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Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX



MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD USANDO MÉTODOS DE
               SIMULACIÓN DEL CICLO DE VIDA

                                       Juan Carlos Duarte Holguín, CMRP
                                 Asset Management Solutions Ltda. – AMS Group


I. RESUMEN
                                                                     Otro aspecto importante que no es utilizado
Las empresas de América Latina son cada vez                          adecuadamente durante la ejecución de
más conscientes de la necesidad de utilizar                          estudios de RCM es el manejo de riesgo, donde
técnicas     y   herramientas     de    análisis                     generalmente se emplean herramientas
confiabilidad para optimizar el desempeño de                         cualitativas para este efecto. No es frecuente la
sus activos. El Mantenimiento Centrado en                            utilización de un enfoque cuantitativo para la
Confiabilidad está siendo utilizado con más                          evaluación del riesgo durante la ejecución de
frecuencia para la definición y optimización de                      estudios de mantenimiento centrado en
estrategias de mantenimiento. Los gerentes de                        confiabilidad, con el fin de evaluar el impacto
mantenimiento necesitan asegurar que sus                             de las estrategias de mantenimiento en las
actividades de mantenimiento se encuentren                           metas de seguridad y ambientales de la
optimizadas con el fin de que sus activos                            compañía.
cumplan      con    los    requerimientos    de
confiabilidad y disponibilidad del negocio al                        La simulación computarizada de estrategias de
costo más bajo posible.                                              mantenimiento permite que el proceso de
                                                                     optimización del mantenimiento pueda
Los métodos tradicionales para optimizar las                         integrarse fácilmente a los procesos de gestión
estrategias de mantenimiento utilizando RCM                          de activos que se encuentren en curso dentro de
están basados en árboles de decisión y                               una compañía. La simulación permite:
algoritmos. Estos métodos son difíciles de
implementar y consumen gran cantidad de                              • tomar decisiones de mantenimiento que
recursos de personal durante un periodo                                puedan ser evaluadas contra las necesidades
prolongado de tiempo y al final los resultados                         del negocio,
continúan siendo subjetivos y cualitativos. El                       • evaluar de manera rápida diferentes
impacto de las estrategias de mantenimiento                            alternativas de estrategias de mantenimiento
sobre los objetivos del negocio no es                                  sobre un tiempo de vida dado,
cuantificado adecuadamente y generalmente                            • actualizar las decisiones con base en nueva
consisten en reemplazar políticas de                                   información de fallas
mantenimiento preventivo con otras del mismo                         • predecir requerimientos de presupuesto
tipo. Los resultados de estos estudios no son                          (repuestos, mano de obra) y modelar
fácilmente actualizables para adaptarlos a los                         escenarios alternativos.
nuevos requerimientos generados por los                              •
cambios constantes en el desempeño de los                            El Modelamiento de Confiabilidad ha
equipos respecto a las suposiciones iniciales                        demostrado ser una herramienta óptima para la
del estudio.


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identificación de los equipos y modos de falla
críticos de las plantas, permitiendo enfocar                         El proceso RCM inicia con un análisis de
adecuadamente los esfuerzos de una                                   modos y efectos de falla, el cual identifica los
organización, tendientes a optimizar sus                             modos de falla críticos de la planta de una
estrategias de mantenimiento.                                        manera sistemática y estructurada. El proceso
                                                                     requiere el análisis de cada modo de falla
El uso efectivo de procesos analíticos de                            crítico para determinar la política óptima de
mantenimiento, como el Mantenimiento                                 mantenimiento para reducir la severidad de
Centrado en Confiabilidad, se logra cuando                           cada falla. La estrategia de mantenimiento
estos se encuentran dentro del contexto de una                       seleccionada debe tener en cuenta las
estrategia de gestión de activos, de tal manera                      consecuencias en costos, seguridad, medio
que permita clarificar cuales son las entradas y                     ambiente y producción.        Los efectos de
los entregables esperados de cada uno de los                         redundancias, costos de repuestos, costos de
procesos.                                                            personal, envejecimiento de equipos y tiempos
                                                                     de reparación deben ser considerados junto con
                                                                     muchos otros parámetros.
II. PALABRAS CLAVES
                                                                     Una vez las políticas óptimas de
Mantenimiento Centrado en Confiabilidad,                             mantenimiento han sido seleccionadas, el
Modelamiento      de    Confiabilidad  y                             proceso RCM suministra predicciones y costos
Disponibilidad, Simulación Monte Carlo,                              del desempeño del sistema, requerimientos de
Análisis Weibull.                                                    repuestos y niveles de personal de las
                                                                     cuadrillas de mantenimiento. El proceso RCM
                                                                     puede ser usado para desarrollar una estrategia
III. CONCEPTOS BÁSICOS                                               de mantenimiento viva, mediante la
                                                                     actualización del modelo de la planta cada vez
Mantenimiento Centrado en Confiabilidad                              que se tenga disponible nueva información o se
El Mantenimiento Centrado en Confiabilidad                           presenten cambios en el diseño de las plantas.
(RCM) es una técnica que se enfoca en la
optimización de los planes de mantenimiento
respecto a las metas de costos, seguridad y                          Modelamiento        de     Confiabilidad      y
medio ambiente de una compañía. El RCM                               Disponibilidad
está basado en técnicas de confiabilidad que                         El Modelamiento de Confiabilidad y
incorporan métodos de análisis bien conocidos                        Disponibilidad (RAM) es una técnica utilizada
como el Análisis de Modos, Efectos de Falla y                        para simular diferentes escenarios de operación
Criticidad (FMECA). Los procesos de RCM                              y mantenimiento de plantas y equipos mediante
tienen en cuenta los objetivos primarios de un                       la utilización de herramientas computarizadas.
programa de mantenimiento:                                           Esta técnica permite evaluar diferentes
                                                                     alternativas de mejoramiento antes de
- Minimizar Costos                                                   comprometer costosos recursos de capital,
- Cumplir con las Metas de Seguridad y                               convirtiéndose en una forma costo-efectiva de
  Medio Ambiente                                                     optimizar la disponibilidad de las plantas.
- Cumplir con las Metas Operacionales                                Puede ser igualmente utilizada para modelar


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mejoras en plantas tendientes a reducir el                           componentes y que tan rápido pueden ser
riesgo, mejorar la capacidad de las plantas,                         reparados y puestos en servicio [1].
reducir los costos de mantenimiento y
optimizar niveles de inventario de repuestos.
                                                                     Análisis Weibull
El Modelamiento de Confiabilidad consiste en                         Para conseguir un verdadero entendimiento de
una representación de la interacción de los                          la manera como fallan los equipos de una
diferentes equipos de un sistema para producir                       planta es necesario determinar sus parámetros
fallas del sistema, determinando el impacto del                      de falla, mediante el análisis de tiempos de
desempeño de los equipos en la disponibilidad                        vida de componentes soportado por el Análisis
de la planta y en los objetivos del negocio. Es                      Weibull. La distribución Weibull fue
utilizado como una herramienta de análisis                           desarrollada por el Dr. Waloddi Weibull en
cuantitativo del desempeño de equipos y                              1937 cuando comparaba ratas de mortalidad de
plantas y del impacto económico de cambios                           diferentes grupos poblacionales.
en el diseño o modificaciones, eliminando la
subjetividad en la toma de decisiones.

Simulación Monte Carlo
La técnica más utilizada para el Modelamiento
de Confiabilidad y Disponibilidad es la
Simulación Monte Carlo, con la cual se pueden
estimar diversos parámetros de los sistemas y                              Figura 1. Curva de la función de tasa de falla
subsistemas      analizados,     tales     como
confiabilidad, disponibilidad, número esperado                       La fórmula Weibull permite describir la forma
de fallas, capacidad, costos, etc.           La                      de la curva para cada una de las 3 zonas:
Simulación Monte Carlo sintetiza el
desempeño del sistema sobre un número dado                           R(t) = e-(t/ η)β           (1)           donde,
de corridas. Cada corrida de simulación emula
la manera como el sistema puede comportarse                          R(t) = Confiabilidad en el tiempo t
en la vida real basado en información de                             t = tiempo considerado
entrada suministrada por el usuario. Los datos                       η = Vida característica
de entrada consisten en un diagrama lógico de                        β = Factor de forma
la planta y en parámetros cuantitativos de falla
y mantenimiento. El diagrama lógico describe                         La vida característica es definida como el
la manera como las fallas de los componentes                         tiempo en el cual el 63.2% de la población
interactúan para causar fallas del sistema. Los                      habrá fallado.    Para β = 1 (distribución
Diagramas de Confiabilidad de Bloques (RBD)                          exponencial)   el     MTTF     y   η   son
y los Árboles de Falla son las herramientas más                      aproximadamente iguales.
comúnmente utilizadas para la construcción de
diagramas lógicos de plantas. Los parámetros                         La pendiente de la curva Weibull, beta (β),
de falla y mantenimiento le informan al                              indica el tipo de falla presente:
programa que tan frecuente pueden fallas los
                                                                     β < 1 indica mortalidad infantil
                                                                     β = 1 indica fallas aleatorias

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β > 1 indica fallas por envejecimiento
                                                                     • Un Modelo Analítico de Mantenimiento,
La principal ventaja del análisis Weibull es que                       conformado por diagramas que modelan el
permite realizar análisis y predicción de fallas                       comportamiento        en     términos       de
de manera razonable con muestras pequeñas de                           confiabilidad y mantenibilidad de la
datos. Otra ventaja es que permite graficar de                         infraestructura de las plantas, con el cuál se
manera sencilla tiempos de falla en papel                              pueden definir de manera analítica (no
Weibull, desarrollado en 1951. Esta gráfica                            empírica) el tipo de acciones que deben ser
permite determinar los valores de η y β [2].                           tomadas sobre los equipos, la intensidad
                                                                       (frecuencia) de dichas acciones, los costos y
Con el Análisis Weibull se pueden solucionar
                                                                       las mejoras en desempeño obtenibles. Las
los siguientes problemas:
                                                                       salidas de este modelo son planes de
- Pronóstico y predicción de fallas
                                                                       mantenimiento, estrategias de optimización
- Evaluación de planes de acción correctivos
                                                                       y, en general, figuras de mérito que
- Justificación de cambios de ingeniería
                                                                       describen las acciones que deben ser
- Definición y planeación de estrategias de
                                                                       tomadas y su efecto sobre los compromisos
   mantenimiento y reemplazo costo-efectivas
                                                                       contractuales con el dueño de la
- Pronóstico de repuestos
                                                                       infraestructura.
- Predicción de costos

En el Anexo 1 se presenta el Modelo de                               • Un Modelo de Gestión, conformado por
Optimización de Estrategias de Mantenimiento,                          diagramas que modelan el comportamiento
destacando la relación existente entre los                             que debe seguir la organización de
conceptos mencionados anteriormente.                                   mantenimiento para ejecutar de manera
                                                                       efectiva las acciones requeridas sobre la
                                                                       infraestructura de las plantas (definidas con
IV. EL PROCESO DE GESTIÓN DE                                           el Modelo Analítico de Mantenimiento). Se
    ACTIVOS   Y SUS  MODELOS                                           define así de manera explicita (no implícita)
    ASOCIADOS                                                          la manera como cada uno de los miembros
                                                                       de la organización de mantenimiento debe
Para suministrar el marco de trabajo de la                             actuar, las oportunidades en las que debe
utilización del RCM, bajo el enfoque propuesto                         hacerlo y los recursos asociados a cada una
por este documento, es necesario hablar                                de dichas ejecuciones. Las salidas de este
primero de los modelos que soportan un                                 modelo son todas las definiciones de
proceso de gestión de activos. El problema a                           Responsabilidades y Competencias de cada
solucionar en la gestión de mantenimiento                              miembro       de    la    organización     de
consiste en dos elementos claves: conocer                              mantenimiento.
claramente que tipo de acciones hay que tomar
sobre los activos (equipos) y estar en capacidad                     • Una Estrategia de Medición e Indicadores
de ejecutarlas oportunamente. En palabras                              que permita tener evidencia directa del
sencillas “Saber qué hacer y estar en capacidad                        grado de éxito alcanzando y permita
de hacerlo”. Este enfoque da pie a los tres                            identificar si las eventuales restricciones son
elementos que conforman la Filosofía de                                producto de una inadecuada definición del
Mantenimiento aquí presentada:                                         “que hacer” (fallas en el uso del Modelo


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   Analítico de Mantenimiento) o de                                  - Cuantifiquen riesgos.
   problemas asociados a la apropiada                                - Pronostiquen fallas.
   coordinación de las distintas partes de la                        - Sean fluidos y prácticos.
   organización (problemas con el Modelo de                          - Aprovechen los beneficios de la tecnología
   Gestión).                                                           disponible en Gestión de Activos.
                                                                     - Se enfoquen en el desempeño y den soporte
                                                                       a requerimientos futuros

                                                                     El pilar del modelo analítico de mantenimiento
                                                                     es el proceso de Recolección y Análisis de
                                                                     Información de Mantenimiento (RIM), en el
                                                                     cual se captura la información de equipos,
                                                                     eventos de falla y trabajos de mantenimiento de
                                                                     acuerdo a los parámetros de la norma ISO
                                                                     14224 – Recolección e Intercambio de
                                                                     Información de Confiabilidad y Mantenimiento
 Figura 2. Interacciones de los Modelos de Gestión de                de equipos de la Industria del Petróleo y Gas
                        Activos
                                                                     Natural [3]. Este proceso es utilizado en para
                                                                     realizar estudios en las áreas de Confiabilidad,
V. MODELO ANÁLITICO DE                                               Disponibilidad, Eficiencia, Mantenibilidad,
   MANTENIMIENTO                                                     Seguridad y Medio Ambiente.

El Modelo de Gestión de Activos conduce la                           La información recolectada y codificada en el
optimización     de    las    estrategias  de                        proceso RIM es utilizada en el proceso de
mantenimiento de las facilidades a través del                        Modelamiento        de     Confiabilidad       y
desarrollo e implementación del Modelo                               Disponibilidad (RAM) para realizar estudios de
Analítico de Mantenimiento, el cual es                               optimización de estrategias de operación y
soportado por técnicas de simulación                                 mantenimiento de las plantas.                 El
computarizada y procesos analíticos de                               Modelamiento        de     Confiabilidad       y
confiabilidad, que permiten direccionar de                           Disponibilidad es una técnica utilizada para
manera efectiva los recursos de mantenimiento                        simular diferentes escenarios de operación y
disponibles (personal, repuestos, equipos,                           mantenimiento de plantas y equipos, mediante
herramientas, etc.).                                                 la utilización de herramientas computarizadas
                                                                     de simulación. Esta técnica permite evaluar
Este enfoque analítico se convierte en una                           diferentes alternativas de mejoramiento antes
herramienta clave para asegurar la efectividad                       de comprometer costosos recursos de capital,
de procesos de toma de decisiones que:                               convirtiéndose en una manera costo-efectiva de
                                                                     optimizar la disponibilidad de las plantas.
- Asignen responsabilidades claras y permitan                        Puede ser igualmente utilizada para modelar
  la    valoración    cuantitativa   de    su                        mejoras en plantas tendientes a reducir el
  cumplimiento y efectividad.                                        riesgo, mejorar la capacidad de las plantas,
- Identifiquen los ahorros de manera continua                        reducir los costos de mantenimiento y
  y consistente                                                      optimizar niveles de inventario de repuestos.


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De acuerdo a lo anterior, un modelo de                               Confiabilidad y Disponibilidad de equipos y
confiabilidad es desarrollado para todas las                         plantas permiten identificar, de manera
facilidades de la compañía, utilizando una                           sistemática, eventos crónicos de falla que
herramienta computarizada, el cual es                                requieren ser analizados utilizando procesos de
actualizado periódicamente a partir de la                            Análisis de Causa Raíz (RCA). Con esta
información recopilada en el proceso RIM.                            metodología se determinan las causas básicas
Mediante este proceso se identifican                                 que conducen a la ocurrencia de un evento de
periódicamente nuevos requerimientos de                              falla y se definen las recomendaciones
cambios a los planes de mantenimiento, se                            tendientes a eliminar la recurrencia del mismo.
realiza el pronóstico de indicadores de                              Utilizando la técnica FMEA (Análisis de
desempeño de confiabilidad y disponibilidad                          Modos y Efectos de Falla) se pueden
de plantas, se hace una valoración dinámica de                       identificar eventos potenciales de falla, los
la criticidad de los equipos, se evalúan los                         cuales son clasificados según su importancia
impactos de las modificaciones y cambios                             para luego ser analizados mediante estudios de
operativos y se identifican equipos, modos de                        Análisis de Causa Raíz proactivos.
falla y componentes malos actores al igual que
los cuellos de botella existentes en el proceso.                     Otra salida importante del proceso de
                                                                     Modelamiento        de      Confiabilidad     y
Una vez se ha identificado la necesidad de                           Disponibilidad es la identificación de
revisar el plan de mantenimiento de un equipo,                       oportunidades para realizar estudios de
el Modelo Analítico de Mantenimiento                                 optimización de inventarios de materiales.
contempla la ejecución de estudios de                                Estos estudios conducen a la identificación de
Mantenimiento Centrado en Confiabilidad                              ítems críticos, sobrantes y obsoletos, a la
(RCM). En este proceso los costos de las                             eliminación de ítems duplicados y a la
estrategias de mantenimiento son balanceados                         reducción del nivel de reorden. En este
contra los objetivos de la compañía. Por otro                        proceso también pueden ser evaluados el
lado se realiza una evaluación de los impactos                       impacto en el cambio de los factores que
operacionales, ambientales y seguridad (riesgo)                      regulan los ítems de seguridad y la reducción
de las estrategias de mantenimiento. Los                             del valor de los ítems en stock. El objetivo es
eventos de falla son modelados en utilizando                         garantizar el equilibrio adecuado entre la
un enfoque probabilístico que permite la                             entrega y el uso de los inventarios de
utilización de la técnica de simulación Monte                        materiales de la compañía.
Carlo para optimizar las decisiones de
mantenimiento.                                                       En la siguiente figura se muestra la interacción
                                                                     de los diferentes procesos involucrados en el
                                                                     Modelo Analítico de Mantenimiento:
Los estudios de Mantenimiento Centrado en
Confiabilidad son realizados empleando
herramientas computarizadas que permiten que
estos estudios sean fácilmente actualizables,
rápidos y dinámicos.



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                                                                     Para la valoración de los malos actores de las
                                                                     plantas se recomienda utilizar el enfoque de la
                                                                     metodología REM – Reliability & Efficiency
                                                                     Management [4]. Este enfoque de gestión
                                                                     define el negocio en términos de la siguiente
                                                                     expresión:

                                                                         P = Cd * T * Kp              (2)         donde,

                                                                         P = Producción
                                                                         Cd = Capacidad de la planta
       Figura 3. Modelo Analítico de Gestión de                          T = Tiempo
                   Mantenimiento                                         Kp = Factor global de desempeño

                                                                         El Factor Global de Desempeño (Kp) es un
VI. METODOLOGÍA DE ANÁLISIS                                              indicador de la productividad o el
                                                                         desempeño económico global obtenido para
A continuación se presenta la metodología                                un activo, que permite valorar el impacto de
propuesta    para    la   identificación    de                           los modos de falla en la eficiencia y
requerimientos y ejecución de estudios de                                disponibilidad de un activo. Este factor está
optimización de estrategias de mantenimiento                             definido por la siguiente expresión:
utilizando   herramientas    de     simulación
computarizada:                                                           Kp = Au * Ua * Ks * Er             (3)    donde,

• Modelamiento de Confiabilidad                                          Donde,
Con esta técnica se desarrolla un modelo
dinámico que permite simular y evaluar                                   Au = Disponibilidad (downtime, modos de
diferentes escenarios de operación y                                            falla mecánicos y de proceso)
mantenimiento de las plantas y facilidades de                            Ua = Utilización         de disponibilidad
producción, el cual es utilizado para determinar                              (demoras, stand by, restricciones
la criticidad de los equipos de las plantas e                                 externas)
identificar los requerimientos de optimización                           Ks = Factor        de    servicio   (eventos
de estrategias de mantenimiento. El primer                                      restrictivos)
paso en la ejecución de un estudio de                                    Er = Eficiencia del proceso (inestabilidad de
modelamiento de confiabilidad es la                                           procesos, modos de falla que afecten
construcción del diagrama de bloques de alto                                  la eficiencia de procesos).
nivel de la planta, el cual es utilizado para
identificar los sistemas críticos que más afectan
la eficiencia y la disponibilidad.


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Kp es determinado por los actores más                                •    Mantenimiento          Centrado         en
relevantes que afectan la confiabilidad y                                 Confiabilidad
disponibilidad de las plantas.                                       El proceso RCM inicia con la identificación y
                                                                     análisis de los modos de falla críticos
Cada uno de los indicadores mencionados                              (FMECA) de cada equipo incluido en el
anteriormente está relacionado de manera                             estudio, con el fin de determinar la estrategia
directa con la confiabilidad y la eficiencia de                      óptima de mantenimiento y reducir la severidad
las plantas. Es necesario establecer en este                         de cada falla. La estrategia seleccionada debe
modelo de confiabilidad un esquema de                                considerar las consecuencias en costos,
seguimiento sistemático y priorizado de los                          seguridad, medio ambiente y producción. Los
malos actores (modos de falla) que permita                           efectos de las redundancias, costos de
explicar el desempeño de estos indicadores.                          repuestos y cuadrillas de mantenimiento,
Para cada grupo de indicadores se deben                              envejecimiento de equipos y tiempos de
obtener las metas de mejoramiento continuo                           reparación, entre otros parámetros, deben ser
con el fin de facilitar el enfoque de los                            tenidos en cuenta en el estudio RCM.
esfuerzos de la organización en la solución de                       Los siguientes son los pasos a seguir durante la
los problemas relevantes. Los ingenieros de                          ejecución de un estudio de RCM utilizando
confiabilidad deben identificar, caracterizar y                      herramientas de simulación del ciclo de vida:
proponer las estrategias proactivos de control o
mitigación de los malos actores para cumplir                         1. Construcción del diagrama de bloques del
con los objetivos del negocio.                                          sistema:
                                                                        Este diagrama representa la jerarquía lógica
Una vez identificados los sistemas críticos de                          de los subsistemas y equipos dentro del
las plantas, es decir, aquellos que mayor                               sistema y es utilizado para identificar las
impacto negativo tienen en la confiabilidad y                           funciones, modos de falla funcionales y
eficiencia de las plantas (menor Kp), es                                causas de falla.
necesario descender un nivel en la jerarquía
funcional de la planta y construir los modelos                       2. Identificación de modos de falla críticos y
de confiabilidad para evaluar el desempeño, en                          sus efectos:
términos del Factor Global de Desempeño                                 El paso siguiente en el proceso RCM
(Kp), de las funciones de los sistemas críticos.                        consiste en especificar lo que sucede cuando
                                                                        una falla ocurre (efectos de la falla). Los
Este ejercicio de descender en la jerarquía                             efectos pueden estar asociados con pérdidas
funcional de la planta debe ser realizado hasta                         de producción, costos de reparación,
identificar los equipos y modos de falla “malos                         consecuencias de seguridad o ambientales.
actores” de las plantas, los cuales serán                               Es posible tener el caso donde diferentes
sometidos a estudios de optimización de sus                             modos de falla puedan tener el mismo efecto
estrategias de mantenimiento utilizando el                              sobre un sistema.
proceso RCM basado en herramientas de
simulación del ciclo de vida.                                            La técnica FMECA presenta restricciones
                                                                         cuando se trata de modelar efectos de
                                                                         redundancia de equipos. La capacidad de
                                                                         un programa computarizado de RCM para


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   modelar       redundancias    de      manera                          disponibilidad para diferentes intervalos de
   satisfactoria es esencial, debido a que las                           mantenimiento. También es posible realizar
   decisiones de mantenimiento y monitoreo                               agrupaciones de tareas de mantenimiento
   pueden estar fuertemente influenciadas por                            para que puedan ser ejecutadas al mismo
   el nivel de standby de equipos y sistemas en                          tiempo. La ejecución de mantenimientos
   paralelo.                                                             programados sobre un grupo de equipos, al
                                                                         mismo tiempo, puede resultar más efectiva
3. Optimización       de       estrategias     de                        que mantenerlos a diferentes intervalos.
   mantenimiento:
   Los parámetros de falla para una                                      Las estrategias de mantenimiento finalmente
   determinada causa deben ser definidos en                              seleccionadas     pueden    ser    cargadas
   términos de una distribución exponencial                              directamente al CMMS o ser modeladas con
   simple o de una o más distribuciones                                  el fin de verificar su impacto en el
   Weibull. Por otra parte, es necesario tener                           desempeño global de las plantas.
   en cuenta los repuestos y el personal
   requerido para realizar la acción correctiva.
                                                                     VII. REQUERIMIENTOS                     Y    FUENTES
   Las herramientas de RCM basadas en                                     DE INFORMACIÓN
   simulación suministran recomendaciones a
   partir de la evaluación de los efectos de                         La calidad de la información utilizada en los
   diferentes estrategias de mantenimiento y                         estudios de Modelamiento y Mantenimiento
   rediseño.    Los     simuladores    pueden                        Centrado en Confiabilidad es un factor
   considerar combinaciones de diferentes                            fundamental para obtener resultados confiables
   tareas de mantenimiento y tener en cuenta                         que permitan alcanzar mayor efectividad en la
   los efectos de demoras logísticas asociadas                       optimización       de     las  estrategias  de
   con personal y repuestos.                                         mantenimiento. La norma ISO 14224 [3]
                                                                     presenta los lineamientos esenciales para
   El paso siguiente consiste en realizar una                        implementar un proceso de recolección de
   simulación del ciclo de vida estimado para                        información de confiabilidad y mantenimiento,
   el equipo con el fin de determinar los costos                     el cual debe estar soportado en aplicaciones
   y consecuencias operacionales, ambientales                        desarrolladas sobre sistemas computarizados de
   y de seguridad asociadas con la causa.                            mantenimiento (CMMS) o a través de
   Estos costos y consecuencias son obtenidos                        herramientas desarrolladas internamente para
   a partir de la estrategia seleccionada. Es                        facilitar este propósito.
   necesario    experimentar      con     varias
   alternativas para determinar los costos y                         La información propia de los equipos y
   consecuencias asociadas para las diferentes                       componentes de una empresa permitirá obtener
   estrategias.                                                      mejores análisis y determinar recomendaciones
                                                                     y acciones de mejoramiento más adecuadas y
   La simulación es igualmente útil para                             efectivas. Sin embargo, la falta de datos de
   determinar los intervalos óptimos de                              falla en una planta no es impedimento para la
   mantenimiento preventivo o inspección,                            realización de análisis de Confiabilidad.
   realizando comparaciones de costos y                              Existen librerías y bases de datos de


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confiabilidad que suministran información                            problemas        relacionados       con     equipos      y
básica de modos, causas y ratas de falla de                          procesos.
equipos y componentes genéricos de diferentes
industrias.
                                                                     IX. REFERENCIAS
Los análisis de confiabilidad realizados con
información obtenida a partir de bases de datos                      [1] Isograph Limited. Availability and Reliability
                                                                     Simulation using Network or Fault Tree Diagrams. UK.
genéricas, deberían ser revisados y actualizados                     2003.
posteriormente con información propia de los
equipos de la planta, con el fin de validar los                      [2] Abernethy, Robert. The New Weibull Handbook.
resultados e incrementar los beneficios                              Reliability & Statistical Analysis for Predicting Life,
obtenidos con estos estudios.                                        Safety, Survivability, Risk, Cost and Warranty Claims.
                                                                     4th Edition. 2000.

Otra fuente importante de información es la                          [3] Norma ISO 14224, Petroleum and Gas Natural
obtenida a partir de la experiencia de los                           Industries – Collection and exchange of reliability and
técnicos de mantenimiento y operadores de                            maintenance data for equipment. International Standard.
planta.     Las herramientas actuales de                             International Organization for Standardization. 1998.
simulación permiten determinar los parámetros                        [4] Martinez, Fernando. REM® - Reliability and
de falla de equipos y componentes a partir de                        Efficiency Management. Basic Guidelines for Plant
los datos suministrados mediante la                                  Reliability and Efficiency Management (REM) Reports.
formulación de preguntas sencillas al personal                       Canada. 2001.
de operación y mantenimiento.




VIII. CONCLUSIONES

Las     herramientas    de    Ingeniería    de
Confiabilidad tales como el Análisis Weibull,
el Modelamiento de Confiabilidad y el
                                                                     Juan Carlos Duarte Holguín
FMECA son muy útiles en el momento de                                Ingeniero Metalúrgico de la Universidad Industrial de
resolver problemas de equipos y procesos.                            Santander, Colombia. Es Profesional Certificado de
Estas herramientas pueden ser usadas a un alto                       Mantenimiento y Confiabilidad (CMRP) de la SMRP y
nivel para darnos una panorámica general de                          Facilitador Certificado de Apollo RCA. Experto en la
donde residen la mayoría de los problemas de                         utilización de técnicas de análisis de riesgo y
                                                                     confiabilidad soportadas en métodos de simulación del
una compañía. Una vez se han identificado las                        ciclo de vida. . Miembro de la Sociedad de Ingenieros
oportunidades     de    mejoramiento     estas                       de Confiabilidad (SRE) y de la Sociedad de
herramientas pueden ser utilizadas para                              Profesionales de Mantenimiento y Confiabilidad
analizar niveles inferiores con el fin de                            (SMRP). Ha trabajado para Brown & Root - Halliburton
encontrar y eliminar las causas básicas de los                       y Wood Group como consultor líder de la




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implementación de programas de confiabilidad en
empresas del sector petrolero y petroquímico.
Actualmente se desempeña como Gerente y Consultor
Senior de la firma Asset Management Solutions Ltda.


Todos los Derechos Reservados.


Asset Management Solutions Ltda.
Cra 7 #74-56 Oficina 1703 Bogotá, Colombia
Tel: (+57 1) 3133423
juan.duarte@amsgroup.com.co
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Anexo 1. Modelo de Optimización de Estrategias de
Mantenimiento




 Equipo s e Infra e s truc tura                                            De te rm ina c ió n de la s
                                  F M EC A
       a M a nte ne r                                                  P a to lo gía s de lo s Equipo s




                                                                       M o de lo s que re pre s e nta n e l
                                  Aná lis is
                                                                        C o m po rta m ie nto de lo s
                                  We ibull
                                                                                   Equipo s

       S is t e m a d e
     M a n t e n im ie n t o
                                                                       M o de lo s que re pre s e nta n la
                                   RBD                                 Inte ra c c ió n de lo s Equipo s




                                                                                                                M o de lo de
                                                                                                              M a nte nim ie nto                           R e s pue s ta
 C o nte xto y C o ndic io ne s                                                                                                                        S a tis fa c to ria e n   Im ple m e nta c ió n y
       de Ope ra c ió n                                                                  Estímulos                                    R e s pue s ta
                                                                                                                                                       C o s to , R ie s go ,       S e guim ie nto
                                                                                                                                                          P ro duc c io n
                                                                                                              Proceso de                                             ?
                                               Alte rna tiva s de
                                                Es tra te gia de                                              Simulación
                                               M a nte nim ie nto




                                                          R e fo rm ula c ió n Es tra te gia
                                                               de M a nte nim ie nto


                                                              R e vis ió n C o nte xto
                                                                   Ope ra c io na


                                                           R e vis ió n C o nfigura c ió n
                                                                   de l S is te m a




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Duarte paper

  • 1. Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX MANTENIMIENTO CENTRADO EN CONFIABILIDAD USANDO MÉTODOS DE SIMULACIÓN DEL CICLO DE VIDA Juan Carlos Duarte Holguín, CMRP Asset Management Solutions Ltda. – AMS Group I. RESUMEN Otro aspecto importante que no es utilizado Las empresas de América Latina son cada vez adecuadamente durante la ejecución de más conscientes de la necesidad de utilizar estudios de RCM es el manejo de riesgo, donde técnicas y herramientas de análisis generalmente se emplean herramientas confiabilidad para optimizar el desempeño de cualitativas para este efecto. No es frecuente la sus activos. El Mantenimiento Centrado en utilización de un enfoque cuantitativo para la Confiabilidad está siendo utilizado con más evaluación del riesgo durante la ejecución de frecuencia para la definición y optimización de estudios de mantenimiento centrado en estrategias de mantenimiento. Los gerentes de confiabilidad, con el fin de evaluar el impacto mantenimiento necesitan asegurar que sus de las estrategias de mantenimiento en las actividades de mantenimiento se encuentren metas de seguridad y ambientales de la optimizadas con el fin de que sus activos compañía. cumplan con los requerimientos de confiabilidad y disponibilidad del negocio al La simulación computarizada de estrategias de costo más bajo posible. mantenimiento permite que el proceso de optimización del mantenimiento pueda Los métodos tradicionales para optimizar las integrarse fácilmente a los procesos de gestión estrategias de mantenimiento utilizando RCM de activos que se encuentren en curso dentro de están basados en árboles de decisión y una compañía. La simulación permite: algoritmos. Estos métodos son difíciles de implementar y consumen gran cantidad de • tomar decisiones de mantenimiento que recursos de personal durante un periodo puedan ser evaluadas contra las necesidades prolongado de tiempo y al final los resultados del negocio, continúan siendo subjetivos y cualitativos. El • evaluar de manera rápida diferentes impacto de las estrategias de mantenimiento alternativas de estrategias de mantenimiento sobre los objetivos del negocio no es sobre un tiempo de vida dado, cuantificado adecuadamente y generalmente • actualizar las decisiones con base en nueva consisten en reemplazar políticas de información de fallas mantenimiento preventivo con otras del mismo • predecir requerimientos de presupuesto tipo. Los resultados de estos estudios no son (repuestos, mano de obra) y modelar fácilmente actualizables para adaptarlos a los escenarios alternativos. nuevos requerimientos generados por los • cambios constantes en el desempeño de los El Modelamiento de Confiabilidad ha equipos respecto a las suposiciones iniciales demostrado ser una herramienta óptima para la del estudio. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp
  • 2. Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX identificación de los equipos y modos de falla críticos de las plantas, permitiendo enfocar El proceso RCM inicia con un análisis de adecuadamente los esfuerzos de una modos y efectos de falla, el cual identifica los organización, tendientes a optimizar sus modos de falla críticos de la planta de una estrategias de mantenimiento. manera sistemática y estructurada. El proceso requiere el análisis de cada modo de falla El uso efectivo de procesos analíticos de crítico para determinar la política óptima de mantenimiento, como el Mantenimiento mantenimiento para reducir la severidad de Centrado en Confiabilidad, se logra cuando cada falla. La estrategia de mantenimiento estos se encuentran dentro del contexto de una seleccionada debe tener en cuenta las estrategia de gestión de activos, de tal manera consecuencias en costos, seguridad, medio que permita clarificar cuales son las entradas y ambiente y producción. Los efectos de los entregables esperados de cada uno de los redundancias, costos de repuestos, costos de procesos. personal, envejecimiento de equipos y tiempos de reparación deben ser considerados junto con muchos otros parámetros. II. PALABRAS CLAVES Una vez las políticas óptimas de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad, mantenimiento han sido seleccionadas, el Modelamiento de Confiabilidad y proceso RCM suministra predicciones y costos Disponibilidad, Simulación Monte Carlo, del desempeño del sistema, requerimientos de Análisis Weibull. repuestos y niveles de personal de las cuadrillas de mantenimiento. El proceso RCM puede ser usado para desarrollar una estrategia III. CONCEPTOS BÁSICOS de mantenimiento viva, mediante la actualización del modelo de la planta cada vez Mantenimiento Centrado en Confiabilidad que se tenga disponible nueva información o se El Mantenimiento Centrado en Confiabilidad presenten cambios en el diseño de las plantas. (RCM) es una técnica que se enfoca en la optimización de los planes de mantenimiento respecto a las metas de costos, seguridad y Modelamiento de Confiabilidad y medio ambiente de una compañía. El RCM Disponibilidad está basado en técnicas de confiabilidad que El Modelamiento de Confiabilidad y incorporan métodos de análisis bien conocidos Disponibilidad (RAM) es una técnica utilizada como el Análisis de Modos, Efectos de Falla y para simular diferentes escenarios de operación Criticidad (FMECA). Los procesos de RCM y mantenimiento de plantas y equipos mediante tienen en cuenta los objetivos primarios de un la utilización de herramientas computarizadas. programa de mantenimiento: Esta técnica permite evaluar diferentes alternativas de mejoramiento antes de - Minimizar Costos comprometer costosos recursos de capital, - Cumplir con las Metas de Seguridad y convirtiéndose en una forma costo-efectiva de Medio Ambiente optimizar la disponibilidad de las plantas. - Cumplir con las Metas Operacionales Puede ser igualmente utilizada para modelar Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp
  • 3. Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX mejoras en plantas tendientes a reducir el componentes y que tan rápido pueden ser riesgo, mejorar la capacidad de las plantas, reparados y puestos en servicio [1]. reducir los costos de mantenimiento y optimizar niveles de inventario de repuestos. Análisis Weibull El Modelamiento de Confiabilidad consiste en Para conseguir un verdadero entendimiento de una representación de la interacción de los la manera como fallan los equipos de una diferentes equipos de un sistema para producir planta es necesario determinar sus parámetros fallas del sistema, determinando el impacto del de falla, mediante el análisis de tiempos de desempeño de los equipos en la disponibilidad vida de componentes soportado por el Análisis de la planta y en los objetivos del negocio. Es Weibull. La distribución Weibull fue utilizado como una herramienta de análisis desarrollada por el Dr. Waloddi Weibull en cuantitativo del desempeño de equipos y 1937 cuando comparaba ratas de mortalidad de plantas y del impacto económico de cambios diferentes grupos poblacionales. en el diseño o modificaciones, eliminando la subjetividad en la toma de decisiones. Simulación Monte Carlo La técnica más utilizada para el Modelamiento de Confiabilidad y Disponibilidad es la Simulación Monte Carlo, con la cual se pueden estimar diversos parámetros de los sistemas y Figura 1. Curva de la función de tasa de falla subsistemas analizados, tales como confiabilidad, disponibilidad, número esperado La fórmula Weibull permite describir la forma de fallas, capacidad, costos, etc. La de la curva para cada una de las 3 zonas: Simulación Monte Carlo sintetiza el desempeño del sistema sobre un número dado R(t) = e-(t/ η)β (1) donde, de corridas. Cada corrida de simulación emula la manera como el sistema puede comportarse R(t) = Confiabilidad en el tiempo t en la vida real basado en información de t = tiempo considerado entrada suministrada por el usuario. Los datos η = Vida característica de entrada consisten en un diagrama lógico de β = Factor de forma la planta y en parámetros cuantitativos de falla y mantenimiento. El diagrama lógico describe La vida característica es definida como el la manera como las fallas de los componentes tiempo en el cual el 63.2% de la población interactúan para causar fallas del sistema. Los habrá fallado. Para β = 1 (distribución Diagramas de Confiabilidad de Bloques (RBD) exponencial) el MTTF y η son y los Árboles de Falla son las herramientas más aproximadamente iguales. comúnmente utilizadas para la construcción de diagramas lógicos de plantas. Los parámetros La pendiente de la curva Weibull, beta (β), de falla y mantenimiento le informan al indica el tipo de falla presente: programa que tan frecuente pueden fallas los β < 1 indica mortalidad infantil β = 1 indica fallas aleatorias Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp
  • 4. Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX β > 1 indica fallas por envejecimiento • Un Modelo Analítico de Mantenimiento, La principal ventaja del análisis Weibull es que conformado por diagramas que modelan el permite realizar análisis y predicción de fallas comportamiento en términos de de manera razonable con muestras pequeñas de confiabilidad y mantenibilidad de la datos. Otra ventaja es que permite graficar de infraestructura de las plantas, con el cuál se manera sencilla tiempos de falla en papel pueden definir de manera analítica (no Weibull, desarrollado en 1951. Esta gráfica empírica) el tipo de acciones que deben ser permite determinar los valores de η y β [2]. tomadas sobre los equipos, la intensidad (frecuencia) de dichas acciones, los costos y Con el Análisis Weibull se pueden solucionar las mejoras en desempeño obtenibles. Las los siguientes problemas: salidas de este modelo son planes de - Pronóstico y predicción de fallas mantenimiento, estrategias de optimización - Evaluación de planes de acción correctivos y, en general, figuras de mérito que - Justificación de cambios de ingeniería describen las acciones que deben ser - Definición y planeación de estrategias de tomadas y su efecto sobre los compromisos mantenimiento y reemplazo costo-efectivas contractuales con el dueño de la - Pronóstico de repuestos infraestructura. - Predicción de costos En el Anexo 1 se presenta el Modelo de • Un Modelo de Gestión, conformado por Optimización de Estrategias de Mantenimiento, diagramas que modelan el comportamiento destacando la relación existente entre los que debe seguir la organización de conceptos mencionados anteriormente. mantenimiento para ejecutar de manera efectiva las acciones requeridas sobre la infraestructura de las plantas (definidas con IV. EL PROCESO DE GESTIÓN DE el Modelo Analítico de Mantenimiento). Se ACTIVOS Y SUS MODELOS define así de manera explicita (no implícita) ASOCIADOS la manera como cada uno de los miembros de la organización de mantenimiento debe Para suministrar el marco de trabajo de la actuar, las oportunidades en las que debe utilización del RCM, bajo el enfoque propuesto hacerlo y los recursos asociados a cada una por este documento, es necesario hablar de dichas ejecuciones. Las salidas de este primero de los modelos que soportan un modelo son todas las definiciones de proceso de gestión de activos. El problema a Responsabilidades y Competencias de cada solucionar en la gestión de mantenimiento miembro de la organización de consiste en dos elementos claves: conocer mantenimiento. claramente que tipo de acciones hay que tomar sobre los activos (equipos) y estar en capacidad • Una Estrategia de Medición e Indicadores de ejecutarlas oportunamente. En palabras que permita tener evidencia directa del sencillas “Saber qué hacer y estar en capacidad grado de éxito alcanzando y permita de hacerlo”. Este enfoque da pie a los tres identificar si las eventuales restricciones son elementos que conforman la Filosofía de producto de una inadecuada definición del Mantenimiento aquí presentada: “que hacer” (fallas en el uso del Modelo Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp
  • 5. Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX Analítico de Mantenimiento) o de - Cuantifiquen riesgos. problemas asociados a la apropiada - Pronostiquen fallas. coordinación de las distintas partes de la - Sean fluidos y prácticos. organización (problemas con el Modelo de - Aprovechen los beneficios de la tecnología Gestión). disponible en Gestión de Activos. - Se enfoquen en el desempeño y den soporte a requerimientos futuros El pilar del modelo analítico de mantenimiento es el proceso de Recolección y Análisis de Información de Mantenimiento (RIM), en el cual se captura la información de equipos, eventos de falla y trabajos de mantenimiento de acuerdo a los parámetros de la norma ISO 14224 – Recolección e Intercambio de Información de Confiabilidad y Mantenimiento Figura 2. Interacciones de los Modelos de Gestión de de equipos de la Industria del Petróleo y Gas Activos Natural [3]. Este proceso es utilizado en para realizar estudios en las áreas de Confiabilidad, V. MODELO ANÁLITICO DE Disponibilidad, Eficiencia, Mantenibilidad, MANTENIMIENTO Seguridad y Medio Ambiente. El Modelo de Gestión de Activos conduce la La información recolectada y codificada en el optimización de las estrategias de proceso RIM es utilizada en el proceso de mantenimiento de las facilidades a través del Modelamiento de Confiabilidad y desarrollo e implementación del Modelo Disponibilidad (RAM) para realizar estudios de Analítico de Mantenimiento, el cual es optimización de estrategias de operación y soportado por técnicas de simulación mantenimiento de las plantas. El computarizada y procesos analíticos de Modelamiento de Confiabilidad y confiabilidad, que permiten direccionar de Disponibilidad es una técnica utilizada para manera efectiva los recursos de mantenimiento simular diferentes escenarios de operación y disponibles (personal, repuestos, equipos, mantenimiento de plantas y equipos, mediante herramientas, etc.). la utilización de herramientas computarizadas de simulación. Esta técnica permite evaluar Este enfoque analítico se convierte en una diferentes alternativas de mejoramiento antes herramienta clave para asegurar la efectividad de comprometer costosos recursos de capital, de procesos de toma de decisiones que: convirtiéndose en una manera costo-efectiva de optimizar la disponibilidad de las plantas. - Asignen responsabilidades claras y permitan Puede ser igualmente utilizada para modelar la valoración cuantitativa de su mejoras en plantas tendientes a reducir el cumplimiento y efectividad. riesgo, mejorar la capacidad de las plantas, - Identifiquen los ahorros de manera continua reducir los costos de mantenimiento y y consistente optimizar niveles de inventario de repuestos. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp
  • 6. Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX Los estudios de Modelamiento de De acuerdo a lo anterior, un modelo de Confiabilidad y Disponibilidad de equipos y confiabilidad es desarrollado para todas las plantas permiten identificar, de manera facilidades de la compañía, utilizando una sistemática, eventos crónicos de falla que herramienta computarizada, el cual es requieren ser analizados utilizando procesos de actualizado periódicamente a partir de la Análisis de Causa Raíz (RCA). Con esta información recopilada en el proceso RIM. metodología se determinan las causas básicas Mediante este proceso se identifican que conducen a la ocurrencia de un evento de periódicamente nuevos requerimientos de falla y se definen las recomendaciones cambios a los planes de mantenimiento, se tendientes a eliminar la recurrencia del mismo. realiza el pronóstico de indicadores de Utilizando la técnica FMEA (Análisis de desempeño de confiabilidad y disponibilidad Modos y Efectos de Falla) se pueden de plantas, se hace una valoración dinámica de identificar eventos potenciales de falla, los la criticidad de los equipos, se evalúan los cuales son clasificados según su importancia impactos de las modificaciones y cambios para luego ser analizados mediante estudios de operativos y se identifican equipos, modos de Análisis de Causa Raíz proactivos. falla y componentes malos actores al igual que los cuellos de botella existentes en el proceso. Otra salida importante del proceso de Modelamiento de Confiabilidad y Una vez se ha identificado la necesidad de Disponibilidad es la identificación de revisar el plan de mantenimiento de un equipo, oportunidades para realizar estudios de el Modelo Analítico de Mantenimiento optimización de inventarios de materiales. contempla la ejecución de estudios de Estos estudios conducen a la identificación de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad ítems críticos, sobrantes y obsoletos, a la (RCM). En este proceso los costos de las eliminación de ítems duplicados y a la estrategias de mantenimiento son balanceados reducción del nivel de reorden. En este contra los objetivos de la compañía. Por otro proceso también pueden ser evaluados el lado se realiza una evaluación de los impactos impacto en el cambio de los factores que operacionales, ambientales y seguridad (riesgo) regulan los ítems de seguridad y la reducción de las estrategias de mantenimiento. Los del valor de los ítems en stock. El objetivo es eventos de falla son modelados en utilizando garantizar el equilibrio adecuado entre la un enfoque probabilístico que permite la entrega y el uso de los inventarios de utilización de la técnica de simulación Monte materiales de la compañía. Carlo para optimizar las decisiones de mantenimiento. En la siguiente figura se muestra la interacción de los diferentes procesos involucrados en el Modelo Analítico de Mantenimiento: Los estudios de Mantenimiento Centrado en Confiabilidad son realizados empleando herramientas computarizadas que permiten que estos estudios sean fácilmente actualizables, rápidos y dinámicos. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp
  • 7. Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX Para la valoración de los malos actores de las plantas se recomienda utilizar el enfoque de la metodología REM – Reliability & Efficiency Management [4]. Este enfoque de gestión define el negocio en términos de la siguiente expresión: P = Cd * T * Kp (2) donde, P = Producción Cd = Capacidad de la planta Figura 3. Modelo Analítico de Gestión de T = Tiempo Mantenimiento Kp = Factor global de desempeño El Factor Global de Desempeño (Kp) es un VI. METODOLOGÍA DE ANÁLISIS indicador de la productividad o el desempeño económico global obtenido para A continuación se presenta la metodología un activo, que permite valorar el impacto de propuesta para la identificación de los modos de falla en la eficiencia y requerimientos y ejecución de estudios de disponibilidad de un activo. Este factor está optimización de estrategias de mantenimiento definido por la siguiente expresión: utilizando herramientas de simulación computarizada: Kp = Au * Ua * Ks * Er (3) donde, • Modelamiento de Confiabilidad Donde, Con esta técnica se desarrolla un modelo dinámico que permite simular y evaluar Au = Disponibilidad (downtime, modos de diferentes escenarios de operación y falla mecánicos y de proceso) mantenimiento de las plantas y facilidades de Ua = Utilización de disponibilidad producción, el cual es utilizado para determinar (demoras, stand by, restricciones la criticidad de los equipos de las plantas e externas) identificar los requerimientos de optimización Ks = Factor de servicio (eventos de estrategias de mantenimiento. El primer restrictivos) paso en la ejecución de un estudio de Er = Eficiencia del proceso (inestabilidad de modelamiento de confiabilidad es la procesos, modos de falla que afecten construcción del diagrama de bloques de alto la eficiencia de procesos). nivel de la planta, el cual es utilizado para identificar los sistemas críticos que más afectan la eficiencia y la disponibilidad. Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp
  • 8. Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX Kp es determinado por los actores más • Mantenimiento Centrado en relevantes que afectan la confiabilidad y Confiabilidad disponibilidad de las plantas. El proceso RCM inicia con la identificación y análisis de los modos de falla críticos Cada uno de los indicadores mencionados (FMECA) de cada equipo incluido en el anteriormente está relacionado de manera estudio, con el fin de determinar la estrategia directa con la confiabilidad y la eficiencia de óptima de mantenimiento y reducir la severidad las plantas. Es necesario establecer en este de cada falla. La estrategia seleccionada debe modelo de confiabilidad un esquema de considerar las consecuencias en costos, seguimiento sistemático y priorizado de los seguridad, medio ambiente y producción. Los malos actores (modos de falla) que permita efectos de las redundancias, costos de explicar el desempeño de estos indicadores. repuestos y cuadrillas de mantenimiento, Para cada grupo de indicadores se deben envejecimiento de equipos y tiempos de obtener las metas de mejoramiento continuo reparación, entre otros parámetros, deben ser con el fin de facilitar el enfoque de los tenidos en cuenta en el estudio RCM. esfuerzos de la organización en la solución de Los siguientes son los pasos a seguir durante la los problemas relevantes. Los ingenieros de ejecución de un estudio de RCM utilizando confiabilidad deben identificar, caracterizar y herramientas de simulación del ciclo de vida: proponer las estrategias proactivos de control o mitigación de los malos actores para cumplir 1. Construcción del diagrama de bloques del con los objetivos del negocio. sistema: Este diagrama representa la jerarquía lógica Una vez identificados los sistemas críticos de de los subsistemas y equipos dentro del las plantas, es decir, aquellos que mayor sistema y es utilizado para identificar las impacto negativo tienen en la confiabilidad y funciones, modos de falla funcionales y eficiencia de las plantas (menor Kp), es causas de falla. necesario descender un nivel en la jerarquía funcional de la planta y construir los modelos 2. Identificación de modos de falla críticos y de confiabilidad para evaluar el desempeño, en sus efectos: términos del Factor Global de Desempeño El paso siguiente en el proceso RCM (Kp), de las funciones de los sistemas críticos. consiste en especificar lo que sucede cuando una falla ocurre (efectos de la falla). Los Este ejercicio de descender en la jerarquía efectos pueden estar asociados con pérdidas funcional de la planta debe ser realizado hasta de producción, costos de reparación, identificar los equipos y modos de falla “malos consecuencias de seguridad o ambientales. actores” de las plantas, los cuales serán Es posible tener el caso donde diferentes sometidos a estudios de optimización de sus modos de falla puedan tener el mismo efecto estrategias de mantenimiento utilizando el sobre un sistema. proceso RCM basado en herramientas de simulación del ciclo de vida. La técnica FMECA presenta restricciones cuando se trata de modelar efectos de redundancia de equipos. La capacidad de un programa computarizado de RCM para Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp
  • 9. Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX modelar redundancias de manera disponibilidad para diferentes intervalos de satisfactoria es esencial, debido a que las mantenimiento. También es posible realizar decisiones de mantenimiento y monitoreo agrupaciones de tareas de mantenimiento pueden estar fuertemente influenciadas por para que puedan ser ejecutadas al mismo el nivel de standby de equipos y sistemas en tiempo. La ejecución de mantenimientos paralelo. programados sobre un grupo de equipos, al mismo tiempo, puede resultar más efectiva 3. Optimización de estrategias de que mantenerlos a diferentes intervalos. mantenimiento: Los parámetros de falla para una Las estrategias de mantenimiento finalmente determinada causa deben ser definidos en seleccionadas pueden ser cargadas términos de una distribución exponencial directamente al CMMS o ser modeladas con simple o de una o más distribuciones el fin de verificar su impacto en el Weibull. Por otra parte, es necesario tener desempeño global de las plantas. en cuenta los repuestos y el personal requerido para realizar la acción correctiva. VII. REQUERIMIENTOS Y FUENTES Las herramientas de RCM basadas en DE INFORMACIÓN simulación suministran recomendaciones a partir de la evaluación de los efectos de La calidad de la información utilizada en los diferentes estrategias de mantenimiento y estudios de Modelamiento y Mantenimiento rediseño. Los simuladores pueden Centrado en Confiabilidad es un factor considerar combinaciones de diferentes fundamental para obtener resultados confiables tareas de mantenimiento y tener en cuenta que permitan alcanzar mayor efectividad en la los efectos de demoras logísticas asociadas optimización de las estrategias de con personal y repuestos. mantenimiento. La norma ISO 14224 [3] presenta los lineamientos esenciales para El paso siguiente consiste en realizar una implementar un proceso de recolección de simulación del ciclo de vida estimado para información de confiabilidad y mantenimiento, el equipo con el fin de determinar los costos el cual debe estar soportado en aplicaciones y consecuencias operacionales, ambientales desarrolladas sobre sistemas computarizados de y de seguridad asociadas con la causa. mantenimiento (CMMS) o a través de Estos costos y consecuencias son obtenidos herramientas desarrolladas internamente para a partir de la estrategia seleccionada. Es facilitar este propósito. necesario experimentar con varias alternativas para determinar los costos y La información propia de los equipos y consecuencias asociadas para las diferentes componentes de una empresa permitirá obtener estrategias. mejores análisis y determinar recomendaciones y acciones de mejoramiento más adecuadas y La simulación es igualmente útil para efectivas. Sin embargo, la falta de datos de determinar los intervalos óptimos de falla en una planta no es impedimento para la mantenimiento preventivo o inspección, realización de análisis de Confiabilidad. realizando comparaciones de costos y Existen librerías y bases de datos de Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp
  • 10. Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX confiabilidad que suministran información problemas relacionados con equipos y básica de modos, causas y ratas de falla de procesos. equipos y componentes genéricos de diferentes industrias. IX. REFERENCIAS Los análisis de confiabilidad realizados con información obtenida a partir de bases de datos [1] Isograph Limited. Availability and Reliability Simulation using Network or Fault Tree Diagrams. UK. genéricas, deberían ser revisados y actualizados 2003. posteriormente con información propia de los equipos de la planta, con el fin de validar los [2] Abernethy, Robert. The New Weibull Handbook. resultados e incrementar los beneficios Reliability & Statistical Analysis for Predicting Life, obtenidos con estos estudios. Safety, Survivability, Risk, Cost and Warranty Claims. 4th Edition. 2000. Otra fuente importante de información es la [3] Norma ISO 14224, Petroleum and Gas Natural obtenida a partir de la experiencia de los Industries – Collection and exchange of reliability and técnicos de mantenimiento y operadores de maintenance data for equipment. International Standard. planta. Las herramientas actuales de International Organization for Standardization. 1998. simulación permiten determinar los parámetros [4] Martinez, Fernando. REM® - Reliability and de falla de equipos y componentes a partir de Efficiency Management. Basic Guidelines for Plant los datos suministrados mediante la Reliability and Efficiency Management (REM) Reports. formulación de preguntas sencillas al personal Canada. 2001. de operación y mantenimiento. VIII. CONCLUSIONES Las herramientas de Ingeniería de Confiabilidad tales como el Análisis Weibull, el Modelamiento de Confiabilidad y el Juan Carlos Duarte Holguín FMECA son muy útiles en el momento de Ingeniero Metalúrgico de la Universidad Industrial de resolver problemas de equipos y procesos. Santander, Colombia. Es Profesional Certificado de Estas herramientas pueden ser usadas a un alto Mantenimiento y Confiabilidad (CMRP) de la SMRP y nivel para darnos una panorámica general de Facilitador Certificado de Apollo RCA. Experto en la donde residen la mayoría de los problemas de utilización de técnicas de análisis de riesgo y confiabilidad soportadas en métodos de simulación del una compañía. Una vez se han identificado las ciclo de vida. . Miembro de la Sociedad de Ingenieros oportunidades de mejoramiento estas de Confiabilidad (SRE) y de la Sociedad de herramientas pueden ser utilizadas para Profesionales de Mantenimiento y Confiabilidad analizar niveles inferiores con el fin de (SMRP). Ha trabajado para Brown & Root - Halliburton encontrar y eliminar las causas básicas de los y Wood Group como consultor líder de la Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp
  • 11. Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX implementación de programas de confiabilidad en empresas del sector petrolero y petroquímico. Actualmente se desempeña como Gerente y Consultor Senior de la firma Asset Management Solutions Ltda. Todos los Derechos Reservados. Asset Management Solutions Ltda. Cra 7 #74-56 Oficina 1703 Bogotá, Colombia Tel: (+57 1) 3133423 juan.duarte@amsgroup.com.co www.amsgroup.com.co Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp
  • 12. Junio 5 al 9, 2006, Monterrey, N.L. México Centro CONVEX Anexo 1. Modelo de Optimización de Estrategias de Mantenimiento Equipo s e Infra e s truc tura De te rm ina c ió n de la s F M EC A a M a nte ne r P a to lo gía s de lo s Equipo s M o de lo s que re pre s e nta n e l Aná lis is C o m po rta m ie nto de lo s We ibull Equipo s S is t e m a d e M a n t e n im ie n t o M o de lo s que re pre s e nta n la RBD Inte ra c c ió n de lo s Equipo s M o de lo de M a nte nim ie nto R e s pue s ta C o nte xto y C o ndic io ne s S a tis fa c to ria e n Im ple m e nta c ió n y de Ope ra c ió n Estímulos R e s pue s ta C o s to , R ie s go , S e guim ie nto P ro duc c io n Proceso de ? Alte rna tiva s de Es tra te gia de Simulación M a nte nim ie nto R e fo rm ula c ió n Es tra te gia de M a nte nim ie nto R e vis ió n C o nte xto Ope ra c io na R e vis ió n C o nfigura c ió n de l S is te m a Noria Latín América, S.A. de C.V. Blvd. San Pedro 245-1 2º piso León, Gto. (477) 711 2323 www.noria.com/sp/conferencia.asp