Tendencias del Mantenimiento Predictivo

Tendencias del Mantenimiento Predictivo

Tendencias del Mantenimiento Predictivo
Ricardo Santamaría Holek
Tecnología Avanzada para Mantenimiento S.A. de C.V.
Privada de los Misterios no.1 esq. Ave. de los Arcos
Querétaro, Qro. 76020 México
Tel. 442-248-1470
e-mail: [email protected]
RESUMEN
En el presente trabajo, se revisará brevemente de la condición actual del mantenimiento predictivo y sus beneficios. Derivado
de las limitaciones que ha mostrado el desarrollo y aplicación de los programas de mantenimiento predictivo, estamos seguros
que en el futuro próximo, los esfuerzos estarán encaminados a incrementar la eficiencia en los pasos que nos llevan al correcto
diagnóstico de cada máquina, sistema o equipo de la planta. Entonces, el reto es, “hacer más rápido el análisis, más preciso y
en menor tiempo”. En otras palabras, lo que se pretende es, incrementar la productividad del departamento de mantenimiento
predictivo.
INTRODUCCION
Por otra parte, el mantenimiento basado en condiciones,
también llamado “predictivo”, se lleva a cabo midiendo
periódicamente algunas variables físicas de cada máquina,
con el uso de los transductores apropiados. Lo anterior se
realiza durante la operación normal de los equipos y bajo
sus condiciones de velocidad y carga nominales. De forma
analógica, se realiza el estudio de los “signos vitales”, cuya
evaluación permite identificar las condiciones “reales” de
operación y confiabilidad de la máquina. Con la evaluación
de la condición de la maquinaria pretendemos hacer el
“mantenimiento correcto en el momento correcto”; ni más,
ni menos del requerido, ni antes, ni después de ser
realmente necesario. Ahora, deseamos realmente reducir
los costos de mantenimiento, pero, sin sacrificar la
confiabilidad de la operación.
Bajo el enfoque moderno de “mantenimiento”, consideramos
que no es el “mal necesario de la planta”, sino que, por el
contrario, gracias a ejecución de las acciones oportunas y bien
planeadas de mantenimiento,
es posible garantizar la
existencia misma de la planta, de sus lineas de producción, el
cumplimiento con los volúmenes de producción y niveles de
ventas. Entonces, en realidad, mantenimiento es en buena
medida el garante de la producción. Además, gracias a la
actividad de mantenimiento, podemos cumplir con los
programas de calidad, por ejemplo, el JIT (entregas justo a
tiempo), programas de calidad Seis Sigma, cumplimiento con
normas ISO, QS-9000, TS, integración de programas TPM,
cambio rápido de modelos.
También garantiza en parte
importante, la elevada seguridad del personal.
En el pasado (y para muchos desafortunadamente, es presente
aún), las prácticas de mantenimiento correctivo no planeado,
o también llamado “emergencia”, llevan al mal uso de los
recursos de la empresa, tanto materiales como humanos. Las
empresas que pretendan ser competitivas a nivel mundial y
mantenerse en el mercado, deberán adoptar una visión distinta
y moderna del mantenimiento, por lo que ya no podrán seguir
con este tipo de prácticas obsoletas.
EL MANTENIMIENTO PREDICTIVO. SITUACION
ACTUAL
El concepto de mantenimiento predictivo o mantenimiento
basado en condiciones, comienza a ser aplicado por la
industria a principios de la década de los ochenta. Aparecen
los primeros equipos portátiles tipo “colector de datos” con
memoria interna para la medición períódica en planta, y con
interfases de conexión a las primeras PC disponibles. Pero,
solamente hasta entrados los años 90´s, se observa que el
mantenimiento predictivo comienza a jugar un papel
importante dentro de la industria.
Las direcciones,
comienzan a identificar la ventaja y necesidad de invertir
en el desarrollo de un programa de mantenimiento
predictivo.
Por otra parte, la práctica de mantenimiento basado en tiempo
o “preventivo”, han demostrado que puede reducir los
tiempos paro no planeados, reducir la cantidad de fallas
imprevistas, incrementar la confiabilidad en la operación,
pero, tiene un gran inconveniente: su costo es muy elevado.
Revisar, ajustar o reparar máquinas cuando “aún no lo
requieren” o cuando es “demasiado tarde”,
se deriva en
gastos excesivos y en muchas ocasiones innecesarios. Por eso
decimos que, “si la máquina no está descompuesta, no la
repares!”
En la actualidad, aún muchas empresas no cuentan con un
programa completo de mantenimiento predictivo. En
México estimamos, dos de cada tres empresas aún no
1
1.
cuentan con este tipo de programas bien implementado.
Algunas empresas tienen avances, aplican una o dos técnicas
predictivas, y en muchos casos de forma externa.
Es conocido que a través del uso de técnicas como; Análisis
de Vibraciones, Termografía Infrarroja, Ultrasonido (activo y
pasivo), tribología para los Aceites Hidráulicos y Lubricantes,
Análisis de Corriente en Motores, así como otras técnicas
menos conocidas aún, pero igualmente útiles, se determinan
las condiciones de operación de los equipos, en otras palabras,
podemos “hacer transparentes” las máquinas y conocer su
condición real de operación.
2.
Entonces, el objetivo central de mantenimiento predictivo es:
proveer información sobre la condición de cada máquina o
equipo, suficiente, precisa y oportuna para la toma de
decisiones.
Para llegar al objetivo anterior, según la norma ISO 13374-1
(Condition monitoring and diagnostics of machines — Data
processing, communication and presentation) , se llevarán a
cabo los siguientes seis pasos:
•
•
•
•
•
•
Adquisición de Datos
Manipulación de los Datos
Detección de la Condición
Determinación de la condición de “salud”
Prognósis o pronóstico de condición
Generación de Avisos
3.
Consideramos que la falta de observancia de cualquiera de
estos pasos, hará que no se alcance satisfactoriamente el
objetivo planteado.
Subcontratación. Esta opción ha sido adoptada por
muchas empresas. En la actualidad se puede contratar
una de empresa especializada y dedicada al
mantenimiento predictivo. De esta manera, se pueden
observar los resultados, la aplicación y beneficios de
cada técnica de diagnóstico predictivo.
El
inconveniente de la subcontratación es su
disponibilidad limitada, tal vez cuando se requiera una
medición, el proveedor no este disponible. Por otra
parte, una ventaja importante es, que los proveedores
con el afán de mantenerse competitivos en el mercado,
siempre procuran contar con la instrumentación más
moderna y actualizada.
Compra de equipos. Esta es una decisión que se debe
pensar muy bien antes de proceder. Debido al elevado
costo para la adquisición de los equipos de diagnóstico,
esta no debe ser una compra aislada, debe ser
contemplada dentro de un proyecto completo y
detallado de implantación del mantenimiento predictivo
(con todos los pasos bien detallados). Las estimaciones
de costo-beneficio (ROI – return of investment) deben
ser parte del proyecto, incluyendo tiempo de
recuperación de la inversión (payback). Un
inconveniente que se presenta comúnmente es la falta
de personal calificado para operar adecuadamente los
equipos.
Algo intemedio. Se puede considerar la posibilidad de
comprar algunos de los equipos de diagnóstico (los que
tengan mayor frecuencia de uso, o mayor aplicabilidad)
y complementar con la subcontratación los servicios
más especializados (de menor frecuencia de ejecución y
mayor complejidad) o que precisen la adquisición de
equipo muy costoso. Por ejemplo, es factible que el
usuario haga la parte de colección de datos en campo,
los envie por internet al consultor, y este haga la
interpretación de los datos con los reportes de
diagnóstico.
Es necesario realizar un análisis financiero con estimaciones
de ahorros de cada diagnóstico y su acción correctiva.
De estos reportes, se generará la fuente de los ingresos para
la compra o renovación de los equipos, o para ampliar la
cobertura del programa de monitoreo con otras técnicas o en
otras areas.
Si no se cuenta con la información financiera adecuada que
refleje los beneficios generados por el programa, siempre se
tendrá la idea de que el programa de mantenimiento
predictivo es costoso. En la práctica, hay quien considera
que “el predictivo es muy caro” y que no tiene recursos
suficientes para su implantación. Sin embargo, cuando hay
fallas imprevistas que afectan directamente la producción (y
que pudieron ser evitadas), entonces si hay todos los
recursos necesarios para reparar o reestablecer la operación.
Entonces, si hay recursos, pero siguen siendo para reparar,
no para prevenir!! Como se mencionó antes, se debe hacer
siempre un análisis Costo-Beneficio de los resultados
generados por mantenimiento predictivo, estamos seguros y
la experiencia nos lo ha mostrdo, que pueden ser mayores a
Fig. 1. Medición de vibraciónes con equipo portátil
Debido al elevado costo implantación de un programa de
mantenimiento predictivo, existen algunas aternativas que
deben ser consideradas:
2
10 veces lo invertido.
llevado, es muy alta.
La rentabilidad del predictivo bien
Cuáles son los retos,
1.
Derivado de lo anterior, y de las experiencias positivas de
algunas empresas. En la actualidad, se ha empezado a
considerar cada día más, el incluir al diagnóstico predictivo
dentro de las actividades del departamento de mantenimiento.
2.
3.
A pesar de los beneficios mencionados, en la mayoría de las
empresas que cuentan con avances al respecto, los programas
existentes deben ser modernizados, actualizados y expandidos
a otras areas o equipos.
4.
Existen algunas deficiencias, entre las que podemos citar:
5.
1.
Mediciones solamente en maquinaria crítica.
La
maquinaria y equipo, importantes y secundarios, en
ocasiones no son cubiertos por el programa de monitoreo.
2. Demasiado espaciamiento entre las mediciones, lo que
genera “huecos” en la información y las tendencias.
3. Falta de personal calificado.
4. El personal encargado para generar los diagnósticos es
insuficiente.
5. Equipamiento obsoleto, en ocasiones, pesado, lento y de
análisis totalmente dependiente del usuario.
6. Falta de areas de trabajo adecuadas.
7. Métodos de adquisición de los datos inapropiados,
información poco confiable y no representativa de la
condición real del equipo o máquinaria.
8. Falta de apoyo de otros grupos de trabajo de
mantenimiento y de producción. Todavía vivmos con el
concepto de: “es más importante producir que prevenir”.
9. Diagnóstico tardío. Detección de los problemas, pero en
estado avanzado, el costo de reparación es alto.
10. Muchos datos y poco análisis. (fig.2)
6.
7.
Incrementar la productividad en el departamento de
mantenimiento predictivo, “hacer más con menos” o
“hacer más con lo mismo”, en términos de predictivo:
generar “más diagnósticos en menos tiempo”, cubrir
“más equipos dentro del programa de monitoreo”.
Generar diagnósticos cada vez más acertados.
Certificar al personal técnico para realizar mejor su
trabajo. La capacitación contínua y el desarrollo de
nuevas habilidades, debe ser parte del programa de
mantenimiento predictivo.
Adicionar nuevas técnicas de diagnóstico que permitan
“completar la foto de la máquina”. Una sola técnica de
diagnóstico puede ser insuficiente para evitar una falla.
Convertir los datos colectados en información valiosa
útil para la toma de decisiones.
Automatizar los procesos de diagnóstico, la generación
de reportes, colección de datos y transferencia de la
información a los responsables.
Utilización intensiva de los medios informáticos o
computacionales para la transferencia de datos y
reportes.
Es importante notar que los problemas encontrados en su
fase incipiente, o temprana, son más fácilmente corregidos
y el costo asociado es menor. Mientras más tarde se detecte
y se corrija el problema, el costo será mayor. En ocasiones
las alarmas de los sistemas de diagnóstico, detectan los
problemas demasiado tarde. Se debe cuidar que el sistema
de monitoreo utilizado, cuente con suficiente sensibilidad
para detectar los cambios en el comportamiento o en las
variables medidas, para detectar los problemas en la fase
incipiente. Lo anterior nos lleva al objetivo de mantener
los equipos operando confiablemente, pero a un costo de
mantenimiento más bajo.
Fig. 3. El costo de mantenimiento se incrementa, de
acuerdo al retraso en la identificación del problema y su
corrección.
Figura 2. El trabajo de análisis de vibraciones manual
es muy intensivo y requiere mucho tiempo.
3
través de, términales de PC, paneles de control, beepers, o
teléfonos celulares.
TENDENCIAS DEL MANTENIMIENTO PREDICTIVO.
Información compartida.
El problema en los sistemas de mantenimiento predictivo es
que por lo general, cada proveedor cuenta con programas
propietarios y estos deben ser instalados en cada PC o
terminal donde ser requiera la información. Esto es poco
conveniente por las siguientes razones:
Primero queremos hacer notar la diferencia entre información
y datos. Cuando nos referimos a datos, son valores de
vibración, temperatura, número de partículas, decibeles,
niveles de alarmas, etc. Información es, el resultado de la
intepretación y análisis de esos datos que describen la
condición de la máquina.
Los datos son valiosos para el
técnico analista, la información tiene valor para todos los
demás. Consideramos información cuando existen respuestas
precisas a preguntas como: ¿existe alguna falla?, ¿Cuál es la
falla y su severidad?, ¿Cuándo se espera que falle?, ¿Cuáles
son las recomendaciones para su reparación?.
1.
2.
3.
Ahora estamos en la era de la informática, contamos con
redes de comunicación en prácticamente todas partes,
transmisión de datos vía internet, intranet, sincronización de
bases de datos, información compartida por mútiples usuarios,
dispositivos de almacenamiento de datos portátiles con gran
capacidad de almacenamiento interno (hasta varios gigabytes).
Ahora la información puede estar en todas partes.
4.
Costo de las licencias. Para cada terminal de consulta
para acceso a la información, es requerida una licencia
del programa especializado. Generalmente los
programas y sus licencias son muy costosos.
Entrenamiento.
Los
programas
especializados,
requieren personal capacitado para su correcta
operación.
Los programas para mantenimiento predictivo resultan
muy caros y cuentan con muchas funciones
especializadas, requeridas solamente por el analísta .
La finalidad de estos programas no es solamente la
distribución de la información.
Pobre integración entre tecnologías predictivas. Cada
fabricante, cuenta con sus protocolos de comunicación
hacia sus propios instrumentos, y muy poco se ha
avanzado para la integración entre programas de
diversos proveedores o de otras tecnologías.
Aún,
cuando existen programas que ofrecen la integración de
varias tecnologías,
siempre están enfocados
principalmente a la tecnología del fabricante y realizan
una labor pobre con las otras técnicas, p.e. programas
para análisis de vibraciones, combinados con
termografía y ultrasonido.
En la actualidad y de aquí para el futuro, a través de
programas de uso intensivo, como el Netscape o Internet
Explorer, es posible tener un gran avance en la integración
de tecnologías y distribución de la información, y esto es
mucho más poderoso y más fácil.
Fig. 4. Pantalla en terminal de computadora, con la
información de la condición de la máquina,
y señalamiento visual a través de códigos
de colores.
En la industria del mantenimiento predictivo, cada fabricante,
cuenta con diversos equipos o sistemas para adquisición de
datos, almacenamiento y transferencia a una computadora
donde residen programas especializados, para analizar y llevar
tendencias. Sin embargo, los fabricantes has sido poco
exitosos para proporcionar medios para generar y compartir la
información que indica la condición de la maquinaria de la
planta. La información que no se comparte, pierde su valor.
En el pasado, los especialistas de predictivo incrementaban su
valor dentro de la empresa protegiendo su información, en la
actualidad, estos especialistas incrementan su valor solamente
cuando comparten la información que generan con los demás
departamentos.
Esta información debe estar disponible a
Fig. 5. Pantalla en HTML formato para internet con
información de la condición de la maquina
seleccionada.
4
Para contar con la información en todas partes,
actualidad algunos fabricantes cuentan con:
1.
2.
3.
4.
en la
llevada a cabo en la planta, y el análisis de los mismos,
podrá ser realizada, a unos cuantos metros o cientos de
kilómetros de distancia.
Poderosas computadoras portátiles, con gran capacidad
de almacenamiento de datos (hasta varios Gigabytes),
análisis e historiales completos disponibles en piso y en
sitios remotos. Transferencia de datos e información
entre usuarios y computadoras, con réplicas o
sincronización de bases de datos.
Servicios de WEB. Los reportes de diagnóstico de
condición pueden ser observados a través de cualquier
máquina conectada a internet, a través de páginas simples
con explorador “tipo Windows”. Las demás areas solo
tendrán la información que requieren para tomar
decisiones.
Mensajes de texto. Los reportes con recomendaciones,
pueden ser enviados a los diversos servicios de recepción
de mensajes de texto, p.e. computadoras, teléfonos
celulares, PDA, entre otros.
Interfases en protocolos OLE. Comunicación y interfase
entre los programas de mantenimiento predictivo con los
programas de control de procesos.
A través del uso de protocolos de comunicación WiFi
(IEEE 802.11b) para acceso inalámbrico a redes, existe una
reducción en el costo de instalación del sistema de
monitoreo a la mitad o más, lo anterior, debido al menor
uso de cables, tuberías tipo “conduit”, y sus accesorios de
fijación. También, a través de la conexión inalámbrica
entre múltiples dispositivos de colección de datos, se
pueden establecer redes de monitoreo,
dispositivos
interconectados y escalables, con la ventaja adicional, que
las fallas en la operación del sistema son fácilmente
localizables.
Equipos portátiles para colección de datos.
Los equipos más utilizados para la colección de los datos en
campo, han sido desarrollados de manera propietaria y para un
solo fin. Por ejemplo, un analizador de vibraciones, solo
sirve para colectar y analizar vibraciones. En el desarrollo
futuro de los colectores de datos, estos equipos utilizarán
robustas computadoras industriales y que permiten su fácil
escalabilidad, son de un costo inferior que los equipos
dedicados. En estos nueva generación de colectores de datos,
operan diversos programas de análisis especializados para las
técnicas predictivas, así como los programas de uso común de
Microsoft.
Fig. 7. Sistemas de monitoreo continuo, permanente
e inalámbrico.
Fig. 8. Transmisión de datos inalámbrica y vía internet.
Concepto de información en cualquier parte.
Con la tecnología inalámbrica podremos:
Fig.6. Poderosos colectores de datos portátiles con gran
capacidad de almacenamiento de datos.
1.
2.
3.
Sistemas inalámbricos
4.
La tecnología predictiva utilizará en breve, sistemas de
colección de datos remota e inalámbrica, usando cables de
conexión para distancias cortas únicamente y tal vez en el
futuro, totalmente sin cables. La colección de los datos es
5.
5
Reducir el costo de instalación de “hardware”.
Se podrá medir lugares de difícil acceso o peligroso
Se podrán realizar análisis a distancia (que permite la
reducción de costo de mano de obra para la colección
de los datos)
Integrar las diversas tecnologías predictivas con
mediciones de variables proceso.
Autocorrección de operación de una máquina o sistema,
acercándonos más
al concepto de “máquina
inteligente”
6.
2.
Utilizar de modo contínuo y automatizado los sistemas de
diagnóstico de la condición de la máquina (sistemas
expertos)
La cantidad de los datos, debe ser suficiente para que el
análisis sea preciso (particularmente importante en
sistemas expertos). Con datos pobres e insuficientes,
se llega a resultados pobres e insuficientes.
La frecuencia de medición. Debido a una incorrecta
frecuencia de medición, un problema puede pasar
desapercibido o detectado muy tarde.
La instrumentación utilizada.
Generalmente,
la
instrumentación con mayor capacidad de diagnóstico,
es de costo más elevado.
De la preparación y estabilidad del personal. El nivel
técnico del personal encargado en fundamental para
lograr resultados favorables.
La estabilidad en el
puesto de trabajo es otro factor importante.
Del area de trabajo. Esta debe ser adecuada para el tipo
de trabajo a realizar.
3.
Sistemas de evaluación de la condición de la maquinaria
automatizados (sistemas expertos)
4.
Como se mencionó, la productividad o capacidad del personal
del area de mantenimiento predictivo es fundamental para que
los problemas potenciales de la planta sean identificados y
corregidos oportunamente. De lo anterior dependen los
“grandes ahorros” o “grandes gastos” para la empresa.
5.
6.
Actualmente, en el área de análisis de vibraciones, ya existen
programas de análisis automatizado, que realizan el
diagnóstico de una máquina hasta veinte veces más rápido en
comparación con el análisis manual.
Por último recomendamos que antes de decidir la
adquisición de un sistema para mantenimiento predictivo.
Esto representa una gran ventaja, ya que el analísta, cuenta
con más tiempo para evaluar los resultados y aportando sus
observaciones, generar el reporte final. Una vez que los
reportes son elaborados con ayuda de los sistemas expertos,
los analístas contarán con más tiempo para dedicarlo a las
máquinas más complejas y que requieran más tiempo de
análisis.
•
•
•
•
•
Asegurese que el sistema obtiene datos confiables y
completos
Asegurese que usted obtiene respuestas del sistema,
no solo datos.
Asegurese que obtendrá soporte, entenamiento
adecuados y profesionales.
Use la tecnología correcta, para la aplicación correcta
Integre los resultados para obtener una “fotografía”
completa y precisa de la condición de la máquina.
CONCLUSIONES.
1.
2.
Fig. 9. Ejemplo de reporte de sistema experto para análisis de
vibraciones, obtenido automáticamente.
3.
Para otras técnicas predictivas,
los fabricantes han
desarrollado programas que permiten preparar y distribuir los
reportes en menor tiempo.
Problemas que deberán ser resueltos.
4.
Estos son algunos de los factores que afectan a la generación
de resultados en el area de mantenimiento predictivo.
1.
La calidad de los datos. Se deben usar métodos confiables
para la instalación de los sensores, Las mediciones deben
ser “repetitivas y reproducibles”.
6
El mantenimiento predictivo, ha demostrado que puede
generar grandes ahorros, si las áreas de mantenimiento y
operación, actúan oportunamente para restablecer las
condiciones normales de operación de las máquinas y
equipos.
Las técnicas predictivas, han demostrado sus bondades,
sin embargo,
también se han encontrado serias
limitaciones en su aplicación.
El acceso a la información útil para la toma oportuna de
decisiones, será el futuro. El uso intensivo de medios de
comunicación modernos como internet,
redes
computacionales y sistemas
de comunicación
inalámbrica, jugarán un importante papel en el futuro del
desarrollo de los equipos y técnicas para mantenimiento
predictivo.
Se buscará cada vez más,
el incremento en la
productividad del departamento de mantenimiento
predictivo, con la finalidad de generar más reportes con
recomendaciones, preciosos, que reflejen la “fotografía”
completa de la condición de cada una de las máquinas o
equipos de la planta operativa.
Referencias.
1
Information Anywhere – Connectivity is the future of predictive maintenance, Octubre 2002.
2 US Navy Study – Cost Comparision DLI Engieneering Corp/US Navy 1999.
3 Norma ISO 13374-1 2003-03-15 first edition
El autor:
Ricardo Santamaría Holek Es Ingeniero Mecánico Electricista egresado de la Universidad Nacional Autónoma de México,
ha trabajado durante quince años en el ramo del mantenimiento predictivo, desarrollando programas de entrenamiento,
impartiendo cursos en México y Latinoamérica. Ha participado en diversos foros relacionados con confiabilidad y
mantenimiento predictivo. Cuenta con Niveles I y II certificados en Análisis de Vibraciones, Termografía Infrarroja y
Ultrasonido. Actualmente es Gerente General de la empresa Tecnología Avanzada para Mantenimiento S.A.de C.V.
localizada en la Cd. de Querétaro, Qro.
7