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Capítulo II
Fundamentos Teóricos
Antecedentes
Guedez y Parra (2003), en su Trabajo de Grado “Diseño e implementación de
un plan de mantenimiento empleando al Análisis de Criticidad de la
Metodología de Confiabilidad Operacional en los equipos de Corrugadora
Latina”, basaron su estudio en la aplicación de la metodología de Análisis de
Criticidad de los equipos dentro del proceso productivo, jerarquizándolos y
desarrollando un plan de mantenimiento basado en confiabilidad operacional,
emitiendo acciones preventivas y correctivas, este trabajo aportó información
para desarrollar la toma de decisiones basadas en los parámetros de
confiabilidad requeridos por los equipos para la definición de los planes de
mantenimiento.
Silva y Torres (2008), en su Trabajo Especial de Grado titulado “Diseño e
Implementación de un Plan de Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad
para la empresa Progetto Moda C.A.”, emplearon la metodología del
Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad (MCC), para mejorar la
confiabilidad, disponibilidad y productividad de la unidad de procesos de la
empresa, a través de la optimización del esfuerzo y los costos, disminuyendo
las tareas de mantenimiento por avería y aumentando las tareas de
mantenimiento preventivo y predictivo. Los aportes generados por el anterior
trabajo fueron de gran importancia, debido a que permitieron reforzar la
importancia del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad como herramienta
de mejora, y proporcionó un caso práctico para detallar su proceso de
implementación.
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Sarrias (2008), en su Trabajo Especial de Grado titulado “Diseño de un Plan de
Mantenimiento para los Equipos de Producción en la Empresa
AGROINDUSTRIAS PLÁSTICAS C.A.”, elaboró un plan de mantenimiento
basado en la norma COVENIN 3049-93, a través de la cual realizó el registro,
codificación y recopilación de información técnica de los objetos de
mantenimiento asociados al proceso productivo de la empresa, aplicó el
Análisis de Criticidad para jerarquizar los equipos y máquinas de acuerdo a su
impacto global, y a través del Análisis de Modos y Efectos de Falla (AMEF)
estableció las actividades de mantenimiento para los equipos críticos,
planteando luego las instrucciones técnicas y sus procedimiento de ejecución;
este trabajo sirvió como referencia para observar la aplicación de las
herramientas de confiabilidad como en Análisis de Criticidad y Análisis de
Modos y Efectos de Falla.
Bases Teóricas
Gas
Según Seese & Daub (1989), “Es el estado de agregación de la materia que no
tiene forma ni volumen propio. Su principal composición son moléculas no unidas,
expandidas y con poca fuerza de atracción”. (Pág. 221).
Principales propiedades del gas
Según Seese & Daub (1989), las propiedades de la materia en estado gaseoso
son:
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� Se adaptan a la forma y el volumen del recipiente que los contiene. Un gas, al
cambiar de recipiente, se expande o se comprime, de manera que ocupa todo
el volumen y toma la forma de su nuevo recipiente.
� Se dejan comprimir fácilmente. Al existir espacios intermoleculares, las
moléculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen, cuando
aplicamos una presión.
� Se difunden fácilmente. Al no existir fuerza de atracción intermolecular entre
sus partículas, los gases se esparcen en forma espontánea.
� Se dilatan. La energía cinética promedio de sus moléculas es directamente
proporcional a la temperatura aplicada.
Variables que afectan el comportamiento de los gases
Según Seese & Daub (1989), las variables de la materia en estado gaseoso
son:
� Presión: es la fuerza ejercida por unidad de área. En los gases esta fuerza actúa
en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente. La presión
atmosférica es la fuerza ejercida por la atmósfera sobre los cuerpos que están
en la superficie terrestre. Se origina del peso del aire que la forma. Mientras
más alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de él, por consiguiente
la presión sobre él será menor.
� Temperatura: es una medida de la intensidad del calor, y el calor a su vez es
una forma de energía que se puede medir en unidades de calorías. Cuando un
cuerpo caliente se coloca en contacto con uno frío, el calor fluye del cuerpo
caliente al cuerpo frío. La temperatura de un gas es proporcional a la energía
cinética media de las moléculas del gas. A mayor energía cinética mayor
temperatura y viceversa.
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� Cantidad: la cantidad de un gas se puede medir en unidades de masa,
usualmente en gramos. De acuerdo con el sistema de unidades SI, la cantidad
también se expresa mediante el número de moles de sustancia, esta puede
calcularse dividiendo el peso del gas por su peso molecular.
� Volumen: es el espacio ocupado por un cuerpo.
� Densidad: es la relación que se establece entre el peso molecular en gramos de
un gas y su volumen molar en litros.
Gas Metano
Según Ruddiman (1983) “El gas metano, es el hidrocarburo alcano más
sencillo, cuya fórmula química es CH4. Es una sustancia no polar que se presenta en
forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias”. (Pág. 48).
Principales propiedades del Gas Metano
La Tabla1 muestra las principales propiedades del Gas Metano:
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Tabla 1. Propiedades del Gas Metano
Principales propiedades del gas metano.
Nombre Metano
Fórmula química CH4
Peso atómico 16,043 uma
Densidad 0.717 kg/m3 (gas)
Otras denominaciones Gas del pantano; hidruro de metilo
Cambios de fase
Punto de fusión 90,6 K (-182,5 °C)
Punto de ebullición 111,55 K (-161,6 °C)
Punto triple 90,67 K (-182,48 °C); 0,117 bar
Punto crítico 190,6 K (-82,6 °C); 46 bar Fuente: Manual de operación y mantenimiento de estaciones de válvulas PDVSA Gas (2006)
Sistemas de distribución del Gas Metano de PDVSA Gas
Según la página de consulta pdvsa.com (www.pdvsa.com/index.php) (2010
Marzo 26) “El gas natural constituye uno de los recursos más importantes para el
desarrollo endógeno del país, es materia prima fundamental de la industria
petroquímica y siderúrgica, y uno de los pilares de la seguridad y defensa del Estado.”
(Pág. 6).
La misma fuente indica que la producción total de gas en Venezuela está en el
orden de los 6.300 millones de pies cúbicos diarios (MMPCD), y parte de él se utiliza
en reinyección para mantener el factor de recobro de los yacimientos, el resto va al
mercado interno y consumos propios de la industria petrolera.
El consumo de gas del mercado interno (2.200 MMPCD) se concentra en
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cinco grandes sectores: electricidad, petroquímica, siderurgia, mejoramiento de crudo
y refinación que representan el 77%.
La infraestructura de transporte y sistemas de distribución de gas metano está
formada por:
� 5.000 km de gasoductos y ramales.
� Cuatro Sistemas de Transmisión: Anaco-Puerto Ordaz, Anaco-Puerto La Cruz,
Anaco-Barquisimeto y Ulé-Amuay. Estos sistemas se dividen a su vez en dos
grandes sistemas que son el sistema Occidental y el Sistema Oriente – Centro.
La figura 1 muestra los sistemas de distribución pertenecientes a la red
nacional de gasoductos del país.
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Figura 1. Sistemas de Transporte de Gas Metano
Fuente: Despacho la Campiña PDVSA Gas (2004)
Equipos que componen los sistemas de distribución y transporte de Gas Metano
Entre los principales equipos pertenecientes a las estaciones de válvulas se
tiene: actuadores de válvulas, válvulas de alivio, de tapón, de esfera, check, de
compuerta, de aguja, reguladores y transmisores de presión, trampas de envió y recibo
de herramienta de mantenimiento y limpieza interna de tuberías, transmisores de
temperatura, entre otros.
Actuadores
Según Chiquito (2008), “Son equipos que permiten la apertura y cierre de las
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válvulas al momento de presentarse cualquier eventualidad al realizar labores de
mantenimiento o emergencia a lo largo de la tubería por desperfecto de la misma”. (Pág.
14).
En PDVSA Gas específicamente en las estaciones de válvulas se encuentran
dos tipos de actuadores que son los Shafer, que actúan por medio de aspas rotativas, y
los Limitorque, que trabajan mediante una válvula de pistón. Ambos actuadores,
permiten el movimiento de apertura y cierre por medio de presión hidráulica, la cual
mueve el aspa en el caso del Shafer y el pistón para el Limitorque. Esta presión es
suministrada por gas de operación proveniente de la línea, esto genera un movimiento
que se transmite por medio del vástago de la válvula para cumplir con la función antes
nombrada.
En la figura 2 y 3 se puede observar los dos tipos de actuadores instalados en
campo.
Figura 2. Actuador Shafer Figura 3. Actuador Limitorque
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Válvulas
Según Chiquito (2008) “Una válvula es un dispositivo mecánico con el cual se
puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una
pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o
conductos” (Pág. 30).
Válvulas de alivio
Según Chiquito (2008) “es un dispositivo de protección diseñado para abrirse
automáticamente durante una emergencia o condición anormal, evitando de esta
manera un incremento de presión de un sistema por encima del valor preestablecido”.
(Pág. 34).
Clasificación de las válvulas de alivio
Según Chiquito (2008), las válvulas de alivio se clasifican en:
� Tipo de operación: convencionales acción directa y pilotadas
� Tipo de apertura: seguridad y alivio
� Tipo de conexión: roscadas y bridadas
Tipo de operación
Válvulas convencionales: son cargadas axialmente por la acción de un resorte
y abren automáticamente al alcanzar la presión de ajuste. En la figura 4 se puede
observar una válvula de alivio convencional y sus partes.
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Figura 4. Partes de la válvula de alivio convencional
Fuente: Manual de operación y mantenimiento de estaciones de válvulas PDVSA Gas (2006)
Válvulas pilotadas: son válvulas de alivio operadas por pilotos el cual controla
la apertura y cierre de la misma.
Tipo de Apertura
Válvulas de seguridad: es aquella que se caracteriza por realizar una acción
rápida de apertura completa y violenta.
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Figura 5. Partes de la válvula de alivio-seguridad
Fuente: Manual de operación y mantenimiento de estaciones de válvulas PDVSA Gas (2006)
Tipo de conexión
Válvulas roscadas: son válvulas de alivio donde sus conexiones de entrada y
salida son roscadas. Este tipo de válvula se consigue en el mercado en tamaño hasta de
2” a la entrada ya que para diámetros mayores una rosca no es suficiente base para
soportar los esfuerzos a los que son sometidas las válvulas en servicio
Válvulas de alivio con conexiones bridadas: son válvulas en la que la
conexión a la entrada y la salida es por medio de bridas. Su principal característica es
que viene diseñada para soportar mayores esfuerzos que la de conexión roscada.
Reguladores de Presión
Según Chiquito (2008), “Son aparatos de control de flujo diseñados para
mantener una presión constante aguas abajo de los mismos. Este debe ser capaz de
mantener la presión, sin afectarse por cambios en las condiciones operativas del
proceso para el cual trabaja”. (Pág. 4).
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Tipos de Reguladores de presión
Según Chiquito (2008), algunos de los reguladores de presión más
importantes para la distribución de gas metano son:
Reguladores de acción directa: es aquel el cual la combinación de cuerpo de
válvula y actuador utiliza la presión del propio fluido para promover alteraciones en el
flujo, en respuesta a variaciones en el caudal, sin necesitar energía externa para realizar
esta tarea. En la figura 6 se puede observar un regulador de acción directa.
Figura 6. Regulador de acción directa
Fuente: Manual de operación y mantenimiento de estaciones de válvulas PDVSA Gas (2006)
Reguladores pilotados: es un equipo compuesto por dos reguladores
independientes conectados entre si. Donde generalmente el más pequeño es el piloto.
En la figura 7 se muestra el regulador pilotado marca Fisher310-32A.
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Figura 7. Regulador pilotado
Fuente: Manual de operación y mantenimiento de estaciones de válvulas PDVSA Gas (2006)
Mantenimiento
Es toda acción, trabajo o energía encaminada a garantizar los programas de
producción, de manera confiable y a un mínimo costo; ejecutada sobre líneas y
máquinas para restituir su condición operativa o disminuir las probabilidades de
averías o fallas. (Instructivo Mantenimiento Selectivo I-020.001, 2003)
Mantenimiento Preventivo
Son intervenciones previamente establecidas con el objetivo de evitar la
ocurrencia de fallas. Se realiza en intervalos de tiempo predeterminados, ya sea: Ciclos
de operación u horas de trabajo, es decir, bajo criterios predefinidos y que se
perfeccionan con la experiencia. (Instructivo Mantenimiento Selectivo I-020.001 de
PDVSA, 2003)
Mantenimiento Programado
Corresponde al Mantenimiento Preventivo efectuado independientemente de
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la condición de la máquina o equipo. Por ejemplo: limpieza y servicios (lubricación,
aseos, ajustes). Busca garantizar en todo momento el buen funcionamiento de las líneas
de producción y buena performance. (Instructivo Mantenimiento Selectivo I-020.001
de PDVSA, 2003)
Mantenimiento Predictivo
Según el Instructivo Mantenimiento Selectivo I-020.001 de PDVSA:
Es el diagnóstico de fallas y defectos a través del análisis instrumental o
sensorial para evaluar el estado de conservación y la condición de operación
de la máquina, para definir luego cuando sería necesaria la actividad de
mantenimiento. Con esta modalidad de trabajo se busca evitar las actividades
de mantenimiento innecesarias, y una más acertada programación del mismo.
(Pág. 28).
Mantenimiento basado en la condición (CDM)
Son reparaciones, revisiones y/o modificaciones planeadas en respuesta a la
condición de la máquina, evidenciadas por signos o señales de defectos sin que aún una
falla haya ocurrido. (Instructivo Mantenimiento Selectivo I-020.001 de PDVSA, 2003)
Mantenimiento Por Avería
Se basa en la eliminación de una falla ya declarada, se espera a que se presente
la condición de ruptura (falla), para proceder entonces a su intervención. (Instructivo
Mantenimiento Selectivo I-020.001 de PDVSA, 2003).
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Condicionado a la Falla
Es un mantenimiento puramente correctivo, el cual actúa sobre equipos o
máquinas en donde ya ha ocurrido la falla.
Es un sistema de Mantenimiento en el cual se evalúa y cuantifica las
consecuencias de una falla y parada de un equipo o línea de producción, para luego
determinar que máquinas requieren un mayor grado de atención, esfuerzos y recursos,
dado su importancia y su nivel de criticidad. Además, dependiendo de cada caso
podrá definirse si el Mantenimiento a ejecutar será preventivo y/o correctivo.
(Instructivo de Mantenimiento Selectivo I-020.001 de PDVSA, 2003)
C.D.M. (Mantenimiento dirigido por las Consecuencias)
Según el Instructivo Mantenimiento Selectivo I-020.001 de PDVSA:
Con la conocida herramienta CDM (Consecuence Driven Maintenance), se
pretende lograr un óptimo nivel de mantenimiento para cada línea de
producción, basados en las necesidades del negocio, asegurando el más
efectivo uso de los recursos, balanceando el Mantenimiento Correctivo y el
Preventivo y descentralizando el trabajo para liberar el potencial de toda la
gente que en él participen. También optimiza la vida útil de los activos por
supresión de las fallas, con una adecuada y oportuna atención de su estado de
conservación. (Pág. 42).
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Confiabilidad Operacional
Según Amendola (2002), “Se define como una serie de procesos de mejora
continua, que incorporan en forma sistemática, avanzadas herramientas de diagnóstico,
metodologías de análisis y nuevas tecnologías, para optimizar la gestión, planeación,
ejecución y control, de la producción industrial”. (Pág. 62).
La filosofía de la Confiabilidad Operacional, forma parte de las diez mejores
prácticas de las organizaciones de Clase Mundial, que son:
� Trabajo en Equipo
� Contratistas Enfocados a la Productividad
� Integración con Proveedores
� Apoyo y Visión Gerencial
� Planificación y Programación Proactiva
� Mejoramiento Continuo
� Gestión Disciplinada de Materiales
� Integración de los Sistemas
� Gerencia de Paradas de Plantas
� Producción Basada en Confiabilidad.
Un sistema de mantenimiento eficiente implica la planificación y ejecución de
actividades dirigidas a maximizar la vida útil de los equipos y conservar sus
condiciones de operación para evitar las fallas imprevistas y la desviación en los
estándares de cumplimiento de sus funciones.
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La Confiabilidad de un sistema o un equipo, es la probabilidad de que dicha
entidad pueda operar durante un determinado periodo de tiempo sin pérdida de su
función. El fin último del Análisis de Confiabilidad de los activos físicos es cambiar las
actividades reactivas y correctivas, no programadas y altamente costosas, por acciones
preventivas planeadas que dependan de análisis objetivos, situación actual, e historial
de equipos, y permitan un adecuado control de costos.
La Confiabilidad Operacional lleva implícita la capacidad de una instalación
(procesos, tecnología, gente), para cumplir su función o el propósito que se espera de
ella, dentro de sus límites de diseño y bajo un específico contexto operacional.
Según Durán (2000), es importante puntualizar que en un sistema de
Confiabilidad Operacional es necesario el análisis de sus cuatro parámetros operativos:
Confiabilidad Humana, Confiabilidad de los Procesos, Mantenibilidad y Confiabilidad
de los equipos; sobre los cuales se debe actuar si se quiere un mejoramiento continuo y
de largo plazo. Estos cuatro elementos básicos, se muestran en la Figura 8.
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Figura 8. Elementos de la Confiabilidad
Aplicación de la Confiabilidad Operacional
Según Huerta (2004), la confiabilidad operacional tiene aplicación amplia en
los casos relacionados con:
� Elaboración de los planes y programas de mantenimiento e inspección de
equipos estáticos y dinámicos.
� Solución de los problemas recurrentes en equipos e instalaciones que afectan
los costos y la efectividad de las operaciones.
� Determinación de las tareas que permiten minimizar riesgos en los procesos,
equipos e instalaciones, y medio ambiente.
� Establecer el alcance y frecuencia óptima de paradas de plantas.
� Establecer procedimientos operacionales y prácticas de trabajo seguro.
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Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (MCC)
Según Mario Pérez (2003), “El Mantenimiento Centrado en Confiabilidad es
una metodología que busca aumentar la productividad de la empresa, a través de la
identificación de los requerimientos óptimos de mantenimiento de los elementos
físicos en su contexto operacional, a fin de garantizar el cumplimiento de los estándares
requeridos por los procesos.” (Pág. 22).
El MCC es un proceso que se usa para determinar lo que debe hacerse para
aseguras que el equipo o línea continúe desempeñando las funciones deseadazas en su
contexto presente.
El MCC se centra en la relación entre la organización y los elementos que la
componen. Para explorar la relación, es necesario saber que tipo de elementos existen
en la empresa, y decidir cuales de estos están sujetos al proceso de revisión del MCC.
Para ello se realiza un registro completo de los equipos o líneas existentes en la
compañía.
“Antiguamente el mantenimiento se ocupaba de preservar el activo físico, hoy
en día se ocupa de preservar la función del activo” John Moubray (2002)
Herramientas Básicas del MCC
Análisis de Criticidad
Permite evaluar la criticidad relativa de cada línea en la instalación. El
análisis de criticidad clasifica a las líneas de acuerdo a la probabilidad del modo de
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falla que tenga y el impacto potencial más alto en las metas de la empresa. (Norma
PDVSA MR 02-15-03 Clasificación de la Criticidad de Equipos, 2004)
La clasificación de la criticidad se utiliza para determinar el alcance y la
frecuencia de las actividades de mantenimiento del equipo o línea, adicionalmente
provee una guía que ayuda a priorizar las ordenes de trabajo que son requeridas para
mantener la integridad y disponibilidad del activo.
El Análisis de Criticidad permite entender mejor las características
operacionales de los equipos antes de ocurra la falla e implementar estrategias
proactivas de confiabilidad para las líneas, a fin de eliminar las probabilidades y
consecuencias de las fallas siendo efectivo en los costos. (Norma PDVSA MR
02-15-03 Clasificación de la Criticidad de Equipos, 2004)
Según Huertas (2004), el Análisis de Criticidad se define como:
Una metodología que permite establecer la jerarquía o prioridades de
procesos, sistemas y equipos, que facilita la toma de decisiones acertadas y
efectivas, direccionando el esfuerzo y los recursos en áreas donde sea más
importante y/o necesario mejorar la confiabilidad operacional, basado en la
realidad actual. Para realizar un análisis de criticidad se debe: definir un
alcance y propósito para el análisis, establecer los criterios de evaluación y
seleccionar un método de evaluación para jerarquizar la selección de los
sistemas objeto del análisis. (Pág. 65).
La figura 9 se muestra un diagrama de flujo donde se describe mejor el modelo
básico de criticidad.
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Figura 9. Diagrama de Flujo: modelo básico de criticidad
Fuente: Huertas (2004)
El Análisis de Criticidad se basa en la estimación del impacto global del equipo
sobre la operatividad del proceso, con este análisis se logra una lista ponderada desde el
elemento más crítico hasta el menos crítico, diferenciando tres zonas de clasificación:
alta criticidad, mediana criticidad y baja criticidad. Una vez identificadas estas zonas,
es mucho más fácil diseñar una estrategia, para realizar estudios o proyectos que
mejoren la confiabilidad operacional, iniciando las aplicaciones en el conjunto de
procesos ó elementos que formen parte de la zona de alta criticidad.
Los criterios para hacer un análisis de criticidad están asociados con:
seguridad, ambiente, producción, costos de operación y mantenimiento, rata de fallas y
tiempo de reparación principalmente, entre otros.
Análisis de Modos y Efectos de Falla (AMEF)
Según Helman (1995), “el Análisis de Modos y Efectos de Fallas (AMEF), es
un proceso sistemático para la identificación de las fallas funcionales de un proceso
antes de que éstas ocurran, con el propósito de eliminarlas o de minimizar el riesgo
asociado a las mismas”. (Pág. 59).
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Según Hurtado (2005), la definición del Análisis de Modo y Efecto de la Falla
se presenta a continuación:
Es una Metodología orientada a hacer un análisis profundo de las
fallas (riesgos) existentes o potenciales de un producto o proceso, en
que se determina la severidad, recurrencia y capacidad de los controles
establecidos de detectarlas, generando actividades y planes de acción a
corto y mediano plazo para la corrección de las fallas actuales y
prevención de las potenciales a las que está expuesto el producto o
proceso, y así garantizar primordialmente la integridad física de los
usuarios, al igual que el desempeño del producto o proceso una vez
librado. (Pág. 43).
Según Hidalgo (2005), para hacer un AMEF se requiere lo siguiente:
� Un equipo de personas con el compromiso de mejorar la capacidad de diseño
para satisfacer las necesidades del cliente
� Diagramas esquemáticos y de bloque de cada nivel del sistema, desde
subensambles hasta el sistema completo
� Especificaciones de los componentes, lista de piezas y datos del diseño
� Especificaciones funcionales de módulos, subensambles, etc
� Requerimientos de manufactura y detalles de los procesos que se van a utilizar
� Formas de AMEF (en papel o electrónicas) y una lista de consideraciones
especiales que se apliquen al producto
Según Hidalgo (2005), los objetivos principales del AMEF son:
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� Reconocer y evaluar los modos de fallas potenciales y las causas asociadas
con el diseño y manufactura de un producto
� Determinar los efectos de las fallas potenciales en el desempeño del sistema
� Identificar las acciones que podrán eliminar o reducir la oportunidad de que
ocurra la falla potencial
� Analizar la confiabilidad del sistema
� Documentar el proceso
Según Hidalgo (2005), los beneficios de la AMEF:
La eliminación de los modos de fallas potenciales tiene beneficios tanto a corto
como a largo plazo. A corto plazo, representa ahorros de los costos de reparaciones, las
pruebas repetitivas y el tiempo de paro. El beneficio a largo plazo es mucho más difícil
medir puesto que se relaciona con la satisfacción del cliente, con el producto y con su
percepción de la calidad; esta percepción afecta las futuras compras de los productos y
es decisiva para crear una buena imagen de los mismos.
Modo de falla
Según la norma SAE JA1012 (1999):
Las listas de los modos de falla deben incluir cualquier evento o proceso que
probablemente pueda causar una falla funcional, incluyendo deterioro, defectos
de diseño, y errores humanos que pueden ser causados por operadores o
mantenedores (a menos que el error humano esté siendo activamente dirigido
por un proceso analítico aparte del MCC). (Pág. 19).
Entre los principales modos de falla se tiene:
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Deterioro: Según la norma SAE JA1012 (1999) el deterioro ocurre cuando la
capacidad de un activo está por encima del desempeño deseado para comenzar a operar,
pero entonces cae por debajo del desempeño deseado después que el activo entra en
servicio. Esto cubre todas las formas de “desgaste o rotura”. Tales como fatiga,
corrosión, abrasión, erosión, evaporación, degradación (especialmente de aislantes,
lubricantes, etc.)
Diseño: Según norma SAE JA1012 (1999), el diseño de un activo o la
configuración de un sistema pueden proporcionarlo de modo que sea incapaz de
cumplir el rango completo de los requerimientos funcionales en el contexto en el cual
se espera que opere.
Muchas fallas funcionales son causadas cuando el esfuerzo aplicado a un
activo se incrementa por encima de su habilidad para resistir el esfuerzo. En la práctica
estos incrementos del esfuerzo son aplicados frecuentemente por seres humanos. La
literatura en esta materia clasifica tales errores humanos en una amplia variedad de
maneras. Sin embargo; en el mundo de los activos físicos estos errores usualmente
entran en las siguientes categorías:
� Operación incorrecta. Esto usualmente toma dos formas la primera es
sobrecarga sostenida, frecuentemente deliberada (por ejemplo, si una
máquina es operada a niveles de desempeño que alcancen o excedan su
capacidad inicial, tal como un motor de automóvil que es operado
persistentemente a unas RPM excesivas, causando su falla prematura). La
segunda es sobrecarga repentina, usualmente no intencional, (por ejemplo, si
un activo es simplemente operado incorrectamente, tal como un vehículo que
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es puesto en retroceso mientras se está moviendo hacia delante, dañando la
caja).
� Ensamblaje incorrecto (por ejemplo, si un mecánico deja una herramienta en
una caja de engranajes o un electricista cablea un interruptor
incorrectamente).
� Daño externo (por ejemplo, si la carcaza de una bomba es golpeada por un
camión montacargas)
Si tales incrementos en el esfuerzo aplicado se piensan probables en el
contexto en consideración (y si ellos no se han tratado por un proceso analítico
separado), también se deben incorporar en la lista de los modos de falla, de modo que
se puedan identificar las políticas de manejo de fallas adecuadas.
Por otra parte se puede acotar que Según Hidalgo (2005), un modo de falla se
define como la manera en que una parte o ensamble puede potencialmente fallar en
cumplir con los requerimientos de liberación de ingeniería o con requerimiento
específicos del proceso.
Efecto de falla.
Según norma SAE JA1012 (1999), un proceso MCC debe preguntarse “¿Qué
pasa cuando ocurre cada falla funcional (efectos de falla)?”, esta sección discute los
dos conceptos claves siguientes concernientes a los efectos de falla que son
suposiciones básicas e información necesaria.
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Suposiciones Básicas
Según norma SAE JA1012 (1999), “Los efectos de falla deben describir lo que
puede pasar si no se realiza ninguna tarea especifica para anticipar, prevenir o detectar
la falla.” (Pág. 20).
Según norma SAE JA1012 (1999):
Una definición de efecto de falla describe lo que puede pasar si ocurre el modo
de falla. Nótese que el MCC hace una distinción clara entre un efecto de falla
(que pasa) y una consecuencia de falla (como, y cuanto, afecta el modo de falla).
Las definiciones de los efectos de falla son utilizadas para evaluar las
consecuencias de cada modo de falla. Estas también proveen la información
básica necesaria para decidir que políticas de manejo de fallas se deben
implementar para evitar, eliminar o minimizar estas consecuencias para la
satisfacción de los dueños/usuarios del activo. Las principales opciones de las
políticas de manejo de fallas incluyen tareas de mantenimiento proactivas (de
monitoreo de condición, programadas, restauración, y desincorporación
programada), junto con las frecuencias respectivas. Si nosotros deseamos
identificar estas tareas correctamente, es esencial asumir que no se este
llevando a cabo ningún mantenimiento proactivo cuando se están identificando
los modos de falla y los efectos asociados. En otras palabras, para comenzar
desde una verdadera base cero, es esencial asumir que el modo de falla causa de
hecho, la falla funcional asociada. Se necesitan describir los modos de falla, y
escribir las definiciones de los efectos de fallas, respectivamente. (Pág. 22).
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Información Necesaria
Los efectos de falla deben incluir toda la información necesaria para sustentar
la evaluación de las consecuencias de la falla. (Norma SAE JA1012, 1999).
� ¿Qué evidencia (si existe alguna) que la falla ha ocurrido (en el caso de
funciones ocultas, que podría pasar si ocurre una falla múltiple)?
� ¿Qué hace (si ocurre algo) para matar o dañar a alguien, o para tener efectos
adversos en el ambiente?
� ¿Qué hace (si ocurre algo) para tener un efecto adverso en la producción o en
las operaciones?
� ¿Qué daño físico (si existe alguno) causa la falla?
� ¿Qué (si existe algo) se debe hacer para restaurar la función del sistema
después de la falla?”
Evidencia de que ha ocurrido la falla
Según la norma SAE JA1012 (1999):
Una definición de efecto de falla debe describir si hay alguna evidencia de que
el modo de falla en consideración ha ocurrido. Si es así, la misma debe describir
que forma toma esta evidencia. Por ejemplo, debe mencionar si el
comportamiento del equipo cambia notablemente como resultado del modo de
falla (luces de alarma, cambio en los niveles de ruido y velocidad, etc.).
También debe describir si el modo de falla está acompañado (o precedido) por
efectos físicos obvios, tales como, ruidos altos, fuego, humo, escapes de vapor,
olores inusuales, o charcos de líquido en el piso. (Pág. 24).
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Amenazas a la seguridad y al ambiente
“Si hay una posibilidad que alguien pueda ser herido o muerto como resultado
directo del modo de falla, o se viola una norma o regulación ambiental, el efecto de
falla debe describir como podría pasar esto”. (Norma SAE JA1012, 1999).
Efecto en la producción o en las operaciones
� Tiempo fuera de servicio: cuanto tiempo el activo podría estar fuera de
servicio debido a ese modo de falla, desde el momento que falla hasta el
momento que entra de nuevo completamente en operación.
� Velocidad de operación: Si el equipo ha bajado su velocidad como resultado
del modo de falla, y si es así, que tanto la ha bajado.
� Calidad: Si el modo de falla afecta la calidad para la cual está configurada la
función, tales como la guía de precisión o los sistemas de control, los
parámetros de calidad del producto, e inclusive los asuntos de servicio al
consumidor (operación a tiempo, etc.). La definición del efecto de falla debe
indicar también si el modo de falla incrementa los desechos o los trozos de
desperdicios, causa un aborto de la misión, o incurre en penalidades
financieras contractuales significativas.
� Otros sistemas: Si otro equipo o proceso se ha detenido, bajado su velocidad o
está afectado de cualquier otra manera por el modo de falla.
� Costos de operación globales: Si el modo de falla causa cualquier otro
incremento en los costos operacionales, tales como incremento del consumo
de energía o desgaste excesivo de los materiales del proceso.
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Daño secundario
Si el modo de falla en consideración causa daños significativos a otros
componentes o sistemas, los efectos de este daño secundario también se deben registrar.
(Norma SAE JA 1012, 1999).
Clasificación de fallas
Según Varela (2009) la clasificación de las fallas se distribuye de la siguiente
manera:
Según su frecuencia: periódicas y aleatorias
� Fallas periódicas: son aquellas que se repiten en un equipo cada cierto tiempo
de trabajo, están asociadas a un deterioro por uso debido principalmente a
desgaste, desajuste, descalibración y otros.
� Fallas aleatorias: son fallas que no siguen un patrón predecible, por lo que es
muy difícil estimar en qué momento se van a presentar, por ejemplo fallas de
componentes eléctricos o electrónicos, golpe del equipo con objeto externo,
entre otros.
Las fallas periódicas a su vez pueden clasificarse según su facilidad de
detección en:
� Fallas de fácil detección: son aquellas fallas que se pueden ubicar
rápidamente, es decir, es fácil conocer el momento en que se presentan.
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� Fallas de difícil detección: por las condiciones de operación y montaje del
equipo la identificación de la falla es de alta complejidad.
Este punto es básico para la selección del tipo o los tipos de mantenimiento a
efectuar, al clasificar las fallas en tres grupos:
� Periódicas de fácil detección (PFD).
� Periódicas de difícil detección (PDD).
� Aleatorias (AL).
Los dos primeros casos están relacionados con patrones de falla caracterizados por
un desgaste progresivo en el uso, el tercero corresponde a fallas no relacionadas con la
edad o el uso del equipo.
Análisis de Causa Raíz
Fagerhaug (2000) describe el Análisis de Causa Raíz como “una
investigación estructurada que ayuda a identificar la verdadera causa de un problema,
y las acciones necesarias para eliminarlas”
Es una herramienta que trabaja a partir de un árbol lógico, permitiendo la
representación gráfica de las relaciones de causa y efecto que conduzcan a descubrir
el evento indeseable y cuál fue la causa raíz del problema. (Ver figura 10).
El objetivo del Análisis de Causa Raíz es identificar la secuencia de eventos
que han conducido a las fallas y crear un plan que permita prevenir su recurrencia en
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el futuro. Este análisis ayuda a profundizar en los procesos contribuyendo a
desarrollar mayores habilidades en los departamentos encargados del mantenimiento.
Según Jim Fitch (2008):
El análisis de la causa–raíz de una falla es un proceso mediante el cual se
trabaja hacia atrás, a través de una secuencia de eventos o pasos que llevaron
a una falla funcional de la máquina. Este proceso se conoce frecuentemente
como ‘preguntar varias veces porqué’ o ‘los cinco porqués’. El objetivo del
primer ‘porqué’ es revelar la causa obvia y más inmediata, que en ocasiones
se conoce como la causa directa. Es el sospechoso a quien se culpa primero y
con mayor frecuencia. Sin embargo, al continuar con una serie de
indagaciones pronto podemos exponer otras causas ocultas que incluyen a
las causas contribuyentes (los socios del crimen) y los agentes causales
intermedios. Con algo de suerte, el interrogatorio le llevará a la causa–raíz.
Pero hay que considerar que puede haber varias. (Pág. 95).
Los diagramas de espina de pescado (también conocidos como diagramas de
Ishikawa) se diseñaron para orientar en el proceso de eliminación a partir de una lista
en evolución de las posibles causas que responden a las reiterados ‘porqué’. Para
tener éxito se necesita no sólo el conocimiento para identificar todas las posibles
causas raíz, también contar con la agudeza para eliminar los que no se deben
considerar.
La figura 10, muestra el árbol lógico de decisión que se realizó momentos
después de que una bomba perdiera su operatividad. Se observa que, luego de realizar
las averiguaciones asociadas a la falla de la bomba, se determina tres posibles
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causa-raíz de la falla. Cabe destacar que la información recolectada en el árbol lógico
de decisión también puede ser recolectada en un diagrama de espina de pescado, se
puede usar cualquiera de las dos representaciones gráficas, lo importante es llevar la
secuencia lógica en la ocurrencia de los hechos.
Figura 10. Árbol Lógico de Decisión Aplicado a la Falla de una Bomba
Si un ACR no descubre la causa–raíz, por lo general saca a relucir nuevos
conocimientos sobre los factores de riesgo de fiabilidad del equipo, los cuales son
usados en estudios de criticidad (AMEF), contribuyendo a una mejora importante en
la realidad de la máquina.
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Norma PDVSA MR-02-02-07: Estructura de activos, Jerarquización de sistemas y
Equipos en PDVSA
La Norma MR-02-02-07 establece los requerimientos necesarios para
estructurar los activos de PDVSA de acuerdo a la jerarquización de los sistemas y sus
equipos, sobre la base de factores comunes a varios de los ítems dentro de un activo,
tales como: ubicación, uso del equipo y la subdivisión del mismo, entre otros. La
clasificación de los ítems viene dada por una jerarquía especificada que abarca nueve
niveles.
Según la Norma PDVSA MR-02-02-07: Estructura de Activos,
Jerarquización de Sistemas y Equipos en PDVSA (2009):
Los niveles del uno al cinco representan un alto nivel de categorización,
clasificados por uso y ubicación independiente de las unidades de equipos que
formen parte de los negocios e instalaciones, se puede tener clasificación
hasta ‘sub-secciones / sub-sistemas o lazo’ en estos casos se aplica un nivel
5.1. La información Jerárquica de estos niveles, debe ser incluida en la base de
datos de cada unidad de equipos o ficha técnica del equipo.
Los niveles del seis al nueve se refieren al sistema productivo (subdivisión de
equipos), es decir, a la unidad de equipo con la subdivisión en niveles más
bajos correspondientes a una estructura jerárquica de datos maestros, se centra
en la unidad del equipo (nivel seis) para la recolección de datos de
mantenimiento y confiabilidad e indirectamente en los niveles inferiores; tales
como, ‘sub-unidades de equipo’ (nivel siete), ‘elementos mantenibles / partes’
(nivel ocho) ‘piezas y consumibles’ (nivel nueve). (Pág. 8).
La Figura 11 especifica de manera gráfica lo expuesto en los párrafos
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anteriores, logrando con ello, una mejor demostración de la jerarquización aplicada a
los equipos de las estaciones de válvulas pertenecientes al área Altagracia.
A- Datos de ubicación técnica / uso (contexto operacional) B- Activos (Subdivisión de Equipos)
Uso / Localización Equipo / Sub-Equipo Componentes / Partes * Depende del contexto operacional
Figura 11. Pirámide de niveles de Jerarquización: Norma PDVSA (2009)