CLASE 21 Calculando la Frecuencia de...

DIPLOMADO: ANÁLISIS DE LUBRICANTE NIVEL I. PILARES DEL PROGRAMA

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CLASE 21

Calculando la

Frecuencia de

Muestreo


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CLASE 21 – CALCULANDO LA FRECUENCIA DE

MUESTREO

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1.- El participante calculará la frecuencia de muestreo de acuerdo al

contexto operacional de la máquina.

2.- El participante aplicará los factores de ajuste a la frecuencia de muestreo

estándar.

3.- El participante identificará la importancia de la severidad ambiental de

los fluidos en la frecuencia de muestreo.

TEMA 1 – Factores que determinan la frecuencia de muestreo

Desarrollo

La frecuencia de la muestra estará en función de varios elementos

cada uno independiente de los otros. El primer factor a considerar es

la criticidad del equipo monitoreado. Mientras más crítico y severo sea

el impacto de su falla, más frecuente deberá ser su monitoreo. El

segundo factor es la severidad ambiental del fluido (entorno de

operación). Mientras más severo y contaminado sea el entorno de

operación, más frecuente deberá ser la toma de la muestra. El tercero

se refiere a la edad de la máquina. Una máquina nueva deberá ser

monitoreada más frecuente que una máquina que ya tiene algún

tiempo operando, ya que su probabilidad de falla al inicio de su

trabajo (o después de una reparación) es mayor.

Asimismo, una máquina que se acerca al final de su vida deberá ser

monitoreada de manera más intensa para detectar cualquier síntoma

que indique el final de su vida. El cuarto factor es la edad del

lubricante. Inmediatamente después de poner a trabajar un

lubricante nuevo, se deberá tomar una muestra para identificar si el

lubricante es el correcto y si es que durante el proceso de cambio no

se introdujeron defectos, una vez que el lubricante está en operación,

las muestras pueden ser normales hasta que nos acercamos al final

de la vida del lubricante, que es cuando la frecuencia de muestreo se

hace más frecuente.

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El último factor tiene que ver con los resultados de la muestra

anterior. Si la muestra anterior estuvo dentro de los parámetros,

entonces el muestreo puede ser normal, pero si la muestra anterior es

anormal o crítica, entonces la siguiente muestra deberá ser recortada

a la mitad o más frecuente para dar seguimiento a la condición

anormal hasta que ésta se normalice. Como podemos ver, la

frecuencia de muestra es una situación que puede mantenerse estable

hasta que hay una situación descrita anteriormente.

.

“Cuanto más complejo se vuelve un

sistema, más probable resulta, más cosas

pueden fallar y más esfuerzo conlleva su

mantenimiento”.

Mihaly Csíkszentmihályi

Frase

Célebre



565

Ejemplo

Cuando la Criticidad Global de la Máquina (OMC) es muy alta, significa que su falla

implica un riesgo muy alto ya sea a la seguridad, la ecología, impacto económico o

un costo muy alto del equipo. En este caso, el resultado de cálculo de la SSF será

muy corto (muestras con demasiada frecuencia). Aunque parezca en ocasiones

muy exagerado, significa que mientras mayor sea la velocidad y precisión con la

que detectemos el problema, mayores serán los beneficios. Instrumentación en

línea o análisis en sitio son dos soluciones muy efectivas para este tipo de

máquinas críticas. Cuando la Criticidad Global de la Máquina (OMC) es muy alta,

significa que su falla implica un riesgo muy alto ya sea a la seguridad, la ecología,

impacto económico o un costo muy alto del equipo. En este caso, el resultado de

cálculo de la SSF será muy corto (muestras con demasiada frecuencia). Aunque

parezca en ocasiones muy exagerado, significa que mientras mayor sea la

velocidad y precisión con la que detectemos el problema, mayores serán los

beneficios. Instrumentación en línea o análisis en sitio son dos soluciones muy

efectivas para este tipo de máquinas críticas.

La determinación de la frecuencia estándar

de muestreo recomendada por el

fabricante de la máquina debe ser tomada

en cuenta únicamente como referencia o

punto de partida y ser ajustada en función

de la Criticidad Global de la Máquina y la

Severidad Ambiental del Fluido

¿Sabías qué?



566

Formato

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nosotros, que te ayudará en el cálculo de la Frecuencia de Muestreo.

Es una herramienta desarrollada por Noria Latín América, la cuál ponemos a tu

disposición para que la uses y le saques el máximo provecho. ¡Úsala!



567

Resumen

La frecuencia de toma de muestra se define y debe ser ajustada de

acuerdo a las condiciones de la muestra anterior, las actividades de

mantenimiento y variaciones en el contexto operacional o la severidad

del ambiente. La toma de muestra debe ser estándar para efectos de

monitoreo de condición, pero si se detectan condiciones anormales,

su frecuencia debe ser ajustada.

La frecuencia de muestreo debe ayudarnos

a determinar el inicio de una falla

potencial y la falla funcional de un

componente.

Reflexiona



568

TEMA 2 – Influencia de la severidad ambiental de los fluidos

Desarrollo

Un equipo que trabaja en condiciones de operación ambiental severa

está sujeto a mayores riesgos de ingreso de contaminantes al

lubricante.

Entornos operacionales con ambientes de polvo abrasivo como los de

minería, construcción, acería y algunos procesos de la industria

alimentaria que implican vapores y lavado por agua a presión en la

maquinaria hacen necesario que la frecuencia de muestreo sea más

frecuente para detectar ingreso de los contaminantes que pueda

afectar la confiabilidad de la máquina. Las máquinas que operan en

entornos controlados de contaminación por el ambiente pueden tener

periodos de muestreo más amplios.

¿Sabías que si no consideras el ambiente

de trabajo del fluido, no podrás evaluar

cualquier síntoma de contaminación que

se presente?

¿Sabías qué?



569

Cómo Utilizar los Estándares de Limpieza de los

Fluidos para Controlar los Costos

Noria Corporation

En la economía competitiva de hoy día, el reto de los negocios está en identificar las formas de incrementar las utilidades marginales sin tener que invertir grandes capitales. Para los gerentes de planta, el control de los

costos puede apoyarse incrementando los estándares de mantenimiento mediante un programa de Nivel de Limpieza Total, que controle los costos

extendiendo el ciclo de vida de los fluidos y, a su vez, el de los sistemas hidráulicos que dicho programa apoya.

Los profesionales del mantenimiento pueden ver grandes retornos en sus esfuerzos de control de costos trabajando muy de cerca con sus proveedores

de servicios, como las compañías recuperadoras de aceite, para establecer convenios sobre prácticas de mantenimiento que apoyen dicho programa.

Beneficios del Programa

Un programa de aceite limpio ofrece varios beneficios al programa de control de costos en todos los niveles de la planta. Cada beneficio produce

reducciones de costo cuantificables.

1. Reducción de paradas de planta y pérdidas de producción: Siempre estamos peleando contra las paradas de equipos que resultan en una pérdida de producción, sin tener en

cuenta que el principal enemigo es el fluido contaminado. La inversión inicial de recursos en un riguroso programa de Nivel de Limpieza Total

trae beneficios significativos que superan los costos originados por la inactividad de la planta. Por ejemplo, en una planta de pulpa y papel, una hora de pérdida de producción puede costar hasta $12.000

dólares. Es fácil de ver que la descontaminación de los fluidos es una buena inversión que se refleja en factores como los costos por reparación o sustitución de equipos en el tiempo.

2. Extensión de la vida del fluido: Este beneficio se reduce a un simple hecho: Un fluido sucio debe ser drenado y sustituido. Hay un claro

costo beneficio por mantener los estándares de limpieza, en lugar de incrementar las frecuencias de cambio de aceite.

3. Reducción de desperdicios en materiales y suministros: Elevar los

estándares de limpieza puede reducir otros costos del sistema. Al



570

mantener un fluido limpio se extiende la vida útil del elemento filtrante y se reduce la frecuencia de cambio. Además, cada cambio de

filtro produce una pérdida de entre 5 y 10 por ciento de aceite, lo cual trae costos adicionales por el reemplazo del fluido y la mano de obra

asociada.

4. Reducción en los costos de mano de obra de mantenimiento: A pesar de que puede parecer contradictorio, un análisis de costo puede

demostrar que mantener altos estándares reduce los costos asociados con los cambios completos de aceite, de los elementos filtrantes y

otras actividades que involucran gran cantidad de mano de obra. Estas actividades a menudo crean bloques más grandes o menos predecibles de paradas de planta, las cuales aportan pequeñas

utilidades adicionales en sus estados financieros.

5. Reducción en los costos de energía: Bombear fluidos limpios requiere menos energía (otro gasto operacional) que bombear fluidos contaminados. La contaminación afecta la presión (ΔP). Esto

incrementa la viscosidad del fluido, lo cual hace que la bomba se

esfuerce más. Además, el elemento filtrante se llena de suciedad más rápidamente y se producen incrementos de presión con más rapidez. A medida que la contaminación crece, la demanda del sistema y el

consumo de energía se incrementan. Una vez que el sistema se llena con fluido limpio, la presión a través del sistema toma mucho tiempo

en aumentar, reduciendo así la presión sobre la bomba.

Implementando un Poco de Nivel de Limpieza Total

Para maximizar el valor de un programa de Nivel de Limpieza Total, los

alcances de su implementación deben incluir las siguientes etapas críticas:

1. Evaluar y establecer objetivos de limpieza utilizando códigos ISO para el fluido y el equipo.

Comience su programa de limpieza identificando y documentando objetivos de limpieza estándar para el fluido de cada equipo utilizando el código ISO

4406:99, llamado Método de Codificación del Nivel de Contaminación por Partículas Sólidas. El fabricante original del equipo debe estar en capacidad

de indicarle los códigos de limpieza que produzcan el desempeño óptimo del equipo. El estándar ISO cuantifica los niveles de contaminación con partículas por mililitro de fluido, en tres tamaños: 4μ, 6μ y 14μ. Este código incluye tres

“escalas” que representan el rango de la cantidad de partículas por mililitro para cada tamaño de partícula, como se muestra en la Figura 1.



571

En conjunto, estos códigos se combinan en un código simple. Nótese que cada vez que el código se incrementa, la cantidad de partículas se duplica.

Lo que puede parecer una inconformidad menor en la consecución de los objetivos, realmente produce un impacto significativo para lograr los

objetivos de limpieza deseados.

Figura 1. Asignación de la Escala de Números

Los profesionales del mantenimiento pueden estar tentados a desarrollar variaciones en los estándares, pero el hacer eso, socavan inmediatamente sus objetivos. Para obtener el mayor valor en el establecimiento de objetivos de limpieza utilizando el código ISO de contaminación sólida, es imperativo

que todas las partes involucradas en la limpieza de los fluidos (incluyendo los proveedores de servicio) sigan los estándares al pie de la letra.



572

Permitir la entrada de otras variables al proceso invariablemente los guiará a una mala interpretación de los requerimientos entre el personal de

mantenimiento y los proveedores de servicio. Como resultado, el programa de limpieza total sólo traerá poca o ninguna ganancia.

Si los líderes de mantenimiento encuentran muy complicado establecer estándares ISO de contaminación sólida simultáneamente para cada componente del sistema, entonces deben establecer un plan para que poco

a poco vayan adoptando los estándares en lugar de permitir variaciones a través de todo el sistema. Comience con una sección del sistema y desarrolle

las mejores prácticas de mantenimiento en toda la sección. A medida que se desarrollan buenos hábitos, se corrigen los problemas y se da seguimiento a los resultados, usted puede expandir el programa a otras áreas. Sus

utilidades se incrementaran sustancialmente con cada iniciativa.

1. Seleccione la media filtrante adecuada para el logro de los objetivos de limpieza.

Una vez que usted ha establecido sus niveles objetivos de limpieza, puede

desarrollar un plan para evaluar el costo de lograrlo y mantenerlo en el tiempo. Enfóquese en el análisis de costo del esfuerzo requerido, con un ojo en el equipo utilizado para completar la tarea.

Figura 2. Tasa de Filtración vs. Objetivo de Limpieza

Las tasas de filtración mostradas en la Figura 2, proporcionan una guía para especificar la media filtrante que ayude a cumplir su programa de limpieza

basado en códigos ISO de contaminación sólida. Adicionalmente, la evaluación de los criterios de filtración debe incluir la compatibilidad del

fluido, caídas de presión, capacidad de retención de partículas y otros requerimientos técnicos mostrados en la Figura 3.



573

Figura 3. Especificación de Filtros para Sistemas Hidráulicos

Cuando se calculen los costos totales de la evaluación, se deben incluir los costos del número de elementos y la mano de obra requeridos para alcanzar

los códigos de contaminación sólida fijados como objetivos. Las medias filtrantes capaces de lograr sus códigos de limpieza en un tiempo menor,

pueden suministrar un retorno de la inversión sobre una base por puesto de trabajo o en el tiempo. Medias filtrantes con una vida de servicio superior fortalecen el retorno de la inversión (ROI)

Estableciendo una evaluación periódica del sistema de filtración puede

ayudar a mantener en paz su negocio con mejoras en la tecnología de filtración que en definitiva pueden beneficiar sus estados financieros. Sea

de forma independiente o en colaboración con sus proveedores de servicio, lleve a cabo cada dos años una revisión de la tecnología de filtración empleada, utilizando criterios de evaluación claramente definidos. Los

resultados pueden revelar oportunidades de mejoras del retorno de la inversión de las medias filtrantes de tal manera que se puedan beneficiar tanto la planta como el proveedor.

1. Establezca un programa de análisis de aceite y una frecuencia de muestreo.

Administrado correctamente, un programa de análisis de aceite ejecutado regularmente le proveerá a los profesionales del mantenimiento tres valiosos

indicadores del programa de limpieza de los fluidos: el nivel actual de limpieza del fluido, la eficacia de sus sistemas de control de la contaminación, y la presencia de condiciones anormales del sistema. Esta

información lo ayudará a tomar las acciones proactivas o correctivas apropiadas para apoyar el desempeño de su sistema y fluidos. Los costos

relacionados con los análisis espectrométricos son mínimos en comparación con los gastos ocasionados por sustituir los fluidos o por reparar equipos.



574

Verifique los fluidos mensualmente y dele seguimiento a los resultados. Si existen limitaciones de presupuesto o personal para llevar a cabo un análisis

mensual, un análisis y seguimiento trimestral pueden proporcionarle algunos beneficios a su programa. Usted puede maximizar el valor de esta

información dando seguimiento a los datos obtenidos en un periodo de tiempo. Cambios en los niveles de elementos metálicos, como hierro o bronce en el fluido, lo pueden ayudar a identificar desgaste en el equipo que se está

generando (y contaminando) su sistema.

1. Filtre todos los aceites nuevos.

Como se muestra en la Figura 4, aceite nuevo no significa aceite limpio. Rellenar con aceite nuevo sin filtrar o con una mínima filtración puede

destruir su programa de limpieza. Cuando sea necesario rellenar o cambiar un fluido, filtre hasta un valor cercano al código ISO de contaminación sólida establecido, y si no es posible, llévelo hasta un número de la escala

por encima de su código de contaminación sólida establecido.

Llega a ser una práctica común en las empresas no realizar este trabajo en sus esfuerzos por reducir costos. Sin embargo, las inversiones anticipadas en sistemas de filtración de alta calidad y costo-eficientes, serán típicamente

menores que los efectos asociados con colocar aceite contaminado en su sistema, incluyendo cambios de aceite más frecuentes y paros de planta asociados a esos cambios de aceite y al reemplazo de equipos dañados.

Usted puede mejorar la eficiencia de sus costos en esta etapa especificando equipos de filtración de alta eficiencia que rápidamente le ayuden a lograr los códigos de contaminación sólida establecidos como objetivo. Si usted

delega esta responsabilidad de esta actividad a un tercero, hable con el proveedor del servicio sobre los costos de filtrar el aceite nuevo para alcanzar sus objetivos de limpieza y lleve a cabo una revisión conjunta con él de sus

equipos de filtración para evaluar la efectividad económica de sus sistemas siguiendo los lineamientos indicados en el punto 2.

1. Selle todos los tanques de sus equipos y de almacenamiento a

granel.

El aire está lleno de contaminantes con dimensiones menores a 40 micrones, que no son visibles a simple vista. Si sus tanques y depósitos no están completamente sellados, le está extendiendo una invitación a los

contaminantes para que ingresen a su sistema. El simple acto de negarse a sustituir los respiraderos afecta directamente la limpieza de sus fluidos, lo

que compromete el desempeño y costos de su sistema operativo. Conforme vaya refinando sus rutinas de mantenimiento para apoyar su



575

programa de Nivel de Limpieza Total, pude incorporar esta y otras prácticas de conservación a sus asignaciones de mantenimiento.

1. Identifique y minimice las fugas.

Las fugas en sus sistemas o líneas de transferencia de fluidos duplican los problemas en sus utilidades. Las fugas causan dos problemas en sus presupuestos: pérdidas de fluido y acceso para la entrada de contaminantes

al sistema. El costo de reemplazar un O-ring es obviamente mucho más bajo que el costo de sustituir el aceite o el equipo dañado.

Efectuar una simple pero concienzuda revisión mensual del sistema le

añadirá valor a su programa. Si sincroniza esta actividad con su programa mensual de análisis de aceite, podrá asignar mejor las responsabilidades y supervisar eficientemente el cumplimiento exitoso de ambas tareas.

Figura 4. Comparación de Niveles de Contaminación

Los Beneficios Superan la Inversión

Con educación, planeación y un enfoque disciplinado en las prácticas de descontaminación de los aceites, los profesionales del mantenimiento

pueden mejorar sus esfuerzos en el control de costos. En resumen, los beneficios de los esfuerzos proactivos para alcanzar y mantener los códigos

de contaminación sólida sobrepasan las inversiones que se realicen en el establecimiento de estándares de contaminación más exigentes. El clima económico actual brinda grandes incentivos a los líderes de mantenimiento

para que trabajen en colaboración con sus vendedores para crear planes que protejan sus intereses comunes en rentabilidad.



576

Ejemplo

Cuando una máquina opera en un ambiente hostil, la probabilidad de que ese

ambiente afecte a la máquina es alta y por ello se requiere de una mayor frecuencia

de muestreo. Por ejemplo:una máquina que opera a la intemperie en condiciones

de clima extremo y ambiente contaminado con partículas abrasivas será penalizada

con un valor de 0.25 o 0.5 considerando las protecciones que tenga para este tipo

de contaminación. Por el contrario, si la máquina opera en un entorno de clima

controlado y ambiente de "cuarto limpio" (como en instalaciones farmacéuticas), su

valor de ajuste será de 1.75 o 2.

Resumen

Una máquina que trabaja en ambientes muy contaminados, en

exteriores o donde se aplica lavado a presión por agua o vapor, debe

ser monitoreada con una mayor frecuencia para ajustarse al riesgo de

ingreso de contaminantes. La severidad ambiental del fluido es un

factor clave para determinar la frecuencia de muestreo estándar.

La frecuencia de muestreo también ayuda

a determinar las herramientas y

dispositivos requeridos para el éxito del

programa de análisis de lubricante.

Reflexiona



577

TEMA 3 – La curva de falla Potencial a falla Funcional (P-F)

para determinar la frecuencia de muestreo

Desarrollo

Cuando se conoce el periodo P-F en la curva de falla potencial, la

frecuencia de muestreo debe ajustarse de tal manera que la frecuencia

no sea mayor al periodo P-F. Lo ideal sería que la frecuencia de

muestreo fuera menor que P-F para que la sensibilidad de detección

fuera mayor. Una frecuencia de muestreo mayor a P-F disminuye la

posibilidad de localizar la falla o condición anormal. Es por ello que

en situaciones donde la falla tiene periodos muy cortos de P-F se

requiere de sensores en línea.

Resumen

La curva P-F (Falla Potencial - Falla Funcional) puede ser utilizada

para determinar la frecuencia de muestreo ideal. Una frecuencia de

muestreo menor que el periodo P-F mejora la capacidad de detección

de las fallas.

El conocimiento del tiempo de desarrollo

del P-F es una valiosa herramienta que se

define en base a la experiencia y la

estadística. Si no cuentas con esta

información, deberás estimar la frecuencia

estándar a partir del Generador de

Frecuencia de Muestreo SFG.

Reflexiona



578

TEMA 4 – Determinación de la frecuencia de muestreo

estándar

Desarrollo

La frecuencia de muestreo estándar de un componente de una

máquina se determina en función de su contexto operacional y la

severidad ambiental de los fluidos. Si se conoce el periodo P-F del

modo de falla más crítico, entonces, la frecuencia de muestreo deberá

ser menor que el P-F. Esta frecuencia estándar de muestreo se deberá

incorporar al programa de administración y las muestras deberán ser

tomadas con una variación mínima para permitir que las muestras

sean comparables y los gráficos puedan ser de utilidad sin tener que

normalizar los resultados.

Resumen

Las muestras deben ser tomadas siempre con la misma frecuencia

para poder establecer la tendencia de monitoreo. La frecuencia de

muestreo se determina con base a la importancia del equipo

(criticidad) y la severidad del entorno operacional.

En muchos programas de monitoreo de

condición a través del análisis de

lubricantes se establecen frecuencias

estandarizadas para todos los equipos de

acuerdo a su "clase"; digamos "cajas de

engranes - cada seis meses", sin importar

la Criticidad Global de la Máquina OMC o

su Severidad Ambiental de los Fluidos

(FES). ¿Te parece que esta es una

estrategia efectiva?

Reflexiona



579

TEMA 5 – Ajustes a la frecuencia de muestreo

Desarrollo

La frecuencia de muestreo estándar debe ser ajustada en función de

las variables en la operación del componente de la máquina. La

frecuencia se debe hacer más frecuente cuando la máquina se ha

reparado o el componente es nuevo. También se incrementa la

frecuencia cuando el componente está llegando al final de su vida. Al

cambiar el lubricante a la máquina, la frecuencia de muestreo se

incrementa para identificar si es que el cambio de aceite ha sido

correcto y el lubricante está operando en condiciones normales.

Cuando el lubricante está llegando al final de su vida, la frecuencia

de muestreo también se incrementa para identificar el momento

preciso de su cambio. Otra condición que puede hacer que la

frecuencia de muestreo sea más alta es el resultado de la muestra

anterior o resultados de otras tecnologías de monitoreo de condición.

Los resultados anormales exigen que la frecuencia de muestreo sea

mayor para ver la evolución de la condición y la efectividad de las

acciones que se hayan implementado.

Interpretación de los Modos de Falla Antes del

Muestreo de Aceite Noria Corporation

No cabe duda de que el análisis de aceite es una herramienta vital para

ayudar a asegurar que los equipos críticos que son lubricados por aceite

permanezcan confiables. Utilizado apropiadamente, el análisis de aceite puede proporcionar alertas tempranas sobre fallas mecánicas inminentes y proporcionar retroalimentación vital que sirva para garantizar que los

niveles de contaminación se mantengan por debajo de niveles peligrosos, validando en todo momento que las propiedades físicas y químicas del aceite

no se hayan alterado. Hasta ahora, usted ha escuchado de la importancia que tiene el tomar muestras representativas de la ubicación correcta y empleando la metodología apropiada.

¿Pero qué pasa con la frecuencia de muestreo? ¿Qué tan frecuente tomamos

las muestras? Muchas veces, la frecuencia de muestreo no se maneja con la lógica de la ingeniería de lubricación o por su importancia para la

confiabilidad, sino más bien por el costo del análisis. Con la creencia de que estamos gastando mucho en análisis para una máquina específica o en



580

un tipo de máquina, somos tentados a desistir y muestrear con menos frecuencia para ahorrar dinero.

¡Este enfoque es similar a cancelar su póliza de seguro de vida porque no la ha utilizado recientemente! Personalmente, ¡yo me sentiría muy feliz de pagar las primas de mi póliza de seguro de vida por mucho, mucho tiempo!

De hecho, espero nunca utilizarla, a pesar de que la lógica pudiera sugerir lo contrario.

Por supuesto, el costo es un factor. Así que, ¿cómo puede encontrar el

equilibrio entre muestrear con mucha frecuencia y desperdiciando dinero, contra muestrear muy poco, dejando de ver un problema inminente? La clave está en comprender los modos de falla probables de cada máquina, y

posteriormente diseñar el programa para tratar las fallas más comunes.

Siguiendo esta lógica, debería reconocerse que cada máquina o componente probablemente tendrá diferentes modos de falla posibles. Por esta razón,

nuestro programa – tanto la frecuencia de muestreo como el conjunto de pruebas – necesita ser diseñado para manejar los modos de fallas que tienen

más probabilidad de ocurrir.

Falla Potencial vs. Falla Funcional

Para explicar el concepto de los modos de falla, los ingenieros de

confiabilidad a menudo hablan del intervalo P-F (Figura 1). El intervalo P-F es simplemente el tiempo entre el momento en que una falla potencial se vuelve detectable (Punto P) y el punto en el cual ocurre una falla funcional

(Punto F). Es importante notar que una falla funcional no necesariamente significa que la máquina ha fallado catastróficamente, sino que ya no realiza

las funciones en la forma para la cual fue diseñada (por ejemplo, velocidad,

“Nunca adivino. Se trata de un hábito

destructivo que choca con la lógica

profesional”.

Sir Arthur Conan Doyle

Frase

Célebre



581

cantidad, calidad, capacidad, etc.). Otras fallas, como el foco que se quema poco a poco en el tablero de control, son funciones que toman algún tiempo

en propagarse al punto de la falla funcional, como se aprecia en la Figura 1

Figura 1. El Intervalo P-F

La mayoría de los ingenieros de confiabilidad coinciden en que para lograr

una alerta suficientemente anticipada de una condición de problema, las muestras deben tomarse entre tres a cinco veces el intervalo P-F estimado.

Por ejemplo, muestrear cada 18 a 30 días si el intervalo P-F determinado es de 90 días.

También es importante entender que cada máquina puede y tendrá múltiples modos de falla.

Por ejemplo, considere una simple caja de engranajes que mueve un transportador.

La caja de engranajes tendrá diversos modos posibles en los que podría

fallar, incluyendo (sin estar limitado a los siguientes:

Sobrecarga Desalineación Aceite incorrecto

Bajo nivel de aceite Fatiga por edad del equipo Degradación del lubricante



582

Contaminación (agua o partículas)

Dependiendo de la aplicación y circunstancia, algunos de esos modos de

falla serán más probables que otros. Por esta razón, necesitamos estar conscientes de que cada modo, y la metodología usada para localizar el problema, tendrá un diferente intervalo P-F y por lo tanto requerirá una

frecuencia diferente.

Bajo Nivel de Aceite

Para ilustrar el punto, consideremos dos de esos modos de falla: bajo nivel

de aceite y contaminación con partículas. Dependiendo de la circunstancia, el grado al cual el aceite está por debajo del nivel y de si el equipo es

lubricado por salpique o por lubricación forzada, el bajo nivel de aceite podría inducir a la falla relacionada con lubricación en cuestión de horas o de días. Esta es la razón por la cual se recomienda enérgicamente que la

inspección de nivel debiera ser diaria (o al menos semanal) para aplicaciones de depósito húmedo.

En cambio, mientras que es seguro decir que la expectativa de vida de una

caja de engranajes con alto nivel de contaminación por partículas será más corta que la de una en donde el aceite se mantiene limpio, típicamente transcurrirán muchos meses antes de que se presente una falla inducida

por contaminación en una caja de engranajes grande. Por supuesto, no se podría decir lo mismo para un crítico sistema hidráulico servo-controlado,

en donde una excesiva contaminación por partículas podría inducir por a la falla en tan solo unos días o semanas.

Así que, ¿cómo mantenemos responsabilidad fiscal sin comprometer la

capacidad de detección? ¡La clave está en comprender que no tiene que efectuar todas las pruebas simultáneamente en todas y cada una de las muestras! Considere, por ejemplo, el sistema hidráulico servo-controlado.

Si estimamos que el intervalo P-F para degradación del fluido (monitoreado por el número ácido - AN) es de seis meses, entonces sería aceptable efectuar bimestralmente la prueba para número ácido.

Por otro lado, si se estima que el intervalo P-F para falla inducida por contaminación es de tan solo 30 días, podría ser necesario efectuar un conteo de partículas semanal, y quizás adquirir un contador de partículas

en sitio o un kit para prueba de membrana para hacer que el muestreo pueda ser más frecuente y más costo-eficiente.



583

Ejemplo

La frecuencia estándar se utiliza para llevar la tendencia de la condición de la

máquina, pero supongamos que tenemos una condición temporal anormal. Si los

resultados del análisis de lubricante anteriores indican que el componente muestra

una tendencia anormal, entonces la frecuencia de muestreo debe ser incrementada

de tal manera que se pueda monitorear la evolución del equipo y la efectividad de

las medidas adorptadas para controlar la condición. Una vez que los resultados

regresan a la normalidad, entonces la frecuencia vuelve a ser la frecuencia estándar

SSF.

Resumen

La frecuencia de muestreo estándar se establece para monitorear los

componentes de la máquina de manera rutinaria. La frecuencia

estándar puede ser ajustada cuando se modifican las condiciones del

componente, el lubricante o ante condiciones anormales.

¿Si no mantienes una frecuencia de

muestreo estándar te verás en la

obligación de tener que normalizar los

resultados para que estos sean

representativos?

¿Sabías qué?



584

TEMA 6 – Cálculo de frecuencias de muestreo para diferentes

máquinas

Desarrollo

Con el formato Generador de Frecuencia de Muestra se tiene un

método sistemático para determinar la frecuencia de toma de muestra

de acuerdo a las condiciones de operación y las variables del

componente de la máquina que se monitorea. El formato permite

ajustar la frecuencia estándar de monitoreo en función de la criticidad

de la máquina, la severidad de operación de los fluidos, y variaciones

en la edad de la máquina, del lubricante y tomando en consideración

la condición de la máquina en las últimas muestras o por las

observaciones de otras tecnologías de monitoreo.

Ejemplo

Usando el formato de Generador de Frecuencia de Muestreo (GFM),

determinaremos la frecuencia de muestreo del sistema de lubricación de los

rodamientos de una trituradora (quebradora/chancadora) primaria en un

proceso de minería 24/7, con 16.200 horas de operación. El lubricante tiene

6000 horas trabajando. Los resultados de las muestras anteriores y de otras

tecnologías de monitoreo indican una ligera tendencia ascendente

considerada normal. En el GFM localizamos el componente "cojinetes

planos" tiene una frecuencia de referencia de muestreo (FR) de 750 horas.

La “criticidad global de la maquinaria - OMC" se refiere a la criticidad de la

máquina y el impacto de la falla de este equipo en la producción. Podemos

concluir que se trata de un activo "Clase A", cuya falla detiene la primera

etapa de triturado del material y por lo tanto afecta directamente a todo el

proceso. Una falla en los cojinetes de la trituradora impide su operación y

la planta sólo puede seguir operando hasta que se termine la pila de reserva

(stock pile). En la escala de “MUY ALTA” seleccionamos el valor

correspondiente a 0.25. Para calificar el factor de "Severidad ambiental del

fluido (FES)", identificamos que el sitio donde trabaja esta máquina es de

elevada cantidad de polvo y de características muy abrasivas, la presión de

operación es baja, la velocidad es baja y el ciclo de trabajo es continuo. De

acuerdo con esto, clasificaremos como operación normal, localizando el

valor de 1.0.



585

Esto nos da como resultado una frecuencia estándar de muestreo de 188

horas, resultado de multiplicar el valor de la frecuencia de referencia de

muestreo (FR) de 750 horas por el factor más bajo de los dos anteriores

(OMC y FES) que en este caso es de 0.25. Esta será la frecuencia estándar

para llevar la condición de la máquina en forma rutinaria.

Al cambiar las variables de operación (cambios en la edad de la máquina y

lubricante o en la condición de la máquina) utilizaremos la hoja "Frecuencia

ajustada" para hacer los ajustes correspondientes y obtener la frecuencia de

muestreo temporal por condiciones especiales.

En este caso, evaluando la edad de la máquina (MA), identificamos que la

máquina está en lo que podemos considerar antes de la mitad de su vida;

por lo tanto seleccionaremos el valor de 60% de vida que corresponde a 1.0.

Evaluando la edad del lubricante (LA) vemos que el lubricante está en la fase

final de su vida y seleccionaremos el valor correspondiente a 25% de vida,

que corresponde a 0.5. El último de los factores se refiere a los resultados

anteriores del monitoreo de condición (CM). En este caso, circularemos en

la escala normal correspondiente a la tendencia normal con variación

moderada (NVM) que da un valor de 0.50 con respecto a las muestras

anteriores. La selección de estos factores de ajuste nos permite obtener la

frecuencia ajustada de muestreo para monitorear la condición del lubricante

y máquina en forma temporal. Para localizar el "factor de ajuste", revisamos

los valores correspondientes a cada una de las variables de operación y

localizamos el valor MÁS Bajo. En este caso corresponde a los factores de la

edad del lubricante y el monitoreo de condición (0.50). Este valor se

multiplica por la frecuencia estándar de muestreo (188 horas) antes de que

se presentara este contexto operacional (188 X 0.50=94 horas). La

frecuencia temporal de muestreo de este equipo será de 94 horas.

Resumen

El generador de frecuencia de muestreo ayuda a estimar los ajustes a

la frecuencia de monitoreo. Ajusta la frecuencia en función de la

criticidad de la máquina, su entorno operacional, la edad de la

máquina y el lubricante y la condición de la máquina.



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LINGOTE DE ORO

1. Para optimizar la frecuencia de muestreo se debe balancear el costo del análisis y los recursos a destinar,

con el riesgo de la falla (probabilidad de que ocurra X severidad de la

ocurrencia).

Una frecuencia demasiado grande puede no ser suficiente para capturar

modos de falla con periodos de desarrollo muy cortos, mientras que

una frecuencia muy corta puede

representar un derroche de recursos.

Palabras Clave

Criticidad Global de la Máquina (OMC por sus siglas en inglés): Evaluación del riesgo de la falla de la maquinaria. La multiplicación del

Factor de Criticidad de la Máquina (MCF) por el Factor de Ocurrencia de la Falla (FOF).

Severidad ambiental del fluido (SAF): Se refiere al grado de severidad del ambiente de operación relacionado con

la severidad de la contaminación y su exposición y protección contra esta. Frecuencia de Muestreo Ajustada:

Intervalo temporal de muestreo que se ajusta cuando alguna de las condiciones de operación de la máquina cambia. La frecuencia estándar de muestreo regresa una vez que estas condiciones temporales han

desaparecido.

Periodo P-F: (También conocida como "tiempo hasta la falla") Tiempo desde que se localiza la falla Potencial hasta que se presenta la falla Funcional.


CLASE 21 Calculando la Frecuencia de...

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