Ingeniera Mecnica2 (2004)59-6459 2004 Ediciones Mecnica. Metodologa para la estimacin del Valor Agregado del mantenimiento predictivo en la Industria Cubana. O. Inastrilla Armayor. Instituto Nacional de Investigaciones en Metrologa ONN, CITMA. (Recibido el 15 de Marzo de 2004; aceptado el 22 de Junio de 2004). Resumen. En el trabajo se expone una metodologa general para la determinacin de ciertos coeficientes que permiten estimar el valor agregado por concepto de la aplicacin del mantenimiento predictivo en un grupo de mquinas agrupadas segn su funcin. Apartirdeaquelusuariosercapazdeestimarlosbeneficiosacortoplazoporlaaplicacindeestetipode mantenimiento.Palabras claves: Metodologa valor agregado, mantenimiento predictivo, diagnstico por vibraciones. 1. Introduccin. Enelmundodehoy,elxitoeconmicodetoda actividaddemantenimientoradicaencuatrovalores fundamentales: Tiempo, Esfuerzo, Dinero y Afecto.Unadelastcnicasmscaras,perotambinms empleadasporelgradoderapidezyexactitudque brindaalahoradetomaracertadasdecisioneslo constituyeeldiagnsticoporvibraciones,lacuales una tcnica meramente predictiva, su uso como apoyo altradicionalMantenimientoPreventivoPlanificado estmsqueprobadoyavaladoporlosresultados econmicos que de su aplicacin se derivan. [1] [3] Lacorrectaaplicacindeldiagnsticoy seguimientodelasmaquinarias,elusodeuna instrumentacinespecializadayelanlisisdela informacinrecogidaporespecialistasaltamente calificadosenesteramo,hacenposiblecomoregla general,quelafiabilidaddelasmquinas,inclusola delasmsnobles,aumentealmenosenun40%, aumentandoporende,eltiempomedioentrefallosy disminuyendo la intensidad de los mismos. [4] Enlasmedianasygrandesorganizaciones,una inversincomoesta,plenamentejustificadaporlos requerimientosdecompetitividaddelaOrganizacin ydocumentosnormativosdecalidadexigidosporel mundomoderno,seradifcildeaprobarsinose cuenta con el historial de los equipos, debido a la gran magnituddeltrabajoyaltiempoquellevara demostrarlosenormesbeneficioseconmicosquela aplicacindeestastcnicastraeranparalaorganizacin en cuestin En la mayora de las Organizaciones cubanas, sobre todo en aquellas donde la actividad de mantenimiento noesconsideradacomounaactividaddegestin,la diferenciacindelasmquinasnosetieneencuentao por lo menos, si existe, no es objetiva. El tipo de mantenimiento a emplear en cada mquina, tambinestcondicionadoporlosrecursosque disponga la organizacin y el presupuesto asignado para elmantenimiento,elcualdebesersuficientey consecuenteconlacapacidaddeaccin, instrumentacinypreparacindelosespecialistasque lo atienden. Elpresentetrabajotieneelobjetivodeproponeruna metodologadondealcalcularciertoscoeficientes,sea posibleestimarelvaloragregadoporconceptode mantenimientopredictivoenungrupodemquinas previamentediferenciadasyqueseandeintersporsu gran impacto en el proceso productivo, de esta forma la organizacin puede estimar sus beneficios a corto plazo ydecidironoinvertirenestastcnicas,yasea contratando el servicio o adquiriendo la instrumentacin y calificando su personal. [2] 2. Desarrollo. LaMetodologapropuestaincluyelossiguientes aspectos: Definicin delproblema. Definicinde mquina patrn. Seleccin de expertos. Definicindeloscoeficientes(criteriosde agrupacin). Ponderacin del resultado encuestal. Procesamiento matemtico. 60O. Inastrilla Armayor. Cadaunodelosaspectosantescitadossern tratadosendetallessinviolarelordenlgicode aparicin; de lo contrario, en el mejor de los casos, el proceso se hara mucho ms laborioso. Definicin delproblema. ElusuariodeestaMetodologadebetenermuy claro, desde el principio, qu es loque se propone y elgradodeexactitudquequierelograr.Apartirde esto, planificar el alcance de los restantes aspectos. Definicinde mquina patrn. La mquina patrn deber ser un equipo, donde de algunaformasecuenteconinformacinsuficientey confiablesobreeldiagnsticoporvibraciones, entindaseunequipodondeyasehayarealizado diagnsticoporvibraciones(noimportala instrumentacinutilizada,sololosresultados econmicos,evidentementepositivos,quedesu empleosederivaron).Encasodenoexistirningn equipoquerenaestascaractersticas,sernecesario seleccionarunamquinacuyoestadotcnicoy complejidadtcnicafaciliteunrpidodiagnsticode lamisma,(esteserviciopudierasercontratado,sino secuentaconlainstrumentacinrequeridayloque precisamente se quiere, es validar una inversin). Seleccin de los expertos. Laseleccindelosexpertosdebe tener en cuenta un objetivo comn (profundo conocimiento del tema) perodebenbuscarsediferentespuntosdevista, previendoasladispersindelosresultados.Se recomiendaunnmeronomenorde30expertos, seleccionndosesiemprelamayorcantidadde profesionalesvinculadosalaactividad,osea, ingenieros, jefes de reas, jefes de brigadas, docentes, investigadoresyoperariosdemuchaexperiencia.Es importantedestacarqueenesteaspectopudiera tenerseencuentacualquieradelosmtodosde expertospropuestosendiferentesbibliogra fas, los cuales incluso proponen unprocesamiento estadstico paraelanlisisdelainformacinobtenida,talesel caso de la conocida tcnica Delphi. Definicindeloscoeficientes(criteriosde agrupacin). Lascondicionesdelambienteoperativoenelque transcurre la vida til de las maquinarias, ascomo su inevitableinfluenciaenelestadotcnicodelas mismas,sontenidasencuentaporunaseriede coeficientes denominados como Cn, donde n ser elnmerodecoeficientes,yqueabarcanlosms dismilesaspectosqueafectenalasmquinas,tanto generalescomoparticularesdeunauotrarea,planta, taller,zona,divisin,etc.dentrodeunamisma organizacin.Poresodichoscoeficientespueden abarcartodaunainmensagamaqueiradesdeC1hasta Cn en funcin de los requerimientosdel usuario y el grado de exquisitez que quiera lograr. Delamismamanera,tambinesposiblequeun mismo coeficiente Cnagrupe un conjunto de aspectos ocondicionesdeexplotacin,porsupues to, estrechamente relacionadas entre s. Tambinesfactibleatribuirleaestoscoeficientes, importantesindicadores,econmicosono,queporsu contenido,ofrezcanunainformacinvaliosa.(Ver coeficienteC1enelejemplo).Estoscoeficientes, evidentemente,noseranobjetodeencuestayno participaran en la ponderacin.Suvalor absoluto viene dadoporlosregistrosdequesedisponganenla organizacin y son inalterables. Laincidenciadelosaspectosocondiciones seleccionados, se tratar sie mpredeformacuantitativa, dandovaloresdesdeuno(1)hastatres(3),segnla influenciadelosmismosenelestadotcnicodelas maquinarias, donde: Baja influencia................ 1 Media influencia............. 2 Alta influencia................ 3 Ponderacin del resultado encuestal. Es la ponderacin del resultado que arroja la encuestacuantitativarealizadaalosexpertos,lacualestar dirigidaa: 1.Seleccionar los aspectos o condiciones que afectan o influyen en el estado tcnico de las maquinarias (ambiente operacional). 1.Establecer la posibilidad de agrupar o no, algunos aspectos en un mismo coeficiente, de ser posible, se reducira el procesamiento matemtico. 2.Establecerlaincidenciacuantitativadelos diferentesaspectos,enlasmaquinariasqueel usuarioestimeimportanteconsiderar(por ejemplo mquinas categora A y B). [4] Laformaymodelodelasencuestasnoesimportante (no hay recomendacin especfica) con tal que se recoja la informacin deseada. Procesamiento matemtico. Unavezrealizadalaponderacindeloscoeficientes sehabrobtenidoaselvalorabsolutodeestos coeficientes.Sernecesarioentoncesobtenerlos Metodologa para la estimacin del Valor Agregado del mantenimiento predictivo en la Industria Cubana.61 valoresrelativosdeloscoeficientes,locualser posiblesitomamoscomobaselosvaloresabsolutos deloscoeficientesdelamquinapatrn.Deesta formalosvaloresrelativosdeloscoeficientesdela mquinapatrnsernuno(1)yelrestodelos coeficientes(delasmquinasanalizadas)sern relativos al patrn) Cadaunodeestoscoeficientesporssolos,noda absolutamenteningunainformacin.Esnecesario calcularunfactorquelostengaencuentaatodosde conjunto,dichofactorsedenominaFactorde Incidencia(Ki), donde i ser el nmero de grupos de equipos. Ki = C1C2C3....... Cn (1) UnavezobtenidoelK1paracadagrupode mquinasanalizado,sernecesarioobtenerelvalor agregado estimado (Vn) para cada grupo de mquinas. Vai* = K1Vap(2) DondeVapseraelvaloragregadorealobtenido en la mquina patrn, por concepto del diagnstico.Estevaloragregadorealsecalculaenfuncindel ahorro por el concepto que ms interese (por ejemplo: disminucinderoturasimprevistas)odetodoel ahorro que del diagnstico se derive. Elvaloragregadoestimadototal(VaT* )serla sumatoria de todos los Vai* para los distintos grupos de equiposanalizadosydarunaideadecuantoes posible ahorrar en la organizacin porconcepto de la introduccin del diagnstico por vibraciones si solo se aplicaraenungrupodeequiposespecficos(losque interese),darademsunestimadodeenqutiempo esposibleamortizarlainversin(siseconoceel tiempo que demor en realizarse el diagnstico sobre lamquinapatrn)ysiendefinitiva,suaplicacin es factible. n VaT* = ? Vai*(3) i = 1 Ejemplo. Lo antes expuesto puede ser mejor comprendido por el lector a partir del ejemplo que se presenta de una de nuestrasmascomplejasindustrias,uncomplejoagro industrial azucarero (CAI). Elobjetivoesevaluarlaincidenciaeconmicadel MantenimientoPredictivopordiagnsticovibro acsticoolautilizacindetcnicasdediagnstico vibroacsticocomocomplementodelMantenimiento PreventivoPlanificado,enelahorroporconceptode valoragregadoatendiendoaladisminucindeltiempo perdidoenhorascomoconsecuenciadelaparadadel CAIdebidoainterrupcionesoperativasy fundamentalmenteroturasindustrialesenungrupode equiposquefueronseleccionadosatendiendoala importancia de los mismos en el proceso productivo y a sucategora. Enestecasolamquinapatrnserelgrupode bombas de vaco marca NASH. [5] Unavezseleccionadoslosexp ertosenmateriade mantenimientoindustrialencentralesazucareros,se realizaronlasrespectivasencuestasconelobjetivode definirlosaspectosquemssignificativamenteafectan el buen funcionamiento de las mquinas. Como se conoce, el CAI est estructurado por reasy notodoslosequiposestnsometidosalasmismas condicionesporloquefuenecesarioestablecer diferentescoeficientesquetuvieranencuentalaforma enquedichascondicionesincidenendichasmquinas (equipos), logrando as que el anlisis fuera en igualdad de condiciones. Losresultadosobtenidosenlasencuestasarrojaron quelosaspectosquemssignificativamenteinfluyen son los siguientes: 1.Sobrecargas innecesarias 2.Mala operacin del equipo 3.Negligencia en el mantenimiento 4.Alta corrosin 5.Malascondicionesdetrabajoparaelequipo (humedad, altas temperaturas, etc.) 6.Conservacin deficiente 7.Lubricacin deficiente o incorrecta. Losanterioresaspectos,segnconsensodelos especialistasconsultados,sepuedenagruparcomo sigue, obteniendo los siguientes coeficientes: C2{1, 2 y 3 C3{4, 5 y 6 C4{7 Laincidenciadeestoscoeficientesseevala asignandovaloresdesde1hasta3segnsugradode influencia en las diferentes maquinarias: Bajainfluencia .............. .... 1 Media influencia ................ 2 Alta influencia ................... 3 Unavezestablecidosloscoeficientesyhabindole dado valores cuantitativos a la influencia de los mismos, 62O. Inastrilla Armayor. serepitielprocesodeconsulta(encuesta)alos expertos. Laponderacindelosresultadosquearrojanlos valoresabsolutosdeloscoeficientesseindicaenla tabla No.1. ElcoeficienteC1fueestablecidoteniendoen cuenta el tiempo perdido en horas por cada grupode equiposenunazafra,locualconstituye adems un indicadoreconmicodelCAI.Elmismotambin aparece reflejado en la tabla No.1. EnlatablaNo.2aparecenlosvaloresrelativosde loscoeficientesrespectoalpatrn(bombasdevaco) haciendo 1 todos los coeficientes de las bombas. Clculodelvaloragregadorealenlasbombasde vaco (mquina patrn). Seprocediadefinirunaseriedevariablesque permitiera calcular de forma abreviada el valor agregado real por concepto de disminucin de roturas imprevistas alcanzado en las bombas de vaco. Tabla No. 1Valores absolutos de los coeficientes. No.Categ.Grupo de EquiposTiempo perdido [h]C1 C4 C3 C2 1ABombas de vaco NASH9,231,501,662,83 2AAccionamiento estera elevadora 32,422,332,501,83 3AAccionamiento juego de cuchillas3,031,332,661,83 4AAccionamiento conductor intermedio1,582,002,501,33 5AAccionamiento rastrillo de bagazo8,842,001,832,66 6ATurbinas 312,431,831,662,66 7AVentiladores de las calderas14,322,162,002,50 8ABombas de alimentar calderas116,571,831,833,00 9ATurbo-generadores3,972,001,162,16 10BBomba de tanque de guarapo clarificado59,321,331,332,66 11BAccionamiento del rompebultos1,361,502,331,83 12BBomba de maceracin5,581,501,662,50 13BBomba de agua de imbibicin1,351,331,832,66 14BBomba de jugo a la alcalizadora 39,131,331,833,00 15BBomba de jugo al intercambiador y colador1,491,331,833,00 Tabla No.2 Valores relativos de los coeficientes respecto al patrn. No.Categ.Grupo de Equipos Tiempo perdido [h]C1 C4 C3 C2 1ABombas de vaco NASH1,001,001,001,00 2AAccionamiento estera elevadora3,501,551,500,64 3AAccionamiento juego de cuchillas 0,330,881,600,64 4AAccionamiento conductor intermedio0,171,331,500,46 5AAccionamiento rastrillo de bagazo 0,961,331,100,93 6ATurbinas 33,851,221,000,93 7AVentiladores de las calderas1,551,441,200,88 8ABombas de alimentar calderas12,631,221,101,06 9ATurbo-generadores0,431,331,660,76 10BBomba de tanque de guarapo clarificado6,420,880,800,93 11BAccionamiento del rompebultos0,151,001,400,64 12BBomba de maceracin0,601,001,000,88 13BBomba de agua de imbibicin0,150,881,100,93 14BBomba de jugo a la alcalizadora4,230,881,101,06 15BBomba de jugo al intercambiador y colador 0,160,881,101,06 Definicin de variables. Tp1: Tiempo perdido en la zafra 1 (h) Tp2: Tiempo perdido en la zafra 2 (h); donde ambaszafras son consecutivasA: Ahorro en horas perdidas en la zafra 2 respecto aMetodologa para la estimacin del Valor Agregado del mantenimiento predictivo en la Industria Cubana. 63 la zafra 1 (h) B: Valor mercantil de una hora de produccin ($/h) Va p: Valor agregado por la mquina patrn.(Valoren$queseahorraporconceptodedisminucinde roturas imprevis tas en lasbombas de vaco) Va i* :Valor agregado estimado(valor en$quese puedeahorrarpor conceptode disminucin deroturasimprevistasencadagrupode equiposi) I: grupo de equipos. Sustituyendo: B = 350.00 USD, Tp1 = 21.30 h, Tp2 = 9.23 h A = Tp1 - Tp2 A = 21.30-9.23= 12.07 h Vap=A x B Vap = 4224.5 $ (USD) ElfactordeincidenciaK1yelvaloragregado estimado para cada grupo de equipos Va1* pueden ser calculadosutilizandolasexpresiones1y2 respectivamente. (Ver tabla No. 3). Porltimo,elvaloragregadoestimadototal,que tieneencuentaloqueseahorraenmayoromenor gradosilosequiposrelacionadosenlastablas anteriorestrabajaranbajodiagnsticopor vibraciones,solamentedeunazafraaotra,puede calcularse utilizando la expresin No.3 . VaT * = 320428.28 $ (USD) Enlamedidaenqueselogreimplementarel diagnstico mecnico por vibraciones de forma eficiente enelmayornmerodeequiposposiblesduranteun mayornmeroconsecutivodezafras,lasroturas imprevistastendernadisminuirconmayorvelocidad enlamismamedidaquetenderaaumentarelvalor agregadoascomoelahorroenrecursos,piezasde repuesto y horas -hombres de mantenimiento. EstaMetodologahasidoempleadaporelautor satisfactoriamente en la Industria Nacional. 3. Bibliografa. 1.Inastrilla,.O.Implementacindetcnicas vibroacsticas en el diagnstico mecnico de la industriaazucareracubana,Proceeding1. Tallerinternacionaldevibracionesyotras tcnicas de diagnstico de equipos dinmicos, ESIB, 1995. 2.Inastrilla,.O.Implementacinyvalidacindel diagnsticoporvibracionesenlaIndustriaAzucareraCubana.Tesisdemaestra,Facultad de ingeniera Mecnica, ISPJAE, 1996 Tabla No.3 Factor de incidencia y valor agregado estimado. No.Categ.Grupo de Equipos Factor de Incidencia (K1) Va i * [$(USD)] 1ABombas de vaco NASH1,004224,5 2AAccionamiento estera elevadora5,2021967,4 3AAccionamiento juego de cuchillas 0,291225,10 4AAccionamiento conductor intermedio0,15633,62 5AAccionamiento rastrillo de bagazo 1,305491,85 6ATurbinas38,40162220,8 7AVentiladores de las calderas2,359927,55 8ABombas de alimentar calderas17,9675812,02 9ATurbo-generadores 0,723041,64 10BBomba de tanque de guarapo clarificado4,20177412,9 11BAccionamiento del rompebultos0,13549,18 12BBomba de maceracin0,522196,74 13BBomba de agua de imbibicin0,13549,18 14BBomba de jugo a la alcalizadora4,3418334,33 15BBomba de jugo al intercambiador y colador0,16675,92 3.Moya, J. Importancia del diagnstico para el trabajodefiabilidadenlaindustria azucarera,FacultaddeConstruccinde Maquinarias, ISPJAE, 1993 4.Navarrete,E.MantenimientoIndustrial,t1. FacultaddeConstruccindeMaquinarias, ISPJAE. 64 O. Inastrilla Armayor. 5.Bombasdevacoycompresoresdeanillos lquidos.CatlogoSA.Fabricaciones EspecialesManufacturadasSAFEN-Espaa 1994. Methodology for the estimate of Added Value of the predictive maintenance in Cuban Industry.Abstract. Intheworkageneralmethodologyisexposedforthedeterminationofcertaincoefficientsthatallowto estimatethevalueaddedbyconceptoftheapplicationofthepredictivemaintenanceinagroupofmachines containedaccordingtoitsfunction.Startingfromheretheuserwillbeabletoestimatetheshortterm benefits for the application of this type of maintenance. Key words: Dumbwaiter, structures, stress analysis, finite elements.