Análisis AMFEC para la planeación del mantenimiento

1. INTRODUCCIÓN

El objetivo de toda area del mantenimiento es siempre el de mantener sus equipos o activos en la máxima disponibilidad y confiabilidad, a fin de poder garantizar una continua producción, sin embargo, ¿Garantiza esto que los esfuerzos del mantenimiento son enfocados adecuadamente? 

La planeación del mantenimiento viene cambiando en nuestros días a fin de incorporar criterios de riesgo y confiabilidad, de manera que además de asegurar un impacto de las acciones de mantenimiento en el rendimiento de los activos, se tenga un impacto en la seguridad al disminuir, evaluar y controlar el riesgo, administrando el riesgo. 

Motivo de esto, se ha empleado un análisis de riesgo, aplicando la metodología de análisis de modos de falla, efectos y criticidad (FMECA o AMFEC) con objeto de identificar los modos de falla que representan un mayor riesgo, para posteriormente seleccionar la mejor tarea de mantenimiento, ya sea preventiva, predictiva, correctiva o en su caso acciones adicionales o complementarias. Se define un modo de falla, como la forma en la que un activo pierde su habilidad para desempeñar su función, entrando en el estado de falla, falla funcional.

2. OPINIÓN

La metodología de análisis de modos de falla, efectos y criticidad (FMECA o AMFEC) con objeto de identificar los modos de falla que representan un mayor riesgo, para posteriormente seleccionar la mejor actividad de mantenimiento u cualquier otro tipo de actividad, ya sea preventiva, predictiva, correctiva o en su caso acciones adicionales o complementarias, es recomendable para los profesionales que trabajamos con exposición a riesgos, como en mi caso en el sector de diseño y construcción.

3. ARGUMENTACIÓN

Las técnicas de análisis de riesgo son empleadas en la búsqueda y evaluación de escenarios que pueden representar un impacto adverso para una instalación o planta de proceso, identificando los escenarios de mayor riesgo y emitiendo acciones de recomendación tendientes a minimizar el mismo. El principio de cualquier estudio de riesgo, está basado en encontrar respuesta a tres interrogantes: 

1) ¿Qué puede salir mal?

2) ¿Qué tan frecuente es? y 

3) ¿Cuáles son sus efectos?

Analizando y entendiendo la respuesta a estas preguntas, podemos entender los riesgos y diseñar mejores acciones para la prevención y control. Sin embargo, en la mayoría de los casos, las acciones recomendadas se quedan así, en recomendaciones las cuales, en la

mayoría de los casos no son implementadas o si lo son, no se les da seguimiento para validar el impacto real en la disminución del riesgo (COMIMSA, 2008).

Existen diferentes metodologías de identificación de peligros, empleadas como parte del proceso de evaluación de riesgos, tales como (AIChE, 1992):

- Estudios de peligro y operabilidad (HazOp, Hazard and Operability)

- Análisis de modos de falla y sus efectos (FMEA, por sus siglas en inglés, Failure Mode and Effect Analysis)

- Listas de verificación

- Árboles de falla

- Árboles de eventos, etc.

Dependiendo de las necesidades del estudio y de las características de los resultados deseados, será la técnica a seleccionar.

Cada falla que se puede presentar en una planta de proceso, representa un riesgo potencial, por lo cual es esencial entender cómo se presenta, entendiendo la forma en que los equipos fallan, podremos diseñar mejores acciones correctivas o preventivas. En este caso, las acciones son tareas de mantenimiento. Estas acciones, son derivadas del proceso de análisis de modos de falla, de modo que a cada modo de falla le corresponde una tarea. Podemos definir entonces un modo de falla, como “la forma” en que un equipo o activo falla.

Es importante para el entendimiento de la falla, poder identificar los dos diferentes estados de falla que se pueden presentar (“fault” y “failure”); primeramente, aquel estado de falla, en el cual un activo simplemente deja de funcionar y otro, en el cual el activo no desempeña

su función conforme a un estándar de desempeño deseado o bien, conforme a las necesidades que el usuario tiene, pero no necesariamente deja de funcionar. Es esta última

condición, es la que más nos interesa estudiar y la denominamos “falla funcional”, así, una falla será aquella que evita que un activo desempeñe su función conforme a un estándar de desempeño definido.

Existen diferentes versiones o variantes de la metodología de Análisis de Modos de Falla y sus Efectos, la metodología aquí mostrada y la cual ha sido empleada como fundamento para elaboración del plan de mantenimiento de la planta endulzadora, consiste en las siguientes actividades:

1. Definición de la intención de diseño

2. Análisis funcional

3. Identificación de modos de falla

4. Efectos y consecuencias de la falla

5. Jerarquización del riesgo

El diagrama metodológico del modelo de gestión del mantenimiento es mostrado en la Figura 1.

Identificación de Modos de falla

Un modo de falla podemos definirlo como la forma en la que un activo pierde la capacidad de desempeñar su función, o en otras palabras, la forma en que un activo falla. A cada modo de falla le corresponde una acción de mitigación o prevención, dentro del proceso de Administración del Riesgo estas acciones pueden ser orientadas a desviaciones del proceso,

factores humanos, etc., o bien, como en este caso, donde el objetivo del FMECA es diseñar un plan de mantenimiento, a cada modo de falla le corresponderá una tarea de mantenimiento.

Efectos y consecuencias de la falla

Los efectos de la falla son considerados como la forma en la que la falla se manifiesta, es decir, como se ve perturbado el sistema ante la falla del equipo o activo, ya sea local o en otra parte del sistema, estas manifestaciones pueden ser: aumento / disminución de nivel, mayor / menor temperatura, activación de señales, alarmas o dispositivos de seguridad, entre otras; similarmente, se considera también la sintomatología de la falla, ruido, aumento de vibración, etc.

Para el caso de las consecuencias, éstas son referidas a los impactos derivados de la falla en los diversos receptores de interés. Se consideran las consecuencias a la seguridad de las personas, medio ambiente y producción.

Jerarquización del riesgo

El proceso de jerarquización del riesgo de los diferentes modos de falla, resultante de la combinación de la frecuencia de ocurrencia por sus consecuencias, nos permite identificar las mejores áreas de oportunidad para las acciones de recomendación, tanto en la etapa de evaluación como en la aplicación de los recursos económicos y humanos.

La matriz de riesgo empleada para la jerarquización de los modos de falla es mostrada en la Figura 3. Cabe mencionar que se empleó una matriz para cada categoría de consecuencia evaluada, Personas, Medio Ambiente, Negocio (Producción), sin embargo, todas las matrices

son simétricas de 4 x 4, con los mismos criterios para las regiones de alto riesgo, riesgo medio-alto, riesgo medio y riesgo bajo.

La metodología propuesta fue aplicada a una planta endulzadora de gas, cuyo diagrama de flujo de proceso simplificado se muestra en la Figura 4. 

La planta endulzadora de gas, está conformada por los siguientes sistemas:

• Gas húmedo amargo

• Gas dulce

• Amina rica

• Amina pobre

• Gas ácido

Las funciones identificadas como resultado del análisis funcional para la sección de absorción del sistema de gas húmedo amargo son:

1) Absorber los contaminantes del gas húmedo hasta 4 ppm de H2S y CO2 para cada caso, a una temperatura de 40oC, una presión de 40 kgf cm-2 y un flujo de 88.19 m3 s-1 (25 mmpcsd)

2) Suministrar gas dulce a razón de 88.19 m3 s-1 (25 mmpcsd) a una concentración de máximo 4 ppm

de H2S y CO2 para cada caso y a una presión de 35 kgf cm-2 y una temperatura de 45 oC

3) Controlar el nivel del fondo de la torre a 30 mm (+- 10%) 4) Suministrar amina rica al tanque de amina a razón de 100 L s-1 (+- 20%)

5) Contener gas amargo y dulce en el interior de la torre absorbedora 6) Contener amina rica en fondo de la torre absorbedora

7) Suministrar amina pobre a razón de 100 L s-1 (+- 20 %)

4. CONCLUSIÓN

Jerarquización del riesgo

La jerarquización del riesgo tiene como finalidad identificar aquellos modos de falla que tienen un mayor impacto en la seguridad de la instalación. La jerarquización, mencionada en la metodología como “criticidad”, consiste en calificar la frecuencia de ocurrencia del modo de falla, por sus consecuencias, en este caso, el valor mayor de la categoría de consecuencia, es el mandatorio. Con los resultados, el riesgo es ordenado en función del mayor al menor.

Conforme a los resultados obtenidos, se identificaron dentro de la sección de absorción, modos de falla que requieren mayor atención dado su nivel de riesgo. 

En las matrices de riesgo mostradas en las Figuras 6, 7 y 8, se puede apreciar que existe un modo de falla de alto riesgo, el cual deberá de ser atendido mediante un tratamiento especial y detallado que permita identificar la mejor alternativa de mantenimiento a fin de lograr disminuir el riesgo a niveles aceptables. 

Similarmente, que la mayoría de los modos de falla, se localizan en la sección de alta frecuencia y consecuencias de menor a moderada, estos modos representan también una oportunidad para el mantenimiento pero basados en un análisis de costo – beneficio, es decir, la selección de la estrategia de mantenimiento y/o control de riesgo, puede incluir desde aplicar un mantenimiento correctivo hasta tareas de mantenimiento preventivo, considerando los patrones de falla que se pueden presentar.

• La metodología de Análisis de Modos de Falla, Efectos y Criticidad (FMECA o AMFEC), es el cuello de botella en el proceso de planeación del mantenimiento, por lo que se debe entender claramente y aplicar por personal con suficiente experiencia.
• EL FMECA o AMFEC, es una metodología simple, que de forma clara y concisa nos permite entender la forma en la que opera un sistema, pero sobre todo la forma en la que falla.
• Se identifican las mejores oportunidades para el mantenimiento.
• Para la planeación del mantenimiento basado en un FMECA o AMFEC, es necesario tomar en cuenta que ahora el plan es en función de los modos de falla de un equipo y no necesariamente del equipo mismo.
• Aunque existen versiones abreviadas del FMECA o AMFEC, éste debe ser particular y específico para cada instalación.
• En el proceso de análisis deben participar expertos en todas las disciplinas involucradas y no solamente de mantenimiento, personal con conocimientos de las disciplinas de análisis de riesgo, proceso y confiabilidad, entre otras.

5. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

AIChE. 1992. Guidelines for Hazard Evaluation Procedures. American Institute of Chemical Engineers, Center for Chemical Process Safety. 2a Ed. (With Worked Examples). Nueva York, NY, EEUU.

COMIMSA. 2008. Proyecto piloto RCM – COMIMS A. Gerencia de Aplicación Tecnológica. Saltillo, Coahuila, México.

ISO. 2006. ISO-14224 - Petroleum, petrochemical and natural gas industries-Collection and exchange of reliability and maintenance data for equipment. International Organization for Standardization. Ginebra, Suiza.

NRF-018-PEMEX-2007. ESTUDIOS DE RIESGO. Rev. 0. Fecha 05-Enero-2008. Petróleos Mexicanos. Norma ISO 14224:1999 para recolección de datos de mantenimiento y confiabilidad del equipo. México D.F. México.

SAE. 1999. Norma SAE JA 1011 – Evaluation Criteria for Reliability – Centered Maintenance (RCM ) Processes. Agosto 1999. Society of Automotive Engineers, Inc. The Engineering Society For Advancing Mobility Land Sea Air and Space. Warrendale, PA. EEUU.

SAE. 2002. Norma SAE JA 1012 – A guide to the Reliability – Centered Maintenance (RCM ) Standard. Enero 2002. Society of Automotive Engineers, Inc. The Engineering Society For Advancing Mobility Land Sea Air and Space. Warrendale, PA. EEUU.

Stamatis, D.H. 1995. Failure Mode and Effect Analysis, FMEA from Theory to Execution. ISBN 087389300X. ASQ – American Society of Quality. Milwaukee, Wisconsin, EEUU.