Enfoque Modular para una estrategia de equipos basada en la confiabilidad

Uno de los enfoques más rentables para mejorar la confiabilidad de un sistema consiste en desarrollar estrategias para equipo críticos.

Las estrategias de equipo pueden incluir mantenimiento preventivo (MP), mantenimiento predictivo (MPd), monitoreo continuo, puesta en servicio y rediseño. Cada una de estas estrategias se pueden utilizar individualmente o combinadas, con el objetivo final de optimizar el costo del ciclo de vida (LCC).

El desarrollo de estas estrategias, por ejemplo en una planta envasadora de bebidas ó en una planta química, puede ser muy laborioso, además de demandar mucho tiempo y recursos.

Una forma de minimizar el esfuerzo y el tiempo necesarios para desarrollar estrategias de equipos críticos en toda la planta es utilizar un enfoque modular.

El artículo de hoy persigue explicar los pormenores .

Consideraciones esenciales.

Al desarrollar estrategias para equipos críticos, es importante incluir tanto el equipo crítico como los equipos soporte necesarios para que este logre cumplir con su función.

Por ejemplo, cuando se considera un compresor centrífugo cuya función es comprimir un cierto tipo de fluido antes de que llegue al siguiente paso de procesamiento químico, es importante darse cuenta de que:

• Para que el rotor del compresor gire, debe ser accionado por un motor a través de un acoplamiento que conecta los ejes de ambos equipos.
• Para que el rodamiento del compresor se lubrique adecuadamente, necesita una o dos bombas de aceite.
• Para lograr la relación de compresión diseñada, el fluido debe ser enfriado por un intercambiador de calor entre etapas.
• El panel de control, la instrumentación y las válvulas de control son esenciales para operaciones normales y seguras.

La estrategia del equipo para el sistema de compresores no está completa si no se desarrolla una estrategia para todos los equipos de soporte mencionados anteriormente (por ejemplo, motor, acoplamiento, bomba, enfriador, válvulas de control, etc.).

Como la falla de todos los equipos de soporte está ligada a la falla funcional del compresor, su confiabilidad no se puede descuidar.

Antes de realizar una optimización de costos y/o mitigación de riesgos, se debe establecer el siguiente marco para la estrategia de equipos:

1. Ubicación: puede ser un solo activo o un nivel múltiple de activos siguiendo una jerarquía del sistema.
2. Función: expectativas del activo por parte de sus usuarios, para cada ubicación definida en el nivel anterior, debe haber una o más funciones definidas.
3. Falla funcional: formas en las que el activo puede fallar en el cumplimiento de las funciones esperadas, para cada función definida en el nivel anterior, debe haber al menos una falla funcional definida. Una falla funcional se refiere al modo de falla (por ejemplo, sobrecalentamiento, alta vibración, lubricación insuficiente, etc.).
4. Causa: cada falla funcional definida en el nivel anterior debe tener al menos una causa asociada, una causa se refiere al mecanismo de falla (por ejemplo, fatiga, corrosión, desgaste, etc.) que induce la falla funcional correspondiente (es decir, modo de falla).

Para cada causa, es necesario definir los siguientes detalles:

a. Distribución de fallas: la distribución de Weibull de uso común puede ser ajustada con dos parámetros de distribución (forma y escala) utilizando los datos de fallas del equipo disponibles;

b. Mantenimiento correctivo (MC): cuando el equipo falla, la tarea de MC especifica la acción, la duración, el costo, mano de obra, repuestos y herramientas asociadas;

c. MP y MPd: para garantizar que la capacidad del equipo se mantenga o restablezca cuando se deteriore, las tareas de MP y MPd son la línea de vida vital, para cada causa, se pueden crear múltiples MP y MPd.

Además de costo y duración, un procedimiento detallado de MP/MPd ayuda al planificador y técnicos a realizar sus tareas con mayor eficiencia.

Mano de obra, repuestos y las herramientas asociadas deben definirse con cada MP o MPd.

d. Efecto: a cada causa también se le debe asignar uno o más efectos de falla, los efectos pueden incluir pérdida de producción en dólares, seguridad y severidad ambiental.

Ahora que se hemos visto las consideraciones esenciales, exploremos el enfoque modular.

Perspectiva Modular.

Desarrollar estrategias de equipos para un sistema complejo como un compresor centrífugo requiere mucho tiempo.

No ha de extrañarle que una planta de envasado de bebidas ó una planta química, tengan muchos equipos críticos con una complejidad similar a la del compresor centrífugo, por tanto el desarrollo eficiente de la estrategia del equipo se vuelve vital para el éxito del programa de mejora de la confiabilidad de la planta.

Se propone un enfoque modular para mejorar la eficiencia en la elaboración de estrategias de equipos.

Dado que la mayoría de los tipos de bloques son comunes para varios sistemas, se ahorraría una gran cantidad de tiempo en desarrollar el mismo bloque para todos los sistemas.

El procedimiento propuesto es el siguiente:

• Establecer una lista de equipos de planta por clase. Para una planta química, esta lista puede incluir compresor, bomba, motor, sistema de transmisión, intercambiador de calor, etc.

• Para cada clase de equipo, se pueden generar uno o más niveles de tipos de equipo. Por ejemplo, para una bomba, se pueden agregar dos tipos: centrífuga y de desplazamiento positivo. Además, puede dividir la bomba centrífuga en tres subtipos: bomba convencional, bomba de motor encapsulado y bomba de accionamiento magnético.

• Una vez que se determinan la clase y los tipos (o subtipos) de equipo, se puede desarrollar la estrategia genérica de equipo para cada tipo de equipo de nivel más bajo.

Para una estrategia de equipo genérica, se requiere toda la información en el marco de la estrategia de equipo, excepto la distribución de fallas y el efecto.

En este paso, es importante incluir la mayor cantidad posible de fallas y/o causas funcionales posibles para que la plantilla sea general. Esto ahorrará tiempo al aplicar la plantilla genérica a un sistema específico.

• Se puede crear una estrategia de equipo específica a nivel de sistema simplemente agregando todas las plantillas requeridas a nivel de componente. Por ejemplo, una estrategia de equipo de sistema de compresor de CO2 (centrífugo) requiere que se desarrollen completamente las siguientes plantillas genéricas: compresor, motor, acoplamiento, bomba, enfriador, válvulas de control, etc.

• Para una estrategia de equipo específica construida sobre plantillas de componentes genéricos, se debe especificar la siguiente información:

• Eliminar funciones, fallas funcionales y / o causas que no aplican  al equipo específico de la plantilla genérica.
• Establecer distribuciones de fallas para todas las causas de fallas aplicables basadas en datos históricos o condiciones de operación conocidas.

 Asignar información del efecto para todas las causas de falla aplicables.

Esto puede incluir operaciones, seguridad y medioambiente, y debe considerar el impacto específico del equipo en el sistema en términos de pérdida de producción y potencial medioambiental, de salud y riesgo de seguridad (EHS).

• Eliminar tareas de MP/ MPd que no sean aplicables para el equipo específico;
• Las tareas de diferentes componentes se pueden agrupar para simplificar aún más el proceso de optimización.

Los beneficios de utilizar el enfoque modular incluyen:

·    Ahorro de tiempo significativo: para una plantilla de estrategia de equipo genérica que se utilizará en 20 sistemas diferentes, el tiempo total dedicado al desarrollo de los 20 bloques se reduce significativamente si un bloque genérico se copia 20 veces con ajustes menores.

·        Intercambio de información: cuando se agrega un componente al sistema, la información del recurso (por ejemplo, mano de obra, herramientas, repuestos) se agrega automáticamente al recurso del sistema y puede ser compartida por otros componentes del sistema.

·        Modificación simple: si se actualiza un componente del sistema, la estrategia de equipo correspondiente se puede actualizar fácilmente reemplazando la plantilla de componentes por una nueva.

·        Independencia: Todos los bloques del sistema son paralelos entre sí, sin interconexión. Agregar un nuevo bloque o eliminar un bloque existente no afecta la estructura del sistema.

·        Mejor uso de los recursos: A una persona que tenga más conocimientos sobre la operación y el mantenimiento de cierto tipo de equipo se le asignará la tarea de desarrollar su estrategia de equipo.

Conclusión

 El desarrollo de una estrategia eficiente de equipo es crítico para el éxito de un proyecto de mejora de confiabilidad a gran escala.

Se ha demostrado que el enfoque modular propuesto, asistido por software de mantenimiento centrado en la confiabilidad (RCM) correctamente seleccionado, es efectivo para lograr eficiencia, reducir el tiempo de desarrollo y maximizar la utilización limitada de recursos.

Dr. Tong Zou. Revista UPTIME

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