RCM – Mantenimiento Centrado en Confiabilidad
El mantenimiento centrado en Confiabilidad (MCC), o
Reliability-centred Maintenance (RCM), ha sido desarrollado para la industria
de la aviación civil hace más de 30 años.
El proceso permite determinar cuáles son las tareas de
mantenimiento adecuadas para cualquier activo físico.
El RCM ha sido utilizado en miles de empresas de todo el mundo:
desde grandes empresas petroquímicas hasta las principales fuerzas armadas del
mundo utilizan RCM para determinar las tareas de mantenimiento de sus equipos,
incluyendo la gran minería, generación eléctrica, petróleo y derivados, metal-mecánica,
etc. La norma SAE JA1011 especifica los requerimientos que debe cumplir un
proceso para poder ser denominado un proceso RCM. La misma puede descargarse a
través del portal de la SAE (www.sae.org).
Según esta norma, las 7 preguntas básicas del proceso RCM son:
1. ¿Cuáles son las funciones deseadas para el equipo que se está
analizando?.
2. ¿Cuáles son los estados de falla (fallas fucionales)
asociados con estas funciones?.
3. ¿Cuáles son las posibles causas de cada uno de estos estados
de falla?.
4. ¿Cuáles son los efectos de cada una de estas fallas?.
5. ¿Cuál es la consecuencia de cada falla?.
6. ¿Qué puede hacerse para predecir o prevenir la falla?.
7. ¿Qué hacer si no puede encontrarse una tarea predictiva o
preventiva.
Conceptos del RCM
El RCM muestra que muchas de los conceptos del mantenimiento que
se consideraban correctos son realmente equivocados. En muchos casos, estos
conceptos pueden ser hasta peligrosos. Por ejemplo, la idea de que la mayoría
de las fallas se producen cuando el equipo envejece ha demostrado ser falsa
para la gran mayoría de los equipos industriales. A continuación se explican
varios conceptos derivados del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad, muchos
de los cuales aún no son completamente entendidos por los profesionales del
mantenimiento industrial.
El contexto operacional
Antes de comenzar a redactar las funciones deseadas para el
activo que se está analizando (primera pregunta del RCM), se debe tener un
claro entendimiento del contexto en el que funciona el equipo. Por ejemplo, dos
activos idénticos operando en distintas plantas, pueden resultar en planes de
mantenimiento totalmente distintos si sus contextos de operación son
diferentes. Un caso típico es el de un sistema de reserva, que suele requerir
tareas de mantenimiento muy distintas a las de un sistema principal, a ´un
cuando ambos sistemas sean físicamente idénticos. Entonces, antes de comenzar
el análisis se debe redactar el contexto operacional, breve descripción (2 ó 3
carillas) donde se debe indicar: régimen de operación del equipo,
disponibilidad de mano de obra y repuestos, consecuencias de indisponibilidad
del equipo (producción perdida o reducida, recuperación de producción en horas
extra, tercerización), objetivos de calidad, seguridad y medio ambiente, etc.
Funciones
El análisis de RCM comienza con la redacción de las funciones
deseadas. Por ejemplo, la función de una bomba puede definirse como “Bombear no
menos de 500 litros/ minuto de agua”. Sin embargo, la bomba puede tener otras
funciones asociadas, como por ejemplo ”Contener al agua (evitar pérdidas)”. En un
análisis de RCM, todas las funciones deseadas deben ser listadas.
Fallas funcionales o estados de
falla
Las fallas funcionales o estados de falla identifican todos los
estados indeseables del sistema. Por ejemplo, para una bomba dos estados de
falla podrían ser ”Incapaz de bombear
agua”, ”Bombea menos de 500 litros/minuto”, ”No es capaz de contener el agua”.
Notar que los estados de falla están directamente relacionados con las
funciones deseadas. Una vez identificadas todas las funciones deseadas de un
activo, identificar las fallas funcionales es un problema trivial.
Modos de falla
Un modo de falla es una posible causa por la cual un equipo
puede llegar a un estado de falla.
Por ejemplo, ”impulsor
desgastado” es un modo de falla que hace que una bomba llegue al estado de
falla identificado por la falla funcional ”bombea menos de lo requerido”. Cada
falla funcional suele tener más de un modo de falla. Todos los modos de falla
asociados a cada falla funcional deben ser identificados durante el análisis de
RCM.
Al identificar los modos de falla de un equipo o sistema, es
importante listar la ”Causa raíz” de la
falla. Por ejemplo, si se están analizando los modos de falla de los
rodamientos de una bomba, es incorrecto listar el modo de falla ”falla rodamiento”.
La razón es que el modo de falla listado no da una idea precisa
de por qué ocurre la falla. Es por ”falta de lubricación”? Es por ”desgaste y
uso normal”? Es por ”instalación inadecuada”?
Notar que este desglose en las causas que subyacen a la falla si da una idea
precisa de por qué ocurre la falla, y por consiguiente que podría hacerse para
manejarla adecuadamente (lubricación, análisis de vibraciones, etc.) (en
algunos casos, sí puede ser adecuado listar el modo de falla como ”falla
rodamiento”, Según el contexto en el que trabaje el activo)es importante
conocer bien el contexto operacional).
Los efectos de falla
Para cada modo de falla deben indicarse los efectos de falla
asociados. El ”efecto de falla” es un breve descripción de qué pasa cuando la
falla ocurre. Por ejemplo, el efecto de falla asociado con el modo de falla ”impulsor desgastado” podría ser el siguiente:
A medida que el impulsor se desgasta, baja el nivel del tanque,
hasta que suena la alarma de bajo nivel en la sala de control. El tiempo
necesario para detectar y reparar la falla (cambiar impulsor) suele ser de 6
horas. Dado que el tanque se vacía luego de 4 horas, el proceso aguas abajo
debe detenerse durante dos horas. No es posible recuperar la producción
perdida, por lo que estas dos horas de parada representan un pérdida de
ventas”. Los efectos de falla deben indicar claramente cuál es la importancia
que tendría la falla en caso de producirse.
Categoría de consecuencias
ü
La falla de un equipo puede afectar a sus usuarios de distintas
formas:
ü
Poniendo en riesgo la seguridad de las personas ”consecuencias
de seguridad”).
ü
Afectando al medio ambiente (”consecuencias de medio ambiente”).
ü
Incrementando los costos o reduciendo el beneficio económico de
la empresa (”consecuencias operacionales”).
ü
Ninguna de las anteriores (”consecuencias no operacionales”).
Además, existe una quinta categoría de consecuencias, para
aquellas fallas que no tienen ningún impacto cuando ocurren salvo que
posteriormente ocurra alguna otra falla. Por ejemplo, la falla del neumático de
auxilio no tiene ninguna consecuencia adversa salvo que ocurra una falla
posterior (pinchadura de un neumático de servicio) que haga que sea necesario
cambiar el neumático. Estas fallas corresponden a la categoría de fallas
ocultas.
Cada modo de falla identificado en el análisis de RCM debe ser
clasificado en una de estas categorías. El orden en el que se evalúan las
consecuencias es el siguiente: seguridad, medio ambiente, operacionales, y no
operacionales, previa separación entre fallas evidentes y ocultas. El análisis
RCM bifurca en esta etapa: el tratamiento que se la va a dar a cada modo de falla
va a depender de la categoría de consecuencias en la que se haya clasificado,
lo que es bastante razonable: no sería lógico tratar de la misma forma a fallas
que pueden afectar la seguridad que aquellas que tienen consecuencias
económicas. El criterio a seguir para evaluar tareas de mantenimiento es
distinto si las consecuencias de falla son distintas.
Diferencia entre efectos y consecuencias de falla
El efecto de falla es una descripción de qué pasa cuando la
falla ocurre, mientras que la consecuencia de falla clasifica este efecto en
una de 5 categorías, según el impacto que estas fallas tienen.
Diferencia entre falla
funcional y modos de falla
La falla funcional identifica un estado de falla: incapaz de
bombear, incapaz de cortar la pieza, incapaz de sostener el peso de la
estructura. No dice nada acerca de las causas por las cuales el equipo llega a
ese estado. Eso es justamente lo que se busca con los modos de falla:
identificar las causas de esos estados de fallas (eje cortado por fatiga,
filtro tapado por suciedad, etc.).
Fallas ocultas
Los equipos suelen tener dispositivos de protección, es decir,
dispositivos cuya función principal es la de reducir las consecuencias de otras
fallas (fusibles, detectores de humo, dispositivos de detención por sobre
velocidad / temperatura / presión, etc.).
Muchos de estos dispositivos tienen la particularidad de que
pueden estar en estado de falla durante mucho tiempo sin que nadie ni nada
ponga en evidencia que la falla ha ocurrido. (Por ejemplo, un extintor contra
incendios puede ser hoy incapaz de apagar un incendio, y esto puede pasar
totalmente desapercibido (si no ocurre el incendio).
Una válvula de alivio de presión en una caldera puede fallar de
tal forma que no es capaz de aliviar la presión si esta excede la presión
máxima, y esto puede pasar totalmente desapercibido (si no ocurre la falla que
hace que la presión supere la presión máxima).) Si no se hace ninguna tarea de
mantenimiento para anticiparse a la falla ó para ver si estos dispositivos son
capaces de brindar la protección requerida, entonces puede ser que la falla
solo se vuelva evidente cuando ocurra aquella otra falla cuyas consecuencias el
dispositivo de protección esta para aliviar. (Por ejemplo, es posible que nos
demos cuenta que no funciona el extintor recién cuando ocurra un incendio, pero
entonces ya es tarde: se produjo el incendio fuera de control. Es posible que
nos demos cuenta que no funciona la válvula de seguridad recién cuando se eleve
la presión y ésta no actúe, pero también ya es tarde: se produjo la explosión
de la caldera.) Este tipo de fallas se denominan fallas ocultas, dado que
requieren de otra falla para volverse evidentes.
Distintos tipos de
mantenimiento
Tradicionalmente, se consideraba que existían tres tipos de
mantenimiento distintos: predictivo, preventivo, y correctivo. Sin embargo,
existen cuatro tipos de mantenimiento distintos:
Mantenimiento predictivo, también llamado mantenimiento a
condición.
Mantenimiento preventivo, que puede ser de dos tipos:
sustitución o reacondicionamiento cíclico.
Mantenimiento correctivo, también llamado trabajo a la falla.
Mantenimiento detectivo o ”búsqueda de fallas”.
El mantenimiento predictivo o a
condición
El mantenimiento predictivo o mantenimiento a condición consiste
en la búsqueda de indicios o síntomas que permitan identificar una falla antes
de que ocurra. Por ejemplo, la inspección visual del grado de desgaste de un
neumático es una tarea de mantenimiento predictivo, dado que permite
identificar el proceso de falla antes de que la falla funcional ocurra. Estas
tareas incluyen: inspecciones (ej. inspección visual del grado de desgaste),
monitoreos (ej. vibraciones, ultrasonido), chequeos (ej. nivel de aceite).
Tienen en común que la decisión de realizar o no una acción correctiva depende
de la condición medida. Por ejemplo, a partir de la medición de vibraciones de
un equipo puede decidirse cambiarlo o no. Para que pueda evaluarse la
conveniencia de estas tareas, debe necesariamente existir una clara condición de
falla potencial. Es decir, deben haber síntomas claros de que la falla está en
el proceso de ocurrir.
El mantenimiento preventivo (sustitución o reacondicionamiento
cíclico)
El mantenimiento preventivo se refiere a aquellas tareas de
sustitución o retrabajo hechas a intervalos fijos independientemente del estado
del elemento o componente.
Estas tareas solo son válidas si existe un patrón de desgaste:
es decir, si la probabilidad de falla aumenta rápidamente después de superada
la vida útil del elemento. Debe tenerse mucho cuidado, al momento seleccionar
una tarea preventiva (o cualquier otra tarea de mantenimiento, de hecho), en no
confundir una tarea que se puede hacer, con una tarea que conviene hacer. Por
ejemplo, al evaluar el plan de mantenimiento a realizar sobre el impulsor de
una turbina, podríamos decidir realizar una tarea preventiva (sustitución
cíclica del impulsor), tarea que en general se puede hacer dado que la falla
generalmente responde a un patrón de desgaste (patrón B de los 6 patrones de
falla del RCM). Sin embargo, en ciertos casos podría convenir realizar alguna
tarea predictiva (tarea a condición), que en muchos casos son menos invasivas y
menos costosas.
El mantenimiento
correctivo o trabajo a la rotura
Si se decide que no se hará ninguna tarea proactiva (predictiva
o preventiva) para manejar una falla, sino que se reparará la misma una vez que
ocurra, entonces el mantenimiento elegido es un mantenimiento correctivo.
¿Cuándo conviene este tipo de mantenimiento? Cuando el costo de la falla
(directos indirectos) es menor que el costo de la prevención, o cuando no puede
hacerse ninguna tarea proactiva y no se justifica realizar un rediseño del
equipo. Esta opción solo es válida en caso que la falla no tenga consecuencias
sobre la seguridad o el medio ambiente. Caso contrario, es obligatorio hacer
algo para reducir o eliminar las consecuencias de la falla.
El mantenimiento detectivo o de
búsqueda de fallas
El mantenimiento detectivo o de búsqueda de fallas consiste en
la prueba de dispositivos de protección bajo condiciones controladas, para
asegurarse que estos dispositivos serán capaces de brindar la protección
requerida cuando sean necesarios. En el mantenimiento detectivo no se está
reparando un elemento que falló (mantenimiento correctivo), no se está
cambiando ni reacondicionando un elemento antes de su vida útil (mantenimiento
preventivo), ni se están buscando síntomas de que una falla está en el proceso
de ocurrir (mantenimiento predictivo). Por lo tanto, el mantenimiento detectivo
es un cuarto tipo de mantenimiento. A este mantenimiento también se lo llama
búsqueda de fallas o prueba funcional, y al intervalo cada el cual se realiza
esta tarea se lo llama intervalo de búsqueda de fallas, o FFI, por sus siglas
en inglés (Failure-Finding Interval). Por ejemplo, arrojar humo a un detector
contra incendios es una tarea de mantenimiento detectivo.
¿Cómo seleccionar el
tipo de mantenimiento adecuado?
En el RCM, la selección de políticas de mantenimiento está
gobernada por la categoría de consecuencias a la que pertenece la falla.
ü
Para fallas con consecuencias ocultas, la tarea óptima es
aquella que consigue la disponibilidad requerida del dispositivo de protección.
ü
Para fallas con consecuencias de seguridad o medio ambiente, la
tarea óptima es aquella que consigue reducir la probabilidad de la falla hasta
un nivel tolerable.
ü
Para fallas con consecuencias económicas (operacionales y no
operacionales), la tarea óptima es aquella que minimiza los costos totales para
la organización.
Aún hoy, mucha gente piensa en el mantenimiento preventivo como
la principal opción al mantenimiento correctivo. Sin embargo, el RCM muestra
que en el promedio de las industrias el mantenimiento preventivo es la
estrategia adecuada para menos del 5% de las fallas!. Qué hacer con el otro 95
% ? En promedio, al realizar un análisis RCM se ve que las políticas de
mantenimiento se distribuyen de la siguiente forma: 30% de las fallas manejadas
por mantenimiento predictivo (a condición), otro 30% por mantenimiento detectivo,
alrededor de 5% mediante mantenimiento preventivo, 5% de rediseños, y
aproximadamente 30% mantenimiento correctivo. Esto muestra efectivamente que
una de las máximas del TPM (Total Productive Maintenance) que dice que ”todas
las fallas son malas y todas deben ser prevenidas”, es de hecho equivocada:
solo deben ser prevenidas aquellas que convenga prevenir, en base a un
cuidadoso análisis costo-beneficio.
Frecuencia de tareas a
condición (mantenimiento predictivo)
Para que una tarea a condición sea posible, debe existir alguna
condición física identificable que anticipe la ocurrencia de la falla. Por
ejemplo, una inspección visual de un elemento solo tiene sentido si existe algún
síntoma de falla que pueda detectarse visualmente. Además de existir un claro
síntoma de falla, el tiempo desde el síntoma hasta la falla funcional debe ser
suficientemente largo para ser de utilidad. La frecuencia de una tarea a
condición se determina entonces en función del tiempo que pasa entre el síntoma
y la falla. Por ejemplo, si se está evaluando la conveniencia de chequear ruido
en los rodamientos de un motor, entonces la frecuencia va a estar determinada
por el tiempo entre que el ruido es detectable, y que se produce la falla del
rodamiento. Si este tiempo es de, por ejemplo, dos semanas, entonces la tarea
debe hacerse a una frecuencia menor, para asegurarse de esta forma que la falla
no ocurra en el tiempo entre chequeos sucesivos. El mismo razonamiento debe
seguirse para cualquier tarea predictiva.
Frecuencia de tareas de
sustitución cíclica (mantenimiento preventivo)
Una tarea de sustitución cíclica solo es válida si existe un
patrón de desgaste. Es decir, si existe ”una edad en la que aumenta rápidamente
la probabilidad condicional de la falla”. La frecuencia de la tarea de
sustitución depende de esta edad, llamada vida útil. Por ejemplo, si la vida
útil de un neumático es de 40.000 km, entonces la tarea de sustitución cíclica
(cambio preventivo del neumático) debería realizarse cada menos de 40.000 km,
para de esta forma evitar entrar en la zona de alta probabilidad de falla.
Frecuencia de tareas
detectivas (búsqueda de fallas)
El intervalo con el que se realiza la tarea de búsqueda de
fallas (mantenimiento detectivo) se denomina FFI (Failure Finding Interval).
Existe una relación entre este intervalo y la disponibilidad del dispositivo de
protección. Pueden utilizarse herramientas matemáticas para calcular esta
relación, y fijar el FFI que logre la disponibilidad objetivo.
El lugar del rediseño en
el mantenimiento
Una empresa de rodamientos tenía la siguiente política: si una
falla ocurría más de una vez, se rediseñaba el equipo para eliminar la causa de
la falla. Como consecuencia de esta política, la planta funcionaba de manera
cada vez más confiable, pero los costos del departamento de ingeniería crecían
aceleradamente. Como ilustra este ejemplo, en la mayoría de las empresas las
sugerencias de cambios de diseño suelen sobrepasar la capacidad de la empresa
de llevar adelante estos cambios. Por lo tanto, debe existir un filtro que
permita distinguir aquellos casos donde el rediseño es justificado y
recomendable de aquellos casos donde no lo es. Es por esto que para
aquellos cambios de diseño cuyo objetivo es evitar fallas, suele ser más
conveniente evaluar previamente si existe alguna otra forma de manejar las
fallas sin necesidad de recurrir al cambio de diseño. Por ejemplo, algunos años
después la empresa de rodamientos se dio cuenta que solo en el 20% de los
rediseños realizados éste realmente valía la pena, y que para el resto había
otras formas de manejar las fallas que eran más costo-eficaces. Debe también
tenerse en cuenta que los cambios de diseño suelen llevar tiempo y ser
costosos, y que no siempre se sabe con certeza si los mismos serán eficaces en
aliviar las consecuencias de las fallas. A su vez, en muchos casos los rediseños
introducen otras fallas cuyas consecuencias también deben ser evaluadas. Es por
todo esto que generalmente el rediseño debe ser seleccionado como última
opción.
Patrones de falla en función
del tiempo
¿Cuál es la relación entre la probabilidad de falla y el tiempo?
Tradicionalmente se pensaba que la relación era bien simple: a medida que el
equipo es más viejo, es más probable que falle. Sin embargo, estudios
realizados en distintos industrias muestran que la relación entre la
probabilidad de falla y el tiempo u horas de operación es mucho más compleja.
No existen uno o dos patrones de falla, sino que existen 6 patrones de falla
distintos, como se muestra en el informe original de Nowlan & Heap (Figura
1).
La figura muestra los 6 patrones de falla. Cada patrón
representa la probabilidad de falla en función del tiempo.
ü
Un patrón A, donde la falla tiene alta probabilidad de ocurrir
al poco tiempo de su puesta en servicio (mortalidad infantil), y al superar una
vida útil identificable.
ü
Patrón B, o ”curva de desgaste”.
ü
Patrón C, donde se ve un continuo incremento en la probabilidad
condicional de la falla.
ü
Patrón D, donde superada una etapa inicial de aumento de la
probabilidad de falla el elemento entra en una zona de probabilidad condicional
de falla constante.
ü
Patrón E, o patrón de falla aleatorio.
ü
Patrón F, con una alta probabilidad de falla cuando el equipo es
nuevo seguido de una probabilidad condicional de falla constante y aleatoria.
Beneficios del RCM
La implementación del RCM debe llevar a equipos mías seguros y
confiables, reducciones de costos (directos e indirectos), mejora en la calidad
del producto, y mayor cumplimiento de las normas de seguridad y medio ambiente.
El RCM también está asociado a beneficios humanos, como mejora en la relación
entre distintas áreas de la empresa, fundamentalmente un mejor entendimiento
entre mantenimiento y operaciones.
Términos Básicos
ü Mantenimiento: acciones que permiten conservar un sistema
productivo en un estado específico, para que pueda cumplir un servicio
determinado.
ü Confiabilidad: probabilidad de que los equipos o procesos
funcionen sin fallar, cuando son operados correctamente, por un intervalo de
tiempo, bajo condiciones establecidas.
ü
El Mantenimiento Centrado en Confiabilidad: es
un proceso analítico y sistemático basado en el entendimiento de la función de
los sistemas y las fallas funcionales. El corazón de este proceso (MCC) es una
metodología de análisis sistemático de los Modos y Efectos de Falla (AMEF), que
pudieran ocurrir en un equipo específico, evaluados en su contexto operacional.
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