Por: Jim Fitch, Traducido por Francisco J. Páez Alfonzo.
Publicado en la revista Machinery Lubrication
Para la mayoría de las plantas, el monitoreo de condición consiste en múltiples tecnologías que se armaron con la finalidad de mejorar la confiabilidad de las máquinas. Es evidente que estos esfuerzos se basan en buenas intenciones, y muchos de ellos gozan de un éxito considerable. Otros languidecen por falta de simetría y un enfoque adecuado. Se invierte dinero y esfuerzo y, a menudo, los resultados son decepcionantes.
El monitoreo de condición requiere de unas bases adecuadas para entender y alinear el análisis de la criticidad y de los modos de falla. La alineación en gran medida ayuda a optimizar la implementación de las actividades y a minimizar el desperdicio y la redundancia. Este alineamiento también ayuda a mantener a los profesionales de mantenimiento y confiabilidad en el mismo plano, proporcionando un entendimiento claro de lo que se está haciendo y por qué.
Este artículo es la parte 3 sobre este tópico. En la parte 1, “Un nuevo enfoque del análisis de criticidad para la lubricación de maquinaria”, se discutió el concepto de la criticidad total de la maquinaria (OMC, por sus siglas en inglés) y la importancia que tiene en un amplio rango de decisiones relacionadas con la lubricación de la máquina y el análisis del lubricante. Cuando se optimizan, estas decisiones definen el estado óptimo de referencia (ORS, por sus siglas en inglés) necesario para alcanzar el nivel deseado de confiabilidad de la máquina. Es intuitivamente obvio que las decisiones inteligentes de mantenimiento requieren de una mayor sensibilidad en cuanto a la probabilidad y las consecuencias de falla de la maquinaria.
En la parte 2, “No olvide la criticidad de la maquinaria cuando diseñe un programa de análisis del lubricante”, se explica cómo cuando un lubricante falla hay consecuencias que, al menos inicialmente, son independientes de la falla de la máquina. Estas incluyen los costos por reposición del lubricante (materiales, mano de obra, lavado, etc.) y el tiempo de paro asociado a dicha falla. Estos costos existen y se pueden presentar en una máquina perfectamente sana y operativa. Por supuesto, el no cambiar a tiempo un lubricante defectuoso, invariablemente llevará a consecuencias de falla nefastas para la maquinaria. Para algunas máquinas, estos eventos en cascada pueden producir enormes daños colaterales y dificultades financieras a la organización.
El método presentado en este artículo es el primer enfoque conocido verdaderamente racionalizado y unificado para el monitoreo de condición basado en el análisis de los modos de falla de la máquina, del lubricante y de la criticidad. Los métodos de monitoreo de condición y las tecnologías que se integran incluyen análisis del lubricante (en tiempo real, en sitio y en laboratorio), inspecciones de campo (métodos avanzados que proporcionan evaluaciones frecuentes e integrales), y otras tecnologías de monitoreo de condición portátiles y en tiempo real (termografía, vibración, etc.).
Este enfoque es lo suficientemente importante que merece un nombre: Monitoreo de Condición Unificado (UCM, por sus siglas en inglés). Lo que hace diferente al UCM de las otras estrategias de monitoreo es lo siguiente:
- Los métodos y tecnologías de monitoreo de condición para cada máquina están integrados y optimizados.
- Optimización periódica para cada tecnología y método.
- El método de optimización está basado en el análisis de criticidad de la máquina y en la jerarquización de los modos de falla.
Jerarquización de los modos de falla
La jerarquización de los modos de falla ayuda a personalizar y optimizar las estrategias de monitoreo de condición. Esta es otra forma de ganar los grandes beneficios al menor costo y riesgo posible. De acuerdo con el principio de Pareto, el 20 por ciento de las causas de falla son las responsables del 80 por ciento de la ocurrencia de las fallas. Lo que indica que se deben enfocar los recursos y el monitoreo de condición en ese 20 por ciento.
Los modos de falla y la causa raíz de falla están estrechamente ligadas y son a menudo los mismos. Por ejemplo, el desgaste abrasivo puede ser un modo de falla, pero la contaminación con partículas la causa raíz. La ignorancia, la cultura, el mantenimiento insuficiente y un pobre diseño de la máquina son todas posibles condiciones pre-existentes que, individual o colectivamente, conducen a la contaminación. Debido a que siempre se puede indagar a niveles más profundos buscando las “causas”, por simplicidad, los términos “modo de falla” y “causa raíz” son utilizados indistintamente.
La Figura 1muestra la relación entre las fallas de la máquina y las fallas del lubricante. En el lado izquierdo están las causas comunes (modos de falla) de falla del lubricante (LFM, por sus siglas en inglés) y de falla de la maquinaria (MFM, pos sus siglas en inglés). Por ejemplo, el calor, la aireación y la contaminación son conocidos por ser altamente destructivos del lubricante. En un mismo sentido, la sobrecarga, el desalineamiento y la contaminación pueden abruptamente hacer que una máquina falle. Note cómo la contaminación no solo hace que el lubricante falle, sino que puede directamente hacer que la máquina falle sin haber dañado en primera instancia al lubricante.
Lo mejor es que no solamente sea una lista de fallas, sino que se puedan jerarquizar en términos de probabilidad y severidad. Esto ayuda a asignar los recursos por nivel de prioridad. A partir de las fallas del lubricante y de la máquina se producen consecuencias específicas, las cuales se listan al lado derecho en la Figura 1. De nuevo, estas consecuencias son mutuamente excluyentes. Las consecuencias de la falla del lubricante incluyen los costos de reposición del lubricante, el tiempo deparo durante el cambio de aceite, la mano de obra para el cambio de aceite y los costos por lavado. Las consecuencias de la falla de la máquina están relacionadas con la seguridad, refacciones, mano de obra para reparar y tiempo de paro (por ejemplo, pérdidas de producción).
La criticidad total del lubricante (OLC, por sus siglas en inglés) define la importancia de la salud y durabilidad del lubricante y su influencia en la probabilidad de una falla prematura del lubricante y de provocar las probables consecuencias (para el lubricante y la máquina). La criticidad total de la máquina (OMC, por sus siglas en inglés) define la probabilidad y las consecuencias de la falla de la máquina por sí sola. Los métodos para calcular el OLC y el OMC fueron discutidos con anterioridad. Al igual que muchos otros métodos, el enfoque no es una ciencia exacta, pero, sin embargo, está basado en sólidos principios de tribología aplicada y confiabilidad de la maquinaria.
Construyendo la tabla para la planificación del monitoreo
La Figura 2 muestra un ejemplo de una tabla de planificación del monitoreo (STP, por sus siglas en inglés) para una máquina típica, por ejemplo, un compresor reciprocante. La STP es utilizada para definir el tipo de monitoreo (por ejemplo, análisis del lubricante e inspecciones) para cada modo de falla jerarquizado. Estos modos de falla están jerarquizados del uno hasta el siete al lado izquierdo de la STP. Los analistas de tribología y los profesionales de confiabilidad son las personas más adecuadas para jerarquizar las máquinas individualmente. La lista de la Figura 2 es un ejemplo hipotético del caso del compresor, utilizado para ilustrar cómo se construye una STP.
En la parte superior de la Figura 2 se encuentra el rango de la OMC (ver en la parte 1 cómo calcular la puntuación de la OMC) que va de 100 a 10. Una puntuación de 100 representa una elevada criticidad desde el punto de vista de la probabilidad de falla y consecuencia de la falla. En este ejemplo, la flecha muestra que el compresor tiene una puntuación de 80 para la OMC. Hay siete zonas coloreadas de monitoreo de condición correspondientes al monitoreo basado en niveles de tiempo. También están representadas por las designaciones CM1 a CM7. Los niveles de monitoreo van desde el CM1 (en tiempo real) a CM4 (mensual) a CM7 (nunca). Para una OMC de 80, las zonas de monitoreo de condición van de CM1 a CM4.
Las únicas cosas que cambian de una máquina a otra utilizando la SPT son la jerarquización de los modos de falla y el lugar donde se coloca la flecha de acuerdo con el resultado de la OMC. De lo contrario, todas las STPslucen exactamente iguales. Por ejemplo, para el compresor, el modo de falla asignado con la mayor jerarquización es la contaminación con partículas. Con un OMC de 80, el cuadro muestra como CM1 la zona de monitoreo de condición. Esto es un monitoreo en tiempo real. Podemos ver en la Figura 2, en la lista de categoría de pruebas e inspecciones, que “tiempo real” se refiere al uso de sensores en tiempo real (A) y que (D) se refiere a análisis del lubricante mensual. Existen en el mercado una gran cantidad de equipos para el monitoreo de partículas en línea que pueden ser convenientemente utilizados en la zona de monitoreo CM1. Por otra parte, la contaminación con agua se encuentra en la zona de monitoreo CM2. Esta se puede monitorear utilizando inspecciones diarias y análisis de lubricante mensual.
La Figura 3 presenta la STPespecífica para el lubricante. La jerarquización de los modos de falla del lubricante (LFM) se encuentra al lado izquierdo de la figura, y la criticidad total del lubricante (OLC) en la parte superior de la figura. En este caso, el resultado del OLC es de 70, para el cual las zonas de monitoreo de condición están jerarquizadas desde CM2 hasta CM4.
Combinando las STPde la máquina con la del lubricante
La figura 4 muestra las STPde la máquina y del lubricante unificadas. Los modos de falla para MFM y LFM se muestran en la parte superior de la tabla con la correspondiente zona de monitoreo de condición debajo de cada uno de ellos. A la izquierda se muestran varias pruebas del análisis del lubricante e inspecciones que satisfacen los requisitos de monitoreo de condición para cada modo de falla. Esta lista fue desarrollada con base a los requerimientos de tecnologías y métodos disponibles. Se listan los tipos de monitoreo específicos (por ejemplo, pruebas de laboratorio e inspecciones) y periodicidad (frecuencia de aplicación)
Los monitoreos y la periodicidad pueden ser seleccionados y optimizados adecuadamente, teniendo en cuenta las zonas de monitoreo de condición bajo cada uno de los modos de falla. Por ejemplo, debajo de la contaminación con partículas esta la letra R (por tiempo real) y L4 (por análisis de laboratorio mensual). Debajo de aireación y espuma estáF3, cuyo significado es inspección de campo semanal de la mirilla de nivel del compresor. El desalineamiento es monitoreado utilizando múltiples métodos incluyendo análisis de elementos metálicos (mensualmente en el laboratorio), densidad ferrosa (mensual), identificación de partículas de desgaste (prueba por excepción de acuerdo a los resultados del análisis de elementos metálicos y de densidad ferrosa), inspección de tapones magnéticos (semanalmente) y análisis de vibraciones (semanalmente). Estas pruebas e inspecciones pueden ser fácilmente racionalizadas y simplificadas para mejorar la eficiencia y reducir los costos.
Todos las pruebas e inspecciones pueden condensarse en un solo plan de trabajo de monitoreo de condición para el compresor, como se muestra en la Figura 5. Las pruebas y métodos requeridos están claramente identificados, así como las frecuencias para las cuatro categorías principales de monitoreo de condición: sensores en tiempo real, inspecciones de campo, pruebas del lubricante en sitio y completas en laboratorio. Este plan de trabajo es el producto final de la estrategia de monitoreo de condición unificado (UCM).
Usando el modelo de monitoreo de condición unificado
A partir del análisis anterior, se puede ver cómo casi todas las decisiones relacionadas con el monitoreo de condición periódico dependen de cuatro factores: la criticidad total de la maquinaria (OMC), de la criticidad total del lubricante (OLC), modos de falla de la maquinaria (MFM) y modos de falla del lubricante (LFM). Estos factores influyen en quépruebas, cuándo y cómo realizarlas. Con relación al análisis del lubricante, estos factores afectan dónde tomar la muestra, y con cuál frecuencia tomarlas, cuáles pruebas realizar, qué límites y objetivos establecer y la estrategia global de interpretación de los resultados.
El UCM es un principio general que puede ser adaptado a muchas aplicaciones y usos en el campo de la confiabilidad. Mientras más conozca los modos específicos de falla y criticidad de la maquinaria, podrá planificar y optimizar mejor el mantenimiento basado en condición a través de las múltiples tecnologías de mantenimiento proactivo y predictivo. Visto por encima, la implementación puede parecer ardua y extensa en tiempo, pero en el largo plazo se obtendrán beneficios en la optimización reducción de costos. Esto, además, es una inversión inteligente y sólida en confiabilidad.
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