - X2))
a1 = ((N * SSX.Y) - (SSX * SSY)) / ((N * SSX2) - X2))
Calcular los coeficientes de la ecuación de Gumbell en base a:
a = - a1
u = a0 / a
Calcular el tiempo promedio para reparar: TPPR = SSX / N
Estimar la probabilidad de T t a partir de la ecuación (11.1)
A continuación se presenta un ejemplo basado en los tiempos de falla (fuera de
servicio) registrados en el historial de un equipo
85
Mediante los coeficientes "a" y "u" se puede estimar, en base a la expresión (11.1)
la probabilidad que el tiempo de reparación sea menor o igual a un tiempo "t"
dado.
En el caso del equipo del ejemplo anterior, podemos estimar la probabilidad que
el tiempo de reparación sea igual o inferior a 100 horas.
Es decir que la probabilidad que el próximo trabajo de reparación tenga una
duración igual o menor a 100 horas es del 64%. Esto significa también que la
probabilidad del equipo de permanecer cuando menos 100 horas fuera de
servicio cuando ocurra la próxima falla es del 64% aproximadamente.
86
F. DISPONIBILIDAD: DEFINICIÓN Y CONCEPTOS BÁSICOS
Recordemos que disponibilidad es la probabilidad que un equipo, componente o
sistema se encuentre listo para funcionar, y que cuando se requiera su uso éste
entre en funcionamiento y opere durante un periodo de tiempo determinado.
La disponibilidad es función de: los tiempos de operación, que caracterizan a la
confiabilidad, y de los tiempos para reparar, que definen a la mantenibilidad.
Cuando se evalúa el tiempo de operación, en base a los registros que se
conserven en el historial de equipos, para un dispositivo que se encuentre en la
etapa correspondiente a rata de fallas constante, el tiempo medio de operación
o tiempo medio entre fallas corresponde al promedio de los valores observados.
donde N representa el número de datos registrados.
Igualmente, el tiempo promedio para reparar se evalúa en base al promedio de
los tiempos durante los cuales el equipo permaneció fuera de servicio, cada vez
que ocurrió una falla en el ciclo de operaciones considerado. Es decir:
donde N representa el número de datos registrados.
El gráfico a continuación es un ejemplo del ciclo de trabajo de un equipo
cualquiera, en el cual se señalan los tiempos de operación y los tiempos fuera de
servicio, mediante los cuales se evalúa el tiempo promedios entre fallas y el
tiempo promedio fuera de servicio.
TPOP = (TOP1+TOP2+TOP3) / 3 = (10 +6 +9) / 3 = 8,33 h
87
TPFS = TPPR = (TR1+TR2) / 2 = 5 / 2 = 2,5 h
La disponibilidad o probabilidad que un equipo entre en funcionamiento y se
mantenga en operación durante un periodo de tiempo establecido, se mide en
base a la razón de servicio, determinada en función del tiempo promedio entre
fallas y el tiempo promedio para reparar según la expresión:
Para el ejemplo anterior,
RS = 10 / (10 + 2,5) = 0,8
La disponibilidad, o razón de servicio de un equipo expresa un valor que será
mejor cuanto más se acerque a 1.
88
Por lo tanto, se puede incrementar la disponibilidad de un equipo mejorando su
confiabilidad (aumentando el tiempo promedio en servicio) o mejorando la
mantenibilidad (disminuyendo el tiempo empleado en las reparaciones).
Los mejores dividendos se obtienen reduciendo el tiempo promedio para reparar.
Si lográramos que el tiempo promedio en operación (tiempo promedio entre
fallas) aumentase una hora, la razón de servicio pasaría a ser 0,81. Si, en cambio,
logramos que disminuya una hora el tiempo promedio para reparar, la razón de
servicio aumentaría a 0,87.
Considerando que los tiempos promedios de operación de la mayoría de los
equipos de planta se encuentran en un rango que va desde las 300 hasta las
1000 horas, después que se establece la disponibilidad esperada o deseada, el
tiempo promedio para reparar (o el tiempo permisible fuera de servicio) quedará
determinado por el valor que se estime mediante la expresión con la cual se
calcula la razón de servicio.
Por ejemplo, si se establece un mínimo de 97% para la disponibilidad de un
equipo, cuyo tiempo promedio de operación es de 300 horas, el tiempo permisible
fuera de servicio, manteniendo la confiabilidad en el valor actual, deberá se
equivalente a:
Si el nivel de disponibilidad se reduce al 90%, y se mantiene el mismo valor de
confiabilidad, el tiempo admisible fuera de servicio será:
TPFS = (300 / 0,90) - 300 = 33,33 horas
89
En caso que el tiempo promedio entre fallas fuese de 1000 horas, y la
disponibilidad se fijara en 97% y en 90%, el tiempo permisible fuera de servicio
sería respectivamente:
TPFS (97%) = (1000 / 0,97) - 1000 = 30,93 horas
TPFS (90%) = (1000 / 0,90) - 1000 = 111,11 horas
Lo anterior significa que para un valor de confiabilidad determinado, el tiempo
permisible fuera de servicio es inversamente proporcional al nivel de servicio que
se establezca para el equipo. O sea, a mayor disponibilidad corresponde menor
tiempo utilizable para realizar las reparaciones y viceversa.
G. CONFIABILIDAD DE SISTEMAS A PARTIR DE CONFIABILIDAD DE
COMPONENTES
Los sistemas y equipos están constituidos por componentes los cuales, al fallar,
pueden conducir a la falla o indisponibilidad del sistema o equipo de los cuales
forman parte.
Si consideramos un sistema con dos componentes (C1 y C2) que pueden
conducirlo a la falla (asumiendo que C1 es el embobinado yC2 es el rodamiento
de un motor eléctrico) dependerá de la forma en que se combinan las fallas de
dichos componentes, para establecer cuál será el estado final del sistema y cuál
la probabilidad que ese estado final ocurra.
Si decimos que en un periodo de 1000 horas de operación, la probabilidad de
supervivencia del embobinado es de 0,52, mientras que la del rodamiento es de
0,25, tendremos que:
- la probabilidad que ambos componentes sobrevivan 1000 horas es igual a:
Ps(C1.C2) = Ps(C1) . Ps(C2) = 0,52 . 0,25 = 0,13
90
- la probabilidad que sobreviva uno de los dos o ambos componentes en 1000
horas es:
Ps(C1 C2) = Ps(C1) + Ps(C2) - (Ps(C1C2) = 0,52 + 0,25 - 0,13 = 0,64
- la probabilidad que falle uno o ambos componentes en 1000 horas es igual
a:
Pf(C1.C2) = 1 - Ps(C1C2) = 1 - 0,13 = 0,87
- la probabilidad que falle C1 (embobinado) y sobreviva el rodamiento (C2) en
1000 horas es igual a:
Pf(C1). Ps(C2) = (1 - Ps(C1)) . Ps(C2) = (1 - 0,52) . 0,25 = 0,12
- la probabilidad que sobreviva C1 (embobinado) y falle el rodamiento (C2) en
1000 horas es igual a:
Ps(C1). Pf(C2) = Ps(C1) . (1 - Ps(C2)) = 0,52 . (1 - 0,25) = 0,39
- la probabilidad que ambos componentes fallen en 1000 horas es igual a:
Pf(C1C2) = Pf(C1) . Pf(C2) = 0,48 , 0,75 = 0,36
El estado del sistema, en función de los posibles estados finales de sus
componentes, se puede resumir de la siguiente forma:
Si los componentes están conectados en serie, las probabilidades de
supervivencia y de falla del sistema estarán dadas por:
Ps(Sserie) = E1 = 0,13
Pf(Sserie) = E2+E3+E4 = 0,87
91
Si los componentes se encuentran conectados en paralelo, las probabilidades
de supervivencia y de falla del sistema estarán dadas por:
Ps(Sparalelo) = E1+E2+E3 = 0,64
Pf(Sparalelo) = E4 = 0,36
H. LA ORGANIZACIÓN DE MANTENIMIENTO Y LOS SISTEMAS DE APOYO
Recordemos que la organización de mantenimiento forma parte de un sistema
general constituido por la empresa. Su labor se apoya sobre la actividad que
realizan otros integrantes de la estructura organizacional, para obtener los
recursos que le permiten lograr sus objetivos y, en conjunto con el trabajo del
resto de los subsistemas, contribuir al logro de las metas y objetivos de la
empresa.
En este sentido, el mantenimiento se desenvuelve en un ambiente caracterizado
por una serie de aspectos administrativos que pueden ser agrupados en cuatro
rubros generales: organización, equipamiento, sistemas y apoyos.
1. Organización
La actividad de mantenimiento no se podría desarrollar, si la organización de
mantenimiento careciera del apoyo del resto de los integrantes de la empresa.
Considerando que se trata de una actividad que involucra el empleo de
recursos humanos, también los aspectos relacionados con los individuos
(motivación, capacitación, remuneración, incentivos, etc.) contribuyen a crear
un clima propicio para el logro de los objetivos.
92
2. Equipamiento
La empresa industrial, desde el punto de vista de la producción, utiliza una
serie de equipos e instalaciones, necesarios para fabricar el o los productos
que constituyen su fuente de ingresos. Además, para efectuar las labores de
mantenimiento, se necesitan herramientas, equipos e instrumentos que
permitan a la organización realizar las operaciones que son de su
competencia.
3. Sistemas
La actividad de la organización de mantenimiento es de carácter sistémico y
requiere interrelacionarse con otras áreas, las cuales también se valen de
sistemas para un conjunto de actividades y tareas, tales como: estudios
estadísticos y probabilísticos del comportamiento de los equipos, para la
evaluación de los parámetros de mantenimiento; sistemas de planificación y
programación, para la implementación y seguimiento de acciones preventivas
de mantenimiento; control y evaluación de los resultados de las operaciones
de mantenimiento y de los costos asociados, en apoyo a la toma de
decisiones, para optimizar la gestión de la organización.
4. Apoyos
Se requiere el soporte de la estructura gerencial, para poder desarrollar la
acción de mantener bajo la tutela de individuos perfectamente conscientes de
la importancia del mantenimiento, y su contribución en pro del buen
desenvolvimiento de las operaciones de la empresa. Es indispensable también
el apoyo administrativo, puesto que el éxito de la actividad de mantenimiento
depende del éxito de muchas funciones que son de competencia de otras
áreas de la organización (compras, almacén, finanzas, personal, etc.).
93
Así mismo, mantenimiento necesita de la experticia que puede brindar el área
técnica de la empresa, ya que se vinculan entre sí por una serie de razones,
entre las cuales se puede mencionar: el control de calidad o cumplimiento de
especificaciones técnicas por parte de proveedores de equipos y repuestos,
los estudios orientados hacia la renovación y modificación de instalaciones y
equipos, estandarización, catalogación de materiales, etc. Finalmente, y no por
ello menos importante, el apoyo de la logística industrial, el cual es factor que
mayor influencia ejerce sobre los resultados de la acción de mantenimiento.
I. LA LOGÍSTICA DE MANTENIMIENTO INDUSTRIAL
Toda empresa persigue un objetivo, cuyo logro depende de cuán efectivo sea el
sistema global de la organización. En el caso de las empresas industriales, la
efectividad del sistema depende esencialmente de dos factores primordiales: la
disponibilidad de los equipos de producción y la capacidad instalada de partes y
repuestos.
Es sabido que la disponibilidad de los equipos y de las instalaciones, depende
directamente del grado de fiabilidad de los mismos (características constructivas
y funcionales) y de la efectividad de las operaciones de mantenimiento,
representada por la mantenibilidad.
Por otra parte, sabemos que existe un conjunto de factores que condicionan la
efectividad de las operaciones de mantenimiento (equipos, modularidad,
estandarización, accesibilidad, etc.).
Entre ese conjunto de factores, se destacan aquellos que están vinculados más
directamente con la realización de las acciones de mantenimiento, y, en modo
particular, los que se refieren a la disponibilidad de partes y repuestos.
94
Si el almacén dispone del repuesto necesario y se cuenta con personal para
realizar la reparación, los otros factores resultan menos determinantes respecto
al resultado final.
Si, por el contrario, llegaran a faltar las partes y repuestos, de nada valdría que
los factores restantes alcanzaran el máximo nivel, porque las operaciones
quedarían igualmente suspendidas hasta obtener la pieza requerida.
De lo anterior se deduce que el apoyo logístico es probablemente el factor que
más afecta a la mantenibilidad.
El apoyo logístico es una función de servicio de la empresa, cuyo objetivo
consiste en proveer lo que Mantenimiento necesita, en el momento oportuno, en
el sitio adecuado y al menor costo, compatible con la calidad de servicio
esperada.
En las empresas industriales, la gerencia de logística administra y provee
insumos y materiales para la producción. Estos incluyen, por una parte, todo
aquello que se necesita para la fabricación del o de los productos que fabrica la
empresa y, por la otra, los materiales, partes, repuestos y otros elementos
necesarios para ejercer la actividad de mantenimiento de los equipos de
producción.
Mientras la gestión de insumos y materiales para los procesos productivos ha
sido objeto de estudios desde el inicio de la era industrial, la logística de partes y
repuestos no ha experimentado un desarrollo tan efectivo como el anterior. Uno
de los aspectos principales de la logística de partes y repuestos es el que
involucra la actividad administrativa y los factores económicos que influyen sobre
la gestión de compra y el manejo de los almacenes.
95
En este sentido, la logística industrial debe responder objetivamente y en forma
técnica a dos interrogantes fundamentales: ¿cuánto comprar? y ¿cuándo
comprar?
La cantidad a comprar y el momento adecuado en el cual se debe realizar la
compra, están ligados a procesos de carácter aleatorio que, en forma general, se
relacionan directamente con las características de funcionamiento de los
equipos.
Si las fallas de los equipos se producen con cierta frecuencia, la cantidad de
repuestos en almacén debe poder responder a la demanda de piezas que
determina esa frecuencia de fallas.
Adicionalmente, el momento en el cual se efectuará la compra, debe ser tal que
no se corra el riesgo de agotar la existencia en almacén, antes del tiempo
necesario para que el proveedor entregue la cantidad apropiada para reponer las
existencias.
Esta es una estrategia que produce efectos positivos sobre la gestión, porque se
compra sólo la cantidad económicamente justificada y en el momento oportuno,
minimizando el riesgo de incurrir en graves costos de penalización por paradas
imprevistas de la producción.
Debe existir un equilibrio entre cantidad de piezas disponibles y la necesidad
económica de mantener en niveles aceptables los costos de almacenamiento. Un
inventario sobredimensionado significa capital inmovilizado que pudiera ser
destinado a otras iniciativas productivas.
96
En forma general, la cantidad económica o lote económico a comprar, es función
de los costos de ordenar (costo administrativo para emitir una orden de compra,
desde el momento en que se hace la requisición, hasta la remisión de la solicitud
al proveedor), del costo de mantener los repuestos en almacén (incluye el costo
financiero, o de capital, el costo operativo del almacén, del costo de
obsolescencia y de seguros , impuestos y otros rubros menores), del precio del
artículo y de su dinámica de uso (cantidad de salidas o requisiciones de almacén
en un periodo determinado).
La expresión que evalúa el lote o cantidad económica es la siguiente:
Dónde :
Co = costo de ordenar
Ru = rata de uso del articulo
Cm = costo de mantener el artículo en inventario
P = precio unitario del artículo.
dinámica de uso de los materiales (consumos en un periodo determinado) y del
tiempo de reposición (tiempo de entrega del proveedor). Su evaluación, conocido
como punto de pedido, se realiza mediante una expresión que relaciona la
demanda esperada de un artículo durante el tiempo que emplea el proveedor en
entregar el pedido, corregida por un factor que estime la aleatoriedad en función
del tiempo de entrega y la incertidumbre debida a los errores en la estimación de
la demanda. Este factor representa el stock de seguridad.
La expresión matemática para evaluar el punto de pedido es:
pp = De(l) + k.Ds(l)
Donde:
97
Pp = punto de pedido
De(l) = demanda esperada en el tiempo de reposición "l" K = factor de servicios
Ds(l) = desviación estándar de la demanda esperada en función del tiempo "l"
El factor de servicio es un coeficiente que se establece en función de la criticidad
del artículo, es decir su importancia relativa respecto a las operaciones de
producción y de mantenimiento (nivel de servicio).
La determinación del momento en el cual se debe efectuar la compra, es función
de la dinámica de uso de los materiales (consumos en un periodo determinado)
y del tiempo de reposición (tiempo de entrega del proveedor). Su evaluación,
conocido como punto de pedido, se realiza mediante una expresión que relaciona
la demanda esperada de un artículo durante el tiempo que emplea el proveedor
en entregar el pedido, corregida por un factor que estime la aleatoriedad en
función del tiempo de entrega y la incertidumbre debida a los errores en la
estimación de la demanda. Este factor representa el stock de seguridad.
La expresión matemática para evaluar el punto de pedido es:
pp = De(l) + k.Ds(l)
Donde:
Pp = punto de pedido
De(l) = demanda esperada en el tiempo de reposición "l" K = factor de servicio
Ds(l) = desviación estándar de la demanda esperada en función del tiempo "l"
El factor de servicio es un coeficiente que se establece en función de la criticidad
del artículo, es decir su importancia relativa respecto a las operaciones de
producción y de mantenimiento (nivel de servicio).
A un artículo vital o estratégico para producción, se asocia un nivel de servicio
entre 0,99 y 0,98; a uno de soporte para las operaciones de mantenimiento se
asigna un nivel de servicio de 0,95; mientras que a un material genérico (uso
administrativo) se asocia un nivel de servicio entre 0,90 y 0,85. A cada uno de
estos niveles de servicio se asocia un factor de servicio de la siguiente forma:
98
Considerando que el movimiento de los materiales obedece a una dinámica de
uso propia de cada material, las políticas para reabastecimiento obedecerán a
políticas diferenciadas, lo cual determina que el punto de pedido experimente
variaciones que dependen del comportamiento de cada uno de los materiales.
Si el consumo de un artículo es constante en el tiempo, el promedio de uso será
el valor más adecuado para estimar el punto de pedido. Si se trata de artículos
de alto consumo, precio bajo y poca importancia, lo más conveniente es adoptar
la política "bin tag" o de control de etiquetas. Si el ítem es costoso y crítico (alto
riesgo de penalización) la política más indicada será la de remplazo directo (usa
uno, compra uno). En el caso que se desconozca el costo de penalización, la
dinámica de fallas de los equipos, permite evaluar el punto de pedido (política por
control de fallas). Aquellos productos que se suministran por lotes a lo largo de
un periodo establecido (combustibles, lubricantes, etc.) pueden estar sometidos
a una política que regule las entregas en función de la variación de los consumos
(flujo de reabastecimiento)
Adicionalmente, los proyectos de construcción, modificación de instalaciones o
trabajos especiales de mantenimiento (overhaul), requieren cantidades
extraordinarias de materiales que deben considerarse oportunamente, a fin de
mantener el equilibrio entre existencia y demanda y manejar adecuadamente el
punto de pedido.
99
La organización de los almacenes es un factor que también influye sobre la
función de suministro de piezas de repuesto y otros recursos importantes para
mantenimiento. La conservación del material contra el deterioro, especialmente,
la corrosión, y el valor económico que representan los artículos en inventario,
exigen adecuadas medidas de organización, protección física y ambiental y de
trabajo en los almacenes.
Los almacenes, por su ubicación, pueden encontrarse centralizados o
descentralizados.
La forma que se adopte dependerá: de los requerimientos de producción, de la
estructura organizativa que se haya seleccionado para el grupo de
mantenimiento, de las ventajas comparativas que representa una u otra solución
respecto a las necesidades de producción y de mantenimiento.
El almacenamiento de los materiales debe asegurar la protección de los mismos
en función de sus características físicas. Para ello se pueden establecer zonas
de almacenamiento por tipo de material.
Zona A: materiales que pueden ser mantenidos a la intemperie, sobre apoyos
que permitan la circulación de aire y eviten la acumulación de agua (tanques,
intercambiadores de calor y sus partes, tuberías, elementos estructurales,
evaporadores, cabillas, etc.).
Zona B: materiales que deben ser mantenidos dentro de edificaciones
resistentes al fuego y a los agentes atmosféricos, bien ventilados y que no se
vean afectados por inundaciones (bombas, válvulas, filtros, compresores, cables
y conductores, aislamiento térmico, cemento, luminarias, etc.)
Zona C: materiales que deben ser conservados en edificaciones como los de la
zona B, pero dotados de sistemas de control de temperatura para evitar la
100
condensación y la corrosión (instrumentación, material y dispositivos eléctricos,
controles y paneles de control, motores y generadores, piezas mecánicas de
precisión, juntas, anillos, diafragmas, etc.)
Zona D: materiales que se deben conservar en edificaciones como las de la zona
C, pero en atmósfera libre de polvo y vapores peligrosos, bajo condiciones
estrictamente controladas de temperatura y humedad y otros requisitos
apropiados (equipos electrónicos e instrumentación especial, tales como:
analizadores, amplificadores, circuitos integrados, tarjetas electrónicas, etc., y
materiales especiales extremadamente sensibles al medio ambiente.
La distribución del material en los almacenes deberá ser objeto de una cuidadosa
planificación, a fin de facilitar las operaciones de ubicación, a efectos de la
entrada de los artículos y su posterior entrega a los solicitantes. Así mismo,
deberá implantarse un sistema de control de inventarios para su adecuada
gestión.
DISTRIBUCION DE PARETO POR VALOR DE CONSUMO ANUAL
101
CAPÍTULO V: EJECUCION Y CONTROL DEL MANTENIMIENTO
Recordemos que la administración del mantenimiento se desenvuelve mediante
el desarrollo las funciones básicas de la actividad administrativa, que
comprenden: formulación de objetivos, planificación, organización, ejecución y
control. Dentro de cada una de estas funciones, se cumple un ciclo que requiere:
plantear objetivos y metas, planificar, organizar, ejecutar y controlar las acciones
de todos y cada uno de los individuos que participan en su desarrollo.
A. EJECUCIÓN DEL MANTENIMIENTO
La ejecución del mantenimiento, como el resto de las funciones administrativas,
también requiere que se formulen objetivos y metas, se planifiquen las
actividades y se programen las tareas, se designen responsables y se obtengan
los recursos para cumplirlas, se realicen las acciones de mantenimiento y se
proceda a la evaluación y control de los resultados alcanzados, para compararlos
con lo planificado, a fin de tomar las medidas pertinentes para acciones futuras,
si fuese necesario.
Para que la realización del mantenimiento arroje los resultados esperados, es
decir, satisfaga las solicitudes de intervención con el nivel de calidad apropiado,
es preciso que la organización disponga oportunamente de información que le
permita planificar y/o preparar las actividades de mantenimiento, que tenga
acceso a los recursos humanos y materiales requeridos, y que administre el flujo
de información producido por las distintas actividades, para evaluar, controlar y,
en lo posible, mejorar su actuación.
102
B. LA ORDEN DE TRABAJO
La orden de trabajo es el instrumento fundamental, alrededor del cual se mueve
la actividad de mantenimiento y motoriza las acciones, y el elemento central del
flujo de información que se origina hacia y desde el sistema de mantenimiento.
Según su uso finalidades, la orden de trabajo puede asumir diferentes nombres
y formatos. El algunos casos adquiere las funciones de solicitud de intervención,
para que se realice una acción de mantenimiento correctivo, o de mantenimiento
preventivo programado, o tal vez de inspección o mantenimiento rutinario, o bien
para realizar algunas actividades preparatorias en el caso de los mantenimientos
capitales (overhauls). También puede asumir el papel de orden de fabricación o
recuperación de piezas para el taller, o servir de vehículo a disposiciones de
carácter normativo, para la implementación de normas de seguridad e higiene
industrial.
103
El proceso de obtención, generación y registro de la información asociada a una
orden de trabajo, se activa y se desarrolla paralelamente a las etapas de
procesamiento de la orden, desde su elaboración, hasta su ejecución y cierre.
La orden de trabajo puede tener origen a consecuencia de una solicitud de:
1. Mantenimiento correctivo, generada por el área de producción, a causa de la
falla de algún equipo
2. Mantenimiento correctivo. Generada por el área de mantenimiento, a raíz de
la detección de fallas durante las inspecciones, pruebas, verificaciones,
análisis de materiales, etc.
3. Mantenimiento preventivo planificado y de las labores preparatorias
necesarias para los mismos, generado por el área de mantenimiento.
4. Instalación y puesta en marcha de nuevos equipos, modificación de algún
equipo o instalación existente, generada por el área de ingeniería.
5. Implementaron de normas, generada por el departamento de seguridad e
higiene industrial.
A partir de los datos recogidos en la orden de trabajo, se obtiene no solo
información técnica para realizar un seguimiento al comportamiento de los
equipos y sus componentes (fallas y anomalías), sino también información
económica que permite llevar el control de los costos de mantenimiento (horas
hombre, material empleado, partes y piezas de repuesto consumidas, etc.).
Dicha información será de suma utilidad en el momento de evaluar la gestión de
mantenimiento, de solicitar recursos adicionales, o de reportar a los superiores
acerca de la conducción de la gestión y de los costos asociados.
104
Por la naturaleza de sus funciones, el departamento de planificación y control de
mantenimiento es el más indicado para velar por la integridad de la información
y de actualizarla periódicamente, ya que de su correcto manejo dependerá buena
parte del éxito de la actividad de mantenimiento.
Dicha información incluye, fundamentalmente: los registros históricos de los
equipos, los registro de las operaciones de mantenimiento realizadas, los
informes de las brigadas de trabajo y de los supervisores, así como la
documentación técnica de las máquinas e instalaciones, además de la
información general asociada. Todo ello constituye un banco invalorable de datos
que, a través de un uso racional y tecnificado, contribuye a optimizar la gestión
de mantenimiento.
Por ello, lo más indicado es conservar la información, y sus modificaciones y
actualizaciones, en forma organizada. Una medida recomendada podría ser la de
constituir un expediente o dossier de equipo por cada una de las maquinas o
instalaciones de la planta que, por su importancia para el proceso productivo,
amerite ser sometida a control periódico o continuo.
Dicho expediente o dossier de equipo se subdivide en dos volúmenes. Uno
dedicado a la documentación técnica que acompaña al equipo desde su origen,
mientras que el segundo sirve para conservar toda la información y documentos
que se generan en el área de mantenimiento.
Este segundo volumen estará constituido por tres secciones distintas. Una
dedicada a la actividad de planificación del mantenimiento, otra sección
relacionada con las actividades de ejecución del mantenimiento, y la tercera con
la información general que sirve de apoyo a las operaciones de mantenimiento.
El primer volumen del dossier de equipo, contiene copia de los documentos de
adquisición, las especificaciones técnicas, planos generales, certificados de
calidad, parámetros nominales de operación, información gráfica en general.
105
La sección 1 del segundo volumen, contendrá la información referente a: ciclos
de mantenimiento, cantidad y calificación del personal ejecutor, duración
estándar del tiempo de ejecución de cada actividad, información derivada del
monitoreo de la condición. Gamas del equipo, registro de averías.
La segunda sección del volumen 2 del dossier de equipo, contendrá todo lo
referente a los mantenimientos ejecutados: informes técnicos de mantenimiento,
órdenes de trabajo, calibración de equipos, formularios varios requeridos para la
ejecución (autorizaciones, vías libres, etc.)
La sección 3 del segundo volumen del dossier, recoge los listados de piezas de
repuestos y materiales sugeridos, las cartas de lubricación (puntos, métodos, tipo
de lubricante, cantidad, frecuencia de cambio), listado de herramientas,
instrucciones y gráficos de arme y desarme, montaje y desmontaje, listado de
procedimientos aplicables, características de peso y volumen).
Una adecuada clasificación o catalogación de los expedientes de equipos,
apoyada en un sistema racional de codificación, permitirá abreviar el tiempo
necesario para ubicar y recuperar la información requerida para las operaciones
de mantenimiento y facilitará la labores de análisis, ya sea de fallas y de
comportamiento de los equipos e instalaciones, de los tiempos de operación y
reparación, del empleo de recursos humanos y materiales, o de los costos
asociados a la actividad de mantenimiento.
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C. INFORMACIÓN Y DOCUMENTACIÓN
Recordemos que el sistema de mantenimiento recibe y genera una masa
importante de información, que es necesario registrar, organizar, y conservar
adecuadamente, para poder utilizarla en forma conveniente, en beneficio de los
integrantes de la organización de mantenimiento y de empresa en general.
Uno de los aspectos más resaltantes, respecto a la organización, es el que
encuentra relacionado con la recuperación de los datos, para satisfacer los
variados requerimientos que plantean las distintas áreas de responsabilidad del
mantenimiento, los cuales, por lo general, se dirigen fundamentalmente hacia la
toma de decisiones.
D. CLASIFICACIÓN Y CODIFICACIÓN DE EQUIPOS
Una decisión es más acertada cuando está soportada por información de mayor
calidad, y la calidad de la información depende directamente de su pertinencia y
coherencia, así como de la posibilidad de obtenerla en tiempo útil, es decir
oportunamente. Una buena organización de la información, mediante el uso de
códigos de clasificación permite su recuperación en más breve tiempo que con
cualquier otro método. Si este es un aspecto importante para todo sistema, se
convierte en un factor imprescindible cuando el sistema de mantenimiento se
apoya en el uso de medios automatizados.
En todas las organizaciones, se ha generalizado el empleo de códigos con la
finalidad de lograr una estructura uniforme de identificación. Sin embargo, existen
algunos requisitos que cumplir para que un sistema de codificación sea realmente
efectivo.
110
Los requisitos fundamentales son:
- Identificar unívocamente los elementos de la planta, incluyendo todos los
equipos y sistemas tecnológicos, hasta las piezas individuales de los mismos,
dependiendo de los intereses de los usuarios de la información
- Debe clasificar los equipos, líneas y sistemas según las áreas de
mantenimiento correspondientes (mecánica, eléctrica, automática, química,
civil, instrumentación y control, etc.)
- El elemento más simple que aparece en el código debe estar asociado al
equipo, línea o sistema al cual pertenece y al área específica de
mantenimiento que lo atiende.
Es común encontrar en las empresas industriales un sistema de clasificación,
estructurado en base a códigos de identificación que reflejan, entre otros
aspectos, la posición de los equipos y componentes dentro del esquema
tecnológico, según el orden que determina el flujo de proceso de dicho sistema.
Por ejemplo, un código de identificación podría estar conformado de la manera
siguiente:
111
En el ejemplo anterior, el código identifica a un componente del sistema de aire
comprimido; se trata de la primera bomba de la línea 1 del sistema de aire
comprimido número 2, ubicado en la planta 1.
Como se puede apreciar el código es único para ese tipo de elemento y no hay
otro que ocupe la misma posición en el esquema tecnológico. Esto nos asegura
que el componente queda identificado unívocamente.
Los caracteres para identificar el sistema tecnológico pueden ser derivados de
las dos primeras letras o de las iniciales del nombre del sistema.
La letra o grupo de letras que identifican el tipo de equipo puede ser la que resulte
de una clasificación interna, o una de las que comúnmente se adoptan a nivel
internacional. Una de ellas es la que se sugiere a continuación.
Un código como el que se describió anteriormente, tiene amplia utilidad en la
identificación de los equipos, para su montaje, o para que el personal se
familiarice con los esquemas tecnológicos, durante el montaje y la puesta en
servicio de la instalación.
112
Sin embargo, a pesar de sus múltiples ventajas, este tipo de código no satisface
totalmente los intereses del área de mantenimiento, que se hayan mayormente
relacionados con las características de los equipos y componentes que con su
ubicación física.
Para que un código sea satisfactorio desde el punto de vista de mantenimiento,
su estructura debe permitir:
- Agrupar bajo una misma identificación todos los equipos o componentes
correspondientes a un mismo modelo.
- Asociar el modelo a la documentación técnica y normativa (planos,
instrucciones, procesos de reparación, normas de gastos, ciclos de
reparación, listado de piezas, etc.)
- Identificar en forma unívoca cada equipo, y ofrecer la posibilidad de recuperar
su historia técnica cuando así se requiera.
Tomando en cuenta dichos aspectos, el código de mantenimiento podría tener la
siguiente estructura:
113
Los primeros seis dígitos constituyen el código de grupo, al cual estará asociada
la documentación técnica y de identificación de las piezas de repuesto, por tipo
de equipo.
Los últimos cuatro dígitos complementan la identificación individual o unívoca y
estará asociada a la historia técnica o ficha de cada equipo o componente.
Los códigos de área pueden ser los mismos que se mencionan en el ejemplo del
código de ubicación. El código de la clase puede ser el que corresponda, según
la clasificación sugerida anteriormente para los componentes, o bien un código
numérico. El código de modelo podrá ser de tipo alfanumérico o numérico, donde
ser resalte las características más importantes del equipo o componente, por
ejemplo, tipo, diámetro, material, función, presión, temperatura, o cualquier otro
parámetro que haga del código un elemento de identificación unívoca.
El cualquier caso, será de competencia del área de planificación, establecer los
códigos más convenientes, buscando establecer una forma razonable de agrupar
y recuperar la información.
E. MANUALES, INSTRUCTIVOS Y PROCEDIMIENTOS
Recordemos que la gestión de mantenimiento contempla actividades, tanto de
carácter administrativo como operativo, las cuales generan una cantidad
apreciable de información.
Esto determina la necesidad de utilizar medios adecuados y efectivos para
establecer una comunicación conveniente entre los distintos niveles de la
organización.
114
Tipo y aplicación de los Manuales
Entre los medios de comunicación más difundidos en las empresas, utilizado para
trasmitir al personal todo lo concerniente a las distintas formas y requisitos de
preparar, ejecutar y controlar el trabajo directivo, de supervisión y operativo, se
destacan los manuales de procedimientos.
Los de mayor uso en el ámbito de la organización de mantenimiento incluyen los
siguientes:
- El manual de instrucciones, que describe las tareas, en cuanto concierne a
lo que se debe hacer, cómo, cuándo y porqué es necesario hacerlo. Este
manual se utiliza fundamentalmente para fines de adiestramiento o
actualización del personal.
- El manual de procedimientos, que describe en forma detallada los métodos
para llevar a cabo las tareas. Generalmente contiene los diagramas de flujo
de información, ilustraciones de los formatos y formularios respectivos, así
como las instrucciones para su uso.
- El manual de organización, donde se determinan los deberes
correspondientes a cada cargo y delimitan la responsabilidad y autoridad de
los individuos que los ocupan.
- El manual administrativo, que contiene las disposiciones vigentes de la
empresa para asegurar que todos actúen conforme a las normas y
reglamentos existentes.
F. EL MANUAL DE MANTENIMIENTO
La actividad de mantenimiento se rige por un manual de mantenimiento, que
puede llevar incorporado uno o varios de los manuales mencionados
anteriormente.
115
En el manual de mantenimiento se describen las normas que se aplican en la
empresa para el desempeño de la función de mantenimiento. Puede incluir
también los métodos de normalización para el mantenimiento y/o la reparación
de equipos y dispositivos. Contiene además los conceptos de gestión de
mantenimiento propios de la organización y la importancia del mismo en la
consecución de los objetivos.
El tamaño de la empresa no es el criterio fundamental para determinar si existe
la necesidad de usar un manual de mantenimiento.
El tamaño de la empresa influirá sobre el tamaño del manual y su contenido, pero
nunca sobre la necesidad de su utilización como medio de comunicación. Un
trabajador no podrá cumplir su labor adecuadamente, si no se le explica bien o
no comprende perfectamente qué debe hacer, cómo, cuándo, porqué y cuál es
la importancia de su trabajo dentro de la organización.
En el manual de mantenimiento, deben estar contempladas por separado las
cuestiones de orden administrativo y las de carácter técnico; además deberá
incluir los siguientes aspectos básicos:
Objetivos: describe lo que se desea lograr con el manual.
Alcance: define lo que abarca la actividad cubierta por el manual.
Responsabilidades y organización: determina qué unidad o individuos son
responsables del mantenimiento de qué instalación o equipo. Además, indica
quien debe responder frente al resto de la organización, las interrelaciones entre
las unidades de mantenimiento, así como las de mantenimiento con el resto de
las entidades de la empresa.
Definiciones: un glosario o lista de las palabras y terminología típicas del
mantenimiento, para mejor comprensión de su contenido.
116
Referencias: señalamiento preciso de otros documentos que contienen el o los
tópicos a los cuales se hace mención.
Función: objeto concreto del manual (reparación, inspección, prueba, etc.) y las
gamas, instrucciones, procedimientos, normas, etc. Aplicables en cada caso.
G. GAMAS DE MANTENIMIENTO
Las gamas de mantenimiento se utilizan para los trabajos planificados que se
deben ejecutar periódicamente, además de servir para mantener el control de las
tareas realizadas y las que están por realizarse. Este documento debe
acompañar al expediente de mantenimiento del equipo. En las páginas siguientes
se muestra un ejemplo de gama de mantenimiento, donde se reportan las
actividades a realizar, su frecuencia, los procedimientos aplicables, las fechas en
que se inició y concluyo la actividad planificada.
Los procedimientos están destinados a describir detalladamente las acciones a
realizar en las actividades que se requieran y los registros que deben elaborarse
como resultado del trabajo ejecutado.
La existencia de los procedimientos se justifica en razón de la complejidad de las
operaciones a realizar, por el costo de los equipos, la necesidad de alcanzar altos
índices de disponibilidad, y por la peligro potencial que encierra una falla o avería
de los mismos.
La preparación, revisión y aprobación de un procedimiento, debe ser asignada a
personal competente y calificado, de modo que se garantice el mejor
conocimiento de los requisitos técnicos y normativos establecidos para las
actividades, objeto del procedimiento.
117
El contenido de una instrucción o procedimiento debe incluir al menos los
siguientes aspectos:
Título: descripción del elemento, equipo o sistema a que se refiere el
procedimiento.
Objetivo: finalidad que persigue el documento.
Alcance: definición de los límites de aplicación de las disposiciones contenidas
en la instrucción o procedimiento.
Referencias: nombre y código de los documentos señalados en el
procedimiento.
Definiciones: glosario de términos para facilitar la comprensión del contenido del
procedimiento.
Anexos: nombre y código de los documentos que se adjuntan como parte
complementaria del procedimiento (tablas, esquemas, diagramas, etc.).
Responsables: entidades o cargos de las personas que asumen la
responsabilidad de velar por el cumplimiento de las disposiciones del
procedimiento en cuanto a ejecución, verificación y aprobación de los trabajos
previstos en el mismo. Se incluyen además los responsables de la elaboración,
revisión y aprobación del procedimiento para su puesta en vigencia, así como las
disposiciones para su actualización.
Instructivo: sección donde se indica el método, proceso o sistema para realizar
la actividad objeto del procedimiento. Se describen las precauciones y medidas
de seguridad, secuencia del trabajo, criterios de aceptación o rechazo,
descripción de elementos y procesos, tipos de inspección, puntos de
observación, condiciones ambientales, equipos, instrumentación, herramientas y
materiales necesarios, calificación del personal, identificación y tratamiento de
los registros de información, etc.
118
H. PROCEDIMIENTOS DE MANTENIMIENTO
Los procedimientos pueden tener adicionalmente hojas de chequeo o
verificación, las cuales deben acompañar al informe del trabajo ejecutado, para
fines de revisión y evaluación.
Los procedimientos e instrucciones deben ser adecuadamente identificados,
mediante un sistema de codificación que facilite su ubicación. A título de ejemplo,
el código puede estar constituido por una sigla de dos caracteres que identifican
el manual al cual pertenece el procedimiento; un número de grupo que reúne los
procedimientos afines en una sección particular y un número de identificación
propio del procedimiento.
Por ejemplo: mp.2305 identifica el quinto procedimiento de la sección 23,
perteneciente al manual técnico de mantenimiento preventivo.
A continuación se muestra, en un ejemplo de formato de procedimiento, el
extracto de algunos de los aspectos de su contenido.
El modelo de la página siguiente, presenta un formato de hoja de verificación de
procedimientos, mediante el cual se supervisa la ejecución de las distintas
acciones que forman parte del cuerpo instructivo del procedimiento.
119
120
121
CAPÍTULO VI: INDICADORES DE MANTENIMIENTO
A. LOS INDICADORES: SU NATURALEZA Y REQUISITOS
Recordemos que en todo sistema de gestión, se requiere medir el grado de
cumplimiento de los objetivos planificados para un periodo dado, así como
detectar determinadas tendencias, con la finalidad de evaluar las metas logradas,
o bien para introducir los correctivos necesarios, para contrarrestar las
desviaciones detectadas, cuando así se requiera.
La necesidad de medir el grado de cumplimiento de las metas y de consecución
de los objetivos, introduce la exigencia de establecer indicadores de eficiencia.
Las características de los indicadores más adecuados para estos fines, deberán
tener la mayor correspondencia con los siguientes aspectos fundamentales:
• Las características de la organización.
• El nivel de dirección que utilizará la información.
• La amplitud de la información según el nivel jerárquico al cual se destina.
• Afinidad con los factores que influyen sobre el objetivo que se desea medir.
• La posibilidad de determinar tendencias de los aspectos evaluados.
La medición de objetivos no se limita solamente a determinar y conocer los
valores alcanzados por los indicadores del sistema, sino también a establecer
cuáles son los factores que han incidido en el resultado medido por cada
indicador. Es decir, si una empresa ha fijado la indisponibilidad (tiempo fuera de
servicio) por mantenimiento planificado anual en un determinado nivel (por
ejemplo 9% de la capacidad de producción) y el valor medido a final de año
resulta de 8,5%, es necesario establecer si ello se debió a incumplimiento del
plan o a una mayor eficiencia en el trabajo de mantenimiento.
122
Lo anterior sugiere que además de un indicador principal (indisponibilidad por
mantenimiento planificado), se debe contar con indicadores secundarios que
permitan explicar las razones del incremento o reducción del valor alcanzado por
el indicador principal.
La necesidad de conocer las tendencias de determinados indicadores del sistema
se justifica también, porque sirven de instrumentos análisis y de pronóstico de
evolución, para fines de planificación de los nuevos valores referenciales de tales
indicadores.
De todo lo anterior se concluye que para satisfacer las necesidades del sistema
de gestión, es preciso prever:
- Un sistema de indicadores principales, para analizar integralmente el
cumplimiento de los objetivos trazados por la dirección
- Un sistema de indicadores secundarios, para evaluar la incidencia de los
factores principales que pueden influir sobre el indicador principal.
- Un método de información sistemático que muestre el grado de cumplimiento
de los indicadores principales, las tendencias de su comportamiento y el
pronóstico de su evolución.
B. INDICADORES DE GESTIÓN PARA MANTENIMIENTO
Considerando que el primer objetivo de trabajo, del área de mantenimiento, es el
de propiciar el logro de altos índices de disponibilidad en favor de la producción,
se debe definir el factor de disponibilidad de cada equipo, del cual será
responsable la organización de mantenimiento.
123
El conjunto de indicadores que se defina para medir la efectividad de la acción
de mantenimiento estará orientado a evaluar:
- La incidencia de mantenimiento en la disponibilidad de planta
- La incidencia de las áreas especializadas de mantenimiento en la
disponibilidad de planta
- La disponibilidad de equipos y su incidencia sobre la disponibilidad de planta
- La incidencia de las partes fundamentales de los equipos sobre su
disponibilidad
- La incidencia de las causas principales que influyen en la disponibilidad de
los equipos
Los factores que participan en cada aspecto evaluado, sirven de elemento de
análisis de la condición de la planta y de pronóstico de su comportamiento futuro.
Desde esta óptica, la medición de la disponibilidad de planta deberá ir
acompañada de la medición de otros factores (indicadores secundarios) que
permitan evaluar, analizar y pronosticar su comportamiento. En la tabla a
continuación se incluye un conjunto de indicadores relacionados con la
disponibilidad total de la planta, la respectiva fórmula de cálculo, su objetivo y
significado para los fines mencionados.
Cabe señalar que la lista no agota los posibles indicadores de gestión que se
pueden establecer para evaluar la acción y la efectividad de la gestión de
mantenimiento.
124
Otro conjunto de indicadores, útiles para evaluar la gestión de mantenimiento, es
el que se refiere a la efectividad de utilización de la fuerza de trabajo. Entre los
indicadores de efectividad de uso de la fuerza laboral más utilizados, se
encuentran los siguientes:
125
126
C. LOS COSTOS DEL MANTENIMIENTO
El tercer aspecto, que reviste particular importancia en la evaluación de la gestión
de mantenimiento, es el que se refiere a los costos.
No es fácil establecer cuál debe ser el nivel de gastos apropiado para
mantenimiento. Lo que puede ser conveniente para un gerente puede no serlo
para otros.
Sin embargo, la orientación general es la de lograr mejorar el desempeño de los
equipos (aumentar el tiempo de aprovechamiento) y de la organización de
mantenimiento (mayor efectividad en las acciones y mejor utilización de los
recursos). Esto significa que la cantidad de mano de obra y el costo de materiales
deben llevarse y mantenerse a un nivel que sea compatible con la calidad de la
producción, conservando la instalación en buen estado operacional.
Ello obliga a determinar cuál es el costo real del mantenimiento y en qué nivel se
coloca el costo óptimo.
Los costos de mantenimiento se pueden ubicar en tres renglones básicos: costos
directos, costos indirectos y costos generales.
Los costos directos son los que se refieren a:
- Mano de obra (personal técnico, administrativo y obrero de mantenimiento)
- Materiales (materiales de consumo, partes y repuestos)
- Trabajos y servicios de mantenimiento contratados a terceros.
- Depreciación y amortización de equipos e instalaciones utilizadas para
mantenimiento
- Pequeñas inversiones destinadas a optimizar el mantenimiento.
127
Se consideran costos indirectos:
- Paralización de producción, atribuible a la organización de mantenimiento
- Costo de capital inmovilizado en almacén (materiales, partes y repuestos
para mantenimiento)
Se consideran costos generales:
- Mantenimiento de edificios, caminos, equipos etc. Que no interesan
directamente al proceso de producción.
El costo de mantenimiento se distribuye aproximadamente de la siguiente forma:
directo, 70 a 75%; indirecto, 15 a 35%; general, 5 a 15%. La mayor variación se
encuentra generalmente en los costos indirectos.
En los piases industrializados el costo de mantenimiento se ubica
aproximadamente en los siguientes valores relativos:
4,2% de las ventas netas
5,5% del costo de las mercancías vendidas
6,5% del valor inmovilizado bruto
12,7% del valor inmovilizado neto
Estos valores fluctúan de acuerdo a la rama industrial.
Si se toma como base, por ejemplo, el costo de los productos vendidos, el costo
de mantenimiento se ubica, por tipo de actividad, en los promedios siguientes:
128
Desde el punto de vista de la organización de mantenimiento, el reporte de costos
debe servir a los siguientes requisitos específicos:
- La supervisión de los técnicos necesita medir la efectividad de su
funcionamiento respecto al empleo de fuerza de trabajo y de material.
- La dirección o gerencia de mantenimiento necesita indicaciones sobre las
tendencias generales en los costos, con un nivel de detalle que permita
descubrir áreas que requieren atención especial.
- Ingeniería de mantenimiento requiere información que destaque los equipos
o aplicaciones de equipos que causan costos anormales de mantenimiento y
requieren su atención.
- La supervisión de producción debe conocer sus costos de mantenimiento por
producto o por tipo de equipo.
Bajo estas premisas, el sistema de control de costos deberá estar en condiciones
de proporcionar a la organización de mantenimiento, información relacionada con
la eficiencia de la mano de obra, la incidencia de los costos de suministros, gastos
generales y otros factores que forman parte del costo de mantenimiento.
Por otra parte deberá también poder suministrar a la gerencia superior, un reporte
conciso sobre las tendencias de los costos de mantenimiento y su relación con
los factores externos que los condicionan, presentando el costo total de
mantenimiento como una función del costo total de fabricación, del valor del
equipo mantenido, o en términos de unidades producidas.
129
D. INDICADORES DE CONTROL DE TRABAJO
130
E. INDICADORES DE EFECTIVIDAD DEL SISTEMA
131
ANEXO A
BENCHMARKING DE MANTENIMIENTO
RELACIÓN DE COSTOS GENERALES
132
133
134
ANEXO B
SEGURIDAD INDUSTRIAL
135
136
137
ANEXO C
138
CUESTIONARIO
CAPÍTULO I
1. ¿CUÁLES SON LOS PARÁMETROS DEL MANTENIMIENTO?
2. ¿QUÉ FACTORES DETERMINAN QUE HAYA NECESIDAD DE UNA
ORGANIZACIÓN APROPIADA PARA EL MANTENIMIENTO?
3. ¿CUÁLES SON LOS TIPOS DE MANTENIMIENTO?
4. ¿CUÁLES SON LAS DESVENTAJAS DEL MANTENIMIENTO A PLAZO
FIJO?
5. ¿QUÉ ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO SE DEBE SEGUIR?
6. ¿QUÉ SE DEBE TOMAR EN CUENTA PARA LA ELABORACIÓN DE UN
GRÁFICO DE PARETO?
7. ¿CUÁLES SON LAS DESVENTAJAS DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO?
8. ¿CUÁLES SON LAS ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO?
139
CAPÍTULO II
1. ¿CÓMO SE ADMINISTRA EL MANTENIMIENTO PREVENTIVO?
2. ¿QUÉ TIPOS DE ESTRUCTURAD TIPICAS DE MANTENIMIENTO HAY?
3. ¿CUÁLES SON LAS DESVENTAJAS?
4. ¿CUÁLES SON LAS VENTAJAS?
5. ¿BAJO QUÉ MODALIDADES SE PUEDE CLASIFICAR UNA FALLA?
6. ¿POR QUÉ SE PLANIFICA EL MANTENIMIENTO PREVENTIVO?
7. ¿CUÁLES SON LAS FUNCIONES BÁSICAS DE LA ADMINISTRACIÓN?
140
CAPÍTULO III
1. OBJETIVOS DE ANÁLISIS DE FALLAS:
2. ¿QUÉ PERMITE EL PROMEDIO SUAVIZADO EXPONENCIAL?
3. ¿CUÁLES SON LAS VARIABLES ALEATORIAS?
4. ¿QUÉ TÉCNICAS DE GRAFICACIÓN PUEDEN UTILIZARSE?
5. ¿QUÉ ES NECESARIO PARA SOMETER A UN EQUIPO A UN PROGRAMA
DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO?
141
CAPÍTULO IV
1. ¿CUÁL ES EL OBJETIVO DEL ESTUDIO DE CONFIABUILIDAD?
2. ¿EN QUE SE DIVIDE EL CICLO DE VIDA DE UN EQUIPO?
3. ¿CUÁLES SON LAS CARACTERÍSTICAS QUE PRESENTA LA
DISTRIBUCIÓN EXPONENCIAL?
4. ¿QUÉ ES LA CONFIABILIDAD DE COMPONENTES Y EQUIPOS?
5. DEFINICIÓN DE CONFIABILIDAD:
6. ¿DE QUE FACTORES DEPENDE LA MANTENIBILIDAD DE EQUIPOS?
7. DEFINICIÓN DE DISPONIBILIDAD:
8. ¿CUÁLES SON LOS RUBROS GENERALES DE LA ORGANIZACIÓN DE
MANTENIMIENTO?
142
CAPÍTULO V
1. ¿QUÉ ES LA EJECUCIÓN DEL MANTENIMIENTO?
2. ¿CUÁLES SON LOS REQUISITOS FUNDAMENTALES PARA LA
CODIFICACIÓN DE EQUIPO?
3. ¿CÓMO FUNCIONA LA CLASIFICACIÓN Y CODIFICACIÓN DE EQUIPO?
4. ¿CUÁLES SON LOS TIPOS DE MANUALES?
5. ¿CUÁLES ON LOS ASPECTOS BÁSICOS DEL MANUAL DE
MANTENIMIENTO?
6. ¿PARA QUE SE UTILIZAN LAS GAMAS DE MANTENIMIENTO?
143
CAPÍTULO VI
1. ¿CUÁLES SON LOS ASPECTOS FUNDAMENTALES DE LOS
INDICADORES DE MANTENIMIENTO?
2. ¿QUÉ ES LO QUE EVALÚA LOS INDICADORES DE MANTENIMIENTO?
3. ¿QUÉ SON LOS COSTOS DE MANTENIMIENTO?
4. LOS COSTOS DIRECTOS SON LOS QUE SE REFIEREN A:
5. ¿A QUÉ SE CONSIDERAN COSTOS INDIRECTOS?
6. ¿A QUÉ SE CONSIDERA COSTOS GENERALES?
7. ¿CUÁLES SON LOS REQUISITOS QUE REQUIERE EL REPORTE DE
COSTOS?
144
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS
- MARTINEZ, LUIS. GUIA DIDACTICA DEL CURSO DE MANTENIMIENTO II,
Ingeniería de Mantenimiento, Universidad Gran Mariscal de Ayacucho. 1997
- MOSQUERA G., RIVERO, J., SALOMON, J. y OTROS, DISPONIBILIDAD
Y CONFIABILIDAD DE SISTEMAS INDUSTRIALES, UGMA , BARCELONA,
1996.
- RODRÍGUEZ BERTRÁN., JOSÉ NAVARRO ALVAREZ, RAMÓN.
PLANIFICACIÓN Y DISEÑO DE SISTEMA DE MANTENIMIENTO, GUÍA
DIDÁCTICA, CURSO DE ESPECIALIZACIÓN EN INGENIERÍA DE
MANTENIMIENTO, 1996
- MOSQUERA, GENARO, APOYO LOGÍSTICO PARA LA ADMINISTRACIÓN
DEL MANTENIMIENTO INDUSTRIAL, CDCH, UCV,CARACAS,1993.
- PRINCIPIOS DE OPTIMIZACION DE MANTENIMIENTO, HOWARD FINLEY
DE VENEZUELA S.A., CARACAS 1985
DIGITALES
- http://ingenieriadelmantenimiento.com/
- https://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_de_mantenimiento
- http://www.renovetec.com/ingenieria-del-mantenimiento.pdf
- http://www.renovetec.com/373-ingenieria-de-mantenimiento
- https://es.scribd.com/doc/202994245/ingenieria-del-mantenimiento-pdf
145
