En esta presentación de Edgar Fuenmayor aprenderás a calcular la frecuencia óptima de mantenimiento preventivo y frecuencia óptima entre inspecciones de tu equipo, componente o sistema, independientemente del equipo con el que estés trabajando actualmente.
Para poder ver el vídeo en youtube te dejo el link:
https://youtu.be/PPnS-1N2UII
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Calculo de la frecuencia optima de mantenimiento preventivo
1. Calculo de la Frecuencia Optima
de Mantenimiento Preventivo e
Inspección de un Activo Físico
Edgar Fuenmayor
Machinery & Reliability Institute - MRI
2. El Facilitador Edgar Fuenmayor
Formación Académica:
1. Ingeniero Mecánico: Universidad del Zulia, 2001.
Matricula Colegio de Ingenieros de Venezuela No.
131,740.
2. Diplomado en Gerencia de Mantenimiento: Colegio
de Ingenieros de Venezuela. 2006.
3. Maestría en Gerencia de Mantenimiento:
Universidad del Zulia. Venezuela. 2006.
4. Diplomado en Ingeniería y Mantenimiento acorde
al estándar PAS 55. The Woodhouse Partnership
Limited (TWPL). Venezuela. 2010.
5. Profesional Certificado en Mantenimiento y
Confiabilidad (CMRP): The Society for Maintenance &
Reliability Professionals (SMRP) No. 161942. USA. 2016.
Posee 18 años de trayectoria como líder en el desarrollo e implementación de estrategias de
gestión de activos, evaluación del desempeño de activos físicos, optimización costo/riesgo para
la toma de decisión en inversiones de capital y selección entre las alternativas de operar o
mantener para equipos y sistemas instalados en plantas petroquímicas, gas, petróleo y
manufactura, todo esto con el objetivo de lograr mejorar la productividad de los procesos
industriales, al igual que reducir los costos en el ciclo de vida y obtener el máximo valor de los
activos físicos consistente con el plan estratégico organizacional.
3. Temario
1.- Estimar la Confiabilidad del Activo en el Tiempo
2.- Estimar los Costos Operacionales y Mantenimiento en el
Tiempo
3.- Estimar el Deterioro del Activo con el Tiempo
4.- Evaluación del Riesgo de no llevar a cabo una acción de
Mantenimiento Preventivo o Inspección
5.- Modelo de decisión Costo – Riesgo
6.- Calcular la frecuencia optima de Mantenimiento Preventivo e
Inspección de un Activo Físico
4. CONFIABILIDAD
HUMANA
Querer, Poder, Saber
Involucramiento
Sentido de Pertenencia
Interfaces
Conocimiento
MANTENIBILIDAD
EQUIPOS
Fase de diseño
Confiabilidad Interna
Equipos de Trabajo
Disminuir MTTR
CONFIABILIDAD
EQUIPOS
Estrategias de Mantenimiento
Efectividad de Mantenimiento
Extender MTBF
CONFIABILIDAD
PROCESO
Operación entre
parámetros
Entendimiento Procesos
y Procedimientos
CONFIABILIDAD
OPERACIONAL
Fuente: TWPL
5.
6.
7. Mantenimiento Preventivo
“Son actividades ejecutadas para PREVENIR Y DETECTAR
condiciones que lleven a interrupciones de la producción, averías
y deterioro acelerado del equipo, ejecutadas en un paro
programado, basado en un análisis cíclico. Las actividades
realizadas en los mantenimientos preventivos nos deberían
garantizar que el equipo será CONFIABLE hasta su próxima
intervención”.
8. Mantenimiento / Enfoque
Costo – Riesgo – Beneficio
“Preservar la función de los equipos, a partir de la aplicación de
estrategias efectivas de mantenimiento, inspección y control de
inventarios, que permitan minimizar los RIESGOS que generan
los distintos modos de fallas dentro del contexto operacional y
ayuden a maximizar la rentabilidad del negocio”.
9.
10. El modelo de Optimización Costo - Riesgo permite determinar el
nivel óptimo entre el riesgo asumido y los costos asociados a una
opción de mitigación específica, para obtener el máximo beneficio
o mínimo impacto en el negocio.
El análisis “Costo-Riesgo” resulta particularmente útil para decidir
en escenarios con intereses en conflicto, como el escenario
“Operación – Mantenimiento”, en el cual el operador requiere que
el equipo o proceso opere en forma continua para garantizar
máxima producción, y simultáneamente, el mantenedor requiere
que el proceso se detenga con cierta frecuencia para poder
mantener y ganar confiabilidad en el mismo.
Modelo Costo – Riesgo:
Decisión de Operar o Mantener
11. Modelo de Decisión: Operar o Mantener
Punto Optimo
COSTOPORAÑO(USD)
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
INTERVALO DE TIEMPO (ANOS)
RIESGO=R(t)
R(t)=PROB. DE FALLA X CONSECUENCIA
COSTO=C(t)
C(t )= COSTO DE LA ACCION PROPUESTA
PARA DISMINUIR EL RIESGO; MODELADO
A DIFERENTES FRECUENCIAS.
IMPACTO TOTAL=I(t)
I(t)= IMPACTO TOTAL SOBRE EL NEGOCIO
I(t)=R(t)+C(t)
12. COSTOPORAÑO(USD)
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 3 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
INTERVALO DE TIEMPO (ANOS)
COSTO=C(t)
C(t )= COSTO DE LA ACCION PROPUESTA
PARA DISMINUIR EL RIESGO; MODELADO
A DIFERENTES FRECUENCIAS.
Modelo de Decisión: Operar o Mantener
14. Estructura de Costos Indirectos
Costos Indirectos
Pérdidas de Desempeño
Tasa de Producción
Costos de Eficiencia
Impacto por
Tiempo fuera de Servicio
Pérdidas de Producción
Costos por Subcontrataciones
Penalizaciones Contractuales
Costos por Sobretiempo
Penalizaciones
Pérdidas por Calidad
Costos por Retrabajos
Pérdida de Valor por
Degradación
Fuente: Managing Industrial Risk, Getting value for money in your business. John Woodhouse. 1993
16. EL RIESGO, ES UN TERMINO DE NATURALEZA PROBABILÍSTICA, QUE SE DEFINE COMO LA “PROBABILIDAD DE TENER
UNA PÉRDIDA”. Y COMÚNMENTE SE EXPRESA EN UNIDADES MONETARIAS, (Euro, Pesos, USD). MATEMÁTICAMENTE,
EL RIESGO SE CALCULA CON LA SIGUIENTE ECUACIÓN:
RIESGO(t)=PROBABILIDAD DE FALLA(t) X CONSECUENCIAS
EL ANÁLISIS DE LA ECUACIÓN DEL RIESGO, PERMITE ENTENDER EL PODER DE ESTE INDICADOR PARA EL DIAGNÓSTICO
Y LA TOMA DE DECISIONES, DEBIDO A QUE, EL MISMO COMBINA PROBABILIDADES O FRECUENCIAS DE FALLAS CON
CONSECUENCIAS, PERMITIENDO POR EJEMPLO, LA COMPARACIÓN DE UNIDADES COMO LOS EQUIPOS ROTATIVOS,
QUE NORMALMENTE PRESENTAN ALTA FRECUENCIA DE FALLAS CON BAJAS CONSECUENCIAS, CON EQUIPOS
ESTÁTICOS, QUE NORMALMENTE PRESENTAN PATRONES DE BAJA FRECUENCIA DE FALLAS Y ALTA CONSECUENCIA.
EL RIESGO, SE COMPORTA COMO UNA BALANZA, QUE PERMITE PESAR LA INFLUENCIA DE AMBAS MAGNITUDES
(PROBABILIDAD DE FALLA Y CONSECUENCIA DE LA FALLA) EN UNA DECISIÓN PARTICULAR.
Definición del Riesgo
19. Variables utilizadas en el proceso de optimización
Confiabilidad y Riesgo
Costos Operacionales
Perdida de Desempeño
Prolongación de Vida del Equipo
Regulaciones Legales y de Seguridad
Reputación, Imagen o Brillo
20. Confiabilidad – C(t)
“La probabilidad de que un equipo cumpla una misión especifica (no falla)
bajo condiciones de operación determinadas en un periodo de tiempo
especifico”.
La confiabilidad se relaciona básicamente con la tasa de falla (cantidad de
falla) y con el tiempo medio de operación TPO, tiempo de operación (TO).
Mientras el numero de fallas de un determinado equipo vaya en aumento o
mientras el TPO de un equipo disminuya, la confiabilidad del mismo será
menor (variable a modular en tiempos operativos).
f(x)=
Xxi
f(xi)
Función de Densidad de Probabilidad o Distribución de Frecuencias
f(x)
X
xi
F(xi)
0
1
F(x)
C(xi)
C(x)
X
xi
0
1
C(xi)
C(x)=1-F(x)
t.
TPPF
1
t.
ee)t(C
21. La función de Probabilidad de Falla, que denotaremos por F(t)
expresa justamente lo opuesto a la función de Confiabilidad y
por tanto, se verifican las siguientes propiedades.
Probabilidad de Falla – F(t)
22. Un equipo reparable presenta el siguiente diagrama de
interrupciones o de serrucho:
Equipos Reparables
Diagrama de Interrupciones de Tiempos Operativos entre Fallas y
Tiempos fuera de Servicio.
0
Tiempo
Operativo/
Disponible
Top1
Tfs1
Diagrama de Interrupciones o de Serrucho
Top2 Top3 Top4 Top5
Tiempo Fuera
de Servicio o
Indisponible
Tfs2 Tfs3 Tfs4
Tiempo
23. Un equipo No Reparable presenta el siguiente diagrama:
Equipos No Reparables
Diagrama de Interrupciones de Tiempos Operativos para la Falla:
EQUIPO 1
EQUIPO 2
EQUIPO 3
EQUIPO 4
EQUIPO 5
EQUIPO 6
EQUIPO 7
Tiempo en el que se hace el Análisis
Tiempo Operativo 1
Tiempo Operativo 2
Tiempo Operativo para la falla 1
Tiempo Operativo para la falla 2
Tiempo Operativo para la falla 3
Tiempo Operativo para la falla 4
Tiempo Operativo para la falla 5
25. Reparar y Continuar
Fuente: Managing Industrial Risk TWPL. 1993
Falla del Equipo
Condición de Referencia (Tiempo)
Reparar y Continuar
RESTAURAR el Evento (Reseteo del Reloj)
TasadeFalla
26. Calculo del Costo por Baja Confiabilidad
Costo por Baja Confiabilidad (CPBC):
• Incluye costos de penalización provocados por los eventos de fallas
(paros de plantas, diferimiento de producción, productos
deteriorados, baja calidad, retrabajo, impacto en seguridad,
ambiente, etc.)
• Se calcula en función de la frecuencia de fallas y los tiempos fuera de
servicio
• Se puede estimar en unidad monetaria por tiempo (dólares/año)
Formula para el calculo:
CPBC = FF x ((TPFS x CPE) + (CD)) = dólares/año
FF = frecuencia de fallas = fallas/año
TPFS = tiempo promedio fuera de servicio = horas/falla
CPE = costos penalización por hora = dólares/hora
CD = costos directos por falla (materiales, mano de obra) =
dólares/falla
27. Ejemplo
Formula para el calculo:
CPBC = FF x ((TPFS x CPE) + (CD)) = dólares/año
Se requiere calcular el costo por baja confiabilidad para una
bomba centrifuga instalada en un proceso petroquímico. Son
necesarios 2 Mecánicos por 2 horas y cada hora de trabajo es 20
USD. La producción no realizada se estima para estas 2 horas de
500 TN por hora y cada TN cuesta 10 USD. La tasa de falla de
este equipo es reportada en la bitácora de producción como 2
fallas por año por un modo de falla critico.
CPBC = 2 fallas/año x ((2 horas/falla x 5000USD/hora) + (80
USD/falla)) = 20.160 USD/año
28. Los costos operacionales tienden a incrementarse con el tiempo
cuando no se lleva a cabo la tarea planeada. Estos costos pueden
ser consumo de energía, consumo de materia prima, material
consumibles, tiempo consumido por los operadores, reparaciones
menores, entre otros. La siguiente figura muestra cómo pueden
incrementarse estos costos con el tiempo.
Costos Operacionales
Fuente: Maintenance, Replacement, and Reliability Second Edition. 2013
29. Durante la operación de un activo este puede deteriorarse por uso
normal manifestándose pérdida de desempeño, la cual debe ser
considerada cuando se diseña un plan de mantenimiento
preventivo, ya que la(s) tarea(s) deben estar orientadas a
controlar este patrón de desempeño.
Perdida de Desempeño
Fuente: Managing Industrial Risk TWPL. 1993
TiempoTiempo
Redundancia
Triangular/
Diferido
Progresivo/
Lineal
30. La prolongación de vida de un equipo se puede lograr a través de
las tareas que permitan mejorar la condición del activo en el
tiempo. La tarea más común para prolongar la vida de un activo
(Equipos Estáticos) es la pintura, pero esta actividad debe ser
sometida a dos escenarios tales como acortar la frecuencia a un
costo asociado o extender la frecuencia con su respectivo costo.
Prolongación de Vida del Equipo
Cambio de filtro de aire/aceite:
Afecta la expectativa de vida de
caja de engranajes, motores,
etc.
Pintura: Extiende la vida de
estructuras de acero, tanques
de almacenamiento, etc.
Prolongación en reversa:
Limpieza de una caldera o
tubería puede reducir la vida del
equipo.
Vida
Esperada
delaPlanta
(Años)
Intervalo de
Mantenimiento
(Meses)
31. El Mantenimiento Predictivo es un proceso que
involucra una serie de técnicas de diagnóstico
destinadas a evaluar la condición de una máquina
con el objetivo de detectar una eventual falla y
anticiparse de esta forma a la ocurrencia de ésta,
evitando incurrir en gastos extras derivados de
una parada no planificada.
Mantenimiento Basado en Condición (Predictivo)
36. Caso de Estudio – Mantenimiento Preventivo
Se dispone de una turbina de vapor instalada en una planta
petroquímica de operación continua. El Ingeniero de Confiabilidad
asignado a la planta luego de diseñar el plan de mantenimiento
basado en la confiabilidad utilizando la metodología RCM, se
dispone a optimizar la frecuencia de mantenimiento preventivo de
las tareas planeadas. De no llevar a cabo la acción de
mantenimiento se afectaría la confiabilidad del activo, los costos
operacionales se incrementarían, disminuiría el desempeño del
activo, y esta tarea se aplicara para prolongar la vida del activo
físico. Datos alterados por confidencialidad.
37. Datos Tarea Planeada
16000
8000
167000
100000Costosde Penalización (Perdida de Oportunidad, Downtime):
Intervalo de Oportunidad:
Costo Directos(Labor + Materiales):
Tarea Planeada: Hydraulic Roller Assy O/haul
Intervalo Actual:
USD
Hora
Overhaul
Restaurado
Unidad Monetaria:
Unidad de Tiempo a Utilizar:
Tarea Planeada:
Condición de Referencia:
38. No de Fallas Rata Equivalente
0 8000 Hora(s) 1,00 0,000125 /Hora
8000 24000 Hora(s) 3,00 0,0001875 /Hora
24000 48000 Hora(s) 25,00 0,001041667 /Hora
Patrón de Deterioro
Tiempo desde que fue Restaurado
Confiabilidad
60000
350000
410000 USD
Costos de Penalización ( Downtime, Perdida de Oportunidad)
Costos y Consecuencias de la Falla
Costos Directos (Labor + Materiales)
40. Reparar y Continuar
0 0 Hora(s)
3
5,00E-06 0 /Hora
Comienzo 6000 Hora(s)
Rata 10 14000 Hora(s)
55000
350000
Desgaste
405000
Rata de falla Aleatoria
% seria perdido para
Operación Normal
% falla antes de comenzar el deterioroEfecto Acumulado
Mortalidad Infantil
Costos de Penalización ( Downtime, Perdida de Oportunidad)
Costos Directos (Labor + Materiales)
% fallaria para
Costos y Consecuencias de la Falla
43. Perdida de Desempeño
2000 Hora(s) 2 98
12000 Hora(s) 5 95
Patrón de Pérdida de Desempeño
Perdida de
Desempeño %
Tiempo desde el ultimo
Overhaul
Eficiencia
USD/HoraImpacto 100% Perdida 10
44. Prolongación de Vida del Equipo
X Hora(s) Y Hora(s)
2000 Hora(s) 60000
10000 Hora(s) 30000
100000 USD
Intervalo de Overhaul Vida Esperada
Costo de Reemplazo/Tarea
47. AMT - Maintenance
Optimización de Frecuencias de Mantenimiento Preventivo
Copyright 2017, Edgar Fuenmayor, Ing. MSc. CMRP
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
Costoporaño
Intervalo de Mantenimiento
Costo de la Acción de Mantenimiento
Costos Planeados Costos de Reparar y Continuar
0,00
50,00
100,00
150,00
200,00
250,00
300,00
Costoporaño
Intervalo de Mantenimiento
Riesgo de no Hacer la Acción de Mantenimiento
Costo de Capital
Amortizado
Costos Operativos
Perdida de
Desempeño
Restaurar la Falla
Resultados
49. Se dispone de un arreglo motor – ventilador instalado en una
planta petroquímica de operación continúa por 20 años, en los
cuales se ha cumplido con las recomendaciones del licenciante y el
departamento técnico en cuanto a las acciones de mantenimiento
preventivo. El Ingeniero de Confiabilidad asignado a la planta se
dispone a optimizar la frecuencia de inspección de acuerdo al
monitoreo de la condición a través del análisis de las vibraciones
mecánicas en los diferentes puntos de medición tal como lo
muestran los informes del departamento de inspección de equipos
dinámico.
Caso de Estudio – Inspección
50. Datos de Entrada
Mes
1 Mes
Mes
USD
IPS
0,001 IPS
1
285 USD
0 USDCostos de Penalización (Pérdida de Oportunidad, Downtime):
Datos Tarea de Inspección
Unidad de Tiempo a Utilizar
Unidad Monetaria
Intervalo Actual de Inspección:
Intervalo de Oportunidad:
Tarea de Inspección: Inspeccion Dinamica
Costos de la Inspección
Unidad de Deterioro
Precisión en la Medición
Número de Equipos
Costos Directos (Labor + Materiales):
51. Datos de Entrada
0,14 IPS(s)
0 IPS(s)
0 /Mes
.
0,09 IPS(s)/Mes
0,12 IPS(s)/Mes
10 %Exceso
0,3 IPS(s)
Limite de Diagnostico
Frecuencia de Iniciacion
Inicio
Aleatorio
Rata Promedio de Deterioro
Caso Extremo
Limite Permisible de Deterioro
No mas de
Limite Permisible
Progresión
Medida Actual
Deterioro
Comienzo
Mecanismo de Deterioro Desbalance
52. Datos de Entrada
0
0,45 IPS(s)
0,02 IPS(s)
Por Promedio e Incertidumbre
Punto Actual de Falla Operacional
Data de la Probabilidad Actual
Factor de Punto de Falla
Por Limite Permisible de Deterioro
Punto Promedio de Falla
Probabilidad de limite PermisibleIncertidumbre (+/-)
53. Datos de Entrada
100000
0
232200
0Costos de Penalización ( Downtime, Pérdida de Oportunidad)
Costos y Consecuencias de la Falla Operacional
Costos y Consecuencias Pasando Limite Permisible
100000
Costos de la Falla
Costos Directos (Labor + Materiales)
232200
USD
USD
Costos Directos (Labor + Materiales)
Costos de Penalización ( Downtime, Pérdida de Oportunidad)
54. Resultados
0,01 Mes(s)
1 Mes(s)
0 Mes(s)
0 /Mes(s)
1 Mes(s)
Mes(s)
Tiempo para la
proxima inspección
(Mes(s))
Costos de la
Inspección
Costos del Riesgo
Pasando Limite
Permisible
Costos del Riesgo
Falla Operacional
Impacto
Total al
Negocio
0,0 28500 0,00 0,00 28500,00
1,0 282 0,00 0,00 282,18
2,0 142 0,29 426,82 568,90
3,0 95 172,94 6805,37 7073,00
4,0 71 1581,94 18224,46 19877,47
5,0 57 4421,87 29174,07 33652,83
6,0 47 7784,94 38067,38 45899,75
7,0 41 11023,26 45021,68 56085,60
8,0 36 13891,59 50464,51 64391,68
9,0 32 16349,92 54779,66 71161,21
10,0 28 18434,48 58255,85 76718,81
11,0 26 20201,25 61101,09 81328,22
12,0 24 21705,04 63464,49 85193,27
13,0 22 22993,11 65454,01 88469,02
14,0 20 24104,26 67148,82 91273,43
15,0 19 25069,74 68607,97 93696,70
Calcular Primer Intervalo:
Calcular cada:
Intervalo de insp. max permitido
AMT - Inspection
Optimización de Frecuencias de Inspección
Copyright 2017, Edgar Fuenmayor, Ing. MSc. CMRP
Probabilidad de falla max aceptada
Costos Expresados como (USD/Mes)
Intervalo Seleccionado
Intervalo Actual
Inspección Predictiva
57. 1. John D. Campbell and James V. Reyes – Picknell, 2016:
‘Uptime’, Strategies for Excellence in Maintenance Management,
Canada, CRC Press.
2. John Woodhouse, 2014: ‘Asset Management Decision-Making:
The SALVO Process’, Strategic Assets: Life Cycle Value
Optimization, United Kingdom, TWPL.
3. John D. Campbell, Andrew K.S. Jardine and Joel McGlynn,
2011: “Asset Management Excellence: Optimizing Equipment
Life-Cycle Decisions, CRC Press.
4. Andrew K.S. Jardine and Albert H. C. Tsang, 2006:
‘Maintenance, Replacement, and Reliability (Theory and
Applications)’.
5. John Moubray, 1997: ‘Reliability Centered Maintenance’, RCM II,
Second Edition, Industrial Press, Inc.
6. John Woodhous, 1993: ‘Managing Industrial Risk’, Getting value
for money in your business, London, Chapman & Hall.
Bibliografías
58. Muchas Gracias!!!
Edgar Fuenmayor
Machinery & Reliability Institute - MRI
E-mail: efuenmayor@machineryinstitute.org
edgarfuenmayor1@gmail.com
Web: www.machineryinstitute.org
Calculo de la Frecuencia Optima
de Mantenimiento Preventivo e
Inspección de un Activo Físico