MANTENIMIENTO Y CONFIABILIDAD - ANALISIS DE RIESGOS- INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

En los últimos tiempos, se ha empezado a hablar del concepto de confiabilidad, en la medida que se comprendió que no era suficiente lograr una alta disponibilidad, sino también era necesario disminuir al mínimo la probabilidad de falla de las máquinas críticas durante la operación, es decir lograr conseguir una alta confiabilidad.

Las consecuencias de una falla pueden ir desde pérdida de producción, pasando por las horas hombre improductivas de operaciones, hasta la degradación y rotura de las propias máquinas.

Una alta disponibilidad no implica necesariamente una alta confiabilidad, pero una alta confiabilidad si implica una buena disponibilidad y seguridad, en la medida que la maquinaria, el proceso o equipos, presentan una baja probabilidad de falla.

En el presente trabajo se abordará también el tema de análisis de riesgo para efectos dominó, el cual es uno de los temas de mayor preocupación en la industria.

MANTENIMIENTO

En términos generales por mantenimiento se designa al conjunto de acciones, tales como inspección, comprobación o reparación, que tienen como objetivo conservar todos los bienes que componen los activos de la empresa, en las mejores condiciones de funcionamiento, con un muy buen nivel de confiabilidad, calidad y al menor costo posible.

De acuerdo al tiempo en que el mantenimiento es realizado, el mismo es clasificado en tres categorías principales:

- Mantenimiento correctivo (CM):

Se realiza después de la interrupción del sistema. Comprende el mantenimiento basado en las fallas, que se lleva a cabo con el fin de corregir los defectos que se han presentado en el equipo mediante la reparación.

Mantenimiento predictivo:

Este mantenimiento está basado en la detección e inspección para determinar el estado y operatividad de los equipos, mediante el conocimiento de valores de variables que ayudan a descubrir el estado de operatividad; esto se realiza en intervalos regulares para prevenir las fallas o evitar las consecuencias de las mismas.

- Mantenimiento preventivo (PM):

Se realizan mientras el sistema se encuentra en funcionamiento.

Este mantenimiento se realiza con el fin de prevenir la ocurrencia de fallas, y mantener en un nivel determinado a los equipos. Generalmente el PM es más ventajoso, ya que permite prevenir pérdidas graves debido a fallas imprevistas. El mismo se realiza en puntos predeterminados en el tiempo para mantener la fiabilidad del sistema en el nivel deseado.

Los tipos de acciones que se presentan en el mantenimiento preventivo son:

Solamente inspección: involucra actividades como lubricación, calibración, adición de suplementos, apretado de piezas sueltas y todo lo necesario para mantener el sistema en condición.

Pequeño nivel de reparación: reparación de piezas simples, tales como muelles, sellos, cinturones y puede incluir también las actividades de reparación de sus partes. Algunos ejemplos son, desmontaje y montaje de máquinas, acondicionamiento de superficies de las partes móviles y calibraciones.

Alto nivel de reparación: involucra reemplazo de subsistemas o de varios componentes. Se suele adoptar este tipo de acción para los componentes claves a fin de evitar daños graves a todo el sistema debido a las fallas de dichos artículos.

En el mantenimiento preventivo, la confiabilidad del sistema se deriva por sus componentes fiables y por la configuración del sistema. Es por ello que en la planificación del mismo, todos los componentes se inspeccionan en N intervalos de igual duración. En cada inspección, basándose en el estado de deterioro del componente y su función en la fiabilidad del sistema, puede realizarse una de las tres acciones PM arriba mencionadas. Cabe destacar que, para un componente dado, la acción PM tiene sus propios requerimientos de costos y recursos (mano de obra, repuestos, etc.). De manera similar, las diferentes acciones PM tienen efectos distintos en la confiabilidad del componente.

El objetivo principal de este trabajo es, por lo tanto, determinar una acción óptima de PM para cada componente de tal manera que el nivel requerido de la fiabilidad del sistema se mantenga con un costo de PM total mínimo.

Desarrollo del modelo

Antes de presentar la fórmula matemática de la función del costo, se definen las siguientes variables de decisión:

- Si se realiza la reparación con el componente i en el período n-ésimo; De otra manera;

- Si se realiza el reemplazo con el componente i en el período n-ésimo; De otra manera

- Si en el período n-ésimo; El tiempo de inactividad del sistema se produce debido a la acción PM.

Basándonos en las definiciones dadas, el modelo matemático para la planificación óptima de PM se puede expresar como:

min∑_(n=1)^N▒∑_(i=1)^I▒〖X_in C_i^([1]) 〗+∑_(n=1)^N▒∑_(i=1)^I▒〖Y_in C_i^([2]) 〗+∑_(n=1)^N▒〖Λ(n)C^([f]) 〗+∑_(n=1)^N▒〖W_n C^d 〗 (1)

Sujeto a:

R_n^([S])≥R_min^([S]) (2)

∑_(i=1)^I▒〖X_in E_i^1 〗+∑_(i=1)^I▒〖Y_in E_i^2 〗≤E_n ∀n 1≤n≤N (3)

X_in+Y_in≤1 ∀ n,i 1≤i≤I (4)

Donde Λ(n)=-ln⁡(R_n^[S] )-(-ln⁡(R_(n-1)^([S]) ))

En este modelo, la función objetivo consiste en cuatro términos, como se muestra en la Ec. (1). Los dos primeros términos están relacionados con los costos de reparación y reemplazo, respectivamente. Estos se calculan por separado, ya que la reparación y el reemplazo para diferentes componentes pueden tener costos diferentes. Se observa que el costo de inspección se supone insignificante y por lo tanto no está incluido en la función de costo. El tercer término de la Ec. (1), Λ(n) es la media del número de fallos aleatorios durante [t_(n-1),t_n], y por lo tanto el coste medio debido a los fallos aleatorios es Λ(n)C^([f]). Finalmente, el último término en la función objetivo está relacionado con el tiempo de inactividad del sistema previsto debido a las actividades de PM.

La primera restricción dada por la Ec. (2) respalda la fiabilidad mínima requerida del sistema durante todo el horizonte de planificación. El siguiente conjunto de restricciones garantiza que la suma de los recursos (mano de obra, repuestos, etc.) consumidos durante cada período de inspección no exceda el recurso disponible. Finalmente,

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