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• Gerson Gefther Contreras

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MANTENIMIENTO y CONFIABILIDAD

GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

Propósito de la clase

Cuando usted complete esta clase, debe ser capaz de conocer:

1. Determinar la confiabilidad del sistema.

2. Determinar el tiempo medio entre fallas (TMEF). 3. Importancia estratégica del Mantenimiento y la Confiabilidad. 4. Evaluación del mantenimiento. 5. Eficiencia del mantenimiento

GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

Evolución de la Gestión del Mantenimiento

Reparar cuando se presenta la falla.

+ Mtto Correctivo

+Rutinas programadas

+ Mtto Correctivo

+ Mtto Preventivo

+Monitoreo (mtto)/ Planificación / Programación (1950’s)

+ Mtto Correctivo

+ Mtto Preventivo

+ Mtto Predictivo

+ Mtto Correctivo

+ Mtto Preventivo

+ Mtto Predictivo

+ RCM

+ Mtto Correctivo

+ Mtto Preventivo

+ Mtto Predictivo

+ RCM

+ Mtto Correctivo

Gerencia estratégica de Activos

Segunda guerra mundial

+Integración de Monitoreo Programacion/ Planificación (1980’s) +Estrategia de Mantenimiento (modificaciones equipos e instalaciones)- 1990’s Administración estratégica de activos. Ciclo de vida económico de los activos

+ Ing. Mtto

•

RCM= Mantenimiento centrado en la confiabilidad.

•

La ingeniería de mantenimiento analiza y evalúa la gestión, los recursos y el alcance del mantenimiento mecánico y eléctrico.

•

La Gestión Estratégica de Activos maximiza el rendimiento de los activos fijos, que tienen un impacto directo y significativo en las metas de la compañía. GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

Tipos de mantenimiento

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Mantenimiento correctivo:

• Es aquel mantenimiento, que ocurre cuando el equipo fallo y debe repararse por emergencia.

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Mantenimiento preventivo:

• Plan que involucra rutinas de inspección y servicio, así como busca encontrar fallas potenciales y hacer cambios y reparaciones.

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• Ventajas: - Disminución de paradas imprevistas.

- Mejor conservación de los equipos. - Se reduce las horas extras del personal. - Disminución de paradas grandes. - Menos productos rechazados.

- Identificación de equipos con alto costo de mantenimiento. - Mejoras en las condiciones de seguridad. - Costo de mantenimiento preventivo es menor que el Costo mantenimiento correctivo. GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

Planeando el mantenimiento preventivo

GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

Software para Mantenimiento preventivo

software mp

GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

Costos de Mantenimiento:

Costos

Punto Optimo Politica de mantenimiento del costo mas bajo

Nivel del mantenimiento

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Costo CostosTotales Costo Mantenimiento Correctivo

Costo de Mantenimiento preventivo Nivel del mantenimiento

Optimo

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Mantenimiento Predictivo: • Se basa en el monitoreo regular de síntomas de los equipos mediante instrumentos, controlando su estado de funcionamiento. • Se interviene para la reparación del equipo cuando es absolutamente necesario. • Usa: • Análisis de vibraciones. • Análisis de lubricantes. • Análisis de ultrasonido. • Termografía.

Predictivo

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o Ventajas: - Se obtiene la máxima vida útil de los componentes de una maquina o equipo. - Encuentra serios problemas.

- Reduce las paradas imprevistas. - Se conoce con precisión cuando y que debe ser cambiado en la maquina.

- Aumenta la confiabilidad y disponibilidad de las maquinas. - Responde a las preguntas • ¿Qué tiene la maquina? • ¿Cuánto tiempo mas puede durar? • ¿Que debemos hacer? GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

Incremento de la capacidad de reparación: o Un buen departamento de mantenimiento debe tener las siguientes características: • Personal bien capacitado. • Recursos adecuados. • Capacidad para establecer un plan de mantenimiento y prioridades. • Capacidad y autoridad para realizar la planeación de materiales. • Capacidad para identificar las causas de las fallas.

• Capacidad para «alargar» el tiempo medio entre fallas (TMEF). GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

Mantenimiento productivo total (TPM)

• El TPM (Total Productive Maintenance) reduce las paradas mediante la participación del empleado y un excelente mantenimiento de los registros de los equipos.

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o El TPM incluye: - Adquirir maquinas confiables, fáciles de operar y mantener. - El costo total de la maquina (tanto el servicio como el mantenimiento se debe incluir en su costo).

- Desarrollar planes de mantenimiento preventivo que utilicen las mejores practicas de operarios, Dpto. de Mantenimiento y servicio de almacén. - Capacitar a los trabajadores para operar y mantener sus propias maquinas. GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

El Gerente de mantenimiento debe determinar como se realizara el mantenimiento

Operario

Departamento de mantenimiento

Servicios en talleres del fabricante

“La capacidad y competencia “ es mas alta a medida que nos desplazamos a la derecha.

El mantenimiento preventivo “cuesta menos” y es más rapido a medida que nos desplazamos hacia la izquierda

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Confiabilidad:

• Es la probabilidad de que una maquina, o las partes de la maquina, funcionen correctamente durante un tiempo especificado y en las condiciones establecidas.

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Importancia estratégica del Mantenimiento y la Confiabilidad

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Tácticas de confiabilidad y mantenimiento: 1. Tácticas de confiabilidad

• Mejorar los componentes individuales. • Incremento de provisión de respaldo (Equipos en paralelo). 2. Tácticas de mantenimiento

• Implementar o mejorar el mantenimiento preventivo. • Incrementar las capacidades de reparación.

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• Los sistemas están integrados por varios componentes individuales interrelacionados, cada uno de los cuales realiza un trabajo especifico.

• Si algún componente falla, por la razón que sea; El sistema en su totalidad puede fallar. Ej. Maquinas, líneas de producción etc.

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Confiabilidad global del sistema: 100 Confiabilidad del Sistema (Porcentaje)

n=1 80

60 40 20 0

100

99.5

99 98 97 Confiabilidad promedio de los componentes (Porcentaje)

96

•

A medida que aumenta el numero de elementos en una sistema, la confiabilidad del sistema disminuye con mucha rapidez.

•

Un sistema de n = 50 partes que interactúan, cada parte posee una confiabilidad promedio del 99.5%, tiene una confiabilidad de sistema del 78% .

•

Para n = 100 la confiabilidad de sistema será solo del 60%.

•

La confiabilidad depende del diseño del sistema (maquina / líneas). GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

Mejora de componentes individuales: • Cuando las fallas ocurren, comprender su ocurrencia es importante para la confiabilidad.

• Para medir la confiabilidad del sistema, en el que cada componente tiene su propia tasa de confiabilidad:

RS = R1 x R2 x R3 x ... x Rn Realibility = Confiabilidad. R1 = Confiabilidad del componente 1. R2 = Confiabilidad del componente 2.

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Ejercicio 1: Confiabilidad en una serie Una línea de producción tiene tres maquinas en serie con confiabilidades individuales (R1, R2, R3) como se muestra. ¿Cual es la confiabilidad del sistema?. R1

R2

R3

0.90

0.80

0.99

Rs

Rs = R1 x R2 x R3 Rs = 0.90 x 0.80 x 0.99 = 71.3% • Cada maquina colocada en serie es menos que perfecta, las probabilidades de error son acumulativas y la confiabilidad resultante para esta línea es 71.3%, que es menor a la de cualquier maquina de la línea de producción. GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

Mortalidad infantil de los equipos • Es indicador de falla temprana en la vida de los equipos. • Se debe al uso inapropiado de los equipos. Falla “normal”

% de Averias

Falla x desgaste Natural

Mortalidad Infantil y uso inadecuado

Vida util GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

Evaluación del mantenimiento

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Porcentaje de fallas TF(%): •

Mide el porcentaje de fallas: el numero de fallas entre el numero total de productos probados.

TF(%) 

Numero de fallas Numero de unidades probadas

x 100%

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No. de fallas por unidad de tiempo TF(N) • El Numero de fallas ocurridas durante cierto periodo de tiempo

Numero total de fallas TF(N) =

Tiempo de operacion

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Tiempo medio entre fallas (TMEF) • Mide cada cuántas horas se da una parada por falla mecánica o eléctrica en un sistema.

1 TMEF= TF(N) TF(N) = Numero de fallas ocurridas durante cierto periodo de tiempo.

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Tiempo medio entre reparaciones (MTTR)

• Mide cuántos minutos demora en promedio en poner operativo un sistema, cada vez que se genera una parada por falla mecánica o eléctrica.

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GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

Ejercicio 2: Determinación del tiempo medio entre fallas

(TMEF)

Para la construcción de una maquina, se quiere probar la confiabilidad de un motor. En las pruebas del mismo, se ponen en funcionamiento 10 motores durante un total de 2000 horas. Tres de los motores fallaron; uno después de 1000 horas de rodaje, otro después de 1400 horas y el tercero después de 1600 horas a) Determinar el porcentaje de fallas TF(%). b) El numero de fallas por unidad de tiempo TF(N). c) El tiempo medio entre fallas TMEF. d) Suponiendo que diez prototipos de la maquina utilicen el motor, y que van a probarse durante 48 horas de rodaje, determinar cuantas unidades se espera que fallen. Solución:

a. Porcentaje de fallas TF(%)

Numero de fallas TF (%) 

x 100% Numero de unidades probadas

TF (%)=

3 x100 = 10

30% GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

b. No. De fallas por unidad de tiempo

Numero de fallas TF ( N )  Tiempo de operacion Tiempo total = 10 motores x 2000 horas = 20,000 horas Tiempo sin operar = 1000 horas (primera falla) + 600 horas (segunda falla) + 400 horas (tercera falla) = 2000 horas Tiempo de operación = Tiempo Total – Tiempo sin operar = 20,000 – 2000 = 18000 horas

3 TF(N)=

18000

 0.000166 Fallas /hora o  0.166 Fallas cada 1000 horas GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

c. Tiempo medio entre fallas TMEF

1 TMEF= 1 TMEF=

0.000166

TF(N)

 6024 horas

d. •

Se van utilizar los motores en 10 maquinas durante 48 horas de rodaje ( 48 x 10 motores )

Tasa de fallas = (Fallas por unidad)(48 horas por días)( 10 motores)

= 0.0001666 x 48 x 10 = 0.08 fallas esperadas

• Se debe pensar en aumentar la confiabilidad de los componentes individuales. • O bien instalar unidades de respaldo (En paralelo). GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

Provisión de respaldo: •

Para aumentar la confiabilidad de un sistema se agrega respaldo de componentes (en paralelo).

•

La técnica es «Respaldar» los componentes con componentes adicionales.

•

También se conoce con poner unidades en paralelo.

•

El respaldo es para asegurar que si un componente falla, el sistema puede recurrir a otro componente.

Probabilidad del primer componente + funcionando

Probabilidad del segundo componente * funcionando

Probabilidad de necesitar el segundo componente

= P(R)

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Ejercicio 3: Confiabilidad con un proceso en paralelo El Gerente de manufactura de la línea de producción esta preocupado por que la línea de producción, tiene una confiabilidad de solo 71.3 % (Ejercicio 1). El Gerente desea mejorar la situación. Solución:

El Gerente decide proporcionar respaldo a las 02 maquinas menos confiables: R1

R2

0.90

0.80

0.90

0.80

R3

0.99

Rs

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R1

R2

0.90

0.80

0.90

0.80

Probabilidad del primer componente + funcionando

Probabilidad del segundo componente * funcionando

R3

Rs

0.99

Probabilidad de necesitar el segundo componente

= P(R)

P(R) = [0.9 + 0.9(1-0.9)] x [0.80 + 0.80(1-0.80)] x 0.99 = [0.9 + 0.9(0.1)] x [0.80 + 0.80(0.2)] x 0.99 = 0.99 x 0.96 x 0.99= 0.94 • Al proporcionar respaldo a dos maquinas, la línea de producción ha incrementado su confiabilidad de 71% a 94%. GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

Confiabilidad requerida:

Confiabilidad

Tipo de Gestión Vs Confiabilidad

C B

A

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Eficiencia del mantenimiento

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Eficiencia de mantenimiento

• Se basa en el método de CORDER, según la siguiente expresión matemática:

k E X C Y T  Z D Donde: E: Eficiencia de mantenimiento. k: Constante que se evalúa para cada periodo de análisis (anual, semestral, etc). X: Costo total de mantenimiento. Y: Costo total del tiempo perdido. Z: Costo total de desperdicio.

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Donde:

k E X C Y T  Z D E: Eficiencia de mantenimiento. k: Constante que se evalúa para cada periodo de análisis (anual, semestral, etc). X: Costo total de mantenimiento. Y: Costo total del tiempo perdido. Z: Costo total de desperdicio.

Costo total de mantenimie nto C Costo de reposición Tiempo perdido ( Hr / año) T Tiempo de producción ( Hr / año)

D

Desperdicio (volumen total de desper. en ton ) Pr oducción buena (en ton ) GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

Eficiencia de mantenimiento Nota: El tiempo de producción incluye el número de turnos, número de días útiles al mes que son 25 ó 26 días, y tiempos inactivos. Desperdicio: Es la pérdida de la materia prima, desecha en el proceso de fabricación o también productos fallados no aceptados por el control de calidad.

Costo de reposición: Se calcula como un componente de una máquina, se da anualmente en función de la vida media. El • • •

costo por año involucra: Costo de adquisición. Depreciación. Costo de reposición.

La producción buena, está dado por el tiempo total de producción, para ello será necesario conocer el costo de una hora de producción.

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Metodología para el calculo de la Eficiencia de mantenimiento 1) Asumimos el periodo base (dato – un año) generalmente es el año vencido. 2) Se asume Eb = 100% (=1) para el periodo base. 3) Calculamos kb para el periodo base; previamente se calcula x, y, z, C, T, D, luego:

kb  xb cb  yb Tb  zb Db 4) Para determinar la nueva eficiencia (periodo en estudio). • Calculamos los parámetros x, y, z, C, T, y D, luego:

k s  xs cs  y s Ts  z s Ds

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Metodología para el calculo de la Eficiencia de mantenimiento •

Aplicamos la regla de tres simple inversa:

kb  100% k s  Es kb Es   100 ks 5) Se compara las eficiencias: ES  Eb  ha dis min uido la eficiencia. Sí:

ES  Eb  la eficiencia es cons tan te ES  Eb  ha mejorado la eficiencia ( se debe tratar en lo posible) GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

Ejercicio 4

El programa anual de producción de una empresa, se fijo en 6,000 hrs y por un valor de S/. 12,800. Dentro del total de horas de producción se han previsto de 425 hrs. para mantenimiento preventivo. Por paradas no programadas la planta quedó fuera de servicio durante 400 hrs., en las que se perdió materiales por un valor equivalente al 1% de la producción acumulada. Si el costo total expresado como valor de reemplazo es de 15% de la producción y el costo total de mantenimiento en el año fue de S/. 5360 Determine Ud. la constante de Corder.

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Solución Datos: t = 6,000 hrs. Cprod = S/. 12,800 Tper = 400 hrs. Cdesper = 1% Cprod CR = 15% Cprod CTm = S/. 5360

o

Desper = 1% Prod

x  CTm  5360 Tpar * Cprod 400 *12,800  914.28 y  CTpar   t  Tpar  6000  400 z  CTdesper 1% Cprod  0.01*12,800  128

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Solución

x  CTm  5360 Tpar * Cprod 400 *12,800  914.28 y  CTpar   t  Tpar  6000  400 z  CTdesper 1% Cprod  0.01*12,800  128 5360 CTm  C  2.79 CR 15% * 12, 800 Tpar 400 T   0.071 t prod 6000  400 1% Cprod Desper  D  0.01 Cprod Pr od buena La constante de Corder es:

k  xC  yT  zD  5360  2.79   914.28  0.071  128  0.01 k  S / .15020.59

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Ejercicio 5 El programa anual de producción de cemento, tiene las siguientes características: a) Año base

- Tiempo de operación anual -

7200 hrs Valor de producción anual S/. 4’200,000 Tiempo de mantenimiento disponible 400 hrs Tiempo promedio entre fallas 450 hrs Tiempo fuera de servicio de la planta 200 hrs Costo de reposición o reemplazo S/. 200,000 Costo de mantenimiento anual (total) S/. 10,000 Pérdida de materiales 1% de la producc.

b) Año siguiente

- Tiempo fuera de servicio de la planta 80 hrs - Costo de mantenimiento anual (total) S/. 15,000 - Pérdida de materiales 0.4% de la producc.

Determinar la eficiencia del mantenimiento en el año siguiente. GESTION INTEGRAL DE MANTENIMIENTO

Solución Datos:

t

= 7,200 hrs/año

Año Base: Cprod = S/. 4’200,000 Tpar. = 200 hrs Desper = 1% Prod CTm = S/. 10,000 CR = S/. 200,000

Año siguiente: Tpar. = 80 hrs Desper = 0.4% Prod CTm = S/. 15,000

Para el año base:

x  CTm  10,000 Tpar * Cprod 200 * 4´200,000  120,000 y  CTpar   t  Tpar  7,200  200

z  CTdesper  Desper * Cprod  0.01Pr od * 4 ' 200, 000   42,000 Pr od

Pr od

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Solución

x  CTm  10,000 Tpar * Cprod 200 * 4´200,000  120,000 y  CTpar   t  Tpar  7,200  200

z  CTdesper  Desper * Cprod  0.01Pr od * 4 ' 200, 000   42,000 Pr od

Pr od

10,000 CTm  C  0.05 200,000 CR 200 Tpar  T  0.0286 7,200  200 t prod 1% prod Desper  D  0.01 prod Pr od buena La constante de Corder es:

kb  xC  yT  zD  10,0000.05  120,0000.0286  42,0000.01 k b  4, 352 ……………………………………… (1)

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Solución: Para el siguiente año:

xs  CTm  15,000 Tpar * Cprod 80 * 4´200, 000   ys  CTpar  t  Tpar   7, 200  80 

47,191

z s  CTdesper  0.004 * Cprod  0.004 * 4'200,000  16,800 15,000 CTm  Cs   0.075 200,000 CR 80 Tpar  Ts   0.011 7,200  80 tprod 0.004 prod Desper  Ds   0.004 prod Pr od buena

k s  xC  yT  zD  15,0000.075  47,1910.011  16,8000.004 k s  1651 ……………………………………… (2)

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Solución Se sabe que:

kb Es  x100% ks 4352 Es  * 100%  264% 1651 264%  100% ES  Eb  ha mejorado la eficiencia (se debe tratar en lo posible)

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