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(GM-04)

1.1 **Mantenimiento**

Se conoce como mantenimiento toda acción que tiene como objetivo preservar un
artículo o restaurarlo a un estado en el cual pueda llevar a cabo alguna
función requerida. Estas acciones incluyen la combinación de las acciones
técnicas y administrativas correspondientes. Es decir es aquel conjunto de
operaciones para que un equipamiento reúna las condiciones para el propósito
para el que fue construido.

Es importante agregar que el mantenimiento no solo puede ser aplicado a los
activos físicos de una empresa u organización, sino también a los recursos
humanos que la integran, persiguiendo el mismo fin  del mantenimiento, el cual es preservar y/o
restaurar.

1.1.1 **Mantenimiento Preventivo**

En
las operaciones de mantenimiento, el mantenimiento preventivo es el destinado a
la conservación de equipos o instalaciones mediante la realización de revisión
y reparación que garanticen su buen funcionamiento y fiabilidad. El
mantenimiento preventivo se realiza en equipos en condiciones de
funcionamiento, por oposición al mantenimiento correctivo que repara o pone en
condiciones de funcionamiento aquellos que dejaron de funcionar o están dañados**.**

1.1.2 **Mantenimiento Preventivo basado en las condiciones**

El Mantenimiento
basado en las condiciones es técnicamente factible si es posible detectar
condiciones o funcionamiento degradado, si existe un intervalo de inspección
práctico, y si el intervalo de tiempo es suficientemente grande para permitir
acciones correctivas o reparaciones.

Debido a que los equipos complejos y sus componentes tendrán varias causas posibles de
falla, es necesario desarrollar una serie de acciones de mantenimiento
preventivo para el mismo equipo, y consolidar estas en un programa de MP. El programa tendrá tareas agrupadas por periodicidad y agrupadas por oficio.

El mantenimiento preventivo es el principal requisito para reducir la frecuencia y
severidad de las descomposturas de las maquinas. Se utilizan tres amplias
medidas para vigilar que el programa de MP sea completo:

·
Cobertura del MP.

·
Cumplimiento del MP.

·
Trabajo generado por rutinas del MP.

El
mantenimiento preventivo basado en las condiciones requiere monitorear una
variable que está estrechamente relacionada con la falla de los equipos. Es
necesario identificar que parámetro debe vigilarse y medirse. A continuación se
presentan una serie de técnicas de diagnósticos que ayudaran a desarrollar un
sistema de mantenimiento basado en las condiciones.

2.1 **Ventajas del Mantenimiento Predictivo**

A.
Reducción
de Paros

Los
Paros pueden ser clasificados en forzados y no forzados, y en programados y no
programados.

Un
paro forzado es aquella parada provocada por una avería y pude ser programado o
no programado. Si la avería se detecto con antelación a que pueda provocar
daños, entonces la reparación está planificada y se denomina **paro forzado programado.** Si la avería
no fue detectada o detectada con tan poca antelación que no se pudo planificar
la intervención, entonces se denomina **paro**
forzado no programado. **Las consecuencias de un paro varían de uno a otro**
pero siempre son negativas. Los paros no programados son los mas costosos y
peligrosos.

El
Mantenimiento Predictivo reduce la cantidad de paros de cualquier tipo.

1.      Paros
Forzados

Cualquier
avería de una maquina que implique una parada forzada tiene un fuerte impacto
en la rentabilidad de la planta.

Una
parada forzada, provoca que no haya ingresos y un aumento en los costes. Es
evidente que no se puede tener una planta sin paros forzados, pero se puede
minimizar el número de estos y así optimizar el beneficio.

Los
técnicos de mantenimiento aprovechan cualquier paro para corregir aquellos
defectos detectados con el programa de Mantenimiento Predictivo y evitar averías
mas tarde. Así disminuye el número de paros forzados.

2.      Paros
no Forzados

Los
paros no forzados son siempre programados y se realizan para inspeccionar las
maquinas, reemplazar las piezas gastadas y corregir los defectos detectados
para evitar paros forzados en el futuro. Son propios de una planta donde se
practica el mantenimiento preventivo; el intervalo entre paros nos forzados se
llama ciclo de mantenimiento.

En
una planta donde se practique el Mantenimiento Predictivo habran un numero
determinado de paradas no forzadas. Este número se puede reducir si, además, se
aplican técnicas de Mantenimiento Predictivo. Implantado este de forma
generalizada, normalmente solo se parara cuando se haya detectado un problema.

3.      Paros
no Programados

Un
paro no programado es causado por una avería de forma que no haya podido ser
planificada la reparación debido a que cuando se ha detectado ya se han
producido daños importantes en la maquina o su funcionamiento podía ser un
riesgo para los trabajadores, de forma que resulta obligado parar.

Cuando
la parada no puede ser programada, el tiempo de reparación es mayor ya que el
personal, las herramientas y los recambios no están preparados. Los paros no
programados se pueden minimizar con Mantenimiento Predictivo.

B.
Ahorro
en los costes de mantenimiento

La
utilización adecuada de la monitorización permite dedicarse a aquellas maquinas
que necesitan reparación, sabiendo con antelación que componentes tienen que
ser reemplazados, realineados o equilibrados. Esto implica:

·
Reducción del mantenimiento programado.

·
Reducción de averías inducidas por
mantenimiento.

·
Reducción de los stocks en piezas de
recambio.

·
Reducción de la duración de los paros
programados.

C.
Otras
ventajas del Mantenimiento Predictivo

·
Alargamiento de la vida de los equipos
de la planta.

·
Reducción de los daños provocados por
una avería.

·
Reducción del número de accidentes.

·
Funcionamiento mas eficiente y de mayor
calidad de la planta, puesto que se puede adaptar el ritmo de producción al
estado real de la maquina.

·
Mejora de las relaciones con el cliente
al evitar retrasos en las entregas por averías imprevistas.

·
Posibilidad de diseñar una planta de
mayor calidad. La experiencia obtenida al trabajar con estos métodos puede ser
utilizada a tal propósito.

3.1 **Aplicación del Mantenimiento Predictivo**

El
Mantenimiento Predictivo no puede aplicarse fácilmente, ni para cualquier tipo
de maquina o equipo. Su aplicación efectiva viene favorecida por diversas
circunstancias, entre las que destacaremos las que vamos a exponer
seguidamente.

Ante
todo es indispensable que su aplicación sea rentable, lo que a su vez supone
poder estimar los costes y beneficios que reporta ya que, en efecto, conviene
valorar si estos beneficios compensan los costes que comportaban las
actividades de Mantenimiento Predictivo.

Su
aplicabilidad se ve favorecida si la rotura de una maquina implica con mucha
probabilidad un riesgo para la seguridad, como por ejemplo, en plantas tipo
refinerías, donde se manejan materiales peligrosos. Los sistemas de
monitorización para Mantenimiento Predictivo disponen relés de alarma y disparo
que avisan a los operadores o paran la maquina si detectan variaciones
importantes en alguna medida.

También
se ve facilitada su aplicación cuando se trata de evitar la rotura de equipos
muy costosos. El Mantenimiento Predictivo permite detectar fallos con una
antelación tal que permite emitir la orden de parada del equipo antes de que
los daños sean muy graves. Por ejemplo, los grupos turbina-alterador de una
central, el horno de una fábrica de cemento, entre otros.

Asimismo,
cuando resulte esencial planificar el mantenimiento con precisión y antelación
será conveniente la implantación del Mantenimiento Predictivo. Ejemplos típicos
son los equipos situados en lugares remotos, donde las visitas de mantenimiento
son ocasionales. Esta circunstancia también aparece en equipos móviles que solo
regresan a la base en contadas ocasiones. Por ejemplo, la armada canadiense ha
instalado el Mantenimiento Predictivo en sus destructores con éxito.

Cuando
la planta o la maquinas son de fabricación reciente aun pueden quedar problemas
de diseño residuales. El Mantenimiento Predictivo permite detectar estos fallos
mientras el problema es aun pequeño, lo que proporciona datos evidentes sobre
posibles mejoras en el diseño.

También
conviene destacar el caso en que el fabricante puede ofrecer un servicio de
Mantenimiento Predictivo a los usuarios de sus equipos. De esta forma, el coste
por usuario se reduce y, además, el fabricante obtiene una experiencia muy útil
para el desarrollo y el diseño de su producto. En la actualidad, hay muchas
empresas que contratan el servicio de este tipo de mantenimiento a empresas
especializadas.

También
resulta de interés el Mantenimiento Predictivo cuando el equipamiento utilizado
en el mismo se puede emplear para otras aplicaciones como el control de
procesos, protección o equipamiento in situ.

Algunos
equipos de Mantenimiento Predictivo portátiles disponen de un programa para el
equipamiento de rotores con masas de prueba. Sin embargo, hay factores que, por
el contrario, no favorecen la aplicación del Mantenimiento Predictivo. Este es,
por ejemplo, el caso de plantas que funcionan con un nivel escaso de actividad.

Asimismo
ocurre otro tanto con equipos o componentes similares, la cantidad de los
cuales, es demasiado pequeña para que los ingenieros puedan obtener la
información necesaria que les permita interpretar el significado de los
parámetros. Téngase en cuenta que para conseguir experiencia en un tiempo
razonable, el numero mínimo de maquinas o componentes similares oscila entre 4
y 10, dependiendo de cada caso particular. Existe la posibilidad de
intercambiar información con otras plantas. Así, por ejemplo, en plantas como
las cementeras existen maquinas únicas como puede ser el horno. Entonces la
experiencia se adquiere intercambiando información con otras plantas o
solicitando la asesoría de especialistas.

4.1 **Diagrama de flujo de actividades del mantenimiento**
**predictivo.**

Aspectos económicos del mantenimiento
basado en la monitorización

La capacidad de detectar con
antelación las averías para los sistemas monitorizados, y la subsiguiente
reducción del tiempo de paro de las maquinas, puede proporcionar beneficios
clave a la empresa. Estos beneficios son:

·
Reducción del riesgo de paradas forzadas.

·
Reducción de los recursos necesarios
para las reparaciones.

·
Reducción de las pérdidas de ingresos.

·
Minimización de los costes de
mantenimiento.

·
Mejora de la seguridad de las
operaciones.

·
Reducir la cantidad y severidad de
averías en servicio.

Para
fallos en servicio pueden evaluarse los ahorros en costes teniendo en cuenta el
coste de la reparación, los costes por perdidas de producción, el tiempo de
paro estimado y la probabilidad del incidente. Si el fallo es detectado en una
revisión, los costes de rectificación son determinados por los materiales y
mano de obra de reparación.

Los
ingresos perdidos en un paro es el producto del tiempo de paro y los ingresos
perdidos por hora. Es muy difícil determinar a priori el tiempo de paro por una
avería porque en la práctica hay muchos imprevistos, pero hay una forma de
tener en cuenta este problema. Se trata de definir un factor de alcance que
multiplique el tiempo de paro entrado en el modelo. Variando este factor, el
coste total de una reparación de una avería en servicio puede ser valorado para
diferentes paros. Esto puede ser utilizado, por ejemplo, para averiguar los
ahorros en costes de tener ciertos recambios en stock que dependen de un
proveedor externo.

Otra
ventaja del mantenimiento basado en la monitorización es que el sistema
proporciona de forma automática el histórico de una maquina incluyendo el
tiempo entre averías. Esta estadística es clave para determinar el ciclo de
mantenimiento regular que optimiza los costes. La tendencia del tiempo entre
fallos y la degradación de la maquina puede ser utilizada para determinar
cuándo una maquina está llegando al fin de su vida útil. Los datos obtenidos
por el sistema de monitorizado proporcionan información vital para conocer la
vida de la maquina.

El mantenimiento
basado en la monitorización de la maquinaria puede ser desplegado para
determinar las necesidades del mantenimiento de una maquina, y suele ser
utilizado con el mantenimiento programado o preventivo para aumentar el ciclo
de mantenimiento y reducir la duración de las revisiones rutinarias.

Estos
beneficios pueden conseguirse con la información proporcionada con antelación
por el sistema de monitorización. Cuando se instala un equipo de este tipo en
una planta, la práctica habitual es empezar con una propuesta combinada, que
suele provocar la reducción en los costes y minimizar el mantenimiento
programado como resultado de la detección de fallos con el nuevo sistema.

Existen
varios tipos de sistemas de monitorización y los beneficios de cada uno deben
ser establecidos en función de su coste, la capacidad para detectar los fallos,
entre otros. Pero, en principio, cualquier sistema de monitorización bien
diseñado tiene potencial para alcanzar los ahorros en costes asociados con la
reducción de averías y de las rutinas de mantenimiento. Aunque siempre se debe
tener en cuenta la aptitud para el propósito en cuestión y la capacidad de
detectar los fallos de los diferentes sistemas, además de la habilidad de los
técnicos de manejar el sistema y tomar las acciones apropiadas de corrección.

**5.1 Tecnologías de Diagnósticos**

Antes de la creación de tecnologías
para evaluar la condición del equipo, los operadores y el personal de
mantenimiento acostumbraban confiar en sus propios sentidos: tacto
(temperatura, vibración, desgaste); olfato (temperatura, contaminación); vista
(vibración, temperatura, alineación); oído (ruido, vibración, cavitación,
desgaste); gusto (contaminación); y ese “sexto” sentido, que actualmente se
duplica como sistemas expertos de diagnostico. El objetivo de la inspección era
buscar una señal de falla inminente, de manera que la reparación pudiera
planearse, programarse y completarse para minimizar el impacto en las
operaciones y el costo total. La dificultad clave en el empleo de los sentidos
humanos es la subjetividad en la recopilación de los datos y su interpretación,
y la cantidad de tiempo disponible para reaccionar después que se determina la
condición.

Las
tecnologías de diagnósticos se han extendido en todos los sectores industriales
durante las últimas décadas. Las técnicas de mantenimiento basado en las
condiciones que se aplican más comúnmente son el análisis de vibraciones, el
análisis de aceites lubricantes, la tomografía, el ultrasonido, el monitoreo de
efectos eléctricos y los penetrantes.

* **Análisis de vibraciones**

La
vibración puede definirse como el movimiento de una masa desde su punto de
reposo a lo largo de todas las posiciones y de regreso al punto de reposo, en
donde está lista para repetir el ciclo. El tiempo que requiere para esto es su
periodo, y el número de repeticiones de este ciclo en un tiempo dado es su
frecuencia.

La
severidad de la vibración se denomina por la amplitud, o el máximo movimiento
de su velocidad pico y de su aceleración pico. El ángulo de fase a menudo se
mide cuando se compara el movimiento de una pieza que esta vibrando con
respecto a una referencia fija. Las maquinas vibraran a lo largo de un amplio
espectro de frecuencias. El análisis de vibraciones en el monitoreo de
condiciones se realiza comparando las características de las vibraciones de la
operación actual con respecto a una línea de referencia, la cual se midió
cuando se sabía que la maquina estaba operando normalmente. La selección de los
parámetros específicos a medir depende principalmente de la frecuencia de la
vibración.

Las
técnicas para el análisis de vibraciones pueden utilizarse para vigilar el
rendimiento del equipo mecánico que gira, realiza movimiento reciprocante o
tiene otras acciones dinámicas. Entre los ejemplos se incluyen las cajas de
engranes, los rodamientos, motores, bombas, ventiladores, turbinas,
transmisiones de banda o cadena, compresores, generadores, transportadores,
maquinas reciprocantes y maquinas indexadoras.

Los
siguientes son tres tipos comunes de análisis de vibraciones:

Ø  El
análisis de vibraciones de banda amplia monitorea el tren total de la maquina y
es útil para revisar información básica y tendencias, pero tiene un uso
limitado en señalar ares con problemas.

Ø  El
análisis de vibraciones de banda octava es mas útil, con el espectro dividido
en una serie de rangos que pueden comprarse con valores predeterminados para
descubrir desviaciones en la frecuencia de vibraciones.

Ø  El
análisis de vibraciones de banda estrecha es el mas útil como herramienta para
diagnostico, con la capacidad para determinar el area especifica del problema y
su causa.

* **Análisis de Lubricantes**

Cuando se analiza el aceite de una
maquina, existen varias técnicas diferentes que pueden aplicarse para
determinar la composición química del aceite y buscar materiales extraños en
el.

La ferrografia y la detección de
virutas magnéticas partículas de desgaste con base de hierro en los aceites
lubricantes para determinar el tipoy grado del desgaste, y pueden ayudar a
señalar el componente especifico que se está desgastando.

El análisis espectrometrico del
aceite mide la presencia y cantidad de contaminantes en el aceite mediante el
espectrómetro de emisión atómica u absorción. Es útil para determinar la
presencia no solo de hierro, sino también de otros elementos metálicos y no metálicos,
que pueden estar relacionados con la composición de las diversas partes de la
maquina, como rodamientos, cojinetes, anillos de pistones, entre otros. Es útil
cuando las partículas de desgaste están siendo generadas inicialmente en las
primeras etapas de falla, ya que dichas partículas son pequeñas.

La cromatografía mide los cambios en
las propiedades de los lubricantes, incluyendo la viscosidad, punto de
inflamación, pH, contenido de agua y fracción insoluble, mediante la absorción
y análisis selectivos.

* **Termografia**

Los usos más comunes de la
termografia, que mide la temperatura superficial mediante la medición de
radiación infrarroja, son los de determinar conexiones eléctricas deficientes y
puntos peligrosos, desgaste del refractario en hornos, y sobrecalentamientos
críticos en componentes de calderas y turbinas. Una cámara de rayos infrarrojos
muestra variaciones en la temperatura superficial, calibrada para proporcionar
la temperatura absoluta o los gradientes de temperatura mediante variaciones en
blanco y negro o a color.

* **Ultrasonido**

Existen varias técnicas para las
pruebas de ultrasonido, pero todas ellas se emplean para determinar fallas o
anomalías en soldaduras, recubrimientos, tuberías, tubos, estructuras, flechas,
entre otros. Las grietas, huecos, acumulaciones, erosión, corrosión e
inclusiones se descubren transmitiendo pulsos u ondas de ultrasonido a través
del material y evaluando la marca resultante para determinar la ubicación y
severidad de la discontinuidad. Esta técnica también se utiliza para medir la
cantidad de flujo.

* **Monitoreo**

de efectos eléctricos

Existen varias pruebas para
determinar la corrosión empleando un circuito eléctrico sencillo, el cual se
monitorea mediante instrumentación de diferentes grados de complejidad. El
Corrator utiliza el método de polarización electroquímica en un recipiente con
un líquido corrosivo. El Corrometer utiliza la resistencia eléctrica a través
de una varilla insertada en el entorno activo.

Los dispositivos más comunes
utilizados para monitorear o probar los motores o los generadores son los
generadores de voltaje, incluyendo fusionadores. Estos miden la resistencia del
aislamiento y aplican un voltaje de prueba que va de 250 a 10000 voltios.

* **Penetrantes**

Los penetrantes electrostáticos y de
tintes líquidos se utilizan para detectar grietas y discontinuidades en
superficies provocadas en la manufactura por desgaste, fatiga, procedimientos
de mantenimiento y reparación general, corrosión o desgaste general por agentes
atmosféricos. Se aplica el penetrante y se permite que penetre en las
anomalías. La superficie se limpia y así el penetrante se revela mediante
técnicas visuales, fluorescentes o electrostáticas.

**6.1 Sistemas Inteligentes de Diagnósticos o**
Sistemas Expertos.

Los
diagnósticos en el ámbito del Mantenimiento Predictivo pueden llevarse a cabo
por medio de sistemas diseñados al efecto. Los sistemas de diagnósticos son
maquinas de procesado que intentan simular el razonamiento humano.

Los sistemas de diagnósticos deben
ser efectivos y eficientes. Es decir, deben resolver los problemas con un
aceptable porcentaje de éxito y relativamente rápido. Básicamente un sistema de
diagnostico obtiene, interpreta y representa el conocimiento de expertos
humanos. Las formas de realizar estas tres tareas han sido, son y serán motivo de
muchos estudios e investigaciones.

6.1.1 **Elementos básicos de los sistemas de diagnósticos**

Los
sistemas de diagnóstico, llamados sistemas expertos, contienen en general los
siguientes elementos básicos:

·
Una base de conocimiento correspondiente
a un dominio restringido. Este conocimiento determina la efectividad del
sistema en resolver problemas.

·
Un mecanismo de tomar decisiones que
determina la forma de manejar el conocimiento.

·
Una interfaz de entrada/salida que
permite al usuario suministrar hechos y datos, y al sistema proporcionar
información de sus resultados. Para indicar sus limitaciones, los sistemas
expertos asignan valores a sus resultados. Estos valores, expresados como un
número real o un porcentaje, indican al usuario la probabilidad de que la conclusión
dada sea correcta.

6.1.2 ***'Clasificación de los Sistemas de Diagnósticos''''***

Inicialmente se diseñaron sistemas
basados en reglas pero mas tarde se empezaron a utilizar sistemas basados en
redes neuronales o lógica difusa. Los sistemas de diagnostico se puede
clasificar en:

**1.**
Los
sistemas basados en reglas: **contienen una base se conocimiento**
formada por un conjunto de condiciones. No so capaces de captar el conocimiento
intuitivo de los expertos humanos y adaptarse al entorno de operación. El
mecanismo de decisión consiste en encontrar una condición o una combinación
lógica de condiciones en la base de conocimientos que se a igual a la
información de entrada. Sin embargo, estos sistemas tienen el problema de la
cogestión en la adquisición de conocimiento. La base de conocimiento de ser
introducida por expertos humanos, siendo una actividad muy intensa. Esto es un
obstáculo en el desarrollo de grandes sistemas, ya que la razón original de su
diseño era la disponibilidad de expertos.

**2.**
Los
sistemas de lógica difusa: **utilizan un mecanismo de razonamiento**
difuso que les permite razonar con imprecisión, inconsistencia e información
incompleta. Obtienen el conocimiento de diferentes reglas que adaptan a su
lógica difusa, siendo capaces de explicar las decisiones tomadas, pero no
pueden aprender.

**3.**
Los
sistemas basados en algoritmos genéticos: **se basan en el**
principio de supervivencia de los más aptos, son capaces de evolucionar en cada
generación para producir soluciones mas optimas. Son utilizados, sobre todo,
para optimizar las operaciones en planta y los programas de producción.

**4.**
Los
sistemas basados en inducción de reglas: **pueden aprender**
reglas a partir de un conjunto de datos y arboles de decisión. La cadena de
deducción puede ser trazada pero no funcionara adecuadamente si la información
es incompleta o contradictoria.

**5.**
Los
sistemas basados en redes neuronales: **simulan el**
comportamiento del cerebro y se modelan con células neuronales. Su principal
virtud es reconocer formas incompletas o con ruidos. El inconveniente es su
dificultad para explicar cómo se han alcanzado las decisiones.

Estos
sistemas han sido el último intento de producir el funcionamiento más parecido
al experto humano. Intenta añadir esa dimensión humana extra de la que carecen
los sistemas basados en reglas. Estos sistemas requieren solamente conocimiento
implícito en forma de hechos específicos para interpretar, clasificar y
generalizar los datos de entrada.

Las
redes neuronales son una simulación simplificada de la red neuronal biológica
de nuestro cerebro. El cerebro humano contiene de 50 a 100 billones de células
nerviosas, que se dividen en grupos interconectados llamados.

7.1 **Modelos para Decisiones de Reemplazo**

La decisión de reparar, actualizar o
reemplazar un equipo o refacciones reparables puede ser tomada en la etapa de
diseño de un nuevo sistema, en un punto en el ciclo de vida de un equipo cuando
ha ocurrido una descompostura o cuando resulta evidente la obsolescencia.
Requiere un examen de los costos del ciclo de vida total de la pieza durante la
porción restante de su ciclo de vida. El ciclo de vida total del equipo o de la
pieza incluye el momento desde su adquisición hasta su eliminación final. Se
consideran todos los costos desde la compra inicial, instalación, reparación,
reemplazos, actualización, movimiento hacia y desde las instalaciones de
reparación, remoción del servicio, desmantelamiento y eliminación.

Las piezas reparables tienen una
consideración adicional, a saber, reparar o reemplazar la pieza cuando se
descompone. ¿Se puede reparar la pieza físicamente? En el caso de piezas
complejas como turbinas, la respuesta generalmente es “si”, y en el caso de
muchos componentes como los filtros, la respuesta a menudo es “no2. Los
componentes grandes, de una sola pieza, como las flechas, impulsores, rotores y
cubiertas de maquinas son muy costosos y la reparación puede ser más económica
que el reemplazo. Si se sabe que el fabricante original del equipo ya no
produce la pieza y no existe un sustituto conocido, a menudo es necesario
reparar la pieza a cualquier costo, o elevar la decisión al nivel de reemplazo
junto con el ensamble inmediato superior frente a la decisión de la reparación
de la pieza inservible.

La decisión de reparar también
deberá estar acompañada de la decisión acerca de la cuadrilla de reparación más
económica a utilizar. El costo ya la capacidad de reparación empleando recursos
internos, también conocido como reparación orgánica, deberá compararse con el
costo de envió de la pieza hacia y desde un contratista o taller de apoyo de
reparaciones para su reparación.

El mejor momento para tomar
decisiones de reemplazo en el caso de piezas reparables es durante la fase de
diseño del ciclo de vida del equipo. Gran parte de la información necesaria
para tomar la decisión se puede obtener fácil y directamente del proveedor del
equipo. Cuando transcurren varios años después de adquirirlo el equipo, es mas
difícil obtener ese tipo de información debido a que el proveedor tal vez ya no
esté suministrando el mismo equipo. Los costos de reemplazo para el equipo y
sus componentes pueden tomarse directamente de los costos de compra del equipo
y las listas de las refacciones recomendadas. Los costos de reparación pueden
solicitarse al proveedor y a los centros de reparación recomendados por el
proveedor para compararlos con las propias estimaciones de una reparación
interna. Los datos sobre tasa de fallas serán necesarios para predecir la
frecuencia de los eventos de reparación y poder calcular el costo total durante
el ciclo de vida. Nuevamente, este será mas fácil de obtener en el momento de
compra del equipo, pero tal vez no sea tan exacto como los registros de fallas
específicos a la aplicación del equipo. En ausencia de datos de fallas por
parte del fabricante, es posible utilizar datos genéricos a partir de tasas de
fallas y bases de datos de confiabilidad de la industria en cuestión.

El costo total del ciclo de vida de
una pieza esta compuesto de la suma de los costos de adquisición, inversión,
operación y soporte, y eliminación. Cada uno de estos tiene varios costos
componentes, pero la decisión de reparar o reemplazar esta principalmente en la
evaluación de los costos de la inversión inicial, operación y soporte, y en
ocasiones en los costos de eliminación del equipo:

**CLC= Cadquisicion+Cinversion+CO&S+Celiminacion**

En donde **LC** es el ciclo de vida y **O&S** es la operación y el soporte.

Los costos de adquisición a menudo
son fijos e incluyen los costos de diseño, evaluación, ingeniería y
administración del proyecto de la pieza.

Los costos de inversión inicial
pueden diferir cuando se comparan los diseños reparables y los no reparables. En
particular, los costos de refacciones iníciales pueden variar
considerablemente, dependiendo de si las refacciones son reparables o no. Si
las refacciones son reparables, los costos de dichas reparaciones deben ser
considerados como parte de los costos de operación y soporte. El equipo de
soporte para la solución de problemas, reparación y prueba de la pieza que está
siendo considerada también debe ser tomado en cuenta en los costos de inversión
inicial. El equipo de soporte puede incluir cualquier cosa, desde herramientas
de propósito especial hasta equipo de diagnostico computarizado y programación
del mismo. También deberá considerarse el costo de la documentación técnica
requerida para apoyar las actividades de reparación, ya que con frecuencia es
más costoso adquirir esta documentación detallada que aceptar los manuales de
operación normal y mantenimiento del fabricante.

Los costos de operación y soporte
incluyen los costos de artículos consumibles usados en la reparación y
operación de la pieza; los costos de refacciones de reemplazo; los costos de
manejo de inventario; los costos del personal para las reparaciones; los costos
de las instalaciones para las reparaciones; los costos directos de
mantenimiento; los costos de empaque; manejo y almacenamiento; los costos de
soporte técnico; y los costos de modificaciones futuras.

Los costos de eliminación también
pueden verse afectados si las opciones de diseño de la competencia requieren
arreglos especiales para manejo y eliminación o provisiones para el manejo de
desperdicios.

Dentro de la categoría de costos de
operación y soporte se requiere una atención especial para evaluar las opciones
de reemplazo y de reparación.

Los costos que deben tomarse en
cuenta incluyen los siguientes:

·        Reparación in situ.

·        Remoción, eliminación y reemplazo con
refacciones.

·        Remoción, reemplazo con refacciones,
reparación y regreso de la pieza reparada al inventario.

·        Agente de reparación que lleva a cabo el
trabajo.

La
reparación in situ significa reparar el equipo sin reemplazar piezas reparables
con refacciones. Esto a menudo puede hacer que aumenten los costos de tiempo de
reparación y costos de mano de obra asociados, y puede dar por resultado menor
tiempo de operación para el sistema en el que está instalado el equipo.

El reemplazo con refacciones de ensambles
que han fallado a menudo requiere menor tiempo fuera de servicio, pero requiere
tener existencias en inventario de las refacciones que se espera serán
requeridas para dichas reparaciones. Los niveles de existencias deberán
decidirse por adelantado, y estas existencias representan una inversión por
parte del propietario y generan la necesidad de ampliar los costos de manejo
mientras las existencias estén en inventario y ocupen espacio en la planta. La
cantidad de existencias que se va a mantener puede calcularse empleando varios
modelos de decisión.

El mecanismo de falla influye en la
selección de un curso de acción para el reemplazo del equipo. Por ejemplo, las
fallas verdaderamente aleatorias no pueden predecirse o prevenirse, y tampoco
pueden eliminarse, mediante un reemplazo basado en el tiempo. No obstante, es
necesario decidir como manejar el evento aleatorio. Si la falla aleatoria es
pequeña al inicio y avanza hasta un punto en el que el equipo llega a ser
inservible, puede ser posible emplear técnicas basadas en el tiempo o de monitoreo continuo basado en las condiciones para identificar la falla
incipiente antes de que avance demasiado, y luego basar una decisión de
reemplazo en la condición observada. Muchas fallas aleatorias siguen dicho
patrón y pueden manejarse como se describió. Será necesaria la decisión
económica acerca de una reparación o reemplazo para determinar la acción en el
caso de los componentes que han fallado. Otras fallas que impliquen mecanismos
que se desgastan, como esfuerzos cíclicos o trastornos térmicos, dependen totalmente
del tiempo o del uso, y se prestan muy bien para el reemplazo si el monitoreo de condiciones con base en el tiempo. Nuevamente, la decisión de reparar o
reemplazar la pieza desgastada o gastada se basa en un análisis económico.

8.1 **Elementos del Mantenimiento Planeado**

El mantenimiento planeado se refiere al
trabajo de mantenimiento que se realiza con una planeación, previsión, control
y registros por adelantado. Incluye toda la gama de tipos de mantenimiento
preventivo y correctivo. Se caracteriza por lo siguiente:

·        La política de mantenimiento se ha
establecido cuidadosamente.

·        La aplicación de la política se planea
por adelantado.

·        El trabajo se controla para que se
ajuste al plan original.

·        Se recopilan, analizan y utilizan datos
que sirvan de guía a las políticas de mantenimiento futuras.

En
esta sección se presentan los pasos para desarrollar un programa de
mantenimiento planeado.

* Administración del Plan

El primer pasó en el desarrollo de un
programa completo de mantenimiento planeado consiste en reunir una fuerza el trabajo que inicie y ejecute el plan. Se desginara a una sola persona como jefe
de la fuerza de trabajo, además de que es esencial el compromiso de la
dirección para el cumplimiento exitoso del plan. Después de anunciar el plan y
formar la organización necesaria para el mismo, la fuerza de trabajo deberá
emprender la tarea de conformar el programa.

* Inventario de las Instalaciones

El inventario de las instalaciones es una
lista de todas las instalaciones, incluyendo todas las piezas, de un sitio. Se
elabora con fines de identificación. Se deberá elaborar una hoja de inventario
de todo el equipo que muestre la identificación de este, la descripción de la
instalación, su ubicación, tipo y prioridad.

* Identificación del Equipo

Es esencial desarrollar un sistema mediante
el cual se identifique de manera única a cada pieza del equipo. Se deberá
establecer un sistema de códigos que ayude en este proceso de identificación.
El código deberá indicar la ubicación, tipo y numero de máquina. Este sistema
de códigos deberá diferir de planta a planta y su diseño reflejara la
naturaleza de la instalación.

* Registro de las instalaciones

El registro de las instalaciones es un
archivo que contiene los detalles técnicos acerca de los equipos incluidos en
el plan de mantenimiento. Estos datos son los primeros que deben alimentarse al
sistema de información de mantenimiento. El registro del equipo de incluir el
número de identificación, ubicación, tipo de equipo, fabricante, fecha de
fabricación, numero de serie, especificaciones, tamaño, capacidad, velocidad,
peso, energía de servicio, detalles de conexión, detalles de cimentación,
dimensiones generales, tolerancias, numero de plano de referencia, numero de
referencia para los manuales de servicio, intercambiabilidad con otras
unidades, entre otros.

* Programa Especifico de Mantenimiento

Debe elaborarse un programa específico de
mantenimiento para cada pieza de equipo dentro del programa general. El programa es una lista completa de las tareas de mantenimiento que se van a
realizar en el equipo. El programa incluye el nombre y número de identificación del equipo, su ubicación, numero de referencia del programa, lista detallada de
las tareas que se llevaran a cabo, frecuencia de cada tarea, tipo de técnicos
requeridos para realizar la tarea, tiempo para cada tarea, herramientas especiales
que se necesitan, materiales necesarios y detalles acerca de cualquier arreglo
de mantenimiento por contrato.

* Especificación del Trabajo

La especificación del trabajo es un
documento que describe el procedimiento para cada tarea. Su intención es proporcionar los detalles de cada tarea en el programa de mantenimiento. La especificación
del trabajo deberá indicar el número de identificación de la pieza, ubicación
de la misma, referencia del programa de mantenimiento, numero de referencia de
especificación del trabajo, frecuencia del trabajo, tipo de técnicos requeridos
para el trabajo, detalles de la tarea, componentes que se van a reemplazar,
herramientas y equipos especiales necesarios, planos de referencia, manuales y
procedimientos de seguridad a seguir.

* Programa de Mantenimiento

El programa de mantenimiento es una lista
donde se asignan las tareas de mantenimiento a periodos de tiempo específicos.Cuando se ejecuta el programa de mantenimiento, debe realizarse mucha
coordinación a fin de balancear la carga de trabajo y cumplir con los
requerimientos de producción. Esta es la etapa en donde se programa el mantenimiento planeado para su ejecución.

* Control del Programa

El programa de mantenimiento debe
ejecutarse según se ha planeado. Es esencial una vigilancia estrecha para observar cualquier desviación con respecto al programa. Si se observan
desviaciones, es necesaria una acción de control.

9.1 **Modelos matemáticos para políticas óptimas de mantenimiento preventivo.**Enesta sección se define varias políticas de mantenimiento preventivo para
sistemas que están sujetos a fallas estocasticas y se formulan los modelos
matemáticos para determinar el nivel óptimo de cada política.

En la literatura se han examinado
ampliamente dos políticas básicas de mantenimiento preventivo propuestas por
Barlow y Hunder.  Estas son las políticas
basadas en la edad y en el reemplazo a intervalos constantes, las cuales se
conocen, respectivamente, como política tipo I y tipo II. Los planteamientos de
las políticas, sus modelos y generalización se presentan en las secciones
subsecuentes.

* **Reemplazo preventivo óptimo basado en la edad (política tipo I)**

La política tipo I (reemplazo) preventivo con base en la edad) se define
de la siguiente manera: llevar a cabo un reemplazo preventivo después de tp
horas de operación continúa sin fallas; tp puede ser finito o infinito. En caso
de tp infinito, no se programa ningún mantenimiento preventivo (reemplazo). Si
el sistema falla antes de que hayan pasado tp horas, efectúa el mantenimiento
(reemplazo) en el momento de la falla y reprograme el mantenimiento preventivo
después de Tp horas de operación. En esta política se supone que el sistema
queda tan bien como si estuviera nuevo después de efectuar el mantenimiento
preventivo (reemplazo). Esta política es adecuada para un equipo sencillo o una
sola unidad en el que la reparación al momento de la falla (o reemplazo) podría
corresponder muy cercanamente a una reparación general. Un ejemplo de este tipo
de equipo es un tubo de vacío. Esta política se ilustra en la figura, en esta situación
hay dos ciclos de operaciones. En un ciclo, el equipo opera hasta el momento
del mantenimiento preventivo (reemplazó)Tp ; y en el segundo ciclo, el equipo
falla antes del mantenimiento planeado.

El
objetivo del modelo de esta sección es mantener el Tp óptimo, que corresponde
al Tp en el que el reemplazo preventivo se lleva a cabo después de que el
equipo ha operado continuamente durante Tp horas sin falla. El modelo determina
el Tp que reduce el mínimo de costo total esperado del mantenimiento preventivo
y del correctivo por unidad de tiempo de la siguiente manera:

**UEC(Tp)= Costo total esperado por ciclo/ longitud esperada del ciclo**

El costo total esperado por ciclo consiste
en el costo de mantenimiento preventivo más el costo del mantenimiento
correctivo (falla).  Que es:

**EC(Tp)= Cp X RT + Cf (1-R(TP))**.

El UEC (tp) es una función de una variable,
a saber, el tp. Para resolver este tipo de problemas se puede utilizar método
como el de la sección dorada o el método de Newton. La siguiente sección
proporciona los detalles del método de la sección dorada.

**Método de la sección dorada**

El algoritmo de esta sección es un algoritmo
de búsqueda directa. Depende de la evaluación funcional y no utiliza
información sobre derivadas. Otros métodos basados en derivadas, como el método
de Newton, pueden utilizarse para resolver problemas que buscan  el mínimo o el máximo de una función de una
sola variable.

* **Reemplazó preventivo óptimo a intervalos constantes (política tipo II)**

Una política tipo II  (reemplazo en bosque) se define de la siguiente manera: Efectúe un mantenimiento
preventivo en el sistema después de que haya estado operando un total de tp
horas, independientemente del número de fallas intermedias. En caso de que
ocurra una falla antes de tp, se efectúa una reparación mínima. La reparación
mínima no cambia la tasa de fallas del sistema, y el mantenimiento preventivo
renueva el sistema y éste queda como nuevo. Esta política es apropiada para
sistemas complejos, como motores y turbinas.
El
objetivo del modelo de esta sección es determinar el tp óptimo que minimice el
mantenimiento esperado de reparación y preventivo. Como se mencionó anteriormente,  se supone que el mantenimiento preventivo
deja al sistema también como si estuviera nuevo, y las reparaciones mínimas no
afectan la tasa de fallas del sistema:

**UEC(Tp)= Costo total esperado por mantenimiento preventivo y reparaciones mínimas/ Longitud esperada del intervalo**

El
costo total esperado UEC (tp) consiste en el costo del mantenimiento preventivo
Cp, además del costo de la reparación. El costo de las reparaciones es el costo
de una sola reparación multiplicada por el número esperado de reparaciones.

**UEC(Tp)= Cp+Cf H(Tp)/Tp**

UEC ( tp ) es una función de una sola
variable tp,y para encontrar tp, se puede utilizar un método de búsqueda
directa, como el modelo de sección dorada.

* **Extensiones de las políticas l y II**

**Nguyen**
y Murthy generalizaron las dos políticas básicas de mantenimiento preventivo
propuestas por Barlow y Hunder. Su política tipo l es apropiada para un solo
sistema, como un motor o un televisor, y su política tipo ll es apropiada para
un sistema de elementos múltiples, como los focos de una fábrica. Las políticas
se describen de la siguiente manera:

La
política tipo l se define como sigue: reemplace el sistema después de (k-1)
reparaciones.  En el caso de un sistema
sometido a (i-1) reparaciones, éste se repara (o se reemplaza sí i=k) en el
momento de la falla o a la edad de Ti (Ti es el número de horas desde la última
separación o reemplazo) según lo que ocurra primero.

La
política tipo ll se define como sigue: reemplace el sistema después de ( k - 1
) reparaciones. En el caso de un sistema sometido a ( i - 1 ) reparaciones este
siempre se separa (o reemplazo sí i = k ) a la edad tp. En caso de falla se
efectúa una separación a reparación mínima.

**Política general óptima de tipo l**

En
el siguiente modelo, los costos de mantenimiento consiste en el costo de
reemplazo CR, el costo de mantenimiento preventivo CP, y el costo de
mantenimiento correctivo (por falla)CP.

En
el caso de un sistema sostenido a ( i - 1 ) mantenimientos preventivos,  si adoptamos la política de realizar una
separación en el momento de una falla o en la edad tp  según lo que ocurra primero, y el costo

esperado de mantenimiento preventivo está dado como sigue:

> CP(Ti)= Cp+ Cf Fi( Ti)
>
>

 **Política general óptima de tipo ll**

En el caso de la política general tipo ll,
el costo de mantenimiento incluye el costo de reemplazo, el costo de
mantenimiento preventivo y las separaciones mínimas (mantenimiento correctivo)

10.1 **Modelos de inspección**

El
principal propósito de las inspecciones es obtener información útil acerca del
estado de una limpieza de equipo o un sistema técnico más grande. Los
inspectores recopilan información sobre indicadores útiles como desgaste de
rodamiento, lecturas de calibradores, vibraciones, restos de aceite y la
capacidad del producto. La información sobre estos indicadores puede realizarse
para predecir fallas del equipo y planear acciones adicionales de mantenimiento,
dependiendo del estado del equipo. Las inspecciones son útiles y pueden
conducir a lo siguiente:

1.  reparaciones menos extensas de
fallas potenciales si se detectan antes de que creen un daño complementario.

2. planeación y acciones correctivas apropiadas
de manera que puedan realizarse en momentos en que ocasionen  la menor
alteración a las operaciones del sistema.

El
mantenimiento basado en las condiciones (MBC) ha sido ampliamente aceptado en
los últimos años, debido a que permite que las decisiones de mantenimiento se
basen en el estado del equipo. Esto conduce a un mantenimiento más eficaz en
costos reducidos reparaciones innecesarias, mantenimientos generales se viene y
reemplazos. El método (MBC) depende del monitoreo y el análisis de los datos
obtenidos en un sistema de operaciones. El monitoreo y la inspección continúa
proporcionan al MBC la información necesaria acerca del estado del equipo. La
frecuencia de las inspecciones y el nivel de monitoreo depende del costo de la
inspección y el beneficio que está logré al proporcionar información correcta
acerca del estado del sistema y su capacidad para predecir la inminencia de una
falla. Por lo tanto, las decisiones de inspección son importantes para el éxito
de cualquier programa de mantenimiento preventivo. En esta sección se presentan
varios modelos que ayudan a determinar la frecuencia de las inspecciones.

* **Programa óptimo de inspección que minimiza el costo esperado para una sola máquina.**

Una
pieza de equipos utiliza como parte de un proceso de producción. El equipo se
encuentra ya sea en buen estado o en estado de falla. Es posible detectar el
estado de un equipo mediante la inspección de sus productos u otros
indicadores. Cuando se detecta una falla, el equipo es regresado a un buen
estado mediante mantenimiento y el ciclo de producción comienza otra vez es un
Horizonte infinito. El modelo de ésta sección determinará el programa óptimo de
inspección que minimice el costo total esperado por unidades de tiempo
asociados con la inspección, el mantenimiento y la no detención del equipo que
haya fallado. En cierto sentido esté modelo es equivalente a reemplazar el
equipo cuando se detecta una falla.

La
política de inspección consiste en realizar una inspección  en los
momentos y x1, x2 ,X3, XN hasta que se detecta una falla. Cuando se detecta una
falla. El equipo es llevado a una nueva condición mediante mantenimiento, y el
ciclo de producción comienza nuevamente un horizonte infinito.

* **Modelo de maximización de utilidades para la inspección de una sola máquina.**

En
esta sección se determina la frecuencia de inspecciones para una máquina sujeta
a fallar empleando un modelo que maximiza la utilidad por unidad de tiempo.
Este modelo ha sido desarrollado por Hariga. El modelo está formulado para una
máquina que tiene una distribución de fallas generales.  Las inspecciones
revelarán las condiciones de la máquina y pueden dar como resultado que se
reduzca la severidad de las fallas. La reparación de una máquina que ha fallado
hace que se incurra en un costo de reparación Cr. El costo de inspección es Ci
y P es la utilidad por unidad de tiempo cuando la máquina está operando. La
pregunta a la que da respuesta el modelo es: ¿Qué tan seguido debe
inspeccionarse esta máquina para maximizar la utilidad?.

La
utilidad espera por ciclo P(T) consta de una utilidad p1(T)  de un ciclo
sin falla multiplicada por la probabilidad de que no ocurra una falla en el
ciclo, más una utilidad P2(T) de un ciclo con falla multiplicada por la
probabilidad de la falla en el ciclo.
Para un ciclo sin falla P1 ( T ) ésta dada por:

P1(T)=PT - Ci

* **Modelo de inspección para minimizar el costo esperado con reparaciones mínimas.**

Una sola máquina se utiliza en un proceso de producción. Cada ciclo de
producción comienza con una máquina nueva (o una a la que se le dio un
mantenimiento general para llevarla a una condición de tan buena como
nueva).Después de un período de producción, el proceso podría pasar a un estado
fuera de control, que es equivalente a una falla de la máquina. Cuando el
proceso cambia un estado fuera de control, se realiza una acción de
mantenimiento (reparación mínima) sobre la máquina para que el proceso quede
bajo control. La inspección se realiza en los momentos T1 ,T2,...., Tn para
observar el estado de la máquina (el proceso) a fin de emprender una acción de
mantenimiento propia. Se consideran tres tipos de costo: el costo de reemplazo
o reparación general Cr, el costo de inspección Ci y el costo de reparación Cf
y el costo  aumentado por unidad de tiempo de funcionar en un estado s
fuera de control. El objetivo es determinar el valor óptimo de n y Ti, i= 1,2
,....,n de manera que se minimice el costo total esperado de operación por
unidad de tiempo. Las suposiciones del modelo son las siguientes:

1.    la vida de la máquina es una variable aleatoria con
función de densidad de probabilidad f(t)

2. los tiempos de reparación son
insignificantes y la reparación lleva de nuevo a la máquina en un estado dentro
de control. Las reparaciones no cambian la distribución de la falla (es decir,
las reparaciones son mínimas).

El
modelo de esta sección incluye reparaciones mínimas inspecciones y reemplazos.
Asimismo relaciona de una forma más directa el costo de fallas con el hecho de
que el proceso esté fuera de control.

El costo total esperado durante
un ciclo de producción T  consiste en 1) el costo de reemplazo Cr,
2) el costo de inspección nCi, y 3) el costo esperado debido a reparaciones y
funcionamiento en un estado fuera de control durante un ciclo de producción. El
último costo consiste en una suma de n términos (uno para cada  intervalo
de inspección) que resultan de reparación y funcionamiento de un estado fuera
de control durante el i- ésimo  intervalo de inspección. Obviamente, i=
0,1,2,3,...., n - 1.