Área Mecánica: Mantenimiento basado en la condición

Creo que todos conocemos la evolución que ha experimentado el mantenimiento en la segunda mitad del pasado siglo y, en especial, durante las últimas décadas. Esta evolución tuvo su comienzo en la creencia tradicional, ampliamente establecida, por la cuál se consideraba el mantenimiento como un mal menor, ineludible, cuyo coste había que asumir sin remedio. Poco a poco el mantenimiento ha ido integrándose en la planificación industrial, participando de esta forma de un proceso de optimización de recursos, actividades y, a fin de cuentas, de un proceso evolutivo en cuanto a la racionalización de los costes de mantenimiento que cualquier proceso industrial necesita. En esta entrada quiero hablar acerca del mantenimiento basado en la condición o CBM, se trata de un concepto que nace como evolución natural a la hora de optimizar los recursos económicos y humanos en el área de mantenimiento.

Me gustaría empezar mencionando que un plan de mantenimiento debe estar basado en el mejor concepto del mantenimiento que podamos encontrar o aplicar a nuestro proceso industrial. Me explico, existen varias filosofías a la hora de establecer o implantar un sistema de mantenimiento. Dependiendo del tipo de servicio, industria o proceso productivo particular podremos aplicar uno u otro en mayor o menor medida para obtener, de esta forma, un conjunto de tareas y actividades que, en general, engloben nuestro plan de mantenimiento. Es evidente que este plan de mantenimiento dependerá de los recursos disponibles, tiempos de respuesta establecidos, etc. Puede afirmarse sin lugar a dudas que existe una clara relación entre una reducción de plantilla, en un departamento de mantenimiento mecánico, con el incremento en el tiempo de respuesta y el aumento del mantenimiento correctivo en un determinado porcentaje. Para ello nuestro plan de mantenimiento debe cambiar en la medida de lo posible, no hay que dejar de hacer mantenimiento activo a la vez que se optimizan los recursos. Es aquí cuando el mantenimiento basado en la condición o CBM (Condition-Based Maintenance) suscita un gran interés. Pero, vayamos por partes.

El mantenimiento Preventivo es un tipo de mantenimiento cuyo conjunto de tareas, esfuerzos y recursos están encaminados a prevenir el fallo antes de que éste ocurra. Incorpora herramientas estadísticas para tratar de averiguar el periodo de tiempo entre fallos o, dicho de otra manera, el periodo de tiempo durante el cual el equipo o máquina en cuestión es capaz de mantener un determinado grado de funcionalidad y realizar con seguridad y una alta fiabilidad el trabajo para el que fue diseñado. Se trata pues de un tipo de mantenimiento activo, hay que realizar algo, una serie de actividades de forma periódica para evitar que el fallo nos haga algo a nosotros.

El mantenimiento preventivo trata de anticiparse al fallo

Entre las tareas periódicas más importantes pueden citarse el reengrase, los cambios de aceite y la lubricación de los equipos que así lo requieran. Se hace de manera habitual, estableciendo un plan de tareas y agrupando equipos en rutas de trabajo cómodas para el operario. Por el contrario, otras muchas tareas se realizarán de forma periódica sin tener en cuenta el estado real o condición de la máquina o equipo. Un rodamiento en una posición crítica puede cambiarse de forma periódica, al igual que todo elemento de transmisión de potencia como puedan ser flectores de acoplamientos, correas, etc. También son susceptibles de cambios periódicos los elementos hidráulicos como son las electroválvulas, actuadores hidráulicos, elementos de control, etc. Todo ello realizado en base a un estricto análisis estadístico y bajo un patrón de fallo de vida útil, es decir, este sistema funciona muy bien cuando tenemos ciertos elementos mecánicos que presentan una muy baja probabilidad de fallo durante un periodo de tiempo conocido, a partir del cual esta probabilidad aumenta rápidamente. Naturalmente este conocimiento permite el cambio de dicho elemento justo antes de terminar su ciclo de vida útil.

Una optima lubricación es esencial para los equipos mecánicos

Pero existen otros muchos elementos, no solo mecánicos, que no entran en esta categoría, son elementos que no siguen un patrón de fallo de vida útil. Para estos elementos es difícil determinar el periodo de tiempo a partir del cuál comienza a aumentar la probabilidad de fallo, por ejemplo, una bomba centrífuga trabajando en un sistema de bombeo que, en un momento dado, presenta las condiciones necesarias y nefastas para producir el fenómeno de cavitación o un reductor que trabaja sometido a severas sobrecargas por incidencias puntuales del proceso de producción o un sistema de lubricación que sufre contaminación por entrada de agua produciendo la aparición de óxido en las pistas de rodadura de rodamientos u otros elementos. Como puede apreciarse, en todos estos ejemplos mencionados se produce siempre el cambio de alguna magnitud física o de algún parámetro intrínseco al sistema estudiado de forma previa a la aparición del fallo, esto es, el aumento de vibraciones en el caso de la bomba, el aumento de la temperatura del aceite de lubricación para el caso del reductor y, por último, el rápido aumento del contenido de agua en el aceite del sistema de lubricación. Pues bien, es aquí cuando un sistema de mantenimiento basado en la condición tiene cabida, proporcionando técnicas suficientes para determinar cuando un elemento, equipo, máquina y, en general, cualquier activo gestionado por nuestro sistema es susceptible de captar nuestra atención, indicándonos que la reparación es necesaria. Es por tanto comprensible que optimizando de forma adecuada nuestros recursos y haciendo un mantenimiento activo óptimo y basado en la condición seremos capaces de optimizar costes y disminuir tanto el mantenimiento correctivo como el tiempo de respuesta anticipándonos al fallo. Esto no quiere decir que nuestro sistema esté basado totalmente en un modelo CBM, seguiremos realizando las tareas periódicas que sean necesarias para aquellos activos sometidos a un patrón de vida útil. No existe por tanto una estrategia de mantenimiento única, lo más habitual y acertado es plantear una combinación de los diversos sistemas de mantenimiento en función del tipo de industria, de maquinaria, etc.

El conocimiento del estado de nuestros equipos es esencial

Por tanto es necesario conocer en todo momento el estado o condición de la maquinaria cuando implantamos un sistema de mantenimiento basado en la condición. Para ello hay que realizar inspecciones periódicas que pueden ser de dos tipos. Las primeras serán las más sencillas, son las llamadas inspecciones subjetivas o aquellas que se realizan con los sentidos. La vista, el tacto, el oído y el olfato son las primeras herramientas que nos pueden indicar que nuestros equipos y máquinas funcionan correctamente. En este caso, es esencial la experiencia del operario y el buen conocimiento de la maquinaria. En cuanto al segundo tipo de inspecciones que deben realizarse, son las llamadas inspecciones objetivas. Son las realizadas sobre la maquinaria midiendo algún tipo de parámetro o variable operacional que pueda indicarnos, de manera objetiva, el estado o condición real del equipo en cuestión, es decir, están basadas en señales físicas, ciertas y perfectamente medibles. Tendremos simplemente que establecer, lo más sencillamente posible, la forma de obtener o monitorizar esas señales. Pero la colección de datos provenientes de esas señales recogidas no es suficiente, debemos conocer cuando estas señales comienzan a ser anormales, indicando de esta manera el comienzo del fallo. Solo así seremos capaces de emitir el correcto diagnóstico sobre la condición de la máquina, permitiéndonos lograr el objetivo del sistema, es decir, anticiparnos al fallo del equipo.

Las técnicas más ampliamente usadas en los departamentos de mantenimiento en el área mecánica son:

• Análisis de vibraciones: Puedo decir sin equivocarme que es la técnica más ampliamente utilizada para conocer el estado de la maquinaria. Puede llegar a detectar el 80% de los problemas o fallos que pueden presentarse en las máquinas. Es fácil comprender que las empresas inviertan en formación y en la implantación de departamentos que, de forma exclusiva, se dediquen a la adquisición y análisis de la información. Los datos son recogidos a pié de maquina mediante el empleo de sensores de vibración (los más usados son los acelerómetros) y posteriormente transformados en gráficos que se analizarán con el objeto de compararlos con los límites establecidos por normas, fabricantes, experiencia o simplemente con la tendencia normal de la máquina

Toma de vibraciones sobre los elementos de una transmisión de potencia

• Análisis de aceite: Otra de las técnicas ampliamente utilizadas en la industria es el análisis de las muestras de aceite recogidas de los sistemas de lubricación y engrase de la maquinaria. El estado y contenido de estas muestras pueden indicar ciertos estados no deseados en los equipos en donde han sido extraídas. Un alto contenido en partículas férricas, agua o determinados elementos pueden indicar desgastes no deseados de los elementos mecánicos, fallos prematuros por corrosión en las pistas de rodadura de los rodamientos lubricados o, simplemente, un alto grado de degradación de los fluidos lubricantes. Este servicio es normalmente ofrecido por los suministradores de aceites y grasas que a la vista de las muestras suelen emitir unos informes que tendremos que evaluar y seguir para ver su tendencia.

Muestras de aceite usado para su análisis

• Termografía: La termografía es otra de las técnicas empleadas en el desarrollo de los planes de mantenimiento basado en la condición. Consiste en la toma de imágenes termográficas mediante el empleo de cámaras especiales que convierten la intensidad de la radiación en la zona infrarroja en imágenes visibles. El potencial de esta técnica es enorme, está muy extendida en todo tipo de inspecciones mecánicas sobre motores, bombas, elementos de transmisión como acoplamientos y cajas reductoras, equipos de alta temperatura, soportes de rodamiento, etc. Con una imagen termográfica obtenemos una cierta información sobre la temperatura de funcionamiento del equipo inspeccionado. La colección de estas termografías tomadas de forma periódica nos permitirán conocer el estado de un equipo en cuanto a su temperatura se refiere, de esta forma estaremos en sobreaviso cuando se produzca un cambio brusco en el mismo ya sea por un problema operacional o provocado por la gestación del fallo.

Toma termográfica del soporte de rodamiento de un rodillo secador

Soporte de rodamiento de un secador y su junta rotativa para la extracción de condensado

• Otras técnicas empleadas: He comentado las técnicas más empleadas o, mejor dicho, las que mejor conozco. No obstante existen multitud de técnicas predictivas que conseguirán captar de alguna forma las señales emitidas por las máquinas para que podamos conocer su estado. Así encontramos las medidas de corrientes para conocer el consumo de los motores eléctricos, el empleo de lamparas estroboscópicas para la inspección de ejes de accionamiento, rodillos, transmisiones giratorias, etc. técnicas ultrasónicas empleadas para la búsqueda de fugas de aire, escucha de rodamientos, conocer el estado de condensadores, intercambiadores, bombas, etc.

Para la implantación de un sistema de mantenimiento basado en la condición hay que realizar un listado previo de los equipos que queremos incluir. No es conveniente comenzar con la instalación entera sino que es recomendable ir por fases o empezar a realizar ese listado con los equipos más importantes o más críticos o aquellos que sean los más representativos del proceso productivo. A medida que vayamos conociendo el comportamiento de la instalación, de sus equipos y de las técnicas implementadas podremos ir ampliando la lista. Debemos analizar los parámetros a medir y la técnica predictiva a emplear en función de los problemas que queramos detectar así como los elementos mecánicos sobre los que medir. Es importante determinar y señalar correctamente el equipo para poder medir siempre en el mismo punto, de esta forma aseguramos que la medida pueda ser comparada con el histórico almacenado. Igualmente habrá que decidir sobre el establecimiento de límites de condición aceptables que nos determinaran los niveles de alarma. Esto a veces es complicado y la experiencia puede ser de gran ayuda, si estos límites están muy bajos obtendremos falsas alarmas reduciendo la confianza mientras que si tenemos limites muy altos podemos no percibir el fallo con la suficiente antelación. La formación del personal es esencial para poder tomar y analizar datos en la instalación, dependiendo de las técnicas empleadas así será la curva de aprendizaje del personal. Por último es esencial un buen sistema de gestión del mantenimiento que nos permita configurar rutas de inspección, planificación y asignación de tareas, programación y ejecución de ordenes de trabajo, gestión de repuestos, configuración de árboles de equipos, etc.

Como verá el tema es interesante. El beneficio obtenido es amplio y por supuesto puede ser aún mayor con otras técnicas en alza pero de mayor coste de implantación como pueda ser la filosofía RCM que dejaré para otra entrada. De momento es todo, espero que esta información le parezca interesante y le sea de alguna utilidad. Le animo, como siempre a dejar su opinión al respecto en forma e comentario. Gracias.

Un saludo

mecantech@gmail.com

 

 

 

 

 

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