20141DGA060F001_Apuntes FK.pdf

8/11/2019 20141DGA060F001_Apuntes FK.pdf

1/67

. .

..


2/67

F K R. E M

C

I1

M2

2

M M P E C3

M I

M B C


3/67

F K R. E M

E

G. 4 +

F E: 1 201.

C , 5 .

C ,

3


4/67

F K R. E M

P M

.

4


5/67

F K R. E M

Identificacin Planificacin Programacin

Anlisis Ejecucin Asignacin

Proceso habitualde MantenimientoMejoramientoContinuo

Dnde estn las oportunidades de negocio?

E P M

5


6/67

F K R. E M

E M I

AOS 1955 1965 1975 1985

MANTENCION MANTENCION MANTENCION MANTENCIONCORRECTIVA BASADA EN EL SEGUN PREVENTIVA

TIEMPO CONDICION +MEJORACONTINUA

MANTENCIONDEBIDO

A ROTURA

MANTENCION PREVENTIVAMANTENCIONPRODUCTIVA

POLITICASDE

MANTE

NCION

CONCEP

TOSDE

MANTE

NCION

6


7/67

F K R. E M

-A la falla : (OTF)

correctiva

accidental

-Preventiva:

Edad constante (FTM)

Segn Condicin (CBM)

Predictiva-Mejorativa (DOM)

-Productiva: Preventiva + Mejorativa

E MC

7


8/67

F K R. E M

Intervencin de

reparaciones despus

de falla.

Llevar la mquina o

componente a

condiciones de

funcionamiento

aceptables.

M FC

Es la forma ms bsica y antigua de mantener.

La accin est definida exclusivamente al evento de la falla.

Prevalecen las capacidades tcnicas individuales.

Escaso control de costos, nivel del servicio y capacidad organizacional.

8


9/67

F K R. E M

M PC E C

K K K

Sustituciones

por falla

Sustituciones

PreventivasK = constante

9


10/67

F K R. E M

-Requiere conocimiento estadstico del fenmeno de la falla.

-El momento de intervencin est definido por la vida esperada.

-Forma de Mantenimiento de los aos 70.

-Implica un crecimiento cultural y organizacional.

-Tiene sentido su aplicacin

-Segn comportamiento de la tasa de falla.-Cuando el costo preventivo es menor al correctivo.

M CC

10


11/67

F K R. E M

M PB

Sustituciones

por falla

Sustituciones

PreventivasK = variable

Pronstico de Falla

11


12/67

F K R. E M

oEs un tipo de Mantenimiento preventivo que planea las intervenciones basndose, a travs de

inspecciones o monitoreo, de las reales condiciones de funcionamiento.

oElla permite as intervenciones ms dirigidas y oportunas, con la ventaja de aumentar la disponibilidad

del sistema.

oSe basa en la medida de seales dbiles emitidas y en la consiguiente interpretacin del estado del

deterioro.

oSe asume como discriminante para decidir la intervencin, la que ocurre por la superacin del umbral

de la variable controlada.

-Tiene sentido aplicarla cuando:

El costo preventivo es menor que el correctivo.

El costo de la inspeccin es menor del costo preventivo.

El costo de la inspeccin es menor de la diferencia entre el correctivo y el preventivo.

M CC

12


13/67

F K R. E M

M C

Falla funcional

Valor lmite tolerable

Falla potencial

rea de monitoreo

Tiempo

residual

lmite

Tiempo

13


14/67

F K R. E M

M PP

Sustituciones

por falla

Sustituciones

PreventivasK = variable

Pronstico de Falla

Estadstico

14


15/67

F K R. E M

.

Es anloga al Mantenimiento segn condicin.

Se basa en la medida instrumental de las seales dbiles y su modelacin.

Presupone la existencia de una relacin pseudo-determinstico entre el valor de la seal

emitida y la vida residual del componente.

En condiciones de funcionamiento no correcto, las mquinas emiten seales

("emisiones), clasificables en cuatro categoras:

emisiones acsticas y vibratorias. emisiones trmicas.

emisiones relativas a los fluidos (Lubricacin y Refrigeracin).

emisiones relativas al producto.

M PC

15


16/67

F K R. E M

M P

Trend de largo plazo previsin de largo

plazo

previsin de corto plazo

aceleracin del deterioro

trend decorto plazo

previsin de largocorrecta con aquelladi corto

Tiempo

16


17/67

F K R. E M

Intervenir el equipo e

instalaciones para

mejorar la seguridad

de funcionamiento

Modificar las Condicionesgenticas de los

equipos e instalaciones

M M

-Es el conjunto de las acciones de mejoras o pequeas modificaciones que no

incrementan necesariamente el valor patrimonial.

-Superacin de la concepcin de la Mantenimiento entendida slo como reparacin y/o

prevencin de la falla.

- Incremento del productividad y orientacin hacia el mejoramiento continuo.

- Desarrollo y fortalecimiento de la funcin de Ingeniera de Mantenimiento.

17


18/67

F K R. E M

Es el conjunto de acciones orientadas a la prevencin, al mejoramiento continuo y a la

transferencia de funciones elementales y rutinarias de Mantenimiento al operador de la

mquina, basndose en la captura sistemtica de datos y del diagnstico precoz.

-Representa el punto ms avanzado del desarrollo de Mantenimiento.

-Requiere soluciones organizacionales innovadoras, en trminos de:

-prevencin a travs del monitoreo de seales dbiles.

-mejoramiento continuo.

-Mantenimiento autnomo.

-grupos interfuncionales de mejoramiento.

-responsabilidad global.

-gestin participativa.

M P

18


19/67

F K R. E M

.

La eleccin de la estrategia de mantenimiento queda determinada por tres criterios

bsicos:

- La factibilidad tcnica de la inspeccin.

- La criticidad de la falla (relacin entre frecuencia e impacto).

- La relacin entre tasa de falla y los costos:

Costo global de la intervencin a la falla.

Costo global de la intervencin preventiva.

Costo de la particular inspeccin.

E E M

19


20/67

F K R. E M

E P M

PreventivaCclica

Impacto

de la

Falla

Frecuencia de la Falla

A la Falla

Preventiva On Condition

Mejorativa

20


21/67

F K R. E M21

E P M

GPGC CC

GPGC CC >

)(GPGCI

CCC

Tiempo

Tasa

de

Falla


22/67

F K R. E M

Casos en que existe un aumento real enla tasa de falla despus de unadeterminada edad.

En este caso, tpico de motores a turbina, noexiste una edad en la cual la tasa de fallacomience a crecer rpidamente. Es comn queexista un lmite de edad para la cual sea posible

implementar Mantenimiento preventiva.

En estos casos no es aplicable ningn tipode intervencin de Mantenimiento

preventivo.

4%

2%

5%

7%

14%

68%

89%

4%

2%

5%

7%

14%

68%

89%

C

C A11% estos componentespueden tener beneficios al serintervenidos de forma

preventiva o a edad fija.

89% para estoscomponentes, laMantenimiento preventiva

no agrega valor.

22


23/67

F K R. E M

L

23


24/67

. .

..24


25/67

F K R. E M

P

25


26/67

F K R. E M

C P M

26

MP

Cc

Costo Total

Cp

tiempo

Costos


27/67

F K R. E M

Tiempo

Ec

tp

M 1 R E C

EC = [Costos de Mantenimiento)] / [tiempo]

27


28/67

F K R. E M

Para que las actividades planificadas de Mantenimiento preventiva sean

econmicamente convenientes se deben satisfacer dos condiciones:

La tasa de fallas debe ser creciente.

Los costos de la intervencin de emergencia deben ser mayores que

la intervencin preventiva.

M 1 R E C

R

28


29/67

F K R. E M

Con este tipo de Mantenimiento se dispone que el componente se sustituya

cuando falla o cuando alcanza cierta edad T

CE : Costo total de cada intervencin en emergencia

CP : Costo total de cada intervencin preventiva

R(T): Confiabilidad al tiempo T

F(T): Probabilidad de falla al tiempo T

EC = [CE F(T) + CP R(T)] / [T]

M 1 R E C

M

29


30/67

F K R. E M

Con este tipo de Mantenimiento se dispone que el componente se sustituya

cuando falla o cuando alcanza cierta edad T





EC = [CE F(T) + CP R(T)] / [MTBMT]

MTBMT=R(T) T+F(T) MTBFT

M 1 R E C

M O

30


31/67

F K R. E M

Con este tipo de Mantenimiento se dispone que el componente se sustituya cuando

falla o cuando alcanza cierta edad T





EC = [CE F(T) + CP R(T)] / [MTBMT + MTTRT]

MTBMT=R(T) T+F(T) MTBFT

MTTRT=R(T) MTTRP+F(T) MTTRE

M 1 R E C

M O

31


32/67

F K R. E M

Un equipo en etapa de desgaste tiene una curva de confiabilidad determinada

por una distribucin Weibull con parmetros alfa = 100 y beta = 2. El costo de

Mantenimiento preventiva del equipo es de $10,000 mientras que el costo deMantenimiento de emergencia es de $100,000. Evale, desde el punto de vista

de los costos, la programacin ptima de Mantenimiento para el equipo.

Adicionalmente considero un perodo de operacin anual de 5.000 horas y que el

MTTR preventivo es de 4 horas y el MTTR correctivo es de 8 horas.

M 1 ,, R E C

E

32


33/67

F K R. E M

C P 1.1 C BF .

R

. I KPI

.

33

TBF

598

546

214

278

224

245236

258

288

293

224

269

236

241

223

146

148

121

142

156

Cp 200 Ce 1.456

MTTRp MTTRc T.op ao

6,2 10,8 6.500


34/67

F K R. E M

C P 1.2

Equipo X Equipo YDistribucinConfiabilidad

Weibull Weibull

Parmetro Alfa 94 49Parmetro Beta 3,8 2,1

Cp 1.600 (UM/intervencin) 1.400(UM/intervencin)Ce 15.000 (UM/intervencin) 9.800 (UM/intervencin)MTTR preventivo 3,2 horas 4,2 horasMTTR correctivo 6,3 horas 10,5 horas

34

2 ( ) .

E 6.000 . L

, :

. C MBF .

. D .. R .

. E ) ,

.


35/67

F K R. E M

Determine la frecuencia de reemplazos de un

componente para que al final de la vida del elementotenga al menos una confiabilidad del x%

Sea:

T: la longitud del intervalo de tiempo en que se aplicar elmantenimiento.R(t): es la confiabilidad sin mantenimiento.RM(t): es la confiabilidad con mantenimiento.TV: es el tiempo de vida til del sistema.

M 2 R E C

C M

35


36/67

F K R. E M

Para 0 t < T, es claro que RM(t) = R(t).

Para T t < 2T, y suponiendo que el mantenimiento deja alsistema como nuevo, la probabilidad de que funcione en eltiempo t es la probabilidad de que funcione en el tiempo T por

la probabilidad de que funcione en el tiempo t-T, luego

RM(t) = R(T) R(t-T).

M 2 R E C

C M

36


37/67

F K R. E M

Para 2T t < 3T, la probabilidad de que funcione en el tiempot es la probabilidad de que funcione en el tiempo 2T por laprobabilidad de que funcione en el tiempo t-2T, luego

RM(t) = RM(2T) R(t-2T) = R(T) R(2T-T) R(t-2T)RM(t) = R

2(T) R(t-2T)

M 2 R E C

C M

37


38/67

F K R. E M

En general, aplicando el mismo argumento se tiene que:

RM(t) = RN(T) R(t-NT) para NT t < (N+1)T, y

N = 0,1,2, 3,

Si se quiere un incremento en la confiabilidad se debe tenerque RM(t) > R(t) o lo que es lo mismo,

RM(t)/R(t) > 1

M 2 R E C

C M

38


39/67

F K R. E M

En particular, para la distribucin Weibull se tiene que paraNT < t < (N+1)T

luego

=

t

etR )(

=NTt

N

T

M eetR )(

=NTtTN

M eetR )(

39

M 2 R E C

C M


40/67

F K R. E M

Ahora, si el sistema tiene un tiempo de vida de Tv, y se harnN reemplazos preventivos.

T = Tv/N, Tv=NT

Entonces la confiabilidad del sistema en el tiempo Tv=NT es:

===

TN

NTTv

eeeTvR )(

==

TN

NTTvTN

M eeeTvR )(

M 2 R E C

C M

40


41/67

F K R. E M

Entonces:

1)()( f

==

TN

TN

e

e

eTvRTvR

TN

TN

M

1,0;0 1 fff

N

TNTN

=

11

)(

)(NTv

Me

TvR

TvR

M 2 R E C

C M

41


42/67

F K R. E M

Ejemplo:Un componente cuya ley de vida es una Weibull con

=3 y =2 (aos), determine la frecuencia deReemplazos para que al final de la vida del elemento(8 aos) tenga al menos una confiabilidad del 90%

( )27

12

8

282

8

10612.5)8(

)8(

10604.1)8()(

9.0)8()(

313

3

=

===

==

N

M

MM

eR

R

eRTvR

RTvR

M 2 R E C

C M

42


43/67

F K R. E M

Ejemplo:

El valor de N que cumple la condicin anterior es N=25, luegoLa frecuencia de reemplazo preventivo adecuada para cumplirLa condicin de confiabilidad es:

[ ] [ ]mesesaosN

TvT 84.332.0

25

8====

M 2 R E C

C M

43


44/67

F K R. E M

C P 2

( )

1, = 18.400. .

D

55%,

9 . 4.500

44


45/67

. .

..

45


46/67

F K R. E M

M 3 I

E

, (),

()

().

E D,

, :

E :

D: .

: .

: : C . 1 5 ( )

: N .

46


47/67

F K R. E M

M 3 I

A D ,

:

E *

. P * / .

47


48/67

F K R. E M

M 3 I. E

C =4, :

* = (4* 0,00834722 / 0,00277778) 0,5 = 3,467 /

, 210,2 .

C =5, :

* = (5* 0,00834722 / 0,00277778) 0,5 = 3,786 /

, 188,1 .

48


49/67

F K R. E M

C P 3

C , MR 4 . E

, 1,3

0,8 . E

480 .. D

. C ,

600 ?

49


50/67

F K R. E M

M 4 I

E ,

D.

, .

E D :

:

D: .

D: .

D: . : F .

(): .

(): .

1/: P .

50


51/67

F K R. E M

M 4 I

P D() (),

:

E , =0. D ,

D(), , .

E *

,

.

51


52/67


53/67

F K R. E M

C P 4

C , MBF 125 MR

2,5 . E ,

1,14

0,75 . E 400 .. D

. C ,

600 ?

. C , :

500 $/ 800 $/?

53


54/67

. .

..

54

().

(C )


55/67

F K R. E M

El tiempo apropiado para el mantenimiento puede serdeterminado mediante el monitoreo de una condicin o

desempeo.

PROCESO

MONITOREO

Y

CONTROL

Materia

Prima, Etc.

Caracterstica de calidad

(Variable de Salida)

Variables

Controlables

Variables No

Controlables

PROCESO

MONITOREO

Y

CONTROL

Materia

Prima, Etc.

Caracterstica de calidad

(Variable de Salida)

Variables

Controlables

Variables No

Controlables

M (CBM).

55

M (CBM)


56/67

F K R. E M

Los parmetros de deterioro a ser monitoreados deben serfciles de medir.

La ventaja del CBM sobre FTM es que permite maximizar laoperacin de un tem individual.

CBM es particularmente importante para tems reparables deelevado costo.

La efectividad del CBM no depende tanto de la medicin, sino de la confiabilidad con que se pueda determinar la curva

de deterioro.

56

M (CBM).

M (CBM)


57/67

F K R. E M

El monitoreo puede ser realizada a travs de tres modos.

Inspeccin simple. Inspeccin principalmente cualitativa

basada en observar, escuchar y sentir. El costo esinsignificante comparado con el costo de reemplazar o reparar.El periodo entre inspecciones debe ser suficientemente cortopara que el mnimo problema pueda ser detectado antes que

se desarrolle.

Inspeccin por condicin. Inspeccin rutinaria de unparmetro el cual es comparado con sus limites de control.

Monitoreo por tendencia. Se mide y grafica el desempeo oparmetro con el objetivo de detectar desviaciones graduales.

57

M (CBM).

M (CBM)


58/67

F K R. E M

Ejemplo (inspeccin por condicin).La siguiente tabla presenta las observaciones obtenidas almonitorear el parmetro de vibracin de una caja deengranajes de un reactor. Suponer que es un parmetroque sigue una distribucin normal.

a) Obtener los lmites de control de una carta X y determinar

si el proceso est bajo control.b) Obtener los lmites de control de una carta R y determinar

si el proceso est bajo control.c) Obtener los lmites de control de una carta S2 (tipo

Shewhart) y determinar si el proceso est bajo control.

58

M (CBM).

M (CBM)


59/67

F K R. E M

Ejemplo.Muestra Xi S2i Ri

Promedio Varianza Rango

1 214,280 215,534 216,511 215,442 1,2507 2,23102 213,285 215,041 215,990 214,772 1,8835 2,70503 216,692 213,400 213,862 214,651 3,1766 3,2920

4 216,326 215,563 216,903 216,264 0,4518 1,34005 213,047 212,747 218,095 214,630 9,0289 5,34806 217,425 216,002 213,183 215,537 4,6610 4,24207 217,317 215,436 214,934 215,896 1,5781 2,38308 216,377 214,428 216,088 215,631 1,1063 1,94909 214,195 214,131 214,046 214,124 0,0056 0,149010 213,969 212,571 213,867 213,469 0,6074 1,398011 215,262 213,935 211,881 213,693 2,9018 3,381012 215,120 212,555 212,511 213,395 2,2313 2,609013 213,630 215,534 215,292 214,819 1,0743 1,904014 214,763 214,201 214,395 214,453 0,0815 0,562015 213,931 214,585 215,084 214,533 0,3344 1,153016 214,804 214,843 214,126 214,591 0,1625 0,717017 213,871 217,328 213,346 214,848 4,6805 3,982018 214,957 214,715 214,676 214,783 0,0232 0,2810

19 216,472 214,983 214,496 215,317 1,0598 1,976020 214,244 217,639 213,518 215,134 4,8393 4,121021 216,533 215,752 220,740 217,675 7,1982 4,988022 215,077 213,976 210,855 213,303 4,7964 4,222023 216,030 215,403 214,042 215,158 1,0329 1,988024 210,682 212,922 214,075 212,560 2,9766 3,393025 218,687 213,159 214,447 215,431 8,3659 5,5280

datos

59

M (CBM).

M (CBM)


60/67

F K R. E M

Ejemplo.

574,225

842,65

k

RR

1,618725

65,509kSS

8043,21425

107,5370

k

X

X

k

1ii__

k

1i

2

i

p

k

1i

i

==

=

==

==

==

==

=

=

=

60

M (CBM).

M (CBM)


61/67

F K R. E M

Ejemplo.

2123

6187,138043,214

n3LCS

6,2173

6187,138043,214n

3LCS

Xcarta

Xcarta

==

=

=+=

+=

61

M (CBM).

M (CBM)


62/67

F K R. E M

Ejemplo.

62

M (CBM).

M (CBM)


63/67

F K R. E M

Ejemplo.

02407,513

2316187,1

1n

231LCI

4814,1013

2316187,1

1n

231LCS

2

2

Scarta

2

2

Scarta

2

2

==

++=

=

=

++=

+=

63

M (CBM).

M (CBM)


64/67

F K R. E M

Ejemplo.

0)0(6337,2DRLCI

7791,6)575,2(6337,2DRLCS

3

__

Rcarta

4

__

Rcarta

===

===

64

M (CBM).

M (CBM)


65/67

F K R. E M

Ejemplo.

65

M (CBM).

M (CBM).


66/67

F K R. E M

Ejemplo (monitoreo por tendencia).

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

1 5 9 13 17 21 25 29

Tiempo

Parmetrom

onitoreado

Vida temprana

Nivel decae a

normalidad

Vida normal

Los niveles de vibracin se

encuentran dentro de los limites

de control

Vida final

Los niveles de vibracin

se incrementan en forma

exponencial; prediccin

21 - 25

66

M (CBM).

M (CBM).


67/67

F K R. E M

Ejemplo (monitoreo por tendencia).

y = 151.63e0.2109x

R2= 0.9755

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

21 22 23 24 25

Tiempo

Parmetromonitoreado

67

M (CBM).

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