Richard Torres
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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN MARACAIBO Vida útil remanente en motores de inducción para aplicaciones industriales Propuesta de Trabajo Especial de Grado para optar al Título de Ingeniero Electricista
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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN MARACAIBO
Vida útil remanente en motores de inducción para aplicaciones industriales
Propuesta de Trabajo Especial de Grado para optar al Título de
Ingeniero Electricista
Autor(a): Richard Torres
Tutor(a): Larkin Cabrera
Asesor(a) Metodológico(a): Nombre y Apellido
MARACAIBO JULIO 2014
APROBACIÓN DEL (DE LA) PROFESOR(A)
En mi carácter de Profesor(a) de la asignatura Proyecto de Investigación hago constar
que el (la) ciudadano(a) Richard Torres, Cédula de Identidad N° 18 682 254 de la carrera
de Ingeniería Eléctrica; autor(a) del Proyecto titulado: Vida útil remanente en motores de
inducción para aplicaciones industriales, aprobó dicha asignatura.
En la ciudad de Maracaibo, a los 23 del mes de Julio de 2014
Firma
ACEPTACIÓN DEL (DE LA) TUTOR(A)
Por la presente hago constar que he leído el Proyecto de Investigación, que como
Propuesta de Trabajo Especial de Grado ha presentado el (la) ciudadano(a) Richard
Torres, Cédula de Identidad N° 18 682 254, de la carrera de Ingeniería Eléctrica;
autor(a) del Proyecto titulado: Vida útil remanente en motores de inducción para
aplicaciones industriales en el cual acepto actuar como Tutor(a) durante la fase de
ejecución y presentación de dicho trabajo.
En la ciudad de Maracaibo, a los 23 del mes de Julio de 2014
Larkin Cabrera
C.I.: 13568029
ACEPTACIÓN DEL (DE LA) ASESOR(A) METODOLÓGICO(A)
Por la presente hago constar que he leído el Proyecto de Investigación que como
Propuesta de Trabajo Especial de Grado ha presentado el (la) ciudadano(a) Richard
Torres, Cédula de Identidad N° 18 682 254, de la carrera de Ingeniería Eléctrica;
autor(a) del Proyecto titulado: Vida útil remanente en motores de inducción para
aplicaciones industriales, y acepto actuar como Asesor(a) Metodológico(a) durante la
fase de ejecución y presentación de dicho trabajo.
En la ciudad de Maracaibo, a los 23 del mes de Julio de 2014
Marcos Molero
C.I.:7 712 457
ÍNDICE GENERAL
INTRODUCCIÓN....................................................................................................1
CAPÍTULO ..............................................................................................................3
EL PROBLEMA.....................................................................................................3
Contextualización del Problema...............................................................................3
OBJETIVO GENERAL............................................................................................4
OBJETIVOS ESPECÍFICOS...................................................................................4
JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN........................................................5
Delimitación de la Investigación..............................................................................6
MARCO REFERENCIAL.....................................................................................7
Antecedentes de la investigación..............................................................................7
Bases Teóricas........................................................................................................11
Factores de estudio..................................................................................................11
Activo..................................................................................................................12
Adquisición.........................................................................................................13
Análisis Costo-Beneficio....................................................................................13
Análisis de Riesgo..............................................................................................13
Confiabilidad......................................................................................................13
Capital.................................................................................................................14
Ingresos Gastos...................................................................................................14
Necesidad de Análisis.............................................................................................15
1
Mantenimiento....................................................................................................15
Eficiencia............................................................................................................15
Obsolescencia.....................................................................................................16
Histórico de fallas...............................................................................................16
Ciclo de Vida......................................................................................................17
Costos del capital................................................................................................17
Costos de Operación...........................................................................................18
Intervalos de reemplazo......................................................................................19
Punto óptimo de reemplazo................................................................................21
Distribución Probabilística.....................................................................................21
Distribución Binomial.........................................................................................22
Distribución Normal...........................................................................................22
Distribución logarítmica.....................................................................................23
Distribución Exponencial...................................................................................23
Distribución de Weibull......................................................................................24
Lineamientos y criterios..........................................................................................26
La vida económica del activo.............................................................................26
Análisis de Criticidad..........................................................................................27
Inspección Basada en Riesgo..............................................................................29
Mantenimiento Centrado en Confiabilidad.........................................................30
Costos Por baja confiabilidad.............................................................................31
Sistema de Variables...............................................................................................32
Definición de Términos Básicos.............................................................................33
MARCO METODOLÓGICO.............................................................................35
2
Modalidad de la Investigación................................................................................35
Tipo de Investigación..............................................................................................36
Procedimientos de la Investigación........................................................................36
Operacionalización de la Variable..........................................................................37
Técnicas de Recolección.........................................................................................38
Técnicas de Análisis...............................................................................................39
REFERENCIAS......................................................................................................40
3
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN MARACAIBOESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
VIDA ÚTIL REMANENTE EN MOTORES DE INDUCCIÓN PARA APLICACIONES INDUSTRIALES PROPUESTA
Propuesta del Trabajo Especial de GradoLÍNEA DE INVESTIGACIÓN: MANTENIMIENTO ELÉCTRICO
Autor(a): Richard TorresTutor(a): Larkin Cabrera
Asesor(a) Metodológico(a): Nombre y ApellidoMes, Año: Julio 2014
RESUMEN
La decisión de reemplazar o continuar manteniendo un determinado equipo representa uno de los elementos fundamentales de la estrategia de desarrollo de una industria o empresa. Un reemplazo postergado más tiempo del razonable puede elevar los costos de producción debido a una serie de problemas fáciles de identificar. Un reemplazo prematuro puede ocasionar el desvío de recursos que pudieran tener otras prioridades para la empresa, además de los costos de oportunidad que implican no trabajar con adecuadas estructuras y óptimos costos y riesgos. El estudio de las inversiones de modernización por la vía del reemplazo es el más simple de realizar, la metodología a aplicar en este artículo, es el análisis económico del costo de ciclo de vida, la cual se basa en estimar o pronosticar todos los posibles desembolso de recursos durante toda la vida útil de Motor industrial incluyendo todas las fases desde el diseño, procura, construcción, operación, mantenimiento hasta su desincorporación y en la conversión de estos flujos de caja proyectados o futuros, a un valor económicamente comparable considerando el valor del dinero en el tiempo para equipo con vida diferente. El proyecto propone aplicar una metodología para que esta estimación sea la más óptima
Descriptores: Vida útil, desembolso, valor presente, inversión
4
INTRODUCCIÓN
Para las empresas los activos son el elemento fundamental y su utilidad se ve
reflejada en la productividad que registra. Ante la confiabilidad un activo puede sufrir
consecuencias en dependencia del contexto operacional donde se encuentre y bajos
las condiciones ambientales, de seguridad e higiene a las que está expuesto. El activo
en su vida útil está propenso a tener un comportamiento acorde a un patrón de fallas.
Acorde a la figura el activo en su vida tiene un comportamiento “estable” con alguna
que otra falla aleatoria hasta que llega a un momento en el cual se ha desgastado tanto
que es recomendable su reemplazo. Lo cierto es que los activos que se adquieren
dentro de las empresas casi nunca tienen el mismo contexto operacional bajo el cual
el fabricante definió su comportamiento.
En muchos de los casos un grupo de equipos o equipo tiene que pasar un proceso
de adaptación en el contexto operacional y esto ciertamente puede provocar fallas en
su tiempo inicial. Es sabido que las estimaciones y predicciones en general se basan
en un "estado del conocimiento" asociado al estimador; y que este estado depende de
lo que se denomina "conocimiento previo" o experiencia. La estadística tradicional es
la ciencia de la "experiencia" y pudiéramos decir que es el arte de darle forma
matemática a la experiencia. Las distribuciones de probabilidad nos permiten darle
forma gráfica y asignarle una ecuación a nuestra experiencia. No obstante, un
problema típico de nuestros días es la necesidad de hacer estimaciones sobre procesos
o situaciones "nuevas" sobre las que no tenemos experiencia o historia; o si contamos
con esta, no es suficiente para considerarla representativa. Cuando enfrentamos estos
casos, instintiva o conscientemente nos basamos en experiencias similares de "otros"
que pueden servirnos como referencia; la filtramos y adecuamos a nuestra realidad
usando nuestro sentido común, y posteriormente estimamos y decidimos. Es
importante destacar que casi nunca decidimos basados totalmente en la experiencia de
otros; y tampoco lo hacemos basados solo en nuestro sentido común o experiencia
propia. Lo más común es combinar ambas
5
La necesidad de llevar a cabo un análisis de reemplazo surge a partir de una o
varias de las siguientes razones: Desempeño disminuido. Cuando debido al deterioro
físico, el desempeño esperado a un nivel de productividad (funcionar a un nivel dado
de calidad, cantidad y eficiencia) se ve disminuido, trayendo esto consecuencias al
negocio. Esto se manifiesta por una disminución de la producción y/o por un aumento
de los costos de producción.
Otro aspecto son los requisitos alterados. El equipo existente no puede cumplir con
los nuevos requisitos legales o regulatorios bien sea a nivel de empresa, leyes locales
o requisitos de los clientes. En este caso el cambio es prácticamente mandatorio y el
estudio se reduce a la evaluación de la mejor opción de reemplazo. Otro factor son los
gastos de capital. En este caso mantener el equipo en operación requiere de
inversiones grandes y surge la necesidad de evaluar la factibilidad de reemplazo del
equipo.
Esta investigación abordara todos estos aspectos y tendrá en cuenta La
determinación del horizonte de evaluación del activos con distinta vida óptima es una
tarea importante para calcular la conveniencia de la sustitución. En muchos casos, las
vidas óptimas de los activos que se comparan son distintas. Se requieren evaluar
económicamente las opciones de No Reemplazar el equipo versus la opción de
Reemplazo Optimo y seleccionar la mejor de ambas.
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CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
Contextualización del Problema
En años recientes, grandes corporaciones a nivel mundial especialmente del sector
de hidrocarburos y de la industria de procesos, han volcado su atención hacia
modelos de decisión diferentes a los tradicionalmente utilizados, todo esto con la
finalidad de optimizar de forma integral el proceso de gestión de los activos
involucrados en las diversas actividades de Exploración y Producción, Refinación,
Petroquímica y Gas; así como en actividades de transporte, mercadeo y distribución
de aceite y sus derivados.
Existe un ámbito de optimización de especial atención, el cual se relaciona con el
proceso de toma de decisiones para sustituir activos actuales por activos nuevos, o
simplemente para justificar la adquisición de los activos nuevos. En este proceso,
existen muchas decisiones y acciones, que se deben adoptar a lo largo de la vida útil o
el ciclo de vida de un activo. La mayoría de las acciones, particularmente las que
corresponden a las primeras fases (investigación, desarrollo, diseño, procura y
construcción), tienen implicaciones en el ciclo de vida del activo e influyen en gran
medida sobre sus costos.
Por tanto, en el cálculo de la Vida Útil Remanente se debe emplear la evaluación
de alternativas de diseño del sistema, esquemas alternativos de producción, políticas
alternativas de apoyo logístico, estrategias de mantenimiento y en la definición del
momento óptimo de reemplazo del activo. Adicionalmente, en todas las etapas de un
proyecto, hay decisiones que tomar, información a seguir, costos a evaluar, registrar y
considerar, repuestos a definir, capacitación de operadores y mantenedores a
7
desarrollar, análisis de qué hacer ante cada evento, referentes a distintos aspectos de
la operación y el mantenimiento del activo.
La adecuada consideración de todos esos factores pueden ser aplicados a las
empresas del sector Venezolano y esto es clave en el logro del objetivo de maximizar
el Retorno Sobre los Activos y minimizar el Costo de Ciclo de Vida, así como lograr
los adecuados niveles de diferentes indicadores económicos que permitan distinguir
viabilidad en los proyectos. En los cálculos de vida útil remanente, deben
considerarse múltiples aspectos como Obsolescencia Técnica basada en
disponibilidad de repuestos y partes; Obsolescencia Tecnológica basada en eficiencia
de la operación y costos por baja confiabilidad que en el caso de algunas familias de
equipos pueden estimarse en base al histórico del Tiempo Promedio Para Reparar y
en el Tiempo Promedio Entre Falla.
Contar con criterios para el cálculo de la vida útil de los motores de inducción,
ofrecerá la ventaja de poder implementar un método más eficiente para determinar el
momento más óptimo para el cambio de los motores de inducción debido a la
obsolescencia técnica o por la baja confiabilidad o rentabilidad del equipo. La
metodología a desarrollar permitirá sistematizar todo el proceso relacionado con el
análisis y diagnóstico de su vida útil remanente, ya que contará con indicaciones
explícitas de las secuencias de pasos a seguir por el personal encargado de ejecutar la
evaluación del motor (o activo); y a su vez, contará con instrumentos de recolección
de datos, en los que estarán incluidos valores de referencia para los parámetros a
considerar en el análisis acorde a lo estipulado en las normas.
OBJETIVO GENERAL
Establecer lineamientos y criterios para el cálculo de la vida útil remanente de los
motores de inducción en aplicaciones industriales
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar los factores considerados en un estudio de reemplazo en los motores
de inducción
8
Identificar la necesidad de análisis en un estudio de vida útil remanente en motores
de inducción
Analizar los costos del ciclo de vida útil en motores de inducción
Utilizar La distribución probabilística de Weibull para la determinación del tiempo
de vida útil de un activo fijo
Desarrollar los lineamientos y criterios para la vida útil remanente de los motores
de inducción
JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
Esta investigación se ve justificada en lo técnico, dado que precisar el momento
óptimo de remplazo de un motor de inducción al final de su vida útil, permitirá a la
empresa tomar acciones oportunas que conlleven a la reducción de unidades falladas
y/o quemadas, en pro de reducir el presupuesto asociado a reparaciones o en su
defecto a la adquisición de nuevas unidades. Siendo las cosas de esa manera, este
proyecto tendía gran valor por cuanto la implantación de soluciones estará dirigida a
reducir causas de fallas concretas, detectadas en los motores de inducción.
En lo teórico, la investigación se justifica porque la propuesta busca implementar
lineamientos y criterios a través de la utilización de herramientas informática para el
análisis y cálculo de la vida útil de los motores de inducción, basándose en teorías y
conceptos fundamentales, a su vez, este estudio tiene gran valor, por cuanto la
implantación de soluciones estarán dirigidas a reducir causas de fallas concretas,
detectadas en los motores de inducción.
Desde el punto de vista metodológico, se acude al empleo de técnicas
metodologías que permiten la utilización de distintos elementos que pretende una
investigación de campo; por tal motivo, los instrumentos utilizados en la ejecución de
la misma, están basados en la metodología de entrevistas estructuradas realizadas a
especialistas reconocidos en el área en motores eléctricos, para así lograr que el
objetivo principal sea factible para los usuarios y posea los requerimientos necesarios
en función de su práctica. Por otra parte, la implementación del instrumento de
9
recolección de datos facilitará el historial requerido para la elaboración de
estadísticas.
En ese sentido, la metodología a desarrollar, permitirá sistematizar todo el proceso
relacionado con el análisis para determinar la vida útil remanente ya que contará con
indicaciones explícitas de las secuencias de pasos a seguir; y a su vez contará con
instrumentos de recolección de datos, en los que estarán incluidos valores de
referencia para los parámetros a considerar en el análisis acorde a lo estipulado en
variables probabilísticas y financieras.
Precisar la vida útil remanente de los motores de inducción permitirá tomar
acciones oportunas que conlleven a la reducción de costos de reposición y costos por
mantenimiento. Así, esta reducción de costos, implica un aumento en la
disponibilidad del personal técnico para ejecutar otras actividades y en consecuencia,
se genera una reducción de presupuesto, contribuyendo con un aumento en la
rentabilidad de la empresa.
Delimitación de la Investigación
La investigación se llevará a cabo en el Instituto Universitario Politécnico
Santiago Mariño extensión Maracaibo ubicado en el municipio Maracaibo estado
Zulia, se realizará en un periodo de tiempo comprendido desde abril 2014 hasta
Octubre 2014, en la línea de Investigación de mantenimiento Eléctrico
específicamente en el área de Sistemas de mantenimiento preventivo correctivo
productivo
10
CAPITULO II
MARCO REFERENCIAL
El marco referencial constituye el conjunto de aportes teóricos existentes sobre el
problema que será objeto de estudio. Comprende varios apartes cuya denominación
dependerá de la modalidad y tipo de investigación. Debe iniciarse con una exposición
de investigaciones previamente realizadas vinculadas directa o indirectamente al
problema o necesidad planteada, y que representan un aporte para el estudio que
aspira realizar el autor de la propuesta de TEG. Tal alcance no consiste solo en hacer
una reseña esquemática de ellas, sino que es necesario determinar su contribución en
cuanto a: ampliar el panorama sobre el estado actual del problema o necesidad;
clarificar ideas sobre las variables a estudiar, las hipótesis a formular (si procede), la
metodología a utilizar, y otros aspectos más. Es por ello, que para llevar a cabo esta
investigación se tomaron en cuenta como plataforma para la recopilación de
fundamentos teóricos las siguientes investigaciones:
Antecedentes de la investigación
Figueroa, (2009), titulado “Sustitución de un motor de CC por otro de CA con
variador de frecuencia en el Área de Molienda y compactación de la empresa C.VG
Carbones del Orinoco”. Esta investigación planteaba la sustitución de un motor de
corriente continua por otro de corriente alterna con variador de frecuencia, buscando
mejorar no solo el proceso de la producción de la planta, sino también optimizar la
producción, además de disminuir los costos de la misma. La investigación fue de tipo
proyectiva, y la modalidad fue de campo.
11
En la investigación para la selección de los gabinetes donde fueron conectados
todos los módulos de control para el funcionamiento de los motores, se hizo a través
del catalogo Sinamics S120 Vector Control, donde muestran diversas dimensiones y
montajes de estos gabinetes, donde se pueden ajustar para el espacio necesario que
ocuparan los componentes a usar para el control. Primeramente, se muestran las
dimensiones de cada uno de los componentes a usar en la propuesta. El aporte de la
investigación, fue el sistema de control de movimiento SIMOTION, el cual ofrecía
potentes funciones para control de movimiento en máquinas de producción. Como un
lenguaje de programación gráfica, MCC, ayuda a formular procesos y secuencias en
movimiento con facilidad mediante la creación de una secuencia de comandos
gráficos de MCC.
Las características de cada comando del centro de control de motores se pueden
asignar individualmente. Como en las estructuras de control, los comandos pueden
hacer una fácil la aplicación para el control de otras ramas. Entre las conclusiones de
la investigación destaca que, la implementación del encoder técnicamente, al igual
que los motores, no requiere de un mayor conocimiento para su instalación, incluso
su manejo de control es mucho más sencillo que el de los motores AC; pero desde el
punto de vista económico resulta menos rentable que la sustitución de motores, ya
que con su instalación se mantendrán los motores de corriente continua existentes
actualmente y por ende seguirán los elevados costos por mantenimiento a los equipos.
Apping (2006), desarrolló un trabajo para la Universidad Rafael Urdaneta, el cual
se titula: Desarrollo de una metodología para la revisión del diseño de
transformadores de potencia utilizados por la energía eléctrica de Venezuela
(ENELVEN). En este estudio, se habló sobre que los transformadores de potencia son
elementos muy importantes de una red eléctrica, debido a que de ellos depende la
continuidad del servicio eléctrico de la red de transmisión a la cual pertenecen y que
las fallas presentadas por estos equipos son de carácter crítico; dadas estas
circunstancias ENELVEN, advirtió la necesidad de elaborar una metodología para la
revisión del diseño de los transformadores detallada en una guía práctica, con la
12
finalidad de disminuir las posibles fallas existentes durante su vida útil no cubiertas
por la garantía.
Para la elaboración de esta guía, fue necesario obtener información sobre los
procedimientos de construcción de transformadores de potencia ejecutados en
diferentes empresas fabricantes con la cual se generó un cronograma de fabricación
generalizado donde se incluyen las etapas más relevantes al momento de la
construcción de estos equipos. A su vez, esta información recolectada sirvió de
plataforma para establecer cuáles son aquellos procesos medulares durante la
fabricación que ameritan inspecciones técnicas en fábrica realizadas por parte de
personal calificado de ENELVEN. En este mismo orden de ideas, se revisaron
normas nacionales e internacionales con el objetivo de clasificar todas y cada una de
las pruebas eléctricas necesarias para la aceptación del transformador antes de ser
despachado por la fábrica.
Así, cada prueba fue catalogada en la guía para revisión del diseño según su
importancia y las variables del diseño que éstas buscan corroborar. Otro aspecto
primordial que se desarrolló en esta investigación fue la actualización de las
especificaciones técnicas particulares de los transformadores de potencia; esta
actividad primeramente consistió en la comparación de las diferentes especificaciones
utilizadas por ENELVEN para detectar debilidades en las mismas y así, poder
componer unas nuevas especificaciones que engloben todas las características
adicionales que no fueron tomadas en cuenta en las antiguas descripciones técnicas.
Al presente trabajo de investigación brindó respaldo documental a la información
contenida en las bases teóricas, sirviendo como referencia para el enfoque de los
objetivos y etapas de este proyecto de investigación
ORDOÑEZ (2006) En una investigación titulada Mejores Prácticas Para El
Diagnóstico De Cadenas De Aisladores Poliméricos En Líneas De Transmisión A
Alta Tensión, realizada en la universidad del Zulia bajo la modalidad de investigación
de campo de tipo proyectiva la cual tiene como objetivo general Determinar las
mejores prácticas para el diagnóstico de cadenas de aisladores poliméricos de goma
de silicona en líneas de transmisión a alta tensión y dentro de sus objetivos
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específicos cuenta : Identificar los diferentes mecanismos de degradación asociados
con la exposición a intemperie, que puedan provocar fallas en cadenas de aisladores
poliméricos para líneas de alta tensión.
Identificar las diferentes técnicas de diagnóstico en campo, que se deben emplear
para detectar degradación en cadenas de aisladores poliméricos para líneas de alta
tensión. Evaluar las diferentes técnicas de diagnóstico empleadas para detectar
degradación en cadenas de aisladores poliméricos para líneas de alta tensión.
Seleccionar las mejores técnicas de diagnóstico en campo para detectar degradación
en cadenas de aisladores poliméricos de goma de silicona en líneas a alta tensión.
Elaborar los procesos para el registro de eventos de aisladores poliméricos de goma
de silicona en las Líneas Tablazo-Cuatricentenario I y II a 400 Kv. Analizar
resultados de inspecciones visuales a cadenas de aisladores poliméricos de goma de
silicona; instaladas en las Líneas Tablazo-Cuatricentenario I y II a 400 Kv. La cual
arrojo las siguientes conclusiones
La identificación de los diversos mecanismos de degradación que se presentan en
aisladores poliméricos; resalta la susceptibilidad que poseen estos aisladores a
cambios en sus propiedades superficiales, debido a la influencia de las condiciones
ambientales. Mediante la identificación de diferentes técnicas de diagnóstico
aplicadas a aisladores poliméricos en campo se determinó que estas, en su mayoría,
no poseen un procedimiento normalizado o no son ampliamente utilizadas para
inspeccionar este tipo de aisladores en servicio.
Muchas de estas son técnicas emergentes que han sido investigadas y aplicadas por
algunas compañías u organizaciones para establecer las condiciones de operación de
sus aisladores. Por otro lado, técnicas como medición de campo eléctrico,
inspecciones ultravioletas y termografías infrarrojas, son unas de las más
comercializadas; sin embargo aún no se ha normalizado un procedimiento de
inspección para aisladores poliméricos en servicio, con estas técnicas. Las
conclusiones llevaron al investigador a recomendar lo siguiente. Realizar un estudio
detallado sobre la rentabilidad económica y operacional de los métodos de
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diagnóstico, seleccionados para evaluar las condiciones de operatividad de aisladores
poliméricos en líneas a alta tensión.
Implementar las diferentes técnicas de diagnóstico en campo, seleccionadas para
evaluar las condiciones de operatividad de aisladores poliméricos instalados en líneas
tablazo-Cuatricentenario I y II a 400 Kv. Capacitar al personal encargado del
mantenimiento de las líneas de transmisión occidente, sobre los mecanismos de
degradación que se presentan en los aisladores polimétricos al ser expuestos a la
intemperie; así como también sobre las diversas técnicas que existen para realizar su
diagnóstico en campo. Incluir en el cronograma de actividades de la sección de
mantenimiento de líneas, inspecciones periódicas que permitan llevar un control de la
condiciones de operación de los aisladores de goma de silicona instalados en las
líneas Tablazo-Cuatricentenario I y II a 400 KV.
Llevar un registro de todas las actividades relacionadas con el funcionamiento de
los aisladores de goma de silicona instalados en las líneas Tablazo-Cuatricentenario I
y II a 400 Kv, que permita realizar, a futuro, un estudio sobre la vida útil de estos
aisladores, según las condiciones ambientales y operacionales a las que se encuentra
sometido en dicha línea
Bases Teóricas
Según Hernández (1996) las bases teóricas tiene el propósito de dar a la
investigación un sistema coordinado y coherente de conceptos y proposiciones que
permitan abordar el problema. De éste dependerá el resultado del trabajo. Significa
poner en claro para el propio investigador sus postulados y supuestos, asumir los
frutos de investigaciones anteriores y esforzarse por orientar el trabajo de un modo
coherente. De este modo, el fin que tiene el marco teórico es el de situar el problema
que se está estudiando dentro de un conjunto de conocimientos, que permita orientar
la búsqueda y ofrezca una conceptualización adecuada de los términos que se
utilizaran en el trabajo.
15
A continuación se desarrollan los elementos teóricos que sustentan la presente
investigación
Factores de estudio
Dentro de los factores que se toman en cuenta para el análisis de Vida Útil
Remanente, se encuentra la inversión inicial, los costos de operación y
mantenimiento, costos relativos y costos por baja confiabilidad. Todas estas variables
son incluidas en un modelo matemático que toma en cuenta las condiciones y
premisas económicas propias de la empresa, así como su contexto operacional dando
como resultados principales el momento de reemplazo optimo y la Vida Útil
Remanente en tiempo o número de periodos en los que un activo debe permanecer
garantizando el mínimo impacto total al negocio. Como se muestra en la Figura 1 .
Figura 1 Factores de estudio en la vida útil remanente de un activo
Activo
Los activos son aquellos bienes o derechos que por agotamiento, por el transcurso
del tiempo o por otras causas ajenas a la fluctuación de precios en el mercado,
disminuyen constante o periódicamente de valor, el cual debe reducirse en los libros
16
en la cantidad correspondiente (Activo Amortizable). En esta clase de activo se
incluyen: yacimientos, derechos de autores, concesiones del Estado, los gastos de
instalación, los de organización, y en general, todos aquellos bienes o derechos
agotables por propia naturaleza y cuya disminución en valor no puede evitarse por
medio de gastos de reparación o de conservación como sucede con el activo fijo de
carácter tangible. El cual se define como Término contable para cualquier recurso
que tiene un valor, un ciclo de vida y genera un flujo de caja, puede ser humano,
físico y financiero intangible. (R2M)
Adquisición
Según (R2M) la adquisición se define como el acto o hecho en virtud del cual
una persona obtiene el dominio o propiedades de un bien o servicio o algún derecho
real sobre éstos. Puede tener efecto a título oneroso o gratuito; a título singular o
universal, por cesión o herencia.
Análisis Costo-Beneficio
Procedimiento para formular y evaluar programas o proyectos, consistente en la
comparación de costos y beneficios de la situación inicial vs. una situación de cambio
propuesta para incorporación de mejoras o modificaciones, con el propósito de que el
impacto total de estos últimos exceda los resultados de la situación inicial pudiendo
ser de tipo monetario o social, directo o indirecto.
Análisis de Riesgo
Según (R2M) Es la identificación, análisis y evaluación sistemática de las
amenazas asociadas a los factores externos e internos, con la finalidad de controlar
y/o minimizar las probabilidades de falla y las consecuencias en los empleados, el
público en general, el medio ambiente, la producción y/o las instalaciones
(materiales, equipos y maquinaria).
Confiabilidad
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Es la probabilidad de funcionamiento libre de fallas de un equipo o sus
componentes por un tiempo definido bajo un contexto operacional determinado. Es la
habilidad de un ítem para desempeñar una función requerida bajo condiciones dadas
para un intervalo de tiempo dado.
Capital
Es la cantidad de recursos, bienes y valores disponibles para satisfacer una
necesidad o llevar a cabo una actividad definida y generar un beneficio económico o
ganancia particular. A menudo se considera a la fuerza de trabajo parte del capital.
También el crédito, dado que implica un beneficio económico en la forma de interés,
es considerado una forma de capital (capital financiero). ASTARITA, Rolando
(2013)
Los bienes de capital en contraste con los bienes de consumo, son utilizados en la
producción de capital físico. Se refieren a bienes de capital real de los productos que
se utilizan en la producción de otros productos, pero no se incorporan a los demás
productos. En los bienes de capital se incluyen fábricas, maquinaria, herramientas, y
diversos edificios. Son diferentes de las materias primas que se utilizan en la
producción de bienes. Muchos productos pueden ser clasificados como bienes de
capital o bienes de consumo de acuerdo con el uso, por ejemplo los automóviles y
ordenadores personales, y la mayoría de estos bienes de capital son también bienes
duraderos
Los bienes de capital son también diferentes del capital financiero. Los bienes de
capital son objetos reales de la propiedad de entidades (personas, gobiernos y otras
organizaciones), a fin de obtener un rendimiento positivo de algún tipo de
producción. La actividad que se realiza puede ser la producción, el consumo, la
inversión, la constitución de una empresa, etc. Cuando este capital se destina a la
producción, se convierte en un factor de producción. El capital se puede acumular con
el tiempo, y sus retornos (renta) pueden ser utilizados o reutilizados para aumentar el
capital original
18
Ingresos Gastos
Los gastos de producción son aquellos relacionados a las operaciones realizadas
desde la adquisición del material hasta su transformación en producto o en servicio,
integrado por los elementos o sub-componentes mencionados a continuación: Compra
de Materiales de operación, representan aquellos materiales que se convierten en un
artículo de consumo o de servicio. Estos excluyen los materiales relacionados al
mantenimiento. Sueldos y salarios que representan los esfuerzos necesarios para la
transformación de dicho material.
Los gastos indirectos a la producción no relacionados al mantenimiento son los
elementos necesarios y accesorios para la conversión del material, además de los
sueldos y salarios directos, como: el lugar donde se trabaja (oficinas, talleres,
fábricas, etc.), equipo, herramientas, energía, combustibles, lubricantes, sueldos,
artículos de oficina, etc.
Necesidad de Análisis
Necesidad es una carencia o escasez de algo que se considera imprescindible.
También se utiliza esta palabra para significar obligación. Hace referencia también a
una situación difícil que atraviesa alguien. Aquí se recopilara y analiza la mayor
cantidad de información posible referente al funcionamiento y estado de la estructura,
o del sistema con el fin de responder determinar las actividades necesarias para
responder a la necesidad principal
Mantenimiento
Es el trabajo emprendido para cuidar y restaurar hasta un nivel económico, todos y
cada uno de los medios de producción existentes en una planta. Podemos definir el
mantenimiento como el " conjunto de actividades que deben realizarse a instalaciones
y equipos, con el fin de corregir o prevenir fallas, buscando que estos continúen
prestando el servicio para el cual fueron diseñados. Como los equipos no pueden
19
mantenerse en buen funcionamiento por si solos, se debe contar con un grupo de
personas que se encarguen de ello, conformando así el departamento de
mantenimiento de nuestras empresas
Eficiencia
Según (R2M) es el uso racional de los medios con que se cuenta para alcanzar un
objetivo predeterminado; es el requisito para evitar o cancelar dispendios y errores.
También se puede considerar como la capacidad de alcanzar los objetivos y metas
programadas con el mínimo de recursos disponibles y tiempo, logrando su
optimización
Obsolescencia
La obsolescencia es la caída en desuso de máquinas, equipos y tecnologías
motivada no por un mal funcionamiento del mismo, sino por un insuficiente
desempeño de sus funciones en comparación con las nuevas máquinas, equipos y
tecnologías introducidos en el mercado. La obsolescencia puede deberse a diferentes
causas, aunque todas ellas con un trasfondo netamente económico La imposibilidad
de encontrar repuestos adecuados, como en el caso de los vehículos automóviles.
En este caso, la ausencia de repuestos se debe al encarecimiento de la producción
al tratarse de series cortas. La obsolescencia es, también, consecuencia directa de las
actividades de investigación y desarrollo que permiten en tiempo relativamente breve
fabricar y construir equipos mejorados con capacidades superiores a las de los
precedentes. El paradigma, en este caso, lo constituyen los equipos informáticos
capaces de multiplicar su potencia en cuestión de meses
Histórico de fallas
Es el expediente creado para un equipo en específico, el cual contiene todos los
trabajos ejecutados en el equipo. Dado que la consecuencia de una falla se entiende y
se evalúa como el resultado de una falla; basado en la asunción de que dicha falla
ocurrirá. La consecuencia de una falla se define en función de los aspectos que son de
20
mayor importancia para el operador; tales como el económico; el de seguridad y el
ambiental. Cada renglón debe ser evaluado y presentado por separado. Consecuencias
en seguridad deben expresarse en términos de potenciales pérdidas de vidas, mientras
que las consecuencias económicas deben expresarse en términos financieros.
Por su parte; las consecuencias ambientales pueden expresarse en términos de
masa o volumen de contaminantes expulsado al ambiente o en términos financieros
como el costo de limpiar los derrames, incluyendo además multas y otras
compensaciones. Es la consecuencia que un modo de falla tiene en la operación,
función, o estatus de un ítem. Los efectos de falla son clasificados normalmente de
acuerdo a como el sistema completo es afectado
Ciclo de Vida
El Ciclo de Vida, asegura la combinación óptima de los costos de capital, costos
operativos, así como de los riesgos al establecer un sistema para identificar, evaluar,
corregir y documentar, de las distintas alternativas en el tiempo esperado de vida.
Costos de Capital, (CAPEX se refiere a los costos de diseño, construcción e
instalación) y Costos de Operación (OPEX se refiere a los costos incurridos para
operar y comprende los costos de energía y mantenimiento del activo) y los costos
asociados a paradas de planta asociados al equipo en cuestión. También podemos
decir que es Tiempo durante el cual un Ítem conserva su capacidad de utilización. El
periodo abarca desde diseño, instalación, puesta en marcha, operación,
mantenimiento hasta que es sustituido o es objeto de Restauración/Rehabilitación.
(R2M)
Costos del capital
También denominado, “Inversiones en Bienes de Capital” o “Gastos en Capital” ,
muestra las adquisiciones o mejoras en activos ligados a la actividad principal de la
empresa (ej, plantas de fabricación, nuevos edificios, camiones de reparto,
21
ordenadores…). Cualquier gasto que se realiza para aumentar los ingresos y los
beneficios, y no son parte del producto vendido.
El Capex nos dice en qué fase se encuentra una empresa (Crecimiento, Madurez,
Declive). Empresa de crecimiento lento o nulo: si el capex es similar a la
depreciación/amortizaciones y muy inferior al flujo de caja (Cash from Operating
Activities): la empresa no crece sino que mantiene su estructura actual y solo aplica
un mantenimiento. Empresa de crecimiento rápido: si el capex es más alto que la
depreciación/amortización y superior al flujo de caja (Cash from Operating
Activities): la empresa está en un proceso de crecimiento enorme.
Es importante el CAPEX porque es necesario para calcular el Flujo de Caja Libre
y así calcular el valor de una empresa o activo descontando los Flujos de Caja Libres
a un valor actual.
Si una empresa está invirtiendo agresivamente en el crecimiento de su negocio, le
quedará poco FCF y por tanto, el cálculo del descuento de flujos de efectivo, no será
un cálculo real del crecimiento real de la empresa. Si una empresa decide suspender
sus inversiones en crecimiento, su capex disminuiría rápidamente y el resultado sería
un aumento del FCF.
El Capex. muestra el dinero que es necesario invertir en activos ligados a la
actividad principal de la empresa para mantener su funcionamiento, dado un nivel de
ventas constante, sin tener en cuenta las inversiones en el mejoramiento del proceso
productivo. Cualquier gasto que se realiza para mantener los ingresos y los
beneficios, y no son parte del producto vendido.
En los estados financieros no se detalla esta partida, por tanto habrá que sacar un
valor aproximado. Este valor aproximado puede encontrarse en la partida de
“depreciación/amortización”. Compararemos el “Capex” con la
“Depreciation/Depletion”. El menor de los dos, será el Maintenance Capex
Costos de Operación
Según Tarquin (2006) es la referencia al dinero desembolsado por una empresa u
organización en el desarrollo de sus actividades. Los costos operativos son los
22
salarios, el alquiler de locales, la compra de suministros y otros. En otras palabras, los
gastos o costos de operación son aquellos destinados a mantener un activo en su
condición existente o a modificarlo para que vuelva a estar en condiciones apropiadas
de trabajo. Los gastos de operación pueden dividirse en gastos administrativos (los
sueldos, los servicios de oficinas), financieros (intereses, emisión de cheques), gastos
hundidos (realizados antes del comienzo de las operaciones inherentes a las
actividades) y gastos de representación (regalos, viajes, comidas). Los costos de
operación también son conocidos como gastos indirectos, ya que suponen aquellos
gastos relacionados con el funcionamiento del negocio pero no son inversiones (como
la compra de una máquina).
Es de hacer notar que, en el sentido económico, una inversión es la colocación de
capital que se realiza para conseguir una ganancia futura. La inversión implica la
resignación de un beneficio inmediato por uno futuro. Los gastos de operación, en
cambio, se destinan al funcionamiento del negocio y no se concretan a la espera de un
beneficio futuro, sino que su función es permitir la subsistencia de la actividad
comercial (que, por supuesto, se pretende que sea rentable y otorgue ganancias). Los
costos operativos a lo largo de los años se pueden comportar de la siguiente forma
esta curva seria el acumulado año con año con flujo descontado
Figura 2. Curva de Costo de Operación y Mantenimiento. Fuente: TWPL
23
Intervalos de reemplazo
Para Fuenmayor (2012) La determinación de los intervalos de remplazo es una
tarea importante para calcular la conveniencia de la sustitución. Dado que en muchos
casos, las vidas óptimas de los activos que se comparan son distintas. Se requieren
evaluar entonces económicamente las opciones de No Reemplazar el equipo versus la
opción de Reemplazo Optimo y seleccionar la mejor de ambas. Cuando difícilmente
se puede suponer que la tecnología antigua será reemplazada por otra de similares
características al final de su vida remanente, existiendo ya una opción mejorada, la
decisión comúnmente se toma entre cambiar hoy la tecnología o hacerlo al final de su
vida óptima. Por otra parte, se debe tener en consideración que si bien el proyecto de
hacer el reemplazo pudiera recuperar una parte del valor del activo reemplazado, este
valor se debe considerar al calcular el costo del reemplazo.
El método consiste en calcular las consecuencias de no reemplazar y los costos de
reemplazar a lo largo de un horizonte de comparación, este horizonte pudiera ser
definido o indefinido. Indefinido cuando no se visualiza un cese de la necesidad de
del equipo en cuestión, definido cuando se sabe por cuánto tiempo se usará el equipo
y la inversión ha de recuperarse en ese intervalo de tiempo definido. Si bien se
supone que el equipo nuevo es mejor que el equipo instalado este podrá ser similar al
equipo instalado (cuando era nuevo) o por uno superior (Upgrade), ambas situaciones
se deben evaluar en términos técnico financieros incluyendo como lo sugiere PAS 55
en los requisitos de Gestión de Riesgo y Gestión de Cambio.
También es requisito de PAS 55 que para establecer el Plan de Integridad
Operacional de los activos físicos y lograr la continuidad operativa, preservar sus
funciones, cumplimiento de los compromisos establecidos en producción, seguridad,
ambiente y garantizar el desarrollo sustentable es necesario determinar el intervalos
de remplazo óptima del activo. Se deben incorporar las prácticas de confiabilidad
durante todo el ciclo de vida, aun cuando esto añada tiempo y costos al desarrollo,
llegando a un nivel de inversión considerando la óptima relación de Costos-Riesgos-
24
Beneficios al comparar los Costos de Capital vs los Costos de Operación, evitando ir
a los extremos que se muestran en la siguiente gráfica.
Figura3 curva que muestra el punto óptimo de remplazo
Punto óptimo de reemplazo
Según Fuenmayor (2012) La necesidad de establecer el momento preciso o punto
óptimo de reemplazo surge a partir de una o varias de las siguientes razones:
a. Desempeño disminuido. Cuando debido al deterioro físico, el desempeño
esperado a un nivel de productividad (funcionar a un nivel dado de
calidad,
cantidad y eficiencia) se ve disminuido, trayendo esto consecuencias al
negocio. Esto se manifiesta por una disminución de la producción y/o por
un aumento de los costos de producción
b. Requisitos alterados. El equipo existente no puede cumplir con los
nuevos requisitos legales o regulatorios bien sea a nivel de empresa, leyes
locales o requisitos de los clientes. En este caso el cambio es
prácticamente mandatorio y el estudio se reduce a la evaluación de la
mejor opción de reemplazo.
c. Gastos de capital: En este caso mantener el equipo en operación requiere
de inversiones grandes y surge la necesidad de evaluar la factibilidad de
reemplazo del equipo.
d. Restricciones. En este caso el estudio surge debido a que el equipo no
puede cumplir con los planes de producción y es un “cuello de botella”
25
presente o futuro.
e. Imagen o intangibles. En este caso la inversión se justifica por la imagen
deteriorada o por otros intangibles que han de justificarse financieramente.
Distribución Probabilística
Para Navidi (2008) Una distribución de probabilidad indica toda la gama de
valores que pueden representarse como resultado de un experimento. Una
distribución de probabilidad es similar a la distribución de frecuencias relativas. Sin
embargo, en vez de describir el pasado, describe la probabilidad que un evento se
realice en el futuro, constituye una herramienta fundamental para la prospectiva,
puesto que se puede diseñar un escenario de acontecimientos futuros considerando las
tendencias actuales de diversos fenómenos naturales. Las decisiones estadísticas
basadas en la estadística inferencial son fundamentales en la investigación que son
evaluadas en términos de distribución de probabilidades.
Distribución Binomial
Para Navidi (2008), la distribución binomial es una distribución de probabilidad
discreta que cuenta el número de éxitos en una secuencia de n ensayos de Bernoulli
independientes entre sí, con una probabilidad fija p de ocurrencia del éxito entre los
ensayos. Un experimento de Bernoulli se caracteriza por ser dicotómico, esto es, sólo
son posibles dos resultados. A uno de estos se denomina éxito y tiene una
probabilidad de ocurrencia p y al otro, fracaso, con una probabilidad q = 1 - p. En la
distribución binomial el anterior experimento se repite n veces, de forma
independiente, y se trata de calcular la probabilidad de un determinado número de
éxitos. Para n = 1, la binomial se convierte, de hecho, en una distribución de
Bernoulli. Para representar que una variable aleatoria X sigue una distribución
binomial de parámetros n y p, se escribe:
26
Distribución Normal
Navidi (2008) llama distribución normal, distribución de Gauss o distribución
gaussiana, a una de las distribuciones de probabilidad de variable continua que con
más frecuencia aparece aproximada en fenómenos reales. La gráfica de su función de
densidad tiene una forma acampanada y es simétrica respecto de un determinado
parámetro estadístico. Esta curva se conoce como campana de Gauss y es el gráfico
de una función gaussiana. La importancia de esta distribución radica en que permite
modelar numerosos fenómenos naturales, sociales y psicológicos. Mientras que los
mecanismos que subyacen a gran parte de este tipo de fenómenos son desconocidos,
por la enorme cantidad de variables incontrolables que en ellos intervienen, el uso del
modelo normal puede justificarse asumiendo que cada observación se obtiene como
la suma de unas pocas causas independientes.
Figura 4 Forma de una distribución normal
Distribución logarítmica
Para Navidi (2008), la distribución log-normal es una distribución de probabilidad
de una variable aleatoria cuyo logaritmo está normalmente distribuido. Es decir, si X
es una variable aleatoria con una distribución normal, entonces exp(X) tiene una
distribución log-normal. La base de una función logarítmica no es importante, ya que
loga X está distribuida normalmente si y sólo si logb X está distribuida normalmente,
sólo se diferencian en un factor constante. Una variable puede ser modelada como
log-normal si puede ser considerada como un producto multiplicativo de muchos
pequeños factores independientes. Un ejemplo típico es un retorno a largo plazo de
27
una inversión: puede considerarse como un producto de muchos retornos diarios. La
distribución log-normal tiende a la función densidad de probabilidad
Distribución Exponencial
La distribución exponencial es el equivalente continuo de la distribución
geométrica discreta. Esta ley de distribución describe procesos en los que se requiere
saber el tiempo hasta que ocurre determinado evento, sabiendo que, el tiempo que
pueda ocurrir desde cualquier instante dado t, hasta que ello ocurra en un instante tf,
no depende del tiempo transcurrido anteriormente en el que no ha pasado nada.
Ejemplos de este tipo de distribuciones son El tiempo que tarda una partícula
radiactiva en desintegrarse. El conocimiento de la ley que sigue este evento se utiliza
en Ciencia para, por ejemplo, la datación de fósiles o cualquier materia orgánica
mediante la técnica del carbono 14, C14; El tiempo que puede transcurrir en un
servicio de urgencias, para la llegada de un paciente; En un proceso de Poisson donde
se repite sucesivamente un experimento a intervalos de tiempo iguales, el tiempo que
transcurre entre la ocurrencia de dos sucesos consecutivos sigue un modelo
probabilístico exponencial. Por ejemplo, el tiempo que transcurre entre que sufrimos
dos veces una herida importante. Concretando, si una v.a. continua X distribuida a lo
largo de IR+, es tal que su función de densidad es
Se dice que sigue una distribución exponencial de parámetro
Distribución de Weibull
28
Para Navidi (2008), la distribución de Weibull es una distribución de probabilidad
continua. Recibe su nombre de Waloddi Weibull, que la describió detalladamente en
1951, aunque fue descubierta inicialmente por Fréchet (1927) y aplicada por primera
vez por Rosin y Rammler (1933) para describir la distribución de los tamaños de
determinadas partículas. La función de densidad de una variable aleatoria con la
distribución de Weibull x es
Donde k >0 es el parámetro de forma y lambda >0 es el parámetro de escala de la
distribución. La distribución modela la distribución de fallos (en sistemas) cuando la
tasa de fallos es proporcional a una potencia del tiempo:
Un valor k<1 indica que la tasa de fallos decrece con el tiempo.
Cuando k=1, la tasa de fallos es constante en el tiempo.
Un valor k>1 indica que la tasa de fallos crece con el tiempo.
Esto da lugar a mencionar la curva de la bañera (figura.5) la cual es un gráfica que
representa los fallos durante el período de vida útil de un sistema o máquina. Se llama
así porque tiene la forma una bañera cortada a lo largo. En ella se pueden apreciar tres
etapas: Fallos iniciales: esta etapa se caracteriza por tener una elevada tasa de fallos
que desciende rápidamente con el tiempo. Estos fallos pueden deberse a diferentes
razones como equipos defectuosos, instalaciones incorrectas, errores de diseño del
equipo, desconocimiento del equipo por parte de los operarios o desconocimiento del
procedimiento adecuado.
Fallos normales: etapa con una tasa de errores menor y constante. Los fallos no se
producen debido a causas inherentes al equipo, sino por causas aleatorias externas.
Estas causas pueden ser accidentes fortuitos, mala operación, condiciones
inadecuadas u otros. Fallos de desgaste: etapa caracterizada por una tasa de errores
rápidamente creciente. Los fallos se producen por desgaste natural del equipo debido
al transcurso del tiempo.
29
Fig. 5 Curva de la Bañera
Lineamientos y criterios
La vida económica del activo
Desde el diseño se establece una esperanza de vida útil asociado representado por
el costo total de ciclo de vida medido mediante el VPN (Valor Presente Neto) de una
opción de inversión tomando en cuenta todos los costos de capital, los costos de
operación, los costos de reemplazo, los costos de disposición e ingresos. La siguiente
grafica muestra las etapas a lo largo del periodo seleccionado y las tasas de descuento
que se consideran
30
Figura 6. Etapas de estudio de la vida económica del activo Fuente: Fuenmayor 2011
El costo total de ciclo de vida debe permitir comparar todas aquellas inversiones
de “arreglarlo cuando falla o cuando envejece” a través de la operación, del
mantenimiento y tomar la óptima decisión técnica y económicamente viable para
restaurarlo o reemplazarlo. En términos cuantitativos, la confiabilidad se relaciona
con el éxito o la falla del rendimiento de la instalación, la confiabilidad operacional
integra un conjunto de buenas prácticas que parten desde la adquisición, la
construcción e instalación, el arranque, la operación, el mantenimiento hasta
desincorporarlo, la confiabilidad de diseño principalmente ayuda a evitar fallas
mediante acciones evitando hacer actividades innecesarios que se deben ejecutar
cuando se opera y se mantiene.
Las prácticas de confiabilidad operacional y en especial la confiabilidad de diseño
se enfocan en términos financieros en el costo de la propiedad a largo plazo para
evitar gastos innecesarios y optimizar (mejorar) la disponibilidad de la instalación a
lo largo del ciclo de vida. Para lograr un nivel de confiabilidad operacional a un nivel
aceptable, es necesario reforzar las actuales disciplinas aplicadas en la ingeniería de
diseño a través de un programa integrado de confiabilidad de diseño para lograr
obtener un producto satisfactoriamente confiable que combina el nivel requerido de
confiabilidad intrínseca en su ingeniería de diseño, con la mejor combinación entre
riesgos, costos y desempeño.
Para realizar el análisis completo se deben conocer nuestros costos agrupados en
CAPEX (Costos de Capital) y OPEX (Costos de Operación); Estos se obtienen del
Análisis de los Costos de Ciclo de Vida: en el valor presente de los gastos anticipados
durante la vida del sistema, ejemplo; gastos de repuestos, refacciones, operación y
mantenimiento. El costo del Ciclo de Vida, se calcula como
CCV=Σ CI + CO + CMP + CTPC + CMM – VR
CCV- Costo del Ciclo de Vida
31
CI – Costo de la inversión inicial
CO - Costo operacionales
CMP – Costo de Mantenimiento Planificado
CTPC – Costo por baja confiabilidad (Correctivo + penalización)
CMM – Costo por mantenimiento mayor
VR – Valor de salvamento o de reventa
Análisis de Criticidad
Según lo expuesto por R Huerta (2009) El análisis de criticidad es una metodología
que permite establecer la jerarquía o prioridades de procesos, sistemas y equipos,
creando una estructura que facilita la toma de decisiones acertadas y efectivas,
direccionando el esfuerzo y los recursos en áreas donde sea más importante y/o
necesario mejorar la confiabilidad operacional, basado en la realidad actual. El
mejoramiento de la confiabilidad operacional de cualquier instalación o de sus
sistemas y componente, está asociado con cuatro aspectos fundamentales:
confiabilidad humana, confiabilidad del proceso, confiabilidad del diseño y la
confiabilidad del mantenimiento.
Lamentablemente, difícilmente se disponen de recursos ilimitados, tanto
económicos como humanos, para poder mejorar al mismo tiempo, estos cuatro
aspectos en todas las áreas de una empresa. ¿Cómo establecer que una planta,
proceso, sistema o equipo es más crítico que otro? ¿Qué criterio se debe utilizar?
¿Todos los que toman decisiones, utilizan el mismo criterio? El análisis de
criticidades da respuesta a estas interrogantes, dado que genera una lista ponderada
desde el elemento más crítico hasta el menos crítico del total del universo analizado,
diferenciando tres zonas de clasificación: alta criticidad, mediana criticidad y baja
criticidad.
Una vez identificadas estas zonas, es mucho más fácil diseñar una estrategia, para
realizar estudios o proyectos que mejoren la confiabilidad operacional, iniciando las
aplicaciones en el conjunto de procesos ó elementos que formen parte de la zona de
alta criticidad. Los criterios para realizar un análisis de criticidad están asociados con:
32
seguridad, ambiente, producción, costos de operación y mantenimiento, rata de fallas
y tiempo de reparación principalmente. Estos criterios se relacionan con una ecuación
matemática, que genera puntuación para cada elemento evaluado. La lista generada,
resultado de un trabajo de equipo, permite nivelar y homologar criterios para
establecer prioridades, y focalizar el esfuerzo que garantice el éxito maximizando la
rentabilidad
El objetivo de un análisis de criticidad es establecer un método que sirva de
instrumento de ayuda en la determinación de la jerarquía de procesos, sistemas y
equipos de una planta compleja, permitiendo subdividir los elementos en secciones
que puedan ser manejadas de manera controlada y auditable. Desde el punto de vista
matemático la criticidad se puede expresar como
Criticidad = Frecuencia x Consecuencia
Donde la frecuencia está asociada al número de eventos o fallas que presenta el
sistema o proceso evaluado y, la consecuencia está referida con: el impacto y
flexibilidad operacional, los costos de reparación y los impactos en seguridad y
ambiente. En función de lo antes expuesto se establecen como criterios
fundamentales para realizar un análisis de criticidad los siguientes: seguridad,
ambiente, producción, costos (operacionales y de mantenimiento) , tiempo promedio
para reparar, frecuencia de falla
Un modelo básico de análisis de criticidad, es equivalente al mostrado en la
figura7 El establecimiento de criterios se basa en los seis (6) criterios fundamentales
nombrados en el párrafo anterior. Para la selección del método de evaluación se
toman criterios de ingeniería, factores de ponderación y cuantificación. Para la
aplicación de un procedimiento definido se trata del cumplimiento de la guía de
aplicación que se haya diseñado. Por último, la lista jerarquizada es el producto que
se obtiene del análisis.
33
Figura 7. Modelo de un análisis de criticidad
Inspección Basada en Riesgo
Para L Mario (2010) Un Sistema de Inspección Basada en Riesgo, dispone para su
implementación en las industrias de procesos procedimientos de inspección,
requiriendo la evaluación del sistema de gestión, resultados de inspección y propuesta
de acciones correctivas. Una gestión responsable y eficiente requiere fijar estrategias
para lograr operar las plantas con seguridad, confiabilidad y rentabilidad. Se debe
preservar tanto la función como la integridad de los activos. El propósito de un
programa de inspección es definir y realizar aquellas actividades necesarias para
detectar el deterioro en servicio de los equipos antes de que se produzcan las fallas El
programa de inspección debe sistemáticamente identificar ¿Qué tipo de daño se
produce? ¿Dónde debe buscarse? ¿Cómo puede detectarse (técnica de inspección)?
¿Cuándo o con qué frecuencia debe inspeccionarse?
Un programa de inspección está basado en riesgo cuando se emplea una
metodología capaz de sustentar la toma de decisiones aun cuando se cuenta con datos
inciertos o incompletos. El sistema tiene una función predictiva, que intenta
determinar la evolución más probable del comportamiento tanto de un conjunto de
equipos (unidad, planta) como de un equipo particular, y una función proactiva
destinada a decidir acciones correctivas de reparación, rediseño, reemplazo,
34
inspección de los equipos, así como la decisión de continuar en operación hasta la
rotura. Se considera que un grupo reducido, del orden del 20% de los equipos, tienen
asociado más de un 80% del riesgo de una planta, por lo que se debe identificar esos
equipos de alto riesgo para focalizar los esfuerzos de inspección y disminuir los
riesgos de la planta. De este modo es posible optimizar los recursos económicos
empleados en el mantenimiento de los equipos privilegiando seguridad y
confiabilidad.
Mantenimiento Centrado en Confiabilidad
El MCC es una metodología en la cual un equipo multidisciplinario de trabajo, se
encarga de optimiza la confiabilidad operacional de un sistema que funciona bajo
condiciones de trabajo definidas, estableciendo las actividades más efectivas de
mantenimiento en función de la criticidad de los activos pertenecientes a dicho
sistema, tomando en cuenta los posibles efectos que originarán los modos de fallas de
estos activos, a la seguridad, al ambiente y a las operaciones. El mantenimiento
centrado en confiabilidad permite identificar las estrategias efectivas de
mantenimiento que permitan garantizar el cumplimiento de los estándares requeridos
por los procesos de producción
Mantenimiento Centrado en Confiabilidad no solo se ha convertido en una
metodología de alta aplicación en las empresas industriales cuyos activos requieren
de una alta disponibilidad y una optimización de los costos operativos, sino también
para atender las mayores exigencias que cada día tenemos en los aspectos de
seguridad y preservación del medio ambiente. Dependiendo de la visión de una
empresa en cuanto a su metodología en el mantenimiento, lo que se espera que resulte
tras la implementación de esta metodología se puede resumir en tres tipos de mejoras:
Aumento de actividades de monitoreo y preventivas con reducción adicional de las
reactivas, cuando, en la mayoría de los casos, el estado del arte de mantenimiento es
muy bajo (no se tienen programas oficiales y las fallas son continuas). En segundo
lugar tenemos la disminución de actividades, cuando, en la mayoría de los casos, el
estado del arte de mantenimiento es bajo pero se tiene un programa de mantenimiento
35
básico con muchas tareas para evitar fallas y por último esta la optimización del
programa de mantenimiento al incluir y/o eliminar actividades según las técnicas de
monitoreo que se estén aplicando y una optimización de las frecuencias de los
monitoreos y/o los reacondicionamientos periódicos.
Costos Por baja confiabilidad
Los costos por baja confiabilidad están asociados a la fallas que puedan
presentarse durante la vida del activo, estas fallas tendrán una serie de consecuencias
asociadas por lo que el término “Riesgo” puede ser aplicado como un flujo de caja
negativo asociado a dichos probables egresos. La palabra riesgo está relacionada a la
pérdida potencial asociada a un evento con probabilidad, no despreciable, de ocurrir
en el futuro. Matemáticamente hablando, el riesgo es la multiplicación de la
probabilidad de ocurrencia de un evento por sus consecuencias.
Riesgo (t) = Prob. de Falla(t) x Consecuencias
El riesgo, se comporta como una balanza, que permite pesar la influencia de ambas
magnitudes (Probabilidad de Falla y Consecuencia de la Falla) en una decisión
particular. La Figura 1.1 muestra que para calcular riesgo, deben establecerse dos (2)
vías, una para el cálculo de la confiabilidad y/o la probabilidad de fallas, con base a la
historia de fallas o con base a la física del deterioro; y otra para el cálculo de las
consecuencias. En todo caso, el análisis de confiabilidad es parte del análisis
probabilístico de riesgo.
36
Figura 8. Relación entre Análisis de Confiabilidad y Análisis de Riesgo
Sistema de Variables
Variable: Vida Útil Remanente en Motores de Inducción industriales
Definición Conceptual: Se entiende como la vida útil probable, expresada en años,
que se estima tendrán los bienes en el futuro, a partir de una fecha determinada y
dentro de los límites de eficiencia productiva, útil y económica para la empresa. E
Fuenmayor (2011)
Definición Operacional operacionalmente se establecen los lineamientos y
criterios para aplicar la metodología para determinar la Vida Útil Remanente en
motores de inducción industrial, con el propósito de identificar el momento oportuno
de reemplazo de este activo en una planta, garantizando el mínimo impacto total al
negocio esto se lograra con la implementación de una herramienta la cual nos dará los
tiempos óptimos de remplazo según los datos introducidos al sistema R Torres
(2014)
37
Definición de Términos Básicos
Activo: Término contable para cualquier recurso que tiene un valor, un ciclo de
vida y genera un flujo de caja, puede ser humano, físico y financiero intangible. M.
Yañez
Adquisición: Acto o hecho en virtud del cual una persona obtiene el dominio o
propiedades de un bien o servicio o algún derecho real sobre éstos. Puede tener efecto
a título oneroso o gratuito; a título singular o universal, por cesión o herencia. M.
Yañez
Análisis Costo-Beneficio: Procedimiento para formular y evaluar programas o
proyectos, consistente en la comparación de costos y beneficios de la situación inicial
vs. una situación de cambio propuesta para incorporación de mejoras o
modificaciones, con el propósito de que el impacto total de estos últimos exceda los
resultados de la situación inicial pudiendo ser de tipo monetario o social, directo o
indirecto M. Yañez
Ciclo de Vida: Tiempo durante el cual un Ítem conserva su capacidad de
utilización. El periodo abarca desde diseño, instalación, puesta en marcha, operación,
mantenimiento hasta que es sustituido o es objeto de Restauración/Rehabilitación. M.
Yañez
Ciclo Operacional: Período de tiempo transcurrido entre reparaciones generales
programadas de una instalación o equipo y que esta establecido en forma genérica de
acuerdo al tipo de proceso de que se trate. M. Yañez
Flujo de Efectivo: Estado que muestra el movimiento de ingresos y egresos y la
disponibilidad de fondos a una fecha determinada. M. Yañez
Interés: Rédito, tasa de utilidad o ganancia del capital, que generalmente se causa
o se devenga sobre la base de un tanto por ciento del capital y en relación al tiempo
que de éste se disponga. Llanamente es el precio que se paga por el uso de fondos
prestables. Porcentaje fijo que sobre el monto de un capital y su uso, paga
periódicamente al dueño del mismo la persona física o moral que toma en préstamo
dicho capital. M. Yañez
38
Inversión: Es la aplicación de recursos financieros destinados a incrementar los
activos fijos o financieros de una entidad. Ejemplo: maquinaria, equipo, obras
públicas, bonos, títulos, valores, etc. Comprende la formación bruta de capital fijo y
la variación de existencias de bienes generados en el interior de una economía.
Adquisición de valores o bienes de diversa índole para obtener beneficios por la
tenencia de los mismos que en ningún caso comprende gastos o consumos, que sean,
por naturaleza, opuestos a la inversión M. Yañez
Valor Presente Neto (VPN): El valor presente neto es la suma de los flujos de
efectivo anuales descontados a valor presente. El concepto de descontar dichos flujos
se origina en que un peso es más valioso hoy que mañana. Es decir, es la diferencia
entre el valor presente de las entradas de flujo de efectivo generadas por el proyecto y
el importe de la inversión inicial, por lo que se computa el valor presente de futuros
flujos de efectivo, utilizando el costo de capital como la tasa de descuento. M. Yañez
Vida Característica: Término utilizado para denotar el tiempo de vida con que
cuenta un componente de cualquier equipo en que su función no se ve afectada,
manteniéndose así la confiabilidad del equipo o instalación. Una vez que es rebasada
la vida característica, la probabilidad y riesgo de falla aumenta considerablemente. M.
Yañez
39
CAPITULO III
MARCO METODOLÓGICO
Según el manual de trabajo especial de grado del politécnico Santiago Mariño
(2006) el marco metodológico se destacan todos los aspectos relativos a la
metodología utilizada en el presente estudio, es decir, todo lo concerniente con el tipo
y diseño de la investigación, población y muestra, instrumentos de recolección de
datos y procedimientos que fueron utilizados para llevar a cabo dicha investigación.
Modalidad de la Investigación
La modalidad que adopte la investigación se relaciona directamente con el tipo de
Investigación que el investigador desarrollará para darle solución a una determinada
situación-problema. Desde esta perspectiva el TEG adopta la modalidad de Proyecto
Factible. Según arias (2006) se trata de una propuesta de acción para resolver un
problema práctico o satisfacer una necesidad y puede referirse a la formulación de
políticas, programas tecnologías, métodos o procesos. El Manual de Trabajos de
Grado del instituto politécnico Santiago Mariño (2006) establecen que los proyectos
factibles “consisten en la propuesta de un modelo operativo viable, o una solución
posible a un problema de tipo práctico, para satisfacer necesidades de una institución
o grupo social… y puede referirse a la formulación de políticas, programas
tecnologías, métodos o procesos.” Arias, F. (1999) lo define como un estudio "que
consiste en la investigación, elaboración y desarrollo de una propuesta de un modelo
operativo viable para solucionar problemas, requerimientos o necesidades de
organizaciones o grupos sociales"
40
Tipo de Investigación
Refiere Chávez (2006), que el tipo de investigación se determina según el tipo de
problema que se desea solucionar. Así mismo, no solo se debe de indicar la base del
tipo de método, sino también, se debe señalar las razones consideradas por el
investigador para incluirla en los diversos tipos, basándose en la realidad de su
indagación. Por ende, tomando los postulados de Hernández, Fernández y Baptista
(2006) indican que la investigación de tipo descriptiva consiste en “especificar las
propiedades, las características y los perfiles de personas, grupos, comunidades,
procesos, objetos o cualquier otro fenómeno que se someta a un análisis”. Igualmente,
establecen que en los estudios descriptivos se miden o evalúan diversos aspectos,
dimensiones o componentes del fenómeno a investigar; estos estudios son útiles para
mostrar los diferentes ángulos de un fenómeno, situación o proceso.
En ese sentido, una investigación descriptiva consiste en la caracterización de un
hecho, fenómeno o grupo con el fin de establecer su estructura o comportamiento.
Los estudios descriptivos miden de forma independiente las variables, y aun cuando
no se formulen hipótesis, las primeras aparecerán enunciadas en los objetivos de
investigación, según lo enunciado por Arias (2004). Es por ello, que el presente
estudio cumple con las características mencionadas anteriormente, debido a que busca
el desarrollo de metodología de análisis para el cálculo de la vida útil de los motores
de inducción.
Procedimientos de la Investigación.
Durante el desarrollo del proyecto se trató de dar ciertos enfoques metodológicos a
la investigación. Por esto se decide escoger los objetivos como metodología a seguir.
En este orden de ideas la presente investigación está estructurada en cinco fases:
Fase 1 Determinar los factores a considerar en un estudio de reemplazo en los
motores de inducción: en esta fase se evaluaran y determinaran que factores son
predominantes y a la hora de remplazar un activo y cuál es el impacto sobre los otros
factores estudiados
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Fase 2 Identificar la necesidad de análisis en un estudio de vida útil remanente
en motores de inducción en esta etapa se pondrá en claro porque es necesario hacer
un estudio de vida útil remanente de un motor industrial y cuál es su impacto en los
planes de mantenimiento de una industria como impacta a la eficiencia de la misma y
determinar el impacto de la obsolescencia técnica del activo en estudio
Fase 3. Analizar los costos del ciclo de vida útil en motores de inducción: en esta fase
se estudiara los costos que la empresa incurre al tener operativo un activo donde su vida útil
ya ha expirado o donde la obsolescencia del equipo es muy alta como afecta esto a los costos
en el mantenimiento y lo de operación de la empresa
Fase 4 Utilizar La distribución probabilística de Weibull para determinar el
tiempo de vida útil de un activo fijo; En esta fase se pondrá de manifiesto porque es
conveniente la utilización de la distribución de weibull para el estudio de la vida útil
remanente
Fase 5 Establecer Lineamientos y criterios para determinar la vida útil de los
motores de inducción: En la última etapa se establecerá la metodología y se
desarrollara una herramienta que nos ayuda a determinar el criterio de remplazar un
motor de inducción industrial esto nos indicara si el activo ya cumplio su vida útil si
aún es conveniente remplazar o por el contrario aún tiene vida útil remanente
Operacionalización de la Variable
Cuadro de operacionalizacion de la variable
Objetivo General: Establecer lineamientos y criterios para el cálculo de la vida útil
remanente de los motores de inducción para aplicaciones industriales
OBJETIVOS ESPECÍFICOS VARIABLE DIMENSIONES INDICADORES
Determinar los factores considerados en un estudio de reemplazo en los
motores de inducciónFactores de estudio
ActivoAdquisición
Análisis Costo-BeneficioAnálisis de Riesgo
ConfiabilidadCapital
Ingresos Gastos
Identificar la necesidad de análisis en
un estudio de vida útil remanente en
motores de inducción
Vida Útil Remanente en Motores
de Inducción industriales
Necesidad de análisis
MantenimientoEficiencia
ObsolescenciaHistórico de fallas
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Analizar los costos del ciclo de vida
útil en motores de inducción Ciclo de Vida
Costos del capitalCostos de Operación
intervalos de reemplazopunto óptimo de
reemplazo
Utilizar La distribución
probabilística de Weibull para
determinación del tiempo de vida útil
de un activo fijo
Distribución Probabilística
Distribución Binomial Distribución Normal
Distribución logarítmicaDistribución Exponencial
Distribución de Weibull
Establecer Lineamientos y criterios
para la vida útil de los motores de
inducción
Lineamientos y criterios
la vida económica del activo
Análisis de CriticidadInspección Basada en
RiesgoMantenimiento
Centrado en Confiabilidad
Costos Por baja confiabilidad
Fuente: R Torres (2014)
Técnicas de Recolección
Para la presente investigación la metodología a emplear será de gran importancia
la utilización de técnicas metodológicas en la recolección de datos, mediante un
proceso objetivo que involucra profundizar el estudio acerca de los motores de
inducción, revisando textos de diversos autores, normas; así como información
técnica y documentos escritos sobre el tema. Las características de la información
recopilada servirá para precisar categóricamente las variables durante el proceso
investigativo; tales como: los detalles constructivos, aspectos que influyen en la vida
útil en los motores de inducción.
La observación, se basa en el establecimiento previo de las variables empíricas y
las categorías sobre las que se necesitan recoger información. Una vez establecidas
las variables y categorías se examinan sistemáticamente los documentos, con el fin de
encontrar los datos contenidos en ellos referentes a cada categoría. Según Sierra
(2006), la finalidad pretendida es ver si los documentos prueban o no las hipótesis
formuladas.
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En esta investigación se empleará también la observación directa. Adicionalmente,
los investigadores inspeccionarán y observarán el estado físico de sus componentes
activos; con el propósito de elaborar una matriz causa-efecto que se utilizará en el
diagnóstico sistematizado de las fallas de motores de inducción. La observación
directa, según Tamayo y Tamayo (2005), es aquella técnica en la cual el investigador
puede observar y recoger datos mediante su propia observación, basada en el
principio de que observaciones repetidas de las mismas respuestas por el mismo
observador deben producir los mismos datos.
Técnicas de Análisis
Para Arias (2004), las técnicas de procesamiento y análisis de los datos, es donde
se procesan las distintas operaciones a las que serán sometidos los datos que se
obtengan; clasificación, registro, tabulación y codificación si fuere el caso. Así, los
datos serán recolectados y luego analizados realizando una organización,
clasificación y análisis previo, de acuerdo a técnicas de análisis cualitativas, del
contenido desde el punto de vista histórico; un análisis crítico y comparativo,
tomando en cuenta para ello, la variable, dimensiones e indicadores desarrolladas en
la matriz de análisis correspondiente.
Por su lado, Perdomo (2005), describe que la técnica utilizada para el análisis
crítico y comparativo de los datos a recolectar, es aquella consistente de la aplicación
de la hermenéutica, que según Márquez (2007), es la interpretación de la norma,
leyes, convenios, acuerdos, entre otros; donde se pueda indagar su sentido,
significado, estructura e intención de las
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REFERENCIAS
Arias, F. (2006). El proyecto e investigación. Introducción a la metodología
científica. Quinta Edición. Editorial Episteme.
BAVARESCO, A. (2006) Proceso Metodológico En La Investigación (Cómo Hacer
Un Diseño de Investigación). Academia Nacional De Ciencias Económicas.
Servicios Bibliotecarios de La Universidad Del Zulia. Caracas. Venezuela.
FINK, Donald G; BEATY, Wayne H. “Manual de Ingeniería Eléctrica”. McGraw
Hill. Tomo 2. 13era Edición. 1997.
Hernández, Fernández; Batista. “Metodología de la investigación”. McGraw Hill. 4ta
Edición. 2006.
Yañez M. Gómez de la Vega H. Valbuena G. (2004) R2M ingeniería de
confiabilidad y análisis probabilístico de riesgo
ASTARITA, Rolando (2013): “La teoría del capital de Böhm Bawerk y su crítica”,
Rolando Astarita, 25-08-2013; ver:
Rosendo Huerta Mendoza El Análisis de Criticidad, una Metodología para mejorar la
Confiabilidad Operacional
Sistema de Inspección Basado en Riesgo por Luis Mario Nitz, Pan American Energy
LLC
http://confiabilidad.net/articulos/el-analisis-de-criticidad-una-metodologia-para-
mejorar-la-confiabilidad-ope/
http://rolandoastarita.wordpress.com/2013/08/25/la-teoria-del-capital-de-bohm-
bawerk-y-su-critica/
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