Diagnóstico y resolución de fallos y averías

Las políticas de mantenimiento son las herramientas a nuestro alcance que debemos determinar y usar de manera clara para gestionar un departamento de mantenimiento. La idea es la de hacernos con el control de la instalación y no dejar que sea ésta la que imponga sus propios resultados. Una vez fijados los objetivos del departamento del mantenimiento, a saber: disponibilidad, fiabilidad, asegurar la vida útil de la instalación y cumplimiento con el presupuesto asignado serán éstos los que marquen el camino para determinar el plan de mantenimiento más adecuado a nuestra instalación. Ahora bien, no solo con tareas de mantenimiento seremos capaces de alcanzar los objetivos más exigentes, hoy en día la mejora continua en mantenimiento reúne una serie de técnicas que nos permiten alcanzar unos niveles de calidad extraordinarios. Una de estas técnicas es el análisis sistemático de averías. Quiero mostraros en qué consiste esta técnica y la mejor manera de aplicarla, con ello contribuiremos de manera efectiva a alcanzar unos objetivos más que exigentes en nuestro departamento de mantenimiento.

El análisis de averías o análisis de causa raíz puede definirse como el conjunto de actividades que, aplicadas de manera sistemática, están encaminadas a la investigación e identificación de las causas que originan una avería con el claro objetivo de establecer un plan de acción que permita eliminarlas o, como poco, minimizar sus efectos aplicando tareas de mantenimiento sistemático o condicional. Es decir, el análisis de averías tiene una doble finalidad, primeramente trata de determinar las causas de la avería y en segundo lugar propone una serie de medidas para evitarla.

Las averías producidas en un entorno industrial, y más concretamente en una fábrica de papel, pueden ser de tres tipos diferentes: averías recurrentes o repetitivas, averías con un gran impacto económico y averías nuevas o que nunca antes se habían producido. Las primeras son aquellas averías con las que se suele convivir, averías que se producen con cierta frecuencia y que casi parece normal que se produzcan, normalmente se acopian los repuestos suficientes para repararlas y se desarrollan y aplican técnicas predictivas para detectarlas con la suficiente antelación, incluso a veces y dependiendo del ingenio del responsable de la reparación, se desarrolla el utillaje necesario para tratar de acortar el tiempo de reparación. El segundo tipo de avería es aquel que consume gran cantidad de recursos en su reparación, tanto económicos como humanos, producen un gran impacto en la instalación y suelen ir acompañadas de graves perdidas de producción. Y por último, encontraremos las nuevas averías que irán surgiendo en la instalación a medida que ésta vaya envejeciendo.

Fallo de un cojinete hidrostático cuya superficie se ha dañado seriamente

Cuando una avería se produce está claro que ante todo debemos reparar los daños producidos con la mayor celeridad posible. Devolveremos así la funcionalidad a los equipos para que continúen produciendo de forma correcta pero, ¿debemos conformarnos exclusivamente con este tipo de reacción?, evidentemente no. Cuando la avería producida sea de tipo recurrente o de carácter grave debemos encontrar la causa que la produjo para evitar que vuelva a repetirse en la medida de lo posible o, por el contrario, pondremos todos los medios necesarios para poder detectarla con antelación.

Fallo catastrófico en una central hidroeléctrica.

El fallo de un equipo o sistema puede definirse como la pérdida de aptitud que sufre éste para cumplir con la función para la que fue concebido. Un fallo siempre tiene como origen una serie de causas. Entre causa y efecto (fallo) existe un nexo causal que es la impronta o imagen proporcional que recibe el efecto ocasionado. A su vez, este efecto produce un conjunto de consecuencias. En el otro lado de la cadena las causas que originan el fallo se producirán bajo determinadas circunstancias o clima propicio. Este caldo de cultivo que favorece la aparición de las causas son las condiciones que nos hacen falta para definir la cadena de la causalidad.

Cadena de la causalidad

Tomando como base esta cadena de la causalidad pueden desarrollarse técnicas de investigación propias o adaptadas a nuestras necesidades. Cada investigador tendrá su propia metodología que habrá ido desarrollando a lo largo del tiempo y será normal que cada empresa desarrolle su propia técnica, normalmente plasmada en hojas con el formato adecuado para el desarrollo de la investigación. Todas ellas tienen mucho en común y están basadas en la aplicación sistemática de una serie de puntos que nos ayudarán a desarrollar ciertas hipótesis y a obtener una serie de conclusiones finales. Veamos a continuación una cierta metodología que puede emplearse o tomarse como guía para adaptar nuestra propia línea de investigación.

1.- Definición y fijación del fallo o efecto.

El principio de causalidad es altamente cambiante, lo que ahora es efecto puede llegar a convertirse en causa y las consecuencias podemos visualizarlas como efecto, es decir, la cadena de la causalidad puede desplazarse en ambos sentidos lo cuál provocará una cierta versatilidad en cuanto a la aparición de causas, condiciones y consecuencias junto con su intercambio. Para evitar la aparición de una situación caótica o confusa debemos empezar nuestro análisis sistemático fijando adecuadamente el fallo del equipo o sistema, es decir, hay que anclar el efecto de manera que la cadena de la causalidad no pueda desplazarse hacia ninguno de los extremos y de esta manera podremos listar adecuadamente tanto las condiciones, causas y consecuencias del fallo o efecto. Por ejemplo, podemos expresar que una línea de producción ha tenido grandes mermas productivas (consecuencia) porque una de sus máquinas se ha parado (efecto) a causa de un rodillo que ha sufrido una avería (causa) pero igualmente podríamos expresar, que esa máquina se ha parado (consecuencia) debido al fallo del rodamiento de un rodillo (efecto) por falta de lubricación (causa). Por tanto está claro que de nuestra elección, en cuanto a la fijación del eslabón «efecto», dependerá el resto del análisis. Deberá tomarse esta decisión en base a la observación y, por supuesto, en base a nuestra experiencia y conocimiento de la máquina o sistema a analizar. La definición y fijación del fallo debe ser breve y concisa, lo suficientemente clara como para determinar el objeto que muestra el defecto y en qué consiste este defecto, por ejemplo: el reductor de accionamiento de la máquina X está roto.

Fijación del Efecto: Parada de la máquina accionada. Causa: avería mecánica en el reductor de accionamiento. Síntomas: ruido, vibración elevada y aumento del consumo.

2.- Descripción del sistema y su envolvente.

No menos importante es la acotación y descripción del equipo o sistema a analizar. Tenga en cuenta que cuando se trata de analizar una avería utilizando recursos propios de nuestra planta, la persona designada para la dirección del grupo de análisis, por lo general, poseerá un gran conocimiento en el tipo de sistema analizado en cuanto a su funcionalidad y estado estructural. En cambio, cuando el diagnóstico y análisis de la avería es efectuado por personal externo o ajeno a la instalación analizada (por ejemplo un servicio de peritaje para un proceso judicial) debe tomarse la información necesaria y suficiente para acotar el sistema y ofrecer una información completa acerca de su estado estructural y estado funcional. Para ello debe tomarse buena nota sobre los siguientes puntos:

• Energía y fluidos entrantes o salientes: Aquí cabe tomar nota sobre la energía eléctrica, térmica, hidráulica y neumática que entra en nuestro sistema. Se trata de describir los parámetros físicos y cualitativos de estas formas de  energía.
• Productos entrantes: Información relativa a todo producto que entra al sistema como aditivos y materia prima anotando incluso la procedencia, calidad, parámetros físicos, etc.
• Productos salientes: Exactamente igual que el anterior pero relacionado con la posible materia producida por nuestro sistema.
• Residuos diversos: Información relacionada con los residuos producidos ya sea recuperables o no, en forma de energía perdida, de polución e incluso de ruidos.
• Estado funcional: Información relacionada con el funcionamiento mecánico, eléctrico, químico o térmico, movimiento de fluidos, sistema de mando, control y regulación, manuales de los equipos, etc.
• Estado estructural: Información relativa a la integridad de la infraestructura, bastidores, sistemas mecánicos de transmisión y movimiento de cargas, planos de la instalación, elementos de desgaste, motores y elementos eléctricos, protecciones eléctricas y otros dispositivos de seguridad.
• Utilización: Información recopilada en cuanto al uso del equipo o sistema, parámetros de funcionamiento, secuencias de funcionamiento, reglajes, carga y descarga, personal que habitualmente opera el sistema, su cualificación, aptitudes, formación, etc.
• Mantenimiento: Tipos de mantenimiento llevados a cabo, frecuencia de intervenciones, histórico de averías en éste u otros equipos similares, personal implicado, formación del mismo, herramientas y utillaje empleado, repuestos disponibles, normas de seguridad empleadas, registro del cumplimiento de las obligaciones legales, etc.
• Entorno: Toda información relativa a condiciones ambientales y climáticas, entorno mecánico y eléctrico, riesgos químicos e incluso fauna y flora.
• Otras acciones: Todo tipo de acciones que puedan afectar al sistema analizado como agresiones, vandalismos, catástrofes naturales, sabotaje, huelgas e incluso virus informático.

De forma práctica, lo que suele emplearse es un formato que, a manera de plantilla, recoja todos estos puntos y posibilidades de forma que no pueda obviarse ninguno de ellos. Todo este material aportará una valiosa información al investigador y junto con la información obtenida en una inspección visual de la zona afectada e incluso junto con la aportada por los operadores y técnicos con responsabilidad sobre la instalación le ayudará a formarse alguna opinión e incluso hará surgir posibles hipótesis de trabajo iniciales que serán importantes como punto de partida para la resolución de la avería.

3.- Relación de daños y cronología de los hechos significativos producidos u observados.

Para esta fase del análisis es muy común ayudarse o utilizar las famosas preguntas de Taylor: qué, dónde, cuándo, cuántos y quién. Se trata de listar todos los daños evidentes producidos o síntomas de daños observados sobre el sistema. Hay que prestar mucha atención a todo hecho relacionado con el fallo y que pudiera haberse producido antes, durante y después de la avería porque cualquiera de estos hechos significativos puede tener relación con el fallo o explicar ciertos daños producidos e incluso la causa de la avería. Así, es importante por ejemplo obtener una lista de alarmas y avisos (si existiese) de éste u otros sistemas relacionados, desde unas 8 o 12 horas antes de producirse el fallo hasta 8 o 12 horas tras el momento en que éste tuvo lugar, prestando especial interés en aquellas señales que aparezcan más de una vez o sean repetitivas. Hay que estudiar con detenimiento las tendencias de las señales monitorizadas a nuestro alcance, tendencias de presión, temperatura, posición, consumo, apertura de válvulas, vibración y en general todas aquellas señales que puedan aportarnos algún tipo de información relevante. Es importante tener tanto una copia impresa como una digital de estas tendencias para poder estudiar detenidamente que ha ocurrido en el equipo analizado antes, durante y después del fallo e incluso poder utilizarlas en el informe final. Por último es muy conveniente disponer todos estos hechos significativos de manera cronológica señalando si el hecho se produjo antes, durante o después del fallo.

Los sistemas de control nos permiten obtener una enorme cantidad de información

4.- Listado de las posibles causas del fallo observado.

La causa del fallo será un elemento o conjunto averiado que vendrá envuelto por una serie de condiciones favorecedoras de las cuales destaca una en concreto, también llamada condición raíz, que facilita la aparición de la causa raíz o avería que origina el fallo. De momento nuestra investigación se encuentra en un punto en el cual solo conocemos el fallo y sus consecuencias y se desconocen tanto la causa raíz como la condición que propicia su aparición. Debemos por tanto avanzar en nuestra investigación tratando de conocer cuáles son las causas que pueden originar el fallo o síntomas de fallo observados, en caso de que éstos no sean evidentes. Estamos por tanto en disposición de confeccionar una lista de las posibles causas que originan los daños observados apoyándonos para ello en herramientas específicas como el diagrama de Ishikawa. Es evidente que el investigador o encargado del análisis debe conocer el equipo o sistema perfectamente, su experiencia sobre el equipo debe ser completa y solo de esta forma conseguirá confeccionar una lista de modos de fallo verdaderamente valiosa para la investigación. Se analizarán posibles causas relacionadas con el diseño de la máquina, con su montaje, con la calidad de los materiales empleados, con el modo de operación, con el mantenimiento del sistema, con las formas de energía entrantes y salientes, con las condiciones ambientales y con los equipos y sistemas conectados con el que es objeto del análisis. Cuando nos encontremos ante un fallo complicado será igual de complicado encontrar las causas posibles que lo originaron, es estos casos debemos recurrir a la obtención de un profundo conocimiento de los fenómenos físicos que produjeron el fallo, es decir, nos debemos apoyar en principios físicos que puedan producir los defectos encontrados, por ejemplo, un eje de transmisión roto puede tener detrás varios principios físicos como es la fatiga del material (esfuerzo pulsante) o exceso de carga a cortadura.

5.- Eliminación de las causas imposibles.

Una vez obtenida la lista de las posibles causas que dieron origen al fallo habrá que descartar aquellas que, primeramente, sean incompatibles con los daños observados, es decir, aquellas que si se hubiesen producido habrían dejado una huella que no hemos observado a la hora de listar los daños producidos. Igualmente, como se ha explicado anteriormente, las causas necesitan unas condiciones favorecedoras que propicien la aparición de la misma. Así, descartaremos las causas que sean imposible que se hayan producido cuando quede demostrado o comprobado que las condiciones favorecedoras no se han dado. Por ejemplo, la falta o disminución de la presión del aire proveniente de una soplante (fallo) puede estar causada por la variación de velocidad de los rotores de la soplante (causa), esta causa puede descartarse si se comprueba el buen estado de las correas de transmisión y el buen estado del motor (condiciones que propician la causa). Al final de esta fase y en el mejor de los casos nos quedaremos con una sola causa que hará que el resto del análisis fluya hasta el final. En otros casos habremos disminuido la lista de posibles causas hasta un número lo suficientemente bajo como para facilitar en gran medida el resto del análisis.

6.- Desarrollo y contraste de hipótesis de trabajo.

En esta fase se establecerán una o más hipótesis de trabajo a la vista de las posibles causas encontradas. Ahora bien, si la causa es única se podrá establecer una sola hipótesis de trabajo, si por el contrario nuestro problema puede tener origen en varias causas podremos determinar más de una hipótesis de trabajo. En el primero de los casos podremos realizar opcionalmente una serie de pruebas o inspecciones para confirmar nuestra hipótesis y en el segundo de los casos debemos realizar estas pruebas irremisiblemente, es lo que se viene a denominar contraste de hipótesis. Este contraste consiste en realizar una serie de pruebas o inspecciones que confirmen una sola de las hipótesis frente a sus alternativas. Así, estas pruebas pueden ser: análisis de parámetros físicos de la piezas dañadas (resistencia, dimensiones, etc.), pruebas metalográficas que confirmen la composición de los materiales, inspecciones microscópicas, pruebas para determinar las condiciones de las máquinas (presión, temperatura, calidad dela alimentación eléctrica, etc.), estudios de tendencias de parámetros medidos en los equipos, análisis de aceites y grasas, estudios de partes internas de los equipos con endoscopio y, en general, todas aquellas pruebas que nos ayuden a confirmar o descartar hipótesis de trabajo.

La inspección con endoscopio permite llegar fácilmente a las partes internas de los equipos.

La inspección microscópica permite confirmar principios físicos como la fatiga del material.

7.- Fijación de la causa raíz.

Una vez confirmada la hipótesis de trabajo estamos en condiciones de saber qué es lo que ha ocurrido y cuál ha sido la secuencia del fallo, detallando cronológicamente los acontecimientos significativos que se han producido sobre el sistema analizado y que han conducido el mismo hacia el fallo. Debemos igualmente fijar la causa raíz, porque la conocemos, así como describir todas y cada una de las condiciones favorecedoras que propician la aparición de dicha causa raíz. Es muy conveniente plasmar toda esta información por escrito, incluyendo todas aquellas pruebas realizadas, mediciones, tendencias, etc.

8.- Establecimiento de medidas correctoras.

Lo más importante de todo este trabajo es llegar a una serie de conclusiones o medidas correctoras que impidan o prevean la aparición de la causa raíz que propició el fallo. En primer lugar iremos a eliminar la causa raíz mediante medidas correctivas cuando sea posible con el objeto de impedir que vuelva a producirse. Estas medidas correctivas incluye a todos aquellos departamentos implicados en la operación del sistema, es decir, medidas de tipo operacional, funcional, de procedimientos de mantenimiento, correctoras de elementos de seguridad, modificación de procedimientos y manuales, etc. De esta forma nos aseguramos que la causa raíz que produjo el fallo no volverá a aparecer. Habrá ocasiones en las que la causa raíz no podrá eliminarse, bien por que es muy complicado o bien porque es imposible, en estos casos debemos establecer medidas de carácter predictivo que nos avisen con la suficiente antelación de la aparición de la causa raíz para poder actuar con antelación ante la misma. En este caso pueden implementarse nuevas tendencias de medida de parámetros operacionales del sistema, implementación de técnicas predictivas como medida de vibraciones, termografía e inspecciones boroscópicas e incluso la implementación de tareas de carácter sistemático o preventivo que se realicen con la idea de cambiar periódicamente partes o piezas de la máquina para impedir la aparición de la causa raíz.

Es todo, de momento, como veis es un tema muy amplio, interesante y que requiere gran experiencia por parte del equipo de personas encargado del análisis. Os animo a dejar vuestros comentarios e incluso a contar vuestras experiencias al respecto.

Un saludo

mecantech@gmail.com

 

 

 

 

 

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