Fiabilidad

Aplicación del Análisis de Salud de Activos. Caso: Bomba para agua de mar.

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Imagen del artículo Aplicación del Análisis de Salud de Activos. Caso: Bomba para agua de mar.

Manuel González Prieto, Dr. Ingeniero Naval

Reliability Manager

SMS Group GmbH

Introducción

La Industria está orientada, cada vez más, a enfocar sus esfuerzos en maximizar las ganancias usando diferentes herramientas de análisis que le faciliten la toma de decisiones para optimizar la vida de los activos. Este tipo de herramientas están directamente relacionadas con la Fiabilidad y, en los últimos años, con el Sistema de Gestión de Activos (ISO 55001/PAS 55).

Los adecuados análisis, utilización y el mantenimiento de los activos físicos, a lo largo de todo su ciclo de vida, tienen una repercusión determinante en los procesos de negocio y, en consecuencia, en la viabilidad y sostenibilidad de las empresas.

Una gestión eficiente y responsable de los activos físicos debe enfocarse en obtener de ellos el mayor retorno posible, teniendo en cuenta, tanto la inversión inicial, como los costes, riesgos y oportunidades a lo largo de todo su ciclo de vida, así como los aspectos prioritarios de la estrategia de las empresas en materia de seguridad, desempeño medioambiental, energético, productivo y de calidad de los productos

El presente artículo describe una herramienta que establece indicadores y criterios para evaluar el estado de salud de un activo.

El pilar fundamental de todo sistema de gestión y, en concreto de los análisis de fiabilidad, es la obtención de datos. Estos datos deben ser los más fidedignos y homogéneos posibles, así como contener el mayor número de variables posibles y homogéneos.

En el caso del mantenimiento industrial los datos imprescindibles a obtener son los siguientes:

  • Órdenes de mantenimiento (OM): Todo trabajo que suponga un estado de modo de fallo de un equipo debe ser recogido en una orden de trabajo de mantenimiento y una descripción lo más detallada posible del fallo. Debe contener, además, las ubicaciones y equipos relacionados con la OM, modos de fallo, downtime, pérdidas de producción, etc.
  • Downtime (DT): Es el tiempo en el que un equipo está en modo de fallo. Este tiempo engloba la entrega del equipo a mantenimiento, limpieza y vaciado, reparaciones mecánicas y eléctricas, pruebas, puesta en marcha, etc.
  • Pérdida de Producción: Es la producción perdida durante el downtime más la estabilización de una planta con el equipo ya en funcionamiento.
  • Modo de fallo: Es el evento físico encontrado una vez ocurre el incidente de paro imprevisto.  Este evento es la forma en la que pueden fallar los elementos del componente, provocando un impacto en la seguridad, el medioambiente, la calidad o la producción. Por ejemplo, rodamiento roto, corona dañada, medidor descalibrado, etc.
  • Hipótesis: Lista de posibles mecanismos que provocan los eventos de fallo.
  • Costes asociados. Costes operativos, de mantenimiento, de pérdida de producción, etc.

Curvas de salud de los activos

La esperanza de vida útil de los activos más críticos de una instalación industrial se sitúa entre los 20 y 30 años. Durante este periodo se espera que la degradación de la salud de dichos activos se mantengan en unos umbrales que permitan una operación y mantenimiento eficientes y sostenibles. Al aproximarse al final de su vida útil, la fiabilidad del equipo se suele deteriorar, aumentando aceleradamente la tasa de fallos y, consiguientemente, incrementándose de forma notoria los costes de mantenimiento así como las pérdidas de producción.

Figura 1

Diversos factores pueden contribuir a acortar la vida útil frente a los valores de diseño, por lo que es necesario disponer de un indicador general para seguir la evolución de la salud de los activos y detectar de forma anticipada la aproximación a su fin de vida útil.

El indicador AHI (Asset Health Index) se puede calcular de diversas maneras:

  • Parámetros físicos: Nivel de vibraciones, caudal, temperatura, etc.
  • Parámetros de mantenimiento: nº de intervenciones mayores, estado de fiabilidad-disponibilidad, etc.
  • Costes anuales.

En este artículo se presenta el cálculo del indicador AHI a través de su traslación a los costes de mantenimiento y operaciones, así como los costes de las pérdidas de producción generadas por fallos del equipo:

(1)
Figura 2

Donde,

  • AHI: Índice de salud del activo.
  • CM: coste de mantenimiento preventivo y correctivo anual del activo. Se incluyen, además, las inversiones.
  • CO: coste anual de operaciones (energía, personal, etc.).
  • CP: coste anual de pérdidas de producción por fallos del activo.
  • CA: coste de reposición del activo.
  • VU: vida útil prevista del activo en años.
  • CVA: 1/VU×100, es decir, ciclo de vida anualizado, o porcentaje que supone un año en el ciclo de vida del activo.

El ciclo de vida anualizado (CVA), proporciona una referencia con la que se puede comparar el indicador AHI.  La siguiente tabla resume los niveles del estado de salud de los activos:

Tabla 1

Estos parámetros deben ser definidos por la empresa según su experiencia y estrategia operativa.

Aquellos activos que se mantienen dos o más años seguidos en la zona naranja, o que alcanzan la zona roja en el último año, deben ser considerados para, entre otros, la toma de decisión sobre iniciar un análisis del coste del ciclo de vida del activo.

Caso práctico

El caso práctico es realizado sobre una bomba de agua de mar para refrigeración de una planta.

Los datos técnicos y de proceso de dicha bomba son los siguientes:

  • Bomba vertical de agua de mar.
  • Caudal: 2.600 m3/h.
  • 550 kW.

A lo largo de las distintas revisiones y reparaciones en taller se suelen detectar los siguientes problemas: incrustaciones marinas, corrosión por cloruros, desgaste y deformación del rotor, rotura de crucillones, etc.

Análisis de datos

La bomba tuvo un coste de compra de 260.000 € y fue instalada en el año 2005. Desde la puesta en marcha se han registrado los costes de mantenimiento (CM), pérdidas de producción (CP) y operaciones (CO). Los costes y tendencias de la curva de salud son los siguientes:

Tabla 2
Tabla 3
  • Costes de mantenimiento: son cada vez mayores debido a que el desgaste y corrosión afecta cada vez más a los distintos componentes.
  • Costes operacionales: se deben primordialmente al consumo eléctrico por la pérdida de eficiencia de rotor y voluta por las incrustaciones y deterioro del rotor.
  • Costes de pérdidas de producción: la fiabilidad y disponibilidad es cada vez mayor por todos los problemas anteriormente descritos.
  • Índice de salud del activo (AHI): en los 3 últimos años, este índice se ha posicionado en la zona 4 (Estado de salud muy degradado) y tiene una tendencia clara desfavorable.

Propuestas

Ante estos datos, un grupo multidisciplinar (mantenimiento, operaciones, ingeniería, etc.) debe evaluar las distintas opciones de recuperar el Índice de salud del activo a valores asumibles por la empresa. Dichas opciones pueden ser algunas de las siguientes:

  • Cambio de planes de mantenimiento y operación.
  • Instalación de variador de velocidad.
  • Análisis de coste de ciclo de vida (ACCV o LCCA):
    • Gran reparación.
    • Sustitución por bomba nueva.
    • Sustitución por bomba de características similares, pero de nueva tecnología.

Conclusiones

La creación, gestión y seguimiento del Índice de Salud (AHI) de los activos críticos permite:

  • Analizar la situación de deterioro o recuperación de los activos, especialmente los críticos.
  • Planificar y gestionar acciones correctivas y preventivas en un activo antes de entrar en el final de la “curva de la bañera” siempre que su impacto por fallos siga creciendo.
  • Equilibrar los planes de inversión de las compañías, ya que permite incluir con antelación la nueva inversión a realizar.
  • Reducir costes de mantenimiento y operación, así como pérdidas de producción de activos que están cercanos a su fin de vida útil.
  • Aporta datos útiles en los análisis de coste de ciclo de vida (ACCV).
  • Toma de decisión de uso de herramientas de fiabilidad: RCM, RCA, etc.
  • Puede analizar la salud de los activos en forma estandarizada.

Si bien, este tipo de análisis son “comprados” por las direcciones de las empresas, en numerosas ocasiones quedan en papel mojado por las estrategias cortoplacistas.

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