Estrategia para ampliar el periodo P-F
Gerardo Trujillo C.
Diciembre 15, 2020.
La curva P-F está siempre dentro de la polémica entre los colegas del mantenimiento. Muchos aprecian su valor didáctico que permite entender el proceso de deterioro de la función en una máquina mediante la identificación del momento en que se introduce el defecto, se inicia el desgaste, se detecta la falla y se pierde la función de la máquina. Otros la descalifican por la falta de precisión y la incapacidad de establecer un tiempo preciso de falla de la máquina. Yo me encuentro en el primer grupo. Creo que es un concepto poderoso, simple y gráfico que nos permite posicionarnos en el tiempo para comprender las etapas y principalmente establecer las estrategias que nos permitan aplicar estrategias proactivas, predictivas y protectivas de acuerdo con el contexto operacional y las prioridades definidas.
Sin tratar de reinventar el concepto, haremos una simple explicación de este concepto para presentar nuestra propuesta: La curva P-F fue concebida para mostrar el proceso de deterioro de una máquina con relación a un modo de falla específico. No se trata de una curva que pretenda explicar la vida del componente en general, sino como un auxiliar en la definición del intervalo entre el ingreso del Defecto (D), el momento en el que Inicia (I) la condición anormal, la identificación de la condición anormal que define la falla Potencial (P) y el periodo que transcurre hasta que la máquina no puede cumplir más con su función y se decreta la falla Funcional (F). Ver Figura 1.
Figura 1 – Curva D-I-P-F
Varios especialistas se han dado a la tarea de explorar la curva P-F y en su forma extendida la han renombrado la Curva D-I-P-F para colocar los cuatro puntos que se describen anteriormente. En este caso, podemos describir diferentes estrategias de mantenimiento dividiendo las etapas de la curva: Ver Figura 2.
Estrategia Proactiva – Periodo previo a D.
Un enfoque a la eliminación o control de las causas de falla es la estrategia que permite a la máquina lograr sus horas de operación esperadas conforme a diseño e incluso excederlas. Si conocemos las causas de falla (defectos) que se introducen para este modo de falla, aplicar una estrategia que esté dirigida a identificarlas, controlarlas o erradicarlas sería la estrategia más efectiva. Al no ingresar el defecto, simplemente no entramos en ese proceso de deterioro adelantado del componente. Una de las principales causas de falla por desgaste abrasivo y fatiga en maquinaria rotativa lubricada son las partículas sólidas que ingresan a la máquina y contaminan el lubricante. La estrategia proactiva se implementa mediante prácticas de control de ingreso de estas partículas en el proceso de lubricación mediante almacenamiento y manipulación correcta de lubricantes, filtrar los lubricantes antes de aplicarlos, instalar filtros respiradores de alta eficiencia y prácticas de inspección no intrusivas. No hay causa – No hay efecto.
Estrategia de control – Periodo D-I
Si el defecto se ha introducido, es posible diseñar métodos de control que remuevan el defecto antes de que éste ocasione daño al componente de la máquina. Dependiendo del modo de falla es posible que el sistema esté equipado con estos dispositivos o que se puedan utilizar para remover el defecto. En el ejemplo de las partículas que ingresan a la máquina, se pueden instalar sistemas de filtración de alta eficiencia que sean capaces de remover esos contaminantes antes de que ocasionen desgaste abrasivo en los componentes de la máquina. La velocidad y la eficiencia de remoción harán que esta estrategia logre evitar el deterioro anticipado de la máquina por este modo de falla.
Figura 2. Estrategias de mantenimiento dentro de la curva D-I-P-F
Estrategia detectiva – Periodo I-P
Una vez que ha iniciado el desgaste, la aparición del punto P donde la falla potencial es evidente depende de la sensibilidad de la técnica de monitorización de la condición seleccionada para este modo de falla al diseñar la estrategia de mitigación del Análisis de Modos de Falla y Efectos (AMEF) y de la selección del límite que identifica la condición anormal. Dependiendo del modo de falla, cada técnica tiene fortalezas y debilidades. Suponiendo que se ha seleccionado la técnica que identifica el modo de falla con el mayor P-F y que el periodo de muestreo es adecuado, la selección del límite será la que determine cuán largo es el periodo I-P.
Si definimos nuestro límite muy holgado, entonces pasará mucho tiempo entre el inicio del desgaste hasta que se detecte el punto P, ya que los resultados de las mediciones nos indicarán un resultado por debajo del límite que es considerado normal. Al colocar límites más estrictos, se obtiene una mayor sensibilidad en la detección de la falla potencial, recortando el periodo I-P y alargando en consecuencia el periodo P-F. Para nuestro caso de la contaminación con partículas en el lubricante, seleccionar la prueba de contaminación sólida por conteo de partículas nos permitirá identificar concentraciones en incremento de partículas sólidas provenientes tanto de la contaminación como de la generación de partículas de desgaste. Si el aceite en nuestra máquina se encuentra por lo general en un código 16/14/11 y establecemos nuestro límite de alerta en 20/18/16. La población de partículas sólidas podría incrementar 15 veces antes de que se detectara un valor anormal (se requeriría un incremento de 5,000 partículas por ml). Sin embargo; si nuestro límite estuviera en 17/15/12, un incremento de solo 300 partículas por ml de aceite nos alertaría de un resultado anormal y se podría identificar la falla potencial. Ver Figura: 3
Figura 3 – Efecto del ajuste en el límite en el periodo I-P y en el P-F
Estrategia predictiva – Periodo P-F.
La detección de la falla potencial en el punto P nos indica una condición de deterioro anormal. A partir de este punto, la máquina entra en un periodo de desgaste acelerado que estará en función del tipo de defecto y su magnitud. En este momento se deben tomar las medidas para controlar, disminuir o eliminar la causa raíz para evitar que el deterioro siga hasta el punto F. Mientras más rápido se actúe en remover la causa raíz (defecto), más rápido se controlará la pendiente de la curva hasta el grado de poder conservar el activo en funciones. Es importante entender que si no se actúa, entonces el defecto habrá producido daño en el componente de manera en que éste no podrá seguir operando y en consecuencia la vida del activo se verá recortada.
En este periodo predictivo, es posible que la máquina comience a dar señales que podrán ser detectadas por otras tecnologías. Dependerá de las prioridades de la planta y el contexto operacional del componente afectado para tomar las decisiones de mantener operando, tratar de prolongar la vida de la máquina o detener para reparar el componente dañado antes de la falla catastrófica que pudiera ocasionar daño severo colateral en otros componentes. Para nuestro caso del ejemplo de la contaminación con partículas, es posible intentar remover las partículas por medio de filtración externa de alta eficiencia para ayudar al sistema a disminuir la tasa de desgaste y pueda ser posible programar la reparación del componente. El muestreo durante el periodo P-F debe ser más frecuente para mantener una observación cercana de cualquier cambio súbito en la condición que pudiera llevar a la falla total del componente.
En el contexto de la automatización y la instalación de sensores en los equipos, los límites juegan un papel aún más importante. Los algoritmos asistidos de Machine Learning deberán ser desarrollados con los múltiples criterios que el especialista considere normales para de esa manera lograr la detección del inicio y la falla potencial. Lo que cambia en este caso, es la frecuencia de adquisición de datos que al ser continua, no depende de la colección periódica.
Al implementar límites razonados, que tengan en consideración los riesgos que tratamos de controlar, será posible incrementar la sensibilidad en la detección de la falla Potencial y de esa manera disminuir el periodo de inicio de la falla y la detección de la falla potencial (I-P). La velocidad con la que actuemos después de identificar la falla potencial será determinante en detener el deterioro acelerado y permitirá que la función de la máquina se mantenga.
En mi opinión, cuando se toman decisiones que controlan el ingreso del defecto y el inicio del desgaste o cuando se identifica la manera de controlar el desgaste una vez que se ha llegado a la falla potencial, se logra obtener valor de la estrategia de mantenimiento basado en condición. Este es el momento del retorno de la inversión en este programa.
Esta es mi opinión, estoy interesado en conocer la tuya.
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