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desempeño de los activos críticos durante el

ciclo de vida

La empresa debe establecer y mantener procesos para la implementación de su plan de gestión de activos y control de las actividades durante todo el ciclo de vida de sus activos [4,5], incluso:

a) adquisición, creación o mejora de los bienes; b) utilización de los activos;

c) mantenimiento de los activos;

d) desclasificación y/o enajenación de los activos. El ciclo de vida completo de un producto es la siguiente:

  Figura 17: Ciclo de vida completo de los activos

La mayoría de las empresas centran sus esfuerzos desde la etapa de adquisición hasta la etapa de mantenimiento, pero el planeamiento, la especificación y el descarte de los activos no son decisiones que se concentren en el equipo de gestión de las operaciones. Esto no es ideal ya que estas etapas, por lo general, suelen estar pulverizadas entre otras áreas que no siempre tienen la información necesaria para actuar en el momento ideal.

Por lo general, las empresas de energía ya realizan un seguimiento sistemático del desempeño de sus principales activos, pero a veces es necesario volver a evaluar las tecnologías disponibles y revisar las especificaciones para obtener los mejores resultados. Asimismo, la planificación debe integrar las decisiones de expansión y

operación y el historial de mantenimiento, además de prever la eliminación, renovación y sustitución de los activos con los años.

Como ejemplo, podemos mencionar los transformadores de distribución, cuyas pérdidas en vacío y bajo carga contribuyen de forma estimada con más de 40% de las pérdidas en la red de distribución [10]. Si fueran reemplazados por transformadores eficientes con bajos niveles de pérdida en una empresa con 2,5 millones de transformadores de 30kVA, se obtendría un ahorro potencial de 502.750 MWh/año, o alrededor de R$ 46,95 millones. [10]

En general, se puede analizar cada una de las etapas del ciclo de vida de la siguiente manera:

a) Planificación

Esta etapa inicial debe centrarse en la integración de los objetivos de la organización con los planes de gestión de activos.

La planificación estratégica es un conjunto de decisiones programadas previamente sobre lo que debe hacerse en la organización en el largo plazo y requiere una base sólida de información.

Un planeamiento matricial permite asegurar la expansión del sistema a través de inversiones que respondan a la creciente demanda, permitiendo la expansión de la red en el momento adecuado, pero también debe considerar la información operativa y el monitoreo de los activos críticos para prever su renovación o sustitución en el momento adecuado, es decir, antes de que ocurra una falla irreparable o antes de llegar al fin de la vida útil del activo.

La planificación debe asegurar que los activos operen con seguridad, calidad y confiabilidad, cumpliendo con los requisitos legales y ambientales.

b) Proyecto

La etapa de proyecto o concepción incluye la investigación y aplicación de nuevas tecnologías en la adquisición o renovación de activos críticos. En esta etapa, las especificaciones para la adquisición de activos deben revisarse periódicamente a partir de la información de desempeño de los activos en operación y considerando la necesidad de actualización tecnológica, buscando activos que tengan el menor costo total de propiedad (TCO, Total Cost of Ownership), incluso si el valor de compra inicial es mayor, considerando también nuevos indicadores, como el nivel de eficiencia energética.

Las especificaciones deben considerar las normas y estándares de la empresa, que también deben revisarse para incluir las directrices de nuevas tecnologías y de adecuación de los activos cuyo desempeño ya no se encuadre en las estrategias de la empresa.

La rutina de revisar sistemáticamente las normas, estándares y especificaciones debe estar alineada entre las áreas de gestión de activos y de ingeniería, ambas integradas con el área de planificación estratégica.

c) Adquisición

La compra de equipos o servicios se realiza a partir de las especificaciones desarrolladas en la etapa de concepción y proyecto.

Esta etapa es seguida por las actividades de gestión de contratos de construcción y/o instalación del activo y, finalmente, de garantía de calidad. Toda el área de suministro y servicios comerciales debe apoyar esta etapa de la gestión de activos creando procedimientos que cumplan con las directrices de gestión.

d) Puesta en marcha y utilización de los activos

Después de la adquisición comienza la etapa de comisionamiento, es decir, cuando el gestor o contratista finalizó la implementación del proyecto o la adquisición y el activo o sistema está totalmente listo para su uso.

En el caso de una subestación eléctrica, la prueba final de la instalación debe ser realizada y documentada por un as-built, mientras que los equipos de la operación y mantenimiento deben estar capacitados con relación a las necesidades operacionales de la nueva planta. La etapa termina cuando el nuevo activo se pone en operación comercial y se establecen pautas para el mantenimiento preventivo y correctivo de los equipos, y se las comunica a los equipos.

e) Operación y mantenimiento

Durante la etapa de operación y mantenimiento, se espera que el activo físico desempeñe su función de acuerdo con su concepción en las etapas de planificación y diseño, alcanzando los niveles de calidad y confiabilidad especificados.

La forma como se opera y mantiene el activo determinará de forma directa su expectativa de vida y su confiabilidad. Cuando hay interacción o integración entre operación y mantenimiento es posible obtener el mejor desempeño con el menor costo.

El efecto de una buena gestión de los activos durante la etapa de operación y mantenimiento será una extensión de la expectativa de vida, la reducción de los costos totales del ciclo de vida y la garantía de la disponibilidad y confiabilidad del activo. Durante esta etapa, la determinación de los indicadores de desempeño es esencial para que el equipo de gestión cuente con la información necesaria para la toma de decisiones.

Entre los principales indicadores de funcionamiento, recomendamos los siguientes:  Indicador de disponibilidad (número de horas en funcionamiento o en

condiciones de funcionamiento/número de horas de existencia)

 Tasa de fallas (número de fallas)/(tiempo de existencia * número de equipos)  Tiempo medio entre fallas (MTBF) (1/tasa de fallas)

 Gravedad de la falla (0 a 10, de acuerdo con la gravedad de la falla)

 Vida útil restante (vida útil - edad actual del activo - estimación de pérdida por falla y/o incidente)

 Valor de mercado en uso (VMU) del equipo3  Tiempo medio entre reparaciones o mantenibilidad  Disponibilidad

 Costo real (suma de los costos de reparación con costos actualizados)  Frecuencia de fallas o reparaciones

 Niveles de carga        3  ANEEL ‐ Revisão Tarifária Periódica de Concessionárias de Distribuição  (http://www.aneel.gov.br/cedoc/aren2011457_4.pdf)   

 Probabilidad de cortocircuito

 Tasa de incidentes por causa (causa de interrupción/número de interrupciones)  Pérdidas técnicas

 Medición de parámetros eléctricos y mecánicos

 Cálculo de indicadores de calidad de la energía suministrada

Estos indicadores y otros, contribuyen con una visión de conjunto de los requisitos del sistema.

   

Figura 18: Determinación de los requisitos de un sistema en función del riesgo aceptable

En muchas redes de distribución de energía, por ejemplo, el nivel de monitoreo de los activos individualmente no es tan significativo como la atención que se presta a la supervisión de la red, que normalmente varía de acuerdo con la importancia de la carga alimentada y el tipo de incidente o perturbación en el sistema, clasificado como: 1- Grandes incidentes o disturbios que causan la interrupción del suministro en un área importante:

Los grandes trastornos llaman la atención debido a sus consecuencias, pero poco se puede hacer después de estos sucesos, a no ser analizarlos en cuanto a la causa y la intensidad para evitar la repetición de los problemas.

2- Pequeños incidentes o disturbios que causan interrupciones en áreas localizadas: Estos disturbios, que podemos denominar normales o esperadas, incluyen incidentes simples y generalmente se eliminan a través de la actuación correcta del sistema de protección e interrupción de energía en un área localizada.

Los pequeños disturbios son más frecuentes y su análisis e investigación son esenciales para evitar problemas mayores en el futuro. También es posible optimizar las acciones correctivas de los equipos de mantenimiento con el aprendizaje obtenido a partir del análisis de los disturbios.

Estos trastornos también tienden a afectar a los activos críticos y su acción debe ser investigada.

3- Perturbaciones ocultas o incidentes que no causan interrupciones en el suministro: Tiene las siguientes características:

1. No involucran interrupciones forzadas del suministro de energía; 2. Pasan desapercibidos en la operación del sistema;

3. No implican la actuación de relés de protección;

4. En el mediano y largo plazo, afectan las actividades de mantenimiento; 5. Se producen repetidamente.

Estos trastornos ocultos no son detectados por las personas y sistemas de supervisión convencionales, pero deben ser investigados como los anteriores, debido a que:

 Afectan la vida de los equipos eléctricos;

 Pueden causar detenciones en las industrias, incluso si que se produzca una interrupción o la quema de los equipos.

Podemos citar como ejemplos el excesivo nivel de armónicos en un transformador, incidentes sucesivos de caída de tensión en un alimentador de media tensión y un elevado número de partidas de un elemento de sobretensión por rotura de neutro en un circuito, todo lo cual resulta en la reducción de la vida útil o el desgaste de los activos.

Las razones de estos eventos pueden descubrirse antes de que se produzcan mayores consecuencias y es posible adoptar medidas preventivas.

Con el conocimiento adquirido a través del análisis de estos trastornos ocultos, es posible prevenir futuras interrupciones y fallas graves como:

 La quema de motores de inducción en circuitos de baja tensión debido a la elevación de la tensión suministrada a la entrada de la industria;

 Una sobrecarga en el neutro del alimentador causada por un desequilibrio;  Un aislante agrietado en una red de distribución aérea causando fuga a tierra

de bajo valor.

 Una rama de árbol cerca de la red puede provocar un cortocircuito y la quema de equipos;

 Sobrecalentamiento excesivo y consecuente quema de transformador de media para baja tensión debido a cargas no lineales;

Por lo tanto es necesario que se realice un análisis del desgaste o degradación de los equipos que permita el análisis de la confiabilidad y la proyección de fallas.

 

Figura 19: Obtención de las curvas de confiabilidad y proyección de fallas [11]

El historial de desempeño debe basarse en las inspecciones, mantenimiento e incidentes o perturbaciones y es importante para las decisiones del equipo de gestión. En cada etapa deben analizarse los siguientes parámetros:

a) Inspecciones periódicas

Se deben realizar inspecciones periódicas de forma rutinaria. Pueden ser visuales, investigadas o detalladas. El tipo de equipo, la orientación del fabricante, las pruebas del deterioro, el área de uso, el tipo de carga y los resultados de las inspecciones anteriores determinan el grado y la frecuencia de las inspecciones periódicas

Tipo Ejemplos de Contenido

Inspección simple (visual o a distancia)  Condiciones ambientales  Deterioro por envejecimiento

 Distancia entre las partes energizadas  Evidencia de falla inminente

 Termografía  Ultrasonido

Inspección específica (investigada) o por muestreo

 Medición del nivel de aislamiento

 Análisis físico-químico del aceite aislante  Identificación de surcos

 Sistema de refrigeración y protección  Cromatografía de gases disueltos en el

aceite aislante

Inspecciones detalladas  Pruebas eléctricas específicas  Ensayos mecánicos  Pruebas de estanqueidad  Susceptibilidad a la corrosión  Nivel de ruido

 Mediciones de descargas parciales Tabla 2: Tipos de inspección y su alcance

1) Mantenimiento

El mantenimiento es el conjunto de acciones esenciales para mantener y conservar un activo o restaurarlo a una condición satisfactoria de funcionamiento. El mantenimiento puede clasificarse de diversas maneras en función de su frecuencia, alcance y enfoque:

  Figura 20: Clasificación del mantenimiento

Los planes de mantenimiento deben definir el tipo de mantenimiento, su frecuencia y su alcance.

El mantenimiento centrado en la confiabilidad (MCC), o en inglés, Reliability Centered Mantainance (RCM), es una herramienta que a través de un sistema conocido permite la aplicación de los tipos de mantenimiento antes citados, de acuerdo con las características del modo de falla y confiabilidad.

El MCC surgió como una herramienta que permite a los administradores responder a los siguientes desafíos:

 Selección de las técnicas más adecuadas para el mantenimiento  Modelado de procesos de falla

 Búsqueda de la máxima rentabilidad

El proceso de tener un programa de mantenimiento centrado en la confiabilidad debe seguir los siguientes pasos:

• Realizado después de que se produce una falla • Las reparaciones pueden ser temporales o permanentes • Pueden necesitarse un reemplazo immediato del equipo

Mantenimiento 

Correctivo

• Realizado antes de la falla o antes de la etapa inicial de la  falla • Incluye servicios repetitivos y programados • Se define en el plan de mantenimiento

Mantenimiento 

Preventivo

• Supervisión de los parámetros de control en condiciones de  funcionamiento normales • Requiere el monitoreo sistemático y la definición de  parámetros de control • Permite la evaluación del desempeño del equipo

Mantenimiento 

Predictivo

• Busca detectar fallas ocultas o trastornos que pueden  causar una falla • Requiere tecnologías y mano de obra calificada • A veces requiere pruebas adicionales

Mantenimiento 

Detectivo

 ¿Cuáles son las funciones del sistema o equipo y los estándares de desempeño asociados a ellos?

 ¿Cómo puede fallar el sistema al realizar estas funciones?  ¿Qué puede causar una falla funcional?

 ¿Qué sucede cuando se produce una falla?

 ¿Cuáles podrían ser las consecuencias cuando se produce una falla?  ¿Qué se puede hacer para detectar y prevenir las fallas?

 ¿Qué se debe hacer si no se puede realizar una tarea de mantenimiento? El programa de mantenimiento centrado en la confiabilidad debe tener como componentes principales los diversos tipos de mantenimiento y análisis aplicables a cada caso:

Figura 21: Principales componentes de un programa de mantenimiento centrado en la confiabilidad

Las herramientas fundamentales para el MCC son el Análisis de los Modos de Falla y sus Efectos (FMEA) y el Diagrama Lógico de Decisión.

El Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad [17] debe seguir por los menos tres pasos básicos que siempre deben ser revisados:

Programa de

mantenimiento centrado

en la confiabilidad

Reactiva

Preventiva

Predictiva

Proactiva

• Pequeños elementos • no críticos • Sin consecuencias • Es improbable que fallen • Redundantes • Sujeto a desgaste • Modelo de falla conocida • Vida útil real

definida • Modelo de falla aleatoria • No sujeto a desgaste • Fallas inducidos por MP • FMEA • FTA • Teoria de la renovación • Análisis de edad

  Figura 22: Etapas del mantenimiento centrado en la confiabilidad

El objetivo del análisis funcional es definir cómo debería funcionar el sistema estudiado y cuáles son las funciones desempeñadas por él en el cumplimiento de su misión, dentro del proceso de producción de una instalación.

Una vez definido cómo funciona el sistema, sus grupos funcionales y sus conjuntos técnicos, se debe examinar cómo podría dejar de cumplir sus funciones, analizando la gravedad y la frecuencia de las fallas de los equipos de este sistema y definiendo sus puntos críticos, como se recomienda en el Análisis de los Modos de Falla y sus Efectos (FMEA). En esta etapa también se revisan las consecuencias de las fallas y su criticidad.

Tras el análisis de cómo el sistema deja de cumplir sus funciones, es necesario establecer acciones de mantenimiento predictivo, preventivo o correctivo para evitar las fallas que generan estas disfunciones. En el momento de elegir estas tareas se deben usar criterios económicos y de eficacia.

Los principios primarios de análisis del Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad son los siguientes.

 Orientación hacia la función: trata de preservar la función del sistema o equipo, no solo la capacidad de funcionamiento;

 Enfoque en el sistema: mantiene en primera instancia la funcionalidad del sistema y no de un único elemento;

 Centrado en la confiabilidad: intenta conocer las probabilidades de falla en determinados períodos de la vida de los componentes;

 Condicionamiento al proyecto: tiene como objetivo mantener la confiabilidad inherente del diseño actual del equipo o sistema (los cambios en el rendimiento son tareas de diseño de ingeniería, no de mantenimiento);

 Seguridad y economía: la seguridad debe garantizarse a toda costa. Si en una situación determinada el costo es un factor limitante para cumplir con la seguridad, el MCC debe alertar sobre la necesidad de cambiar el diseño del sistema;

 Orientación hacia el tratamiento de cualquier condición insatisfactoria: considera como falla la pérdida de la función de un dispositivo (funcionamiento detenido) o la pérdida de calidad del proceso (proceso no conforme);

 Base en tres tipos de trabajos de mantenimiento: se combinan acciones de mantenimiento basadas en intervalos de tiempo, acciones basadas en las condiciones y acciones con base en tratamiento de fallas potenciales.

Análisis funcional Selección de tareas  de mantenimiento Análisis de  disfunciones y  criticidad

b) Descarte y/o sustitución

Esta etapa incluye un análisis de la viabilidad de las siguientes acciones:

• Sustitución de equipo - La sustitución prevista de los activos por razones distintas de, por ejemplo, la expansión del sistema. Tiene como objetivo minimizar el riesgo de degradación y baja en el rendimiento al final de su vida útil. Estos activos pueden ser descartados o desguazados.

• "Retiro" de los equipos - Es la retirada del equipo de servicio debido a la expansión del sistema, pero conservando este recurso por razones estratégicas, como para servir como piezas de repuesto para emergencias. El principio fundamental de la gestión de activos es asegurar que la condición de los activos se monitoree de forma eficaz y que estos se mantengan para proporcionar los niveles adecuados de servicio para satisfacer las necesidades y expectativas de los clientes. También debe haber un compromiso entre mantener o reemplazar un recurso para garantizar el nivel adecuado de servicio.

La sustitución de los equipos [19] es un concepto amplio que abarca todo, desde la selección de activos similares, pero nuevos, para reemplazar los existentes, hasta la evaluación de los activos que funcionan de manera muy diferente en el desempeño de la misma función.

Las decisiones de sustitución son de importancia crítica para la empresa, ya que generalmente son irreversibles, es decir, no tienen liquidez y comprometen grandes cantidades de dinero. Una decisión apresurada de "deshacerse de chatarra" o la tendencia a tener siempre el "último modelo" pueden causar serios problemas de capital.

  Figura 23: Descarte o reciclaje

 

En general, el análisis financiero se realiza a través del Valor Actual Neto (VAN) y el Valor Anual Uniforme Equivalente (VAUE), que son los indicadores más utilizados para evaluar la toma de decisiones económicas de reemplazar un activo, pero ambos requieren un uso cuidadoso.

La elección del método VAN, por ejemplo, no es conveniente para determinar la vida económica del equipo, pero es un indicador importante para la retirada de operación un activo.

Las razones para la sustitución de equipos

Hay varias razones que no son mutuamente excluyentes que hacen que un reemplazo de equipos sea económico.

El deterioro es una de las causas, que se manifiesta a través de costos operativos excesivos y el aumento de los costos de mantenimiento. El riesgo de falla y las consecuencias de la indisponibilidad son otras razones consideradas habitualmente. La exposición a condiciones adversas de funcionamiento también acelera la degradación de los equipos. Por ejemplo, se sabe que la vida útil de un transformador se reduce a aproximadamente la mitad por cada aumento de 6 a 8 ºC de temperatura, más allá de la temperatura operativa normal [18].

También hay situaciones en las que, debido a un cambio operativo normal, un dispositivo pierde la capacidad de funcionar de manera eficiente, es decir, el equipo se vuelve insuficiente.

Observando el desempeño de diversos sectores industriales se constata que muchas empresas tienen la costumbre de mantener equipos antiguos y que se encuentran al

In document Continuous Quality Control of Long-Lived Software Systems. Florian Deißenböck (Page 132-136)