CRL 1-hr: 9/26 Introduction to Uptime Elements Reliability Framework and Asset Management System

Mas aún los motores eléctricos son, en sentido figurado y literalmente, el motor que maneja nuestra economía. En centros de fabricación y plantas de procesamiento, sistemas motrices eléctricos consumen aproximadamente 90%, o más, de la energía eléctrica utilizada por la instalación. La invención del motor de inducción de AC, y de la habilidad de la energía de AC para ser transformada y ser entregada sobre distancias largas, dio a la revolución industrial un estímulo que siguió con el desarrollo del motor de vapor. Su gran eficiencia y solidez redujeron los dolores de cabeza del mantenimiento que los viejos sistemas de generación de energía.

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Todavía, aquí estamos, más de 118 años que después de la invención del sistema de motor eléctrico AC, los sistemas de distribución, transformación y generación de energía AC inventados por Nikola Tesla, y todavía mantenemos estos componentes esenciales de nuestra economía en la misma manera que fueron manejados a principio de 1900. De hecho, un asociado mío me dio un libro llamado “The D’Este Steam Engineers’ Manual: Electrical Appendix”1 escrito por Charles Penrose, EE, en 1913. Describe los mismos sistemas, las funciones y el mantenimiento básico para maquinaria de rotación que puedo encontrar en libros y manuales de mantenimiento de sistemas motrices tan tarde como 2005. El sistema eléctrico de generación y distribución de inicio de 1900, ambos interno y externo a las instalaciones, aparece muy semejante a ésos con los que tratamos actualmente.

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Entre 1910 y 1920, papeles técnicos fueron publicados en cómo proporcionar pruebas especiales a la maquinaria de rotación (motores y generadores) y sus sistemas de aislamiento.

Estas pruebas son los antepasados, los bisabuelos, si usted gusta, de métodos más recientemente introducidos de prueba, incluyendo la prueba de comparación de carga, después el análisis de circuito motriz en los ´80 el análisis de corriente de motor, análisis de firma eléctrico también en los 80s. Avances adicionales en el análisis de vibración, análisis infrarrojo, ultrasónicos, descarga parcial, y muchas otras pruebas, junto con avances en la tecnología de la computadora y sistemas de software, todo nos ha proporcionado con oportunidades hoy, que nuestros antecesores sólo podrían soñar. El sistema motriz eléctrico no se ha quedado estancado, tampoco. De sistemas de aislamiento hechos de brea, después de aceite y papel, hemos hecho mejoras asombrosas a los sistemas eléctricos de aislamiento que sólo se han acelerado sobre las ultimas cuatro décadas, a controles electrónicos avanzados tales como drives de frecuencia variable y sistemas de máquina-herramienta. Las mejoras en materiales han mejorado la eficiencia del motor eléctrico mientras se disminuye el peso, dimensiones y gastos para manufactura y adquisición.

Para toda esta mejora tecnológica, la filosofía de manejar el sistema eléctrico motriz se ha retrasado demasiado. Es fascinante para pensar que hemos creado, adaptado y evolucionado en el lado tecnológico, pero hemos hecho un progreso tan pequeño en nuestras habilidades generales de la administración de programas de sistemas motrices. ¿Por qué es esto?

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Quizás es porque muchas personas ven el motor como un método misterioso de convertir energía eléctrica en torsión mecánica, y, por lo tanto, lo ven como un sistema que trabaja, o no. Esto es, hasta que algo en el sistema de distribución, control, motor, acoplamiento o los impulsores del equipo paran de proporcionar alguna función esencial. Por supuesto, entonces vemos un camino difícilmente loco para reparar el sistema – para conseguir que trabaje el motor de producción otra vez, básicamente a cualquier costo. El resultado ha sido arreglos parchados, aumento del inventario de las piezas de refacción de los sistemas motrices, aumento del tiempo de inactividad, reducción de la eficiencia, dinero malgastado y mucho más.

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A inicios de la década de los 90, el Departamento de Energía de los EEUU, en colaboración con la industria, los fabricantes y los vendedores de motores, desarrollaron estrategias de manejo de motor enfocadas a mejorar el consumo eléctrico de energía. Esto fue con la intención de anunciarlo junto con el Acto de Política Energética de 1992 (EPAct), y fue expandido, basado sobre recomendaciones de la industria, para incluir el sistema motriz total – del poder entrante al equipo. Muchas otras compañías, en particular, vendedores de reparación de motor, desarrollaron diferentes "sabores" de la administración motriz. El que desarrollé, el "Programa de Manejo y Mantenimiento total de Sistemas Motrices Dreisilker" (DTM2), en 1993, fue uno de los primeros que tomó responsabilidad para asuntos completos de sistema y mano de obra. De hecho, el primer sitio en que nos concentramos fue una compañía de cartón con más de 26% de tiempo de inactividad imprevisto. ¡Enfocados en tan solo el sistema motriz, y utilizando un porcentaje de los ahorros para reforzar el presupuesto de mantenimiento, pudimos disminuir el tiempo de inactividad imprevisto acerca del 6% sin un impacto negativo en las utilidades! De hecho, el programa mejoró el rendimiento, el inventario y las utilidades significativamente.

El Impacto de un Programa de Administración de Motores en el negocio y en el ambiente

En términos generales, la implementación de programas de mantenimiento basado en condición tienen un significativo; algunos quizás digan mayor, impacto. Los costos relacionados al mantenimiento son reducidos un 24 - 30%; fallas relacionadas un 70-75%; tiempo de inactividad relacionado un 30-40%; el rendimiento aumenta 20-25%; las tareas planeadas de administración reducidas 33-66%; y la utilización de la hora/hombre 40-50%. Por el monitoreo de varios Programas de Administración y Mantenimiento de Sistemas Motrices (de ahora en adelante PAMSM) exitosos, estos resultados pueden ser considerados "promedio" al conservador.

Además del potencial de CBM mencionado líneas arriba, los programa de administración y mantenimiento de sistemas motrices han tenido los siguientes impactos:

  • Localizando fallas y tiempo de evaluación mejorado por más de 50%
  • Los costos de reparación del Motor disminuidos por más de 30%
  • Reducción de mas de un 50% en los costos relacionados por la mano de obra del sistema general del motor; y,
  • Reducción del inventario por más de 50% en lo relacionado al sistema motriz.

En general, aplicando y sosteniendo exitosamente un PAMSM tendrá una recuperación sencilla en dos años de la inversión inicial, con una mayoría que ve lo ve en un año.

Los Estados Unidos generaron más de 3.848 mil millones de kWh de electricidad en el 2003, de los cuales aproximadamente 2.270 mil millones de kWh (59%) fueron consumidos por sistemas motrices eléctricos. La aplicación de PAMS tiene el impacto potencial de ahorrar a la industria $26,5 mil millones en costos eléctricos de energía inicialmente, mientras a su vez, reducir las emisiones de gas invernadero por más de 3.000 Giga-Toneladas por año, la mayor parte relacionadas directamente a las emisiones por centrales eléctricas de toda clase. Un impacto positivo adicional de estos ahorros de energía, seria la de reducir la necesidad de construir centrales eléctricas adicionales.

Definiendo la Administración del Motor

"Las prácticas modernas de la administración a menudo no tienen en cuenta la importancia del mantenimiento de los sistemas motrices y los requisitos de administración. Por los esfuerzos en el control de costes, muchas firmas industriales y comerciales reducirán la plantilla de personal del servicio de mantenimiento, tomarán menos enfoques de costo a acciones correctivas, y sacrificarán los programas preventivos de mantenimiento. El resultado ha sido el aumento de los costos de energía y tiempo de inactividad que resultan del equipo no operando a su máximo potencial y fallando inesperadamente. El problema tiene como resultado miles de millones de dólares de consumo adicional de energía y perdida de utilidades". 2

Como se cito en el "Estudio de Diagnóstico de Motor y Estado del Motor" (MDMH por sus siglas en ingles) 3, 68% de aquellos encuestados sentían que ellos tenían un programa motriz en el lugar. De esos programas en el lugar, 72% fallaron y menos de la mitad de los programas restantes se consideró efectiva. De los programas efectivos, 66% de las recomendaciones del programa se ignoró. Estos resultados significan que en términos generales, 7% de esos programas motrices son efectivos.

En programas apropiadamente aplicados, más del 91% identifican inmediatamente una recuperación de la inversión. Estos programas de alta calidad resultaron ser bastante consistentes en su perfil e implementación. Definir la filosofía de la administración motriz es un asunto en y de sí mismo. Muchos ven la administración motriz como administración de energía; otros lo ven como prueba de motor, almacenamiento, engrasando o alguna otra función (es) individual (es). Los programas que se formaron bajo estos sistemas de pensamiento se han encontrado cortos ya que no son estrategias a largo plazo.

Un verdadero programa motriz de administración, uno que tiene una estrategia general y una filosofía holística, tendrá un impacto inmediato así como resultados a largo plazo.

La definición de la administración motriz presentada por el Institute for Electrical Motor Diagnostics es: "El mantenimiento de los sistemas motrices y su administración son la filosofía de la mejora continua de todos los aspectos del sistema motriz desde la energía entrante a la carga manejada. Implica todos los componentes de la energía, mantenimiento y confiabilidad del sistema desde su manufactura hasta su disposición final". 4

Esto proporciona el resumen para cualquier programa de administración motriz verdadero que es intencionado para extender la vida útil del sistema motriz combinado con la mejora continua del sistema. Además, el enfoque es donde debe ser; en un enfoque de sistemas donde el sistema incluye: energía y la distribución entrante, controles, motor, acoplamiento, carga y, el proceso.

El programa motriz exitoso se asocia con los diversos departamentos de la compañía y vendedores para cubrir el mantenimiento basado en condición y el mantenimiento centrado en confiabilidad, comisionamiento, estándares de reparación, administración de refacciones, prueba de condición y otras estrategias. El resultado es una filosofía que reduce el tiempo de inactividad imprevisto relacionado al sistema motriz de tal manera que es no-intrusivo y proporciona un retorno significativo de la inversión.

Vista General de la Administración del Sistema Motriz

Uno de las preguntas más comunes en cualquier nuevo programa es: ¿Dónde empiezo? Mi respuesta favorita es, "Desde el principio". Para empezar algún programa exitoso, usted debe saber lo que tiene y donde enfocar su energía. La respuesta a esto es bastante sencilla: Usted debe inspeccionar sus activos para determinar sus áreas de responsabilidad. Después, usted debe identificar las máquinas y el equipo crítico. Hay muchos métodos diferentes para determinar la criticalidad. Sin embargo, típicamente, la criticalidad es determinada por la combinación de cuatro criterios básicos:

  1. Sistemas que impactan la seguridad;
  2. Sistemas que impactan los requisitos regulatorios;
  3. Sistemas que impactan la producción; y,
  4. Sistemas que tienen un alto costo de reparación o reemplazo. Este valor es un promedio de US $25,000, en los EEUU.

También deseara incluir el equipo con un alto índice de descompostura, si el historial de CMMS/EAM del equipo es preciso.

Una vez que ha escogido sus sistemas críticos, querrá concentrarse en un área pilota de tamaño razonable. Una gran mayoría de estos programas falla porque las compañías toman mucho más, inicialmente, de lo que ellos podrían manejar. Los programas entonces pierden el ímpetu porque usted puede esperar ver un promedio de uno en cuatro a uno de cada seis sistemas con asuntos que deben ser atendidos. Empezando con un grupo más manejable, el personal de la administración motriz puede ganar experiencia en criterios de diagnostico y priorizar las acciones correctivas en los sistemas.

Desarrolle su equipo de personal de administración motriz. El equipo debe incluir a los involucrados dentro y fuera de la compañía, incluyendo:

  1. Vendedores de Sistemas y componentes;
  2. Personal de mantenimiento;
  3. Gerencia de Mantenimiento y Directivos;
  4. Compras;
  5. Ingeniería;
  6. Producción; y
  7. Otros involucrados en la operación del equipo.

Los vendedores pueden ser una parte importante del equipo. En particular, usted encontrará que algunos vendedores estarán dispuestos a tomar responsabilidad para el inventario dentro y fuera de la planta. Esto es considerado un buen negocio ya que el vendedor entonces tiene responsabilidad para la condición del equipo, utilizarlo inmediatamente, y ellos garantizan el negocio. Por ejemplo con los motores eléctricos en sí, hay vendedores motrices de reparación y distribución que alterarán el inventario interno, mantienen el inventario del cliente dentro y fuera de la planta y algunos que consignarán los motores.

Para entonces, o aún antes de saber que los activos son de su propiedad, muchas compañías comprarán, o habrán comprado, las tecnologías basadas en condición. Las más comunes son el análisis de la vibración, infrarrojo, ultrasónico, la resistencia de aislamiento, el análisis de circuito motriz, el análisis de la corriente actual motriz, el análisis eléctrico de firma, etc. Desgraciadamente, mientras es bueno para los vendedores de instrumentos, puede acabar que miles de dólares en equipo estén sin usar en los anaqueles de la bodega, o que las pruebas se realicen por el gusto de realizarlas. En la realidad, los próximos pasos deben estar con una absoluta comprensión de las necesidades del mantenimiento planeado y del monitoreo de condición.

Debe haber una idea general bastante rigurosa del programa planeado de mantenimiento existente, cualquier prueba basada en condición existente, compra de motor y especificaciones de reparación (si existen) y el programa de la lubricación. Con especial atención en la planeación del mantenimiento, es posible reducir el mantenimiento planeado innecesario a la tercera parte, o más, antes si quiera de agregar la prueba de condición. Entonces, utilizando un instrumento tal como el Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (RCM), que cumpla con las especificaciones de MIL-P o SEA, revise los sistemas críticos escogidos. Esto identificará que planeación de mantenimiento puede ser utilizada, puede ser eliminada o puede ser reemplazada con la prueba de condición, y que prueba de condición proporcionará la mejor información. También encontrará que este proceso evaluará las habilidades de sus sistemas de CMMS/EAM mientras reúne información necesaria, o ayudará a identificar esas necesidades, si alguna no existe.

Una vez que los requisitos de la tecnología han sido identificados, y por lo menos criterios rudimentarios de condena, por el análisis, usted tendrá suficiente información para desarrollar una especificación para sus tecnologías de prueba.

Esto puede ser utilizado como una comparación, junto con 'El Enfoque de la Multi-Tecnología para el Diagnostico de Motor,' 5 para escoger las tecnologías apropiadas de la prueba, los requisitos de habilidades, capacitación y los requisitos asociados. El costo de las tecnologías es casi siempre una preocupación. Sin embargo, el costo de arranque debe ser menos preocupante de lo que generalmente es. Esto es porque, si es apropiadamente escogida y aplicada, la mayoría de las tecnologías de prueba de condición tendrán los rendimientos de la inversión medidos en días, semanas o meses.

Después de la compra del equipo, y de la capacitación asociada, los lineamientos deben ser realizados en los sistemas escogidos. Esto proporcionará tanto el principio de la tendencia y una buena vista general de la condición general de los sistemas asociados.

El próximo paso es el desarrollo de especificaciones para el reacondicionamiento, las acciones correctivas y la compra de equipo nuevo. Es importante comunicar y establecer las condiciones para comisionar nuevos sistemas y sistemas reparados. Por ejemplo si usted ha escogido realizar el análisis de prueba de circuito de motor en todos los motores eléctricos que son reparados o comprados, usted querrá comunicar, por escrito, lo que usted estará realizando y sus criterios de aceptación. Esto reducirá el conflicto si un motor no pasa la inspección de comisionamiento. Según un estudio de la Asociación de Aparatos Eléctricos y Servicios (EASA por sus siglas en ingles), más del 81% de talleres de reparaciones motrices modifica las bobinas de sus motores eléctricos en el proceso de reparación 6, con la mayor parte de ellos realizando el cambio para la comodidad de rebobinar y velocidad.

La implementación del Análisis de Causa Raíz (RCA) el programa para sistemas y sistemas críticos que tienen fallas repetitivas. Esto debe ser un programa total de RCA que identificará la causa verdadera de raíz, no apenas el componente que falló. Hay diferentes programas de RCA, escoja un proceso que se adapte a los requisitos de su proceso y de su industria. Asegúrese de que todos los hallazgos sean registrados y son compartidos entre cada instalación que tiene sistemas semejantes y en su sistema de CMMS/EAM.

Asegúrese de que las tareas planificadas, correctivas y proactivas del mantenimiento se manejan por el sistema de CMMS/EAM. Esto es crítico para el proceso de la Revisión de la Eficacia del Mantenimiento (MER por sus siglas en ingles: Maintenance Effectiveness Review) que es la porción continua de la mejora del programa. Periódicamente, los sistemas deberán ser escogidos para revisión y el proceso de MER. El resumen en "Su Programa de Mantenimiento es efectivo... ¿No es así?" 7 artículo en la edición de oct-nov del 2005 de Uptime® Magazine , este proceso revisa el programa existente para la eficacia y proporciona un medio para mejoras al programa basado sobre nuevas conclusiones, las inspecciones y las tecnologías.

La clave al éxito

Uno de los puntos clave al éxito de cualquier programa es asegurar que no sufra de "Entropía de Mantenimiento". Este es el caso cuando un programa ha llegado a ser exitoso y hay pocas oportunidades que muestran una recuperación de la inversión simple a corto plazo, así que los recursos son cortados. La recuperación de la inversión sencilla identificada a través del mantenimiento es una cuenta de las cosas que no se han hechos, ni son completadas correctamente, en el programa existente de mantenimiento. De hecho, el programa de mantenimiento debe ser ordenado:

  1. Mantenimiento Proactivo
  2. Mantenimiento Preventivo
  3. Mantenimiento Correctivo
  4. Mantenimiento Reactivo

Desgraciadamente la mayoría de los programas de mantenimiento de las compañías están ordenados así:

  1. Mantenimiento Reactivo
  2. Mantenimiento Correctivo
  3. Mantenimiento Preventivo
  4. Rara vez: Mantenimiento Proactivo

Hay un costo asociado con este orden de hacer mantenimiento, como se muestra en la siguiente figura.

De hecho, la implementación de un programa total de administración y mantenimiento de sistema motriz debe reducir los costos asociados al mantenimiento en cerca de la tercera parte.

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Conclusión

La implementación de un programa de administración y mantenimiento de sistema motriz tendrá un impacto significativo en resultados de la compañía, el inventario, los costos, las utilidades, la energía y el tiempo productivo. El sistema motriz consiste en la distribución d e la energía, control, motor, acoplamiento, el equipo impulsor y el proceso en sí. Un programa total consiste en escoger el equipo crítico, armar un equipo de personal de trabajo de administración motriz, establecer un proyecto piloto, realizar una revisión rigurosa de programa existente de PM y un análisis de RCM, escoger el equipo, establecer la reparación y nuevas especificaciones del equipo, empezar un programa de RCA, asegurándose que el programa asociado de CMMS/EAM es utilizado apropiadamente y aplicar un proceso de MER.

Referencias

  1. Penrose, Charles, The D’Este Steam Engineers’ Manual: Electrical Appendix, Julian D’Este Company, Boston, 1913.
  2. Penrose, Howard W, A Novel Approach to Motor System Maintenance and Management for Improved Industrial and Commercial Uptime and Energy Costs, SUCCESS by DESIGN, 1997.
  3. Penrose, Howard W. and O’Hanlon, Terrence, Motor Diagnostics and Motor Health Study, SUCCESS by DESIGN, 2003.
  4. Institute of Electrical Motor Diagnostics, http://www.iemd.org, 2005.
  5. Penrose, Howard W., “The Multi-Technology Approach to Motor Diagnostics,” ReliabilityWeb.com, 2005.
  6. Penrose and O’Hanlon, MDMH7 Penrose, Howard W., “Your Maintenance is Effective… Isn’t It?”, Uptime Magazine,

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