ML volumen 10 1

Mantenimiento
ISSN 2357-6340
en Latinoamérica
La Revista para la Gestión Confiable de los Activos
Volumen 10 N°1
Enero – Febrero 2018
Imagen: Heiber Andres Bedoya Salazar
Año 10
Año diez
Ano dez
Anno dieci
Any deu
Dixième année
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Zehn Jahre
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Contenido

Editorial
Llegamos al año 10.
Gracias a todos los que lo han hecho posible, amigos,
familiares, autores, empresas patrocinadoras, abonados y
lectores. Y como dice Roberto Roena, “Gracias ti, por el apoyo
y por creer en mí, gracias a la vieja mía, gracias a pollito,
gracias a toda la gente que ha compartido conmigo y a los que
no también, me han dado fuerza para esto.” (En su canción
Estas Equivocado del autor Johnny Ortiz en la voz de Papo
Sánchez)
Mantener la revista ha sido una tarea que se asemeja a
mantener los activos de una empresa, el plan estratégico, el
táctico y el operacional todo con un solo objetivo, difundir las
experiencias de los mantenedores Latinoamericanos y de
habla hispana en todo el mundo.
El reto es aún más grande, ahora hay que repensarnos para
los próximos 10 años con un panorama donde la gestión de
activos invita a los gestores de mantenimiento a repensarse y
ajustar su quehacer diario a las necesidades del mundo
moderno, demostrando que efectivamente aportamos valor
y que somos importantes en todas las etapas del ciclo de vida
de los activos físicos y responsables en su gran mayoría de la
etapa de operación y mantenimiento.
Atrás quedan todos nuestros primeros pasos en
mantenimiento al igual que quedó aquel primer número de la
revista, atrás quedan las quejas del divorcio entre
operaciones y mantenimiento, y de estos con las otras áreas
funcionales de las organizaciones.
Hoy, como nos enseña la cultura japonesa, sabemos que
juntos podemos lograr cualquier cosa y que esos super héroes
solitarios del pasado en mantenimiento, no son más que
bomberos reaccionando y resolviendo problemas para hoy y
no para el futuro.
Gracias infinitas a quienes transmiten por este medio lo que
saben o experimentan, gracias a quienes nos escriben
felicitándonos, confrontándonos o criticando nuestro trabajo
pues nos alientan a seguir adelante.
No me queda más que decirles que estaremos aquí mucho
tiempo esperando que cada quien se lance a participar en
este medio de comunicación especializada.
Los quiero de corazón...
Un abrazo!!!
Mantenimiento
en
Latinoamérica
Volumen 10 – N° 1
EDITORIAL Y COLABORADORES
Francisco Martínez
José Contreras
Francisco Javier Cárcel
E. Peñalvo López
José A. Cárcel Carrasco
Juan Carlos Orrego Barrera
El contenido de la revista no refleja
necesariamente la posición del Editor.
El responsable de los temas, conceptos e
imágenes emitidos en cada artículo es la persona
quien los emite.
VENTAS y SUSCRIPCIONES:
revista@mantenimientoenlatinoamerica.com
Comité Editorial
Juan Carlos Orrego B.
Beatriz Janeth Galeano U.
Tulio Héctor Quintero P.
Carlos Andrés Saucedo.
Juan Carlos Orrego Barrera
Director

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TRABAJAMOS MUCHO, PERO NO SABEMOS POR QUÉ NI
PARA QUÉ.
La importancia de definir un contexto operacional actual
Trabajar en el área de mantenimiento desde muchos años atrás es sabido, que
no solamente implica el hecho de reparar equipos o activos físicos cuando estos
fallan, también es sabido que el hacer mantenimiento no es hacer gestión de
activos o gestión de activos físicos. Pero lo que al parecer mucha gente no sabe o
no quiere saber es que nosotros los mantenedores necesitamos entender
completamente el negocio para el que estamos aportando ese saber hacer que
permite facilitarle la vida a todos quienes hacemos parte de cualquier tipo de
empresa, a sus clientes y a los propietarios.
Y para ello, tenemos a nuestro saber un concepto al que muy pocos prestamos
atención y que hace referencia al contexto operacional que habrá que extender
un poco mas para apoyar decididamente a la organización en el logro de los
objetivos y que se convierte entonces en el contexto del negocio.
Por:
Juan Carlos Orrego
Barrera.
Ingeniero Mecánico
Esp. Finanzas, prep. y Eval.
Proyectos
Msc Gestión Energética Industrial
Director Mantonline.com
servicio@mantonline.com
Colombia
La buena práctica para conocer a fondo el
activo es, documentando el contexto
operacional. El contexto no solo afecta
drásticamente las funciones y las
expectativas de funcionamiento, sino que
también afecta la naturaleza de los modos
de falla potenciales
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¿Cuántas veces hemos hablado o escuchado hablar del RCM?,
y entre sus preguntas fundamentales aquella que se
complementa con “en el contexto operacional actual”, pero
¿Cuántas veces nos hemos dado a la tarea de revisar ese
contexto operacional actual? Si quienes “aplican” la
metodología simplemente desean llegar rápidamente a
definir actividades y frecuencias de mantenimiento que al
final “coinciden” milagrosamente con lo que aparece en los
catálogos o manuales de mantenimiento y que al final de
cuentas no garantizan la máxima disponibilidad y la máxima
confiabilidad al mejor precio. Razón tiene Daniel Ortiz Plata
cuando lanzó su expresión; ¡Ya no me hable más de RCM!,
trabajo que pueden revisar en el siguiente link:
https://goo.gl/EJEBrj acortado por comodidad pero que
pueden encontrarlo en el congreso de ACIEM Cundinamarca
2017.
Con todo ello se logra crear la boca superior de un embudo
como muestra la figura.
Pero regresemos al tema central. Contexto del negocio y
contexto operacional, ustedes se preguntarán ¿para qué debe
prestársele atención a ello?
La definición del contexto operacional hace referencia a
todos los factores que afectan o pueden verse afectados con
el activo o elemento bajo análisis, y es esencial asegurarse
que toda persona involucrada en el desarrollo de un
programa de mantenimiento de los activos físicos comprenda
totalmente el contexto organizacional y operacional antes de
definir lo que se va a hacer o dejar de hacer. Con ello, se
garantiza que las decisiones respecto a las actividades y
frecuencias afectarán positivamente los objetivos
organizacionales por encima de todo y luego las condiciones
operativas necesarias para alcanzarlas entre todos.
Si se observa por ejemplo la Guía Técnica Colombiana - GTC
137 (ISO Guía 73:2009, definición 3.3.1.2), puede evidenciarse
que también desde otros frentes sobre los que se apoya
mantenimiento prestan atención a este aspecto y por todos
lados hoy se invita a revisar elementos como:
• el ambiente cultural, social, político, legal, reglamentario,
financiero, tecnológico, económico, natural y competitivo,
bien sea internacional, nacional, regional o local;
• impulsores clave y tendencias que tienen impacto en los
objetivos de la organización;
• gobierno, estructura organizacional, funciones y
responsabilidades;
• políticas, objetivos y estrategias implementadas para
lograrlos;
• las capacidades, entendidas en términos de recursos y
conocimiento (por ejemplo; capital, tiempo, personas,
procesos, sistemas y tecnologías);
Donde se sabe a que mercado se debe atender y cuales son
los deseos de la empresa y con que se cuenta para
alcanzarlos, de esa forma vamos interpretando que tanta
disponibilidad, confiabilidad y mantenibilidad debe alcanzar
nuestro sistema de producción.
Cada uno de los niveles mostrados se comporta a su vez
como filtro hasta llegar a la línea de producción, con ello, se
identifica su capacidad de diseño para transformar materias
primas e insumos y con ello, se reconoce también cual es la
confiabilidad y mantenibilidad de diseño, además de conocer
quienes son las personas que interactúan con los activos lo
que lleva rápidamente a pensar en las capacidades,
necesidades y deseos de ellos en un entorno físico y
medioambiental que afecta directamente el funcionamiento
de los activos.
Para llegar por fin a nuestros equipos, y en ellos, recopilar
todo lo que se menciona anteriormente y algunos otros
aspectos como régimen de marcha, tipo de energético que
utiliza, proveedores de este y sus partes, etc.
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Todo esto como se dijo anteriormente se evalúa para una
condición temporal de actualidad, manera en la cual las tres
metodologías mas usadas por los mantenedores en el mundo
(RCM, TPM y PMO) para estructurar planes de
mantenimiento pueden garantizar que el proceso
permanezca “vivo” y no se caiga en el error de perpetuar un
plan de mantenimiento que al final solo deja un mayor gasto
e insatisfacciones de todos en la empresa.
El definir un espacio temporal, como dicen todas las normas;
es menester de quien conoce el negocio, pero en la mayoría
de empresas donde contamos con buenos contextos
operacionales, recomiendo que sean revisados mínimamente
cada año o cuando se detecte un cambio importante en
alguno de los aspectos del contexto operacional, de los cuales
nos encargaremos luego.
La buena práctica para conocer a fondo el activo es,
documentando el contexto operacional. El contexto no solo
afecta drásticamente las funciones y las expectativas de
funcionamiento, sino que también afecta la naturaleza de los
modos de falla potenciales, sus efectos y sus consecuencias,
la periodicidad con la que pueden ocurrir y que debe hacerse
para manejarlos. El contexto operacional se convierte
entonces en el diferenciador de los planes de mantenimiento
entre activos del mismo tipo, permitiendo ajustar actividades
y/o frecuencias a las necesidades particulares dadas por este.
Este documento, igualmente sugerimos no se redacte en una
forma pregunta respuesta, sino que se prepare un
documento agradable para la lectura de todas aquellas
personas que nos apoyan en las labores diarias ya sean en
mantenimiento como en las otras áreas de la organización y
de esta forma todos entendamos el negocio del cual somos
responsables y como los activos físicos pueden o no
ayudarnos a conseguir los objetivos comunes.
En la imagen anterior se muestra un ejemplo de cómo podría
quedar este documento, el cual debe contar con todas las
características de un buen documento sin olvidar las fuentes
o referencias bibliográficas de tal forma que cuando sea
revisado se defina que tan actual es el contexto. Este
documento no tiene un límite de páginas, pero por
experiencia no es un documento de menos de 30 páginas, no
quiero se sea esto tomado como una “TAREA o LABOR de
universidad” y que cada quien se dedique a llenar hojas para
decir que cuenta con este documento, es realizarlo a
conciencia revisando los aspectos importantes para el
negocio que impactarán las actividades del mantenimiento.
Nosotros frecuentemente revisamos aspectos como:
Misión, visión, políticas, objetivos, estrategias, metas, roles y
responsabilidades, estructura, normatividad, la competencia,
regulaciones legales que apliquen, economía, política,
tecnología, cultura, la seguridad o riesgos de las personas o el
medioambiente, seguido por las instalaciones y por último la
salud de los equipos. También los sistema de gestión que
trabaja la empresa, sus políticas de gestión de activos y
repuestos, factores ambientales, alarmas e indicadores
(numéricos o físicos), estándares de calidad, elementos de
respaldo, tipo de demanda, situación del mercado, nivel de
capacitación, período de servicio, normas y leyes, tipo de
proceso, ubicación del activo, actores sociales, impacto de las
fallas, régimen de marcha, materias primas, llegando al final a
reconocer los equipos respecto a lugar de procedencia,
distribuidores, capacidades y los demás aspectos que se
consideren necesarios para identificar como son afectados y
como afectan el normal desarrollo económico y social de la
empresa y su entorno.
Aclaro que no siempre se documentan todos los aspectos,
pero vale la pena disponer de una lista de chequeo y verificar
cuales de ellos son importantes para el negocio y los activos
de forma particular.
Bibliografía:
Moubray , John. Reliability-Centered Maintenance Second
Edition 2nd Edition (1997)
NTC-ISO. COLOMBIANA. 31000. 2011-02-16. Gestión del
riesgo. Principios y directrices.
Pistarelli , Alejandro J . Manual de Mantenimiento. Ingeniería,
Gestión y Organización. 1ª Ed. El Autor Buenos Aires (2010).
Silva y Orrego, Confiabilidad en la practica. 2ª Ed. Barranquilla
(2016).
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OEE (OVERALL EQUIPMENT EFFECTIVENESS) Y EL
MANTENIMIENTO (Final)
EFICACIA, EFICIENCIA Y PRODUCTIVIDAD
Es muy frecuente escuchar comentarios relacionados con eficacia, eficiencia y
productividad. Expresiones tales como: “debemos aumentar la eficacia de las
operaciones”, "si realizamos esa inversión, aumentaremos la productividad” o
"por razones de eficiencia, el mantenimiento se está subcontratando", se utilizan
como si fueran sinónimos.
¿Cuál es la relación entre eficiencia, eficacia y productividad y cuál es el camino
que se puede seguir para lograr una "mejora"?
Por:
José Contreras.
Ingeniero
Consultor para la Gestión Eficiente
del Mantenimiento
Instructor para Latinoamérica de la
American Society of Mechanical
Engineers (ASME) e INGEMAN
jocomarquez@yahoo.com
Venezuela
La pérdida de velocidad causada por el
arranque y apagado debido que en muchos
casos la instalación no puede llevarse de
cero al rendimiento de referencia.
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El diagrama de la figura 6 muestra el tiempo de producción
disponible. Este es el tiempo por el cual la producción y el
mantenimiento son responsables. Consiste en las pérdidas
causadas por el funcionamiento de los procesos o de la
máquina. A estas pérdidas se les denomina pérdidas
técnicas.
Estas pérdidas son la consecuencia de la escasez de
materias primas o materiales de soporte o materiales que
no cumplen con las especificaciones.
Falta de personal
Una falta temporal de personal puede ocasionar que las
instalaciones se detengan o produzcan a una velocidad
menor. La falta de personal puede ser causada por una
epidemia, huelga, problemas económicos, sociales, etc.
Ejemplos de pérdidas externas planificadas pueden ser:
Régimen laboral
Figura 6. Pérdidas técnicas y tiempo disponible para
producción
Pérdidas externas
Existen dos tipos de pérdidas externas: planificadas y no
planificadas, como se muestra en la figura 7.
Producir o no continuamente o producir durante fines de
semana, días de fiesta, etc. Es una opción de política
empresarial con una implicación social. Producir
continuamente puede ser una necesidad debido al tipo de
proceso de producción, pero también puede ser la
consecuencia de la política de hacer pleno uso de la
instalación.
Demanda limitada
Si las ventas planificadas (demanda del mercado) son
menores que la capacidad de las instalaciones, la
producción se detendrá durante cierto tiempo o se
trabajará a velocidad reducida.
Paradas de planta, mantenimientos mayores,
modificaciones
Figura 7. Pérdidas externas: Planificadas y no planificadas
Ejemplos de pérdidas externas no planificadas son:
Medio ambiente
Por ejemplo, la compañía ha hecho convenios con otras
empresas en áreas industriales comunes para el
cumplimiento de requisitos ambientales que implican la
reducción del rendimiento o incluso detener la producción.
Falta de materias primas y materiales de soporte (calidad o
cantidad)
Estas pérdidas están asociadas con el mal funcionamiento
de las organizaciones que apoyan la producción y el
mantenimiento o los proveedores (internos o externos).
Entre éstas se encuentran las pérdidas causadas por las
actividades de mantenimiento sobre una base anual o
mayor. Esas actividades requieren la parada completa de la
instalación y están destinadas a mantener las pérdidas
durante el tiempo de producción disponible dentro de los
límites en el período comprendido entre dos revisiones.
Tenga en cuenta que las inspecciones y actividades de
mantenimiento preventivo en general, normalmente
pertenecerían a las pérdidas causadas por "funcionamiento
de la máquina". Definir como pérdidas externas los
mantenimientos mayores y las paradas de planta, evita que
la gestión cotidiana tenga la sensación de que las pérdidas
ocurren por actividades de las que son responsables. Por lo
general, la alta dirección tomará decisiones sobre estas
inspecciones en consulta con las demás funciones
corporativas (incluyendo marketing, ventas, logística) con
respecto al tiempo y la duración más favorable. Este tipo
de decisión nunca será tomada aisladamente por el
departamento de mantenimiento debido al impacto en las
otras funciones corporativas y en la propia empresa.
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Debe quedar claro que las pérdidas externas son de gran
importancia para la alta dirección por lo que deben ser
examinadas con mucho cuidado. La reducción de las
pérdidas influirá positivamente directamente en los
ingresos y beneficios si las necesidades del mercado no son
satisfechas.
Los plazos relativos a paradas de planta, mantenimientos
mayores y modificaciones tienen que ver más con el futuro
y menos con la producción actual. Esto está claramente
relacionado con la política de la alta dirección. Recuerde
que no todas las pérdidas externas son pérdidas de tiempo
de inactividad. Tal como se mencionó, se pudiera justificar
producir a velocidad reducida en lugar de detener la
instalación. También pueden aparecer pérdidas de calidad
debido a una causa externa, por ejemplo, una pérdida de
calidad ocasionada por la elección de un proveedor
defectuoso.
Seguidamente se mostrará cómo se puede subdividir cada
uno de los tres tipos de pérdidas (calidad, velocidad,
tiempo de inactividad) dependiendo de si la causa es el
funcionamiento de la máquina o el proceso.
Pérdidas por paradas (tiempo de inactividad)
Se analizan las pérdidas por tiempo de inactividad durante
el tiempo disponible para la producción. Esto significa que
no se consideran las pérdidas externas.
Las razones más comunes de paradas asociadas con el
funcionamiento de la máquina:
• Funcionamiento anormal
• Trabajo de mantenimiento preventivo planificado
que debe realizarse durante el tiempo programado para
producir
Las razones más comunes de paradas asociadas con el
proceso de producción:
• Tiempo de preparación causado por cambio de
producto (industria de procesos, metalmecánica, alimentos
y manufactura en general)
• Tiempo para Intercambio de equipos y
componentes (por ejemplo, catalizador, filtros, etc., en
industrias petroquímicas y de procesos)
• Actividad de inicio/fin de semana (preparatoria o
terminal) como limpieza (industria de alimentos, imprenta)
Pérdidas por velocidad
Las razones más comunes de pérdidas de velocidad
asociadas al funcionamiento de la máquina:
• Mal funcionamiento de la máquina, que origina
una disminución de la velocidad
• Pequeñas imperfecciones técnicas que pueden ser
corregidas por el operador, por ejemplo, material de
embalaje atascado.
• Falta de pinzas en la cinta transportadora de las
máquinas de embalaje (todas las industrias)
• Algunas posiciones de moldes que no reproducen
la forma completa de un producto
• Reducción del rendimiento debido a la puesta en
marcha o apagado de la instalación
• A una intervención de mantenimiento que
requiere una parada de la instalación
Las razones más comunes de pérdidas de velocidad
asociadas al proceso:
• Rendimiento ajustado inconscientemente más
bajo que el rendimiento de referencia
• Parámetros de proceso no ajustados al estándar
• Reducción del rendimiento debido a la puesta en
marcha o parada de la instalación para la producción, como
la transición a un producto diferente, puesta en marcha de
la instalación debido a unas vacaciones, fines de semana,
etc.
La pérdida de velocidad causada por el arranque y apagado
debido que en muchos casos la instalación no puede
llevarse de cero al rendimiento de referencia, por ejemplo,
por el riesgo de posibles daños durante el arranque. El
aumento/disminución gradual del rendimiento produce
una pérdida que se traduce en unidades no producidas que
se reportarán como una pérdida de velocidad.
Pérdidas por calidad
Razones más comunes para las pérdidas de calidad
causadas por un mal funcionamiento de la máquina:
• Puesta en marcha o parada del proceso de
producción causada por una intervención de
mantenimiento para restaurar el mal funcionamiento de la
máquina. Las pérdidas de calidad se producen porque una
instalación, en el tiempo entre la puesta en marcha y el
rendimiento completamente estable, produce productos
que no cumplen con los requisitos de calidad.
• El funcionamiento incorrecto de la máquina, como
la incapacidad para enfriar lo suficiente o mantener la
presión adecuada, puede resultar en una pérdida de
calidad, posiblemente combinada con pérdidas de
velocidad.
Razones más comunes para las pérdidas de calidad
causadas por el proceso:
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• Ajuste inconsciente a un rendimiento más bajo
que el rendimiento de referencia
• Parámetros de proceso no ajustados a la norma
(por ejemplo: la temperatura o presión de un proceso)
• Pérdidas de calidad debidas a la paralización y/o
arranques por cambios en la producción
EL MANTENIMIENTO Y LA OEE
Con base en la división previa de las pérdidas, es posible
definir los factores que son indicadores de las pérdidas que
han de imputarse en el mantenimiento.
El mantenimiento es responsable de dos tipos de pérdidas:
• Pérdidas técnicas debidas al mal funcionamiento
de la máquina o actividades de mantenimiento
programadas para ser ejecutadas durante el tiempo
disponible para producción.
• Las pérdidas externas necesarias para actividades
de mantenimiento general, mantenimiento mayor o
paradas de planta que son programadas para ser
ejecutadas durante un tiempo que no estaba previsto
producir.
El esquema de la figura 8 muestra las diferentes pérdidas
que se utilizarán para definir esos factores y se explicarán
posteriormente.
Figura 8. Pérdidas atribuibles a las actividades de
mantenimiento
Efectividad del mantenimiento
Si se divide el tiempo dedicado a las actividades de
mantenimiento relacionadas con el funcionamiento de la
máquina entre el tiempo disponible para producción se
obtiene una indicación de las pérdidas técnicas debidas al
mantenimiento.
También es útil definir un parámetro que indique las
pérdidas debidas a mantenimientos mayores o paradas de
planta que normalmente ocurren en períodos en los que
no se planea ninguna producción que se indica como
"pérdidas externas".
REFERENCIAS
Hansen, R.C. (2001). Overall Equipment Effectiveness. A
Powerful Production/Maintenance Tool for Increased
Profit. Industrial Press Inc.
Koch, A. (2003). OEE INDUSTRY STANDARD. Blom
Consultancy. NL
Vorne Industries Inc. (2002 – 2008). The Fast Guide to OEE.
Vorne Industries Inc., Itasca, IL USA.
Wauters, F., Mathot, J. (2002). OEE - Overall Equipment
Effectiveness. ABB Inc.
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LA TRIBOLOGÍA EN EL DISEÑO DE ELEMENTOS DE
MÁQUINAS
Por:
Dr. Francisco Martínez
Instituto Superior Politécnico José
A. Echeverría (CUJAE), Facultad
de Ingeniería Mecánica, Centro de
Estudios de Ingeniería de
Mantenimiento (CEIM)
fmartinez@ceim.cujae.edu.cu
Cuba
La Tribología, Ciencia relativamente moderna, ha tenido un desarrollo
vertiginoso en los últimos tiempos, tanto debido a su importancia científicotécnica,
sino también desde el punto de vista de su efecto en la reducción de los
gastos energéticos y en la eficiencia de los sistemas mecánicos. La aplicación
principal de la Tribología hasta fines de los 90, ha sido en el Mantenimiento, no
obstante, su aplicación se ha extendido al campo del diseño, siendo así que hoy
no se concibe un diseño que no tenga en cuenta los problemas tribológicos.
El desgaste no es más que un flujo no deseable
de materia que tiene como premisa el control
de diversos factores que incluyen la fuerza
aplicada y el calor generado durante el
movimiento y el proceso de fricción.
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I. INTRODUCCIÓN
La Tribología ha tenido su mayor aplicación en el
mantenimiento; sin dudas para esta esfera industrial,
esta ciencia encuentra una amplia posibilidad en cuanto
a los beneficios económicos y de eficiencia energética se
refiere. No obstante, esta no es la única esfera e que la
Tribología puede encontrar una difundida aplicación,
pues para el diseño, la Tribología reviste una herramienta
de sumo interés y que puede evitar errores que
posteriormente pueden devenir en consecuencias no
previstas. Modernamente, el empleo de los cocimientos
tribológicos en el diseño recibe el nombre de
Tribodiseño. Al catalogar la Tribología como la Ciencia y
la Tecnología de la interacción entre superficies en
movimiento, permite rápidamente suponer que la
importancia de la misma no solo es aplicable en el
mantenimiento, sino también en el diseño, sin importar
las particularidades del mismo y sea este industrial como
de los servicios, incluyendo la Ciencias Médicas. Muchos
ortopédicos en el mundo analizan el comportamiento
tribológico del par fémur cadera, por ejemplo.
Se trata de considerar en el diseño, la importancia que
desde la concepción de este, juega para los elementos de
máquina, la fricción, la lubricación y el desgaste. En la
tarea de un diseñador está el considerar todo flujo de
fuerzas, energía y materia así como cualquier interacción
entre los mismos. El movimiento entre dos elementos de
maquina es esencial en cuanto la conversión de la
energía mecánica en energía térmica y este mecanismo
es parte integrante de los análisis tribológicos para su
realización más eficiente.
El desgaste no es más que un flujo no deseable de
materia que tiene como premisa el control de diversos
factores que incluyen la fuerza aplicada y el calor
generado durante el movimiento y el proceso de fricción.
Este proceso tiene su origen en el área de contacto entre
las superficies en movimiento. Da los análisis
anteriormente realizados se sabe que en este proceso
(mecanismo de desgaste) juegan un factor esencial,
factores de tipo mecánico y geométrico referidos a las
superficies en contacto de los cuerpos en movimiento. El
problema puede tener dos consideraciones esenciales en
los cálculos de diseño; en el primer caso, se trata de la
llamada fricción seca o de lubricación limite; en el
segundo de la fricción lubricada en forma hidrodinámica.
II. DESARROLLO
El diseño de las capas de contacto.
En el caso de la fricción seca o de lubricación límite hay
que considerar las características geométricas de las
superficies en contacto; si estas son conformadas o no
conformadas (ver Figura1).
Fig. 1. Tipos de superficie en el contacto
En ambos casos, se generan concentraciones de
esfuerzos, debido a la carga aplicada; no obstante, esta
concentración es mayor en el caso de las superficies no
conformadas, siendo crítico el punto de salida del
contacto, aun en el caso de una superficie no
conformada lubricada. Por supuesto, las características
geométricas de ambas superficies juegan un papel
determinante en los valores de los esfuerzos creados, ya
que el contacto entre las superficies se genera
esencialmente en las rugosidades más salientes de
ambas superficies, lo que a su vez es función de sus
calidades superficiales. En el caso de las superficies no
conformadas, aun cuando las superficies fuesen
completamente lisas, el punto crítico anteriormente
señalado, es en el que se generan esfuerzo elevados. Si
los esfuerzos generados están dentro de condiciones de
comportamiento elástico, estos pueden ser calculados
aplicando la teoría de Hertz, considerando el área donde
están generados los esfuerzos como Hertziana.
Si las áreas son conformadas y existe lubricación, los
esfuerzos se ven reducidos significativamente, al
producirse el contacto no directamente entre ambas
superficies, al estar estas separadas por la acción de la
capa de lubricante entre las mismas, siempre que las
condiciones de trabajo estén dentro de la llamada de
lubricación hidrodinámica.
Es importante también tener en cuenta que en ambos
casos, se genera, producto del contacto, incremento de
la temperatura, que también tiene que ser tenido en
cuenta en el diseño, tratando de disminuirlo en lo posible
tanto por las características del propio diseño, como en
cuanto a la selección de los materiales del par y del
lubricante a emplear. De esta forma el carácter
multidisciplinarios de la Tribología, aparece aquí con
características bien definidas así como la necesidad de
que en el diseño juegue un papel principal, los aspectos
tecnológicos, En ocasiones, los diseñadores no tienen en
cuenta los funcionamientos principales de las máquinas y
en particular, los nudos tribológicos, no buscan el diseño
óptimo para cada etapa.
En todo diseño, hay dos aspectos esenciales que todo
diseñador debe considerar, uno el relacionado con la
prevención del contacto de daño entre las superficies y el
segundo, el tener en cuenta los lubricantes a emplear
como materiales de ingeniería. Esto incluye no solo el
empleo de lubricantes como tercer cuerpo en el par
tribológico, sino también la aplicación y diseño de capas
superficiales acordes con el tipo de fricción a desarrollar.
Para esto, el conocimiento actualizado del logro
alcanzado mundialmente en nuevos materiales es vital.
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Para prevenir el contacto de daño, el diseñador debe
tener en cuenta las concentraciones de esfuerzos de
riesgo en el funcionamiento. En cuanto al empleo de
capas superficiales que protección al daño, las cuales
deben ayudar en la disminución de las presiones de
contacto. Para esto la capa externa, cuya función
fundamental es disminuir la fricción debe estar asentada
sobre otra capa de substrato que “muelle” el efecto de la
carga; de esta forma no solo se logra disminuir la fricción,
sino transmitir en forma adecuada la carga. En cuanto a
los materiales que forman parte de los dos cuerpos en
contacto, un aspecto esencial es el de la calidad
superficial de los mismos. Un lubricante puede haber
sido seleccionado adecuadamente y en el trabajo,
romperse la capa límite por el efecto de las rugosidades
superficiales de los cuerpos en contacto.
El diseño de la capa y la selección del material a emplear
deben tener en cuenta además, si el par es de forma
conformada o no ya que en cada caso, las características
del diseño variaran. En superficies conformadas, las
capas deben tener las características, en el material que
actuara como fusible en el mecanismo, de ser más
blandas que el contra cuerpo y también que el material
que le sirve de substrato.
Siempre que la capa no haya sido diseñada como
excesivamente suave o de dimensiones demasiado
gruesas, que evite el efecto muelle del substrato, el área
de contacto, así como la profundidad de penetración de
las asperezas del contra cuerpo más duro, nunca será tan
grande como en el caso de pares de superficie no
conformada. Si la capa es lo adecuadamente fina, bien
adherida al substrato y este es lo adecuadamente
resistente y rígida, el funcionamiento del par estará
dentro de los parámetros satisfactorios.
Un factor de diseño importante es que el espesor de la
capa no puede ser menor que la profundidad de
penetración. Las características de la capa en los pares de
fricción lubricados, deben incluir la posibilidad de
acomodarse a cualquier desalineación o deformación y
las mismas deben estar compuestas en su estructura por
la presencia de partículas duras con una adecuada
adherencia a la matriz de forma que al desgastarse la
matriz más blanda, el contacto se generara con los
puntos sobresalientes de las partículas duras, jugando
una doble función; primero la de disminuir el área de
contacto y segunda el no permitir que la penetración de
las irregularidades del cuerpo más duro, lleguen a
destruir la capa. Las capas también deben estar
diseñadas para que el proceso de fatiga que puede
llevarse a cabo no sea tal que logre su endurecimiento,
por deformación, con un posterior desprendimiento de
partículas de la capa.
En el caso de engranajes, las capas serán diseñadas para
trabajo de superficies contrapuestas, con características
diferentes a las anteriores. En este caso la profundidad
de penetración será mayor, debido a que las cargas
también lo son. Aquí, el área Hertziana de contacto es
más grande. Para este caso la capa debe ser más
resistente y rígida volumétricamente, así como más
resistente que el substrato, ya que es la capa, la que
tendrá la función principal en soportar las presiones de
contacto. Para este tipo de trabajo, son favorables las
capas logradas por endurecimiento superficial, ya sean
estas templadas por alta frecuencia, cementadas,
nitruradas o cromadas.
Problemas tribológicos en diferentes importantes
elementos de máquina.
Cojinetes de deslizamiento lubricados.
Los cojinetes de deslizamiento lubricados, son diseñados
para trabajar en condiciones de lubricación
hidrodinámica. Para esas condiciones, las capas de los
dos cuerpos están separadas mediante un flujo de
lubricante tal que garantiza una capa de lubricante, la
cual no solo evita el contacto directo entre las dos
superficies, sino también el sobrecalentamiento, al
facilitar la evacuación del calor generado.
En ocasiones, no obstante, ocurren desalineaciones, bien
por problemas iniciales de montaje o como
consecuencia, en el tiempo, de distorsiones elásticas o
térmicas, debidas al contacto metal- metal. El contacto
puede tener lugar en el arranque o en la parada del
equipo, momentos en que se rompe debido al régimen
de velocidad en estos, de la capa de lubricante que
garantiza el funcionamiento hidrodinámico. De igual
forma, pueden ocurrir sobre cargas que no solo rompan
el funcionamiento hidrodinámico en la capa, sino que se
produzca la presencia de partículas duras, desprendidas
en el contacto. Es susceptible también la presencia de
gases de características corrosivas que provoquen un
desgaste químico. En ese caso las partículas pueden ser
removidas mediante procesos de mantenimiento en
tiempo; sin embargo puede tener lugar que las partículas
estén embebidas en las capas, provocando
posteriormente un desgaste abrasivo de partículas fijas.
Para estos casos, los recubrimientos por cromado son los
más efectivos.
Rodamientos.
Los rodamientos son unos de los elementos más usados
en las máquinas y son de los que presentan mayores
problemas de contacto Hertziano. Existen dos tipos de
rodamientos, las cajas de bolas y los rolletes, sin
embargo, los problemas asociados con la naturaleza del
contacto y las leyes que gobiernan la fricción y el
desgaste, son comunes a los dos tipos. Aunque los
rodamientos son diseñados para un funcionamiento de
rodadura pura en el contacto, en la práctica se presentan
deslizamientos.
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Todo rodamiento es caracterizado por dos factores
importantes, la carga media estática que debe soportar y
la vida útil del mismo. La carga media está considerada
como la carga máxima que es aplicada y que no provoca
una deformación en el elemento de contacto (bola o
rodillo) o en la pista de rodadura superior a 0,001 d,
siendo d el diámetro de la bola o rodillo. En el caso de la
vida útil, esta se considera como la capacidad dinámica
del rodamiento o lo que es lo mismo, la carga a la cual se
garantiza una vida útil de un millón de revoluciones y que
la probabilidad de fallo es de un 10%.
En los rodamientos también juega un papel importante la
lubricación, existiendo inclusive rodamientos de
características de auto lubricación. El objetivo de esta en
los rodamientos es doble, pues no solo se tiende a
trabajar para disminuir el coeficiente de fricción, sino
también para prevenir el fallo. Es claro que entre factores
hay una estrecha relación, por lo que, el garantizar una
fricción máxima entre determinados valores que
dependerán de las características del rodamiento, influirá
de manera decisiva en la disminución del fallo.
Pistones, aros de pistón y cilindros.
Entre los elementos de máquinas más comunes se
encuentra el conjunto cilindro, pistón, aros de pistón.
Este conjunto no solo forma parte vital en los motores de
combustión interna, sino también de compresores,
extractores de vació y bombas. La función principal de
este conjunto es el de sellar, hacer más eficiente y
balancear las acciones de la fuerza que producto de la
combustión interna se aplican sobre la cabeza del pistón.
La acción de sellado la ejerce principalmente los aros de
pistón. El conjunto en la mayoría de los casos actúa de
forma lubricada, aunque en algunos casos en que se
requiere resistencia ante agentes corrosivos, se trabaja
con elementos poliméricos que tienen características
auto lubricantes. En los lubricantes empleados en estos
elementos, es esencial la viscosidad, reemplazándose
estos lubricantes de forma que su viscosidad aumente
cuando se produce desgaste en el conjunto. El fallo en
estos conjuntos ocurre y es detectado a medida que se
comienza a producir debilitamiento en la compresión que
normalmente se genera en el proceso de combustión.
Aquí el diseño del conjunto es de carácter técnico
económico, pues si se trata de incrementar la lubricación,
esto repercute en alto consumo de aceite. El desgaste en
estos conjuntos se experimenta fundamentalmente cerca
de la cabeza del pistón que es donde se desarrollan las
mayores presiones, así como la mayor velocidad de
traslación y las más elevadas temperaturas, siendo el
lugar menos favorable para la acción del lubricante.
Además de estos factores en el interior del conjunto se
producen también acciones corrosivas, debido a la
generación de ciertos gases entre ellos sulfuros, producto
de la combustión, cantidad mayor, cuanto menos
eficiente sea el proceso combustivo. Los aceites del tipo
alcalino tienden a activar el proceso de desgaste.
A medida que la trayectoria del cilindro y los aros, por el
interior del cilindro, aumenta, o sea, a medida que el
periodo de trabajo es mayor, el desgaste también se
tendera a incrementar. Para extender la vida útil de estos
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conjuntos es esencial cumplir con los parámetros
recomendados por los diseñadores para el periodo de
asentamiento, referidos estos al trabajo en ralentí del
motor, hasta alcanzar las temperaturas propias de
trabajo así como el que la lubricación haya llegado hasta
todos los elementos del motor. Desde el punto de vista
de las capas protectoras en estos elementos se ha
empleado con resultados satisfactorios, la fosforación, el
cromado así como recubrimientos poliméricos.
Levas y seguidores.
Hasta el momento, a pesar de los elementos brindados
por la teoría de la lubricación hidrodinámica, no ha
habido una total comprensión del contacto, en el
conjunto leva-seguidor, para un diseño eficiente. Por otra
parte, este conjunto es tratado en todos los libros de
diseño y tiene amplio empleo en la ingeniería, pero no ha
tenido de por si una amplia literatura. Los esfuerzos de
contacto que se generan en el trabajo de estos conjuntos
son elevados, siendo uno de los mayores el que se
produce en los motores de combustión interna, que
puede llegar a ser de entre 650 y 1300 MPa. , con una
velocidad de desplazamiento de 10 m/s. Aunque la
lubricación juega un papel esencial en estos mecanismos,
no menos importante lo es el de la calidad superficial.
Aquí la fricción no tiene un papel predominante en el
funcionamiento, siendo su papel principal el que se
genere el menor calor posible por fricción. Lo principal en
estos mecanismos es el garantizar el mínimo desgaste
durante el trabajo y que, producto de las presiones de
contacto, no aparezcan grietas en la superficie de la leva.
En cuanto a la lubricación el diseño debe estar dirigido a
lograr una capa lubricante de adecuado espesor. Se sabe
que una reducción en el radio de la cabeza de la leva
tiende a incrementar los esfuerzos de contacto, pero
también la velocidad de trabajo en ese punto y como
consecuencia la capa de lubricante. La temperatura que
se genere, es también un elemento importante a tener
en cuenta, sabiendo que al incrementarse esta puede
ocurrir limado en la superficie por arrastre de las capas
externas. Por otra parte, los parámetros de trabajo en
este mecanismo no son constantes, siendo otro aspecto
a tener en cuenta en su diseño.
Discos u otros elementos de transmisión de torque por
fricción.
En estos elementos se pueden presentar acciones de
forma diversa, la de transmisión por deslizamiento con o
sin la presencia de lubricante y la de transmisión por
rodadura. El principio en los primeros es de dos
elementos que deben desplazarse juntos, sin
deslizamiento de uno con respecto al otro, siendo
capaces de transmitir una fuerza periférica de uno al
otro. En los discos lubricados, la condición de trabajo es
de un régimen elastohidrodinámico. La tracción por
fricción puede ser graficada contra la velocidad de
deslizamiento, encontrándose tres etapas como las
señaladas en la figura (Fig. 2).
Fig. 2 Gráfico que se obtiene al expresar en un sistema de
coordenadas la tracción por fricción contra la velocidad
de deslizamiento.
En la primera etapa I, el comportamiento es lineal
durante el cual, la tracción por fricción es proporcional a
la velocidad de deslizamiento. En la segunda etapa, II, en
la cual, luego de alcanzar un máximo, se mantiene un
comportamiento estable de trabajo, pasando después a
la tercera etapa, III, en la que ocurre un descenso rápido
de la tracción por fricción, si la velocidad de
deslizamiento se ve incrementada después de un valor
dado. La primera etapa muestra una relación con las
características reologicas del aceite y de su viscosidad,
dependiendo la pendiente de la recta y el valor de la
estabilización de trabajo de esas características. El
comportamiento en la segunda etapa es sorprendente.
Se estima que en determinadas circunstancias, un
lubricante dado sometido a las presiones Hertzianas que
se generan en el contacto, se comporta como un vidrio
sólido, que como sólido tiene un valor máximo de
tracción que corresponde al valor máximo de su
resistencia a la tracción. La caída de la tracción en la
tercera zona se atribuye a la disminución de la viscosidad
asociada con el incremento de la temperatura del
lubricante.
En los elementos de fricción que presentan contacto por
rodadura, los esfuerzos máximos de Hertz serán
superiores a 2 600 MPa, pero en condiciones normales
de operación, la velocidad de deslizamiento es del orden
de 1 m/s, lo que es una proporción mínima de la
velocidad de rodadura. La tracción por fricción depende
para la efectividad de la velocidad de fricción que se
transmita a través del lubricante, en el contacto,
requiriéndose del máximo coeficiente de fricción. Como,
en estos casos, la velocidad de deslizamiento es
relativamente baja, es factible seleccionar materiales
para la superficie de trabajo, que sean muy resistente a
los fallos por pitting.
Engranajes de involuta.
Estos engranajes se caracterizan por que el contacto, en
todo momento, se ejerce sobre una línea que es
tangente a los diámetros pitch de ambas ruedas
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dentadas, no debiendo producirse en este contacto
deslizamiento alguno. No obstante en ciertos momentos
el contacto se ejerce en el adendum o sobre el
dedendum. En estos momentos tiene lugar en la zona de
contacto cierto deslizamiento. Es por ello que la causa
más probable de fallo en estos elementos es el pitting, en
el contacto en el diámetro pitch, mientras que en el
adendum y el dedendum lo es el arrastre de material, o
sea un proceso de limado.
Hoy en día se ha demostrado que en engranajes de capas
endurecidas y de buena calidad superficial, el limado solo
tiene lugar en los momentos en que el par de ruedas
dentadas se ve sometido a intervalos de desaceleración o
de sobre carga, no obstante antes de que el limado tenga
lugar, tiene la ocurrencia antes un mecanismo de daño
en la zona cercana a la punta de ambos engranajes, daño,
cuyo mecanismo de desgaste es la abrasión, causada por
partículas desprendidas en esta zona. Este mecanismo
tiene su origen en un proceso de fatiga por los esfuerzos
Hertzianos que se generan. Las pequeñas grietas de
fatiga inicialmente formadas, se extienden debido a la
acción que ejerce el lubricante atrapado en estos
intersticios. Aun así, la acción del lubricante es muy
beneficiosa al alargar la vida del elemento que hubiese
llegado al fallo de una menor vida útil por otros procesos
de daño.
En el diseño de engranajes predominan dos criterios
básicos para la lubricación de los mismos; uno el de
espesor mínimo de capa lubricada y el otro el de
temperatura de trabajo critica. Las recomendaciones son
de que en engranajes de pocas revoluciones y que
operen por encima de 2 000 MPa, la capa de lubricante
debe ser de un espesor solo de algunos micrones, lo cual
muestra como resultado de un desgaste solo después de
miles de horas de operación. En engranajes de altas
revoluciones, el fallo tiene lugar con espesores de capa
mayores de 150 nm y este ocurre por limado o arrastre
de material.
En cuanto al concepto de temperatura critica, el mismo
expresa que solo ocurrirá limado de la superficie si el
valor de la temperatura critica es alcanzado, lo cual esta
íntimamente relacionado con las características del
lubricante y del material de ambos dientes en contacto.
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Engranajes hipoidales.
Estos engranajes se emplean principalmente en
transmisiones en ángulos de 900. En los dientes se
producen acciones de rodadura características y también
deslizamiento; o que hace el trabajo de estos elementos,
crítico desde el punto de vista de las cargas superficiales
que se generan. En estos casos es esencial el empleo de
lubricantes de presión extrema, o sean aquellos que
tienen aditivos que forman capas resistentes a estas
presiones, aun a temperaturas elevadas. Entre estos
lubricantes se encuentran aquellos con contenido de Pb y
azufre, preferiblemente en engranajes cuyas superficies
no hayan sido fosfatadas.
Estos lubricantes son satisfactorios en su trabajo para
regímenes de alta revoluciones y no en de altas potencias
de transmisión y bajas velocidades. En estos casos son
preferibles los lubricantes con aditivos de Pb y cloruro de
azufre. Los mecanismos principales de desgaste en estos
engranajes son el limado y el pitting.
Engranajes sinfín.
Estos engranajes pueden ser considerados como
especiales, debido a que el grado de conformación de las
superficies en contacto es muy superior a cualquiera de
los otros tipos de engranajes. Pudiesen ser clasificados
como un par de fijación por tornillo. Sin embargo, la
diferencia con estos últimos es que en los engranajes
sinfín se presenta un elevado deslizamiento durante el
contacto. En su trabajo, dos aspectos son esenciales, su
rigidez y la calidad del acabado superficial. La mejor
combinación de materiales para estos pares es la del
bronce fosfórico con acero aleado endurecido.
Los lubricantes a emplear deben ser aquellos de
contenido de aditivos activos superficiales y la mejor tipo
de lubricación resulta ser el límite. De esta forma, el
desgaste puede ser medio y el mecanismo fundamental,
el corrosivo debido a la acción de la lubricación.
III. CONCLUSIÓN
Como conclusión puede observarse que el papel de los
diseñadores de hoy está basado en el conocimiento no
solo de los elementos del diseño en sí, sino también en el
de los materiales (incluyendo los lubricantes como
material de ingeniería), los tecnológicos y por supuesto
los diferentes mecanismos de desgaste y sus
características. El propósito será el entrelazar los
conocimientos de diseño y tribológicos con el de las
tecnologías de materiales y su selección. Es
recomendable también el contar con elementos de
termodinámica y transferencia de calor. Resulta de
mucho interés las características de fricción de los
elementos que forman el par, así como las características
de la calidad superficial de los mismos.
BIBLIOGRAFÍA:
1) Martínez Pérez Francisco. ¨Libro de Tribología¨ En
proceso de edición.
2) Sarkar A.D. ¨Friction and Wear¨, Academic Press,
London, 1980
3) Ludema C. Kenneth, ¨Friction, Wear, Lubrication¨, CRC
Press Incompany, 1996
4) Kragelsky I.V., Dobychin M.N., ¨Friction and Wear,
Calculation Methods¨, Pertgamon Press, 1987
5) Martínez Francisco, ¨Tribología, Ciencia y Técnica para
el Mantenimiento¨, UTEHA, México, 1991.
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ANÁLISIS DE LOS MODELOS DE MANTENIMIENTO
INDUSTRIAL EN RELACIÓN A LA EFICIENCIA ENERGÉTICA
Una de las variables a tener en cuenta en todos los procesos productivos o de
explotación de edificios e instalaciones debería ser la eficiencia energética. Los
modelos de mantenimiento industrial tienen en cuenta principalmente la
disponibilidad y fiabilidad de los activos, pero debe introducirse con mayor fuerza
la vigilancia de la variable energía. En este artículo se muestra de una manera
suscita una comparación entre los diferentes modelos organizativos
comparándolos con su implicación en esta variable.
Por:
Francisco Javier Cárcel
Doctor Ingeniero Industrial
Doctor en Ciencias Económicas y
Empresariales
Ingeniero en Electrónica
Licenciado en Ingeniería mecánica
y energética
Profesor de la Universidad
Politécnica de Valencia
fracarc1@csa.upv.es
España
E. Peñalvo López
Ingeniero Industrial.
Universitat Politècnica de València
elpealpe@upvnet.upv.es
España
El presente artículo, coincide en buena parte
con el publicado en el número anterior, pero
plantea algunos aspectos adicionales
importantes que vale la pena revisar y por ello
ha sido publicado.
Nota editorial.
José A. Cárcel Carrasco
Ph.D. Student.
Tecnatom S.A
jacarcel@tecnatom.es
España
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1. INTRODUCCIÓN
La ingeniería del mantenimiento debe actuar sobre todo el
proceso productivo, y una de las variables debe ser la
eficiencia energética. El mantenimiento productivo total
(TPM) y el basado en la fiabilidad (RCM), así como sus
múltiples variaciones desarrolladas en los últimos veinte
años, son dos de las opciones organizativas más usadas en la
industria, y aparte de su componente fundamental técnico, es
preciso el estudio de cómo se gestiona y transmite el
conocimiento en estas opciones. El modelo RCM [1] está
basado en la fiabilidad que surge en los años sesenta como
respuesta a los problemas en aquel momento planteados:
crecientes costes de mantenimiento, bajos niveles de
disponibilidad, insatisfactoria efectividad del mantenimiento
preventivo, etc. Básicamente utiliza los conocimientos y
experiencia del personal de mantenimiento y de producción
para identificar, a partir de las metas de producción, los
requerimientos de mantenimiento de cada unidad operativa,
optimizar los rendimientos de esas unidades y alcanzar los
resultados esperados.
El TPM [2-3] es un modelo cuyo planteamiento opera sobre la
gestión de los activos físicos, y que entiende como básica la
implicación del operario como responsable de la calidad del
producto y la fiabilidad operativa. Fue definido por primera
vez en 1971, y como Nakayima indicó, el TPM tiene tres
significados diferentes: Búsqueda de la eficacia económica,
Prevención del mantenimiento a través del “diseño orientado
al mantenimiento”, y participación total de los trabajadores
mediante el mantenimiento autónomo.
✓ Sociales: ausencia de contaminación, ahorro de energía,
etc.
A partir de unos objetivos bien definidos, se plantea la
planificación y control de la actividad de mantenimiento
orientada, así, a alcanzar esos objetivos. Esto pasa por el
control o dominio del comportamiento de los sistemas,
equipos o instalaciones de la planta y por una gestión
adecuada de esos activos; entendiéndose por tal, una
actuación que optimice tanto el valor real de los activos,
como su funcionamiento.
La función de mantenimiento cumple, en consecuencia, con
dos grandes objetivos: en primer lugar, conservar el estado
de los activos, en segundo, mejorar sus niveles de
disponibilidad al más bajo coste, pero todo ello debería ir
ligado a una mejora de la eficiencia energética de los
procesos.
Un programa inicial de RCM puede comenzarse cuando el
producto está en servicio para renovar y mejorar el programa
existente de mantenimiento que ha sido preparado a partir
de la experiencia o de las recomendaciones del fabricante, sin
el beneficio que proporciona un enfoque normalizado como
el del RCM (UNE-EN200001-3-11, 2003) (figura 1). En la figura
se muestra que la variable eficiencia energética no aparece
en el programa de seguimiento y actuación del
mantenimiento, lo cual hace pensar en la superación de los
modelos organizativos del mantenimiento para su mejora.
Suele afirmarse que el RCM es un sistema que orienta los
problemas y sus soluciones de arriba a abajo, mientras que el
TPM lo hace de abajo (grupos autónomos) a arriba.
El mantenimiento efectivo [4], y más en concreto el basado
en el conocimiento MBC [5] es un modelo basado en la
gestión del conocimiento y el auto-aprendizaje. El
mantenimiento basado en la eficiencia energética MBEE [6],
trata de aunar los esfuerzos de las diversas técnicas, con una
orientación mixta, incidiendo en la mejora en la fiabilidad en
el ahorro energetico.
El objetivo básico de la función de mantenimiento puede
expresarse como la gestión optimizada de los activos físicos
[7]. Esta optimización debe obviamente orientarse a la
consecución de los objetivos empresariales, algunos de los
cuales se reflejan a continuación, clasificados en varios
epígrafes:
✓ Económicos: mayor rentabilidad y beneficio, menores
costes de fallo, mayor ahorro empresarial, menor inversión
en inmovilizado o en circulante, etc.
✓ Laborales: condiciones adecuadas de trabajo, de seguridad
e higiene, etc.
✓ Técnicos: disponibilidad y durabilidad de los equipos,
máquinas e instalaciones [7].
Figura 1. Evolución de un programa dinámico de
mantenimiento RCM, e información requerida. Fuente: UNE-
EN200001-3-11, 2003.
2. Los sistemas de mantenimiento en relación a la
eficiencia energética
A partir del análisis de los aspectos tácticos y estratégicos de
los modelos RCM, TPM y MBC, a la planta industrial, se
obtienen las siguientes consideraciones en relación con las
carencias y dificultades que se presentan en la gestión de la
eficiencia energética. En especial, se considera lo relativo a la
energía necesaria en los procesos, el nivel de conocimiento,
su repercusión en el ciclo de vida de las máquinas y
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equipamiento, así como entrar en procesos de reingeniería
de planta que redunden en un mayor nivel de fiabilidad con
menor consumo energético (Figura 2).
ubicar el sistema teniendo en cuenta la variable eficiencia
energética, entre los sistemas de referencia actuales.
En concreto, se puede resumir las siguientes consideraciones
que se juzgan relevantes:
a) Relevancia del elemento generador de costes.
b) Características de la información: Los datos históricos.
c) Características de flujos de energía de equipos y procesos.
Modelación energética..
d) Características de la fiabilidad: los modelos del fallo.
e) Características del conocimiento: la experiencia no
registrada.
f) Características medioambientales: El respeto al medio
ambiente.
g) Aprendizaje y entrenamiento.
h) Sistemas de información de mantenimiento.
Toda empresa, industrial o de servicios, de mayor o menor
tamaño, debe plantearse si sus instalaciones y procesos
responden a un diseño optimizado desde el punto de vista
energético. Una gestión energética adecuada dentro de la
empresa conlleva el uso eficiente de la energía y, por
consiguiente, la reducción de los costes energéticos en los
procesos de producción.
Tabla 1: Esquema comparativo de sistemas de organización
del mantenimiento.
4. Análisis de los principios basados en la eficiencia
energética.
Se comentan a continuación, de forma sucinta, los principios
(recogidos en la tabla 1) en los que se debe basar un sistema
de mantenimiento basado en la eficiencia energética:
Figura 2: Esquema metodológico basado en la eficiencia
energética.
3. Esquema Comparativo de las técnicas organizativas
del mantenimiento industrial.
Se presenta en la tabla 1 un esquema comparativo del RCM,
TPM, MBC y Mantenimiento basado en la eficiencia
energética, MBEE. En él, se recogen las similitudes y
diferencias básicas entre los tres sistemas, lo que permite
• Condiciones de Estado. Fijar las bases sobre las que se ha
realizado el estudio (condiciones de funcionamiento).
• Condiciones energéticas. Conocimiento profundo del
reparto de consumos de planta entre los diferentes equipos
consumidores. Contabilidad energética.
• Condiciones sectoriales. Establecer los ratios actuales de
intensidad energética que permitan evaluar los niveles de
eficiencia energética en el tiempo, y con respecto al sector
productivo.
• Condiciones de Operación. Analizar los estados de
operación de determinados equipos desde el punto de vista
del rendimiento energético de la instalación.
• Condiciones de Oportunidad. Presentar las oportunidades
de ahorro energético y económico detectadas con el objeto
de:
o Evaluar el potencial de mejora de determinadas
acciones con el fin de disponer de un orden de magnitud
que permita conocer el impacto a nivel de ahorro
económico asociado a dicha acción
o Definir un sistema de medida que permita realizar un
seguimiento sobre las acciones asociadas a consumos
residuales y seguimiento de acciones de mejora
realizadas
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o Definir acciones de ahorro energético en cuanto a
volumen de ahorro e inversión, que permitan decidir
sobre la ejecución del proyecto en cuestión.
• Condiciones de Fiabilidad. El Estudio de Fiabilidad presenta
las valoraciones, análisis y recomendaciones realizadas en
relación con los equipos eléctricos y energéticos, las redes
eléctricas y la organización de la actividad de
mantenimiento [7]. El contenido del estudio de fiabilidad se
basa en la información recopilada en planta durante la vida
útil y tiene por objeto evaluar el rendimiento energético de
las instalaciones y ofrecer mejoras para cubrir las
necesidades de energía de la empresa
• Consideración del LCC: El coste del ciclo de vida del equipo y
del proceso es el elemento evaluador básico. Se contempla
el análisis energético para promover pequeñas inversiones
de mejora, incluyendo retornos intangibles.
• Sistemas de información basados en la utilidad, la
contribución, y la Gestión de la eficiencia energética. Se
trata de uno de los mecanismos que permite el
aligeramiento de los sistemas informativos y la agilidad en
la decisión, para incidir en LCC y el ahorro energético.
• Gestión del conocimiento: La base del sistema consiste en
prestar atención a los procesos del conocimiento ligados a
la gestión de los activos de la planta, a los tres tipos de
experiencia y la fiabilidad de la eficiencia energética.
Los principales objetivos que se desean conseguir con el MBEE
en política energética de cara a la empresa industrial pueden
resumirse en:
• Adquirir la energía en las mejores condiciones de precio y
calidad de suministro, adecuando la gestión de estos
aprovisionamientos a los cambios que en estos mercados se
están produciendo.
• Conocer y controlar, de manera precisa, los consumos
energéticos mediante un sistema de información
adecuadamente diseñado que permita establecer objetivos
concretos en la mejora de la eficiencia en el uso de la
energía.
• Optimizar la eficiencia de equipos y procesos analizando los
flujos de energía en los mismos. Este análisis mostrará si es
posible ahorrar más energía rediseñando el equipo o
proceso o utilizando otro alternativo.
• Usar la energía de forma racional, lo cual conducirá a
ahorros de energía con baja inversión.
• Aunar esfuerzos en la reducción de costes energéticos,
mediante la colaboración en proyectos tanto con empresas
del sector como con otras empresas.
• Aprovechar y potenciar el capital humano disponible, ya
que la reducción de costes de la energía no depende
exclusivamente de la tecnología, sino que está muy ligada a
la concienciación de las personas.
• Identificar los “consumos evitables”, tanto en horas
productivas como de no producción.
Deberemos tener en cuenta:
• La energía es un recurso equiparable al resto de los factores
de producción.
• La incidencia de los costes energéticos sobre los costes de
producción, y por tanto del precio de venta, debe tenerse
siempre en cuenta.
• La recogida sistemática de información, a poder ser
mediante sistemas informáticos, permite estudiar las series
históricas de producción y consumos de energía.
• La implantación de un sistema de gestión energética no
representa una inversión apreciable.
• Permite identificar oportunidades de aumento de eficiencia
y reducción de costes.
• Aumenta la sensibilidad hacia los temas energéticos y
medioambientales en materia de emisiones y residuos.
El primer paso para ahorrar energía es conocer los consumos,
lo que únicamente puede lograrse cuando se ha implantado
un sistema eficiente de contabilidad.
Debe de tratar de evitarse la costumbre habitual de registrar
únicamente los consumos con el objetivo de comprobar la
corrección de la facturación energética realizada por los
suministradores. Se suele conocer el gasto global originado
por el consumo de energía, diferenciando la facturación
eléctrica del resto, pero también se suele ignorar cual es el
consumo real y el gasto que este ocasiona.
Los objetivos de la Contabilidad Energética como base para el
mantenimiento basado en la eficiencia energética MBEE, que
en si misma constituye la base para establecer un Programa
de ahorro energético, deben ser:
• Mantener una estadística de consumos anual y mensual por
tipos de energía.
• Determinar los consumos globales y específicos.
• Asignar los costes energéticos sobre una base solida y
objetiva.
• Controlar de forma sistemática el consumo energético en
las distintas partes del proceso productivo, midiendo la
energía eléctrica utilizada, el consumo de vapor, el consumo
de agua caliente, el consumo de frio y el consumo de
combustibles.
• Analizar los consumos por comparación:
- Con series históricas propias.
- Con datos estándar tecnológicos.
- Con equipos similares de otras fabricas.
- Con estadísticas sectoriales.
Para iniciar la contabilidad se precisa disponer, como mínimo,
de la siguiente información básica:
• Consumos anuales, mensuales, semanales y diarios de cada
tipo de combustible y de energía eléctrica. Sería interesante
disponer de los periodos horarios.
• Relacionar los combustibles y energía eléctrica empleada
con la producción.
• Establecer los costes de energía unitarios.
• Conocer las equivalencias energéticas entre los distintos
tipos de combustibles y energías para poder comparar los
consumos energéticos refiriéndose a una unidad de
referencia común.
• El control energético que debe establecerse en la base de
las técnicas organizativas de mantenimiento tiene por
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objeto diagnosticar los diferentes equipos, áreas o centros
de consumo e incluso el conjunto de la fabrica. Este
diagnostico va siempre dirigido a la determinación de las
posibles mejoras por las que se puede obtener un ahorro
energético.
• La periodicidad de estos controles debe definirse en función
del consumo del equipo o proceso. Para ello, a partir de la
Contabilidad pueden detectarse consumos irregulares que
indiquen la necesidad de realizar una Auditoria.
• Para realizar una Auditoria, además de emplear los propios
medios, puede ser necesario consultar personal técnico
ajeno a la instalación, especialistas en energía, fabricantes y
suministradores de los diferentes equipos e incluso recurrir
a literatura técnica especializada.
• El objetivo final es conseguir mejoras que permitan
minimizar el consumo de energía y por tanto la factura
energética, para lo que se precisa:
- Evaluar los sistemas de medición existentes.
- Medir los consumos en las distintas líneas de producción,
áreas o zonas de trabajo.
- Analizar la gestión energética actual.
- Determinar las áreas de actuación, en orden a su
importancia.
- Decidir la instalación de nuevos equipos de control,
contadores de energía eléctrica, combustible, vapor, etc.
- Elaborar propuestas de actuación, valorando la repercusión
técnico-económica de las mismas.
Un primer paso consiste en ver los requisitos de energía de la
industria, en donde se especifica siguiendo un proceso de
análisis. En reuniones entre los diversos grupos propios o
externos de mantenimiento de la empresa, se crea un modelo
del funcionamiento de la instalación con el fin de:
• Identificar los puntos de proceso fundamentales desde el
punto de vista del suministro de energético.
• Caracterizar los sucesos no deseados que deben prevenirse.
• Resaltar los dispositivos o barras de bus que pueden
disparar estos sucesos de alto riesgo en el diagrama de
proceso.
trazan los planes para garantizar un rendimiento duradero de
la instalación (Mantenimiento) y mejorar éste (Modernización
y gestión). Dentro del plan de modernización, se proponen
acciones de actualización para devolver la instalación a su
rendimiento nominal cuando funcione en condiciones
degradadas.
5. CONCLUSIONES
Dentro de los sistemas técnicos de gestión de
mantenimiento, es necesario introducir la variable eficiencia
energética. Este factor influye directamente en la fiabilidad y
la eficiencia de todos los procesos así como el respeto medioambiental.
Dentro de las técnicas organizativas de
mantenimiento, el RCM busca metas de productividad,
mejorando la implantación y las políticas basadas en los
cálculos de la fiabilidad de diseño. El TPM se abre a la eficacia
global atendiendo más a la operativa y a la actividad de
mantenimiento, involucrando a los trabajadores. El
Mantenimiento basado en el conocimiento desarrolla una
filosofía de la utilidad y la necesidad, tanto a nivel de
procesos (de gestión u operativos) como de conocimiento
sustantivo. El MBEE une los principios del MBC, con el factor
energético (tanto de equipamiento e infraestructuras como
del conjunto del sistema), con el fin de monitorizar el ratio de
eficiencia energética, reducir los costes de mantenimiento,
incrementar la fiabilidad técnica en los sistemas estratégicos
de la industria y aumentar el ciclo de vida del equipamiento.
De esta forma, las personas implicadas podrán entender y
compartir las ventajas económicas de las conclusiones y
acciones recomendadas.
El segundo paso consiste en identificar los dispositivos clave
en relación con el rendimiento necesario. Para cada pieza de
equipo, máquina, proceso o sistema se estudiarán las
posibles acciones operativas a realizar englobadas dentro del
las operaciones de mantenimiento o mediante
remodelaciones del proceso y las condiciones de
funcionamiento (nivel de carga, número de operaciones de
conmutación, etc.). Además de ello, se lleva a cabo una
valoración cualitativa del estado del equipo. En un tercer
paso, un análisis de fiabilidad [7] cuantifica el nivel (para los
límites establecidos) de eficiencia energética y fiabilidad en
relación con la arquitectura del sistema y sus modos de
funcionamiento. El cálculo determina la forma en que cada
componente del equipo contribuye a la probabilidad de
conseguir el máximo ahorro de energía. En el cuarto paso se
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6. REFERENCIAS
[1] Moubray, J., “Reliability-Centered Maintenance”,
Butterworth-Heinemann, Oxford (1991).
[2] Nakajima, S., “Introduction to TPM”, Productivity
Press, Cambridge, MA, (1988).
[3] Nakajima, S., “TPM Development Program”,
Productivity Press, Cambridge, MA, (1989).
[4] Conde, J.; “El Mantenimiento efectivo: principios y
métodos”. Working paper, GIO-0500-UCLM, Ciudad Real
(1999).
[5] Cárcel, J.; “Sistema de Transmisión de la experiencia
y gestión del conocimiento en la ingeniería del
mantenimiento industrial”, Tesis doctoral, UNED (2002).
[6] Cárcel, J.; “Análisis de aspectos estratégicos
relacionales entre fiabilidad de explotación, Mantenimiento y
Eficiencia Energética, en plantas industriales (MBEE)”, Tesina
Máster Tecnología Energética para un desarrollo Sostenible,
UPV (2010).
[7] Sols, A; “Fiabilidad, Mantenibilidad, Efectividad, un
enfoque sistémico”, Comillas, Madrid (2000).
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convocatoria de artículos para su número ordinario bimensual se encuentra abierto.
La revista se constituye en un importante medio para la socialización y visibilidad de aportes que nuestras comunidades de
mantenedores vienen desarrollando, en especial, aquellos relacionados con la administración del mantenimiento y la
aplicación de labores tendientes a mejorar la confiabilidad de los activos físicos. Así mismo, son bienvenidos aquellos textos
de orden interdisciplinario que aborden problemas de la realidad industrial Latinoamericana.
Plazo de entrega: La convocatoria y recepción de artículos es permanente aquellos que se envíen antes del 15 de los
meses de Febrero, Abril, Junio, Agosto, Octubre, Diciembre de cada año, serán considerados para el numero
siguiente. Sin embargo pueden ser considerados en el Volumen 10, Número 2 de la revista,
aquellos que lleguen hasta el 15 de febrero de 2018.
Política editorial: Quince días después de la fecha de recepción de las colaboraciones el Comité editorial notificará a sus
autores si cumplen los requerimientos de calidad editorial y pertinencia temática por lo cual serán publicados.
Pautas editoriales:
1. Presentación del texto: enviar archivo electrónico en formato Word 2007, letra Arial, tamaño 10, a espacio sencillo,
hoja tamaño carta con una extensión máxima de 15 hojas.
2. Contenido del texto: una portada que contenga: título del artículo y nombre del autor (o autores, sin son varios),
títulos académicos o cargos que indiquen su autoridad en la materia.
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o Fotografía del autor en formato JPG.
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autor citando su fuente y en lo posible adjuntar su permiso de utilización y deben ser en formato JPG.
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escritor asume la responsabilidad frente a sus puntos de vista y opiniones.
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