CASO DE ESTUDIO SOBRE EL ANÁLISIS DE LA FIABILIDAD EN

CASO DE ESTUDIO SOBRE EL ANÁLISIS DE LA FIABILIDAD EN
UNA PLANTA DE TRITURADO DE MINERAL EN CHILE
Fredy Kristjanpoller, Adolfo Arata Andreani
Departamento de Industrias, Universidad Técnica Federico Santa María, Valparaíso, Chile.
Vicente González Díaz, Adolfo Crespo Márquez
Organización Industrial y Gestión de Empresas, Escuela Superior de Ingenieros, Universidad de Sevilla, España.
Resumen
El presente caso de estudio tiene como objetivo analizar desde el punto de vista de la
fiabilidad, el comportamiento de aquellos procesos de triturado y molienda de mineral que
se llevan a cabo en una mina de cobre ubicada en el norte de Chile. La finalidad de este
análisis será por tanto la identificación de factores de pérdida y equipos críticos
considerando para ello las dimensiones de Fiabilidad, Mantenibilidad, Utilización y
Productividad, lo cual permitirá determinar las causas de las pérdidas del sistema, así como
definir las acciones de mejora posibles (mejoras por ejemplo en cuanto a planificación,
equipos y prácticas operacionales).
Con tal propósito, este artículo comienza con una breve introducción donde se definen
conceptos como fiabilidad, disponibilidad, mantenibilidad y seguridad, mostrando con ello
la importancia que supone el uso de casos de estudio para encontrar aplicaciones prácticas a
desarrollos teóricos. Seguidamente, se presentarán las características generales de un
análisis de fiabilidad y se describirá el contexto donde dicho análisis será aplicado. Para
describir el escenario específico del caso estudio se va a utilizar una plataforma informática
R-MES cuya aplicación permitirá desarrollar los diagramas lógico-funcionales de los
procesos en estudio, y que serán agrupados en tres sistemas principales. La metodología
utilizada corresponde a Diagramas de Bloques de Confiabilidad (RBD) a través de la
mencionada plataforma informática R-MES, de modo que efectúe el cálculo sistemático de
Indicadores Claves de Proceso (KPI), permitiendo así mismo identificar los equipos de
mayor impacto en la planta y en los cuales se deberán enfocar las acciones de mejora.
Una vez analizada la efectividad global de los procesos e identificados los equipos
críticos, este artículo finaliza con las conclusiones donde se resumen sucintamente los
resultados principales alcanzados en este estudio, proponiendo futuras mejoras en el caso de
estudio planteado, así como otras aplicaciones en términos de gestión del mantenimiento y
de la garantía de grandes plantas industriales.
Palabras Clave: Análisis RAMS, Confiabilidad, Disponibilidad, Gestión de Activos,
Mantenibilidad, Overall Equipment Efectiveness (OEE), Indicadores Claves de Proceso.
1 INTRODUCCIÓN
Los equipos de cualquier complejo industrial deben tener en cuenta hoy en día una gran cantidad de
restricciones y condiciones. Sus componentes o subsistemas presentarán, sin duda, rangos de modos
potenciales de fallo que deben considerarse desde el estado inicial de diseño del sistema completo,
teniendo en consideración su modo de operación, las condiciones medioambientales, los tiempos de fallo
etc. El análisis RAMS ofrece una valoración aproximada del comportamiento de equipos que operan en
condiciones severas, tales como aquellos elementos pertenecientes a sistemas complejos del sector
aeroespacial, defensa, automoción, telecomunicaciones etc. así como sectores industriales tales como la
minería o la extracción petrolífera [1], [2]. Los términos del acrónimo RAMS pretenden transmitir los
siguientes conceptos:
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ƒ
La Fiabilidad (Reliability), como la capacidad de un sistema o componente para realizar aquellas
funciones que se esperan de él, bajo condiciones establecidas durante un periodo de tiempo
específico.
4: “Configuración
lógico
funcional
de los
ƒ La Disponibilidad (Availability), como el grado en elAnexo
que unN°sistema
o componente
puede
ser
procesos
productivos
estudio”
utilizado durante un intervalo de tiempo determinado.
Se suele
expresarencomo
un ratio de
tiempo.
ƒ La Mantenibilidad (Maintenability), como aquella característica del diseño y la instalación de un
elemento, en el que éste debe ser reinstaurado o sustituido tras un determinado periodo de
tiempo, siendo el mantenimiento realizado de acuerdo a los procedimientos prescritos.
ƒ La Seguridad (Safety), como la condición de estar protegido frente a fallos, errores, accidentes,
daños o cualquier otro incidente que pueda ser considerado como no deseable.
Los anteriores conceptos suelen ser expresados en términos de probabilidad y para su medida se tienen en
cuenta las causas, los mecanismos (relación causa-efecto) y los modos de fallo del ítem motivo de análisis
[3]. Estos conceptos suelen comprender las siguientes variables:
ƒ Ratio de fallo del sistema (Failure Rate):
λ
ƒ Tiempo entre fallos del sistema (Mean Time Between Failure):
MTBF
ƒ Disponibilidad (Availability):
A
ƒ Indisponibilidad (Unavailability):
UA
ƒ Tiempo de Inactividad del Sistema (Mean Down Time):
MDT
Estas expresiones pueden desarrollarse en expresiones genéricas con las que, una vez aplicadas a
aquellos bloques funcionales básicos en los que se componga el sistema motivo de estudio, puede
obtenerse la función fiabilidad R(t). A tal efecto es de gran utilidad la aplicación de la norma ISO/DIS
14224, [4]. En dicha norma, el número de niveles para la subdivisión de un sistema depende de la
complejidad del equipo en cuestión y del empleo y manipulación de datos usados en un análisis de
disponibilidad y fiabilidad. En general, los estudios de casos concretos han sido normalmente utilizados
para apoyar y ayudar a las materias teóricas tanto de la ingeniería como de otros campos de investigación.
Durante el desarrollo de estos casos, generalmente se encuentra tal cantidad de información que puede o
bien trivializar el estudio, o complicar éste más allá de un nivel razonable [5]. Por esa razón, la intención
aquí será la de sintetizar un caso práctico que transmita con facilidad cómo un análisis de fiabilidad (tanto
en la etapa de diseño como más adelante durante el periodo de operación del sistema) permite adoptar,
por ejemplo, decisiones adecuadas sobre las acciones estratégicas en la selección de equipos, repuesto etc.
de modo que un buen mantenimiento garantice la productividad esperada de una planta industrial, como
es en nuestro caso el de una instalación minera [6].
2 BASE TEÓRICA DE UN ANÁLISIS DE FIABILIDAD SEGÚN PLATAFORMA R-MES
La metodología de diagramación utilizada es conocida como Reliability Blocks Diagrams (RBD) que
busca representar la seguridad de funcionamiento de una planta industrial a partir de las configuraciones
lógicas de los elementos básicos constituyentes del sistema productivo. Referencias en este sentido son
por ejemplo [7], [8], [9]. El sistema R- MES contempla las siguientes posibilidades es sus diagramas
lógicos funcionales:
Serie: La configuración en Serie implica que el fallo de cualquier equipo o subsistema bajo este
modelo provoca una detención total del sistema al que pertenecen. Tal como lo muestra la figura
siguiente el sistema está compuesto de 3 equipos en serie (A, B, C). En este caso la detención
(downtime) de cualquiera de ellos provoca una detención del sistema. “El fallo de cualquier equipo
provoca una detención del Sistema” (figura 1).
Figura 1. Configuración en Serie.
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Paralelo: La configuración en Paralelo relaciona a dos o más equipos siendo cada uno de ellos capaz
de soportar la carga total de la etapa del proceso. Tal como muestra la figura adjunta, un sistema Paralelo
se encuentra indisponible solamente el tiempo en que coinciden en detención todos los elementos que lo
conforman. “Los fallos simultáneos de todos los equipos provocan una detención del Sistema” (figura 2).
Figura 2. Configuración en Paralelo.
Stand By: La configuración de subsistemas en Stand By se compone de dos equipos, uno primario y
otro secundario. El equipo primario opera hasta su falla y tras este evento lo reemplaza el equipo
secundario, capaz de soportar en un 100% la capacidad del primario. El fallo en el subsistema se verifica
cuando los equipos se encuentran en un estado de falla de manera simultánea. “Los fallos simultáneos de
todos los equipos provocan una detención del Sistema” (figura 3).
Figura 3. Configuración en Stand-By.
Redundancia Parcial: El subsistema en configuración de redundancia parcial está compuesto por “n”
equipos, de los cuales se requiere una fracción para la correcta operación del proceso productivo. Como
se verá en nuestro caso de estudio se tendrán 3 equipos de los cuales se requerirá al menos 2 disponibles
para que el sistema se encuentre en esta condición. “Se requiere una fracción del total de equipos para un
correcto funcionamiento del sistema” (figura 4).
Figura 4. Configuración en Redundancia Parcial.
Fraccionamiento: La configuración en Fraccionamiento representa que dos o más equipos se reparten
la carga total de trabajo según una ponderación general mente asociada a capacidad productiva de los
equipos. A diferencia del sistema en paralelo el fallo de cualquiera de los equipos supone una pérdida de
carga equivalente al impacto del equipo en el proceso de producción. En nuestro caso de estudio, a modo
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de ejemplo, se tendrán 3 equipos con impactos de 50%, 30% y 20% en el proceso, por lo tanto la
detención de cualquiera de ellos va a tener un impacto parcial sobre el sistema dependiendo de la
capacidad de procesamiento perdida. “El fallo de un equipo provoca una pérdida de capacidad en el
sistema proporcional a su nivel de impacto” (figura 5).
Figura 5. Configuración en Fraccionamiento.
A continuación, vamos a concretar las principales variables para un análisis de fiabilidad y
mantenibilidad en el siguiente cuadro resumen (tabla 1).
Dos subsistemas en Serie
(λ es el ratio de fallo)
Dos subsistemas en Paralelo
System
Failure
Rate
λseries = λ1 + λ2
λ parallel = λ1 ⋅ λ2 ⋅ ( MDT1 + MDT2 )
System
MTBF
MTBFseries=
System
Availability
(A)
System
Unavailability
(UA)
System
Mean
Down
Time
(MDT)
MTBF1 ⋅ MTBF2
MTBF1 + MTBF2
MTBFparallel=
MTBF1 ⋅ MTBF2
MDT1 + MDT2
Aseries = A1 ⋅ A2
A parallel = A1 + A2 − A1 ⋅ A2
UAseries = UA1 + UA2 − UA1 ⋅ UA2
UA parallel = UA1 ⋅ UA2
MDTseries=
MTBF1 ⋅ MDT2 + MTBF2 ⋅ MDT1
MTBF1 + MTBF2
MDT parallel =
MDT1 ⋅ MDT2
MDT1 + MDT2
n subsistemas idénticos en paralelo; el sistema falla
si m o más subsistemas fallan. (m_out_of_n)
λm _ out _ of _ n =
n!
λm ⋅ MDT m−1
(n − m)!(m − 1)!
MTBFm _ out _ of _ n =
MTBF m
n!
⋅ MDT m −1
(n − m)!⋅(m − 1)!
Am _ out _ of _ n = 1 −
UAm _ out _ of _ n =
n!
(1 − A) m
m!⋅(n − m)!
n!
UA m
m!⋅(n − m)!
MDTm _ out _ of _ n =
MDT
m
Tabla 1. Cuadro resumen de fórmula.
Otras referencias relevantes en esta área son [10], [11], [12].
3 ESCENARIO DEL CASO Y CONFIGURACIÓN LÓGICO-FUNCIONAL DE LA PLANTA
Una vez definida la base teórica para un análisis de fiabilidad, se va a proceder a su aplicación según
la plataforma informática R-MES. Para ello, se va a describir simultáneamente el escenario de estudio
conforme se construyen los diagramas lógico-funcionales de aquellos equipos que conforman los
principales sistemas de la planta de triturado, también denominada planta de chancado. Ello implica
identificar bajo qué configuración lógica se relacionan estos equipos en el interior de los sistemas y cómo
impactan a la continuidad operacional del proceso global. Como se ha mencionado con anterioridad, uno
de los objetivos del presente análisis será determinar la configuración lógica funcional más apropiada
para cada etapa de los procesos de (en nuestro caso) triturado de mineral. Es decir, aquellas que mediante
su integración, permitan obtener los indicadores a nivel agregado. De este modo, la ventaja que ofrece
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esta metodología es que se pueden consultar los indicadores claves del proceso al nivel deseado por el
usuario (equipo, subsistema, planta).
Los procesos se van a agrupar según la lógica del propio proceso en tres sistemas principales:
Sistema A: Triturado primario, Sistema de Transporte Correa A-7 y Pretriturado.
Sistema B: Triturado Primario, Primario y Sistema de Transporte Correa Nº 5.
Sistema C: Triturado Terciario / Cuaternario.
El período de estudio corresponde al trimestre Octubre-Diciembre del año 2008 y para la
configuración lógica de las plantas en el estudio se han realizado tres diagramas independientes que se
mostrarán a continuación. Importantes contribuciones en este campo son las referencias [13], [14], [15].
3.1 Diagrama 1: Esquema Lógico-Funcional del Sistema A
El Sistema A es el que corresponde a la Planta de Triturado Primario (figura 6), el Proceso de
Pretriturado (figura 7), y el Sistema de Transporte.
Figura 6. Flujograma de la Planta Triturado Primario.
Figura 7. Flujograma del Proceso de Pretriturado.
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Este Sistema A se integra de acuerdo a una configuración lógico funcional en serie (figura 8). En el
diagrama general se indica que el proceso de Pretriturado, tiene un impacto de 20% en la capacidad
productiva del proceso. Sabiendo que el nivel de procesamiento normal de la Planta de Triturado Primario
es de 2000 [Ton/Hr] con el proceso de Pretriturado Disponible, en caso de que este falle, la capacidad
decae a 1600 [Ton/Hr]. Por otra parte las Plantas de Triturado Primario y Transporte, se encuentran
en una configuración lógica (como se ha mencionado anteriormente) en Serie, lo cual implica que se
requiere de la disponibilidad de ambos para que el sistema se encuentre en condiciones de operar.
DIAGRAMA Nº 1
Proceso de Pretriturado
Planta Triturado Primario
BLOQUE SIN FALLA
Sistema de Transporte
Fraccionam iento 20% - 80%
Serie
Figura 8. DLF Plantas de Triturado 1°, Pretriturado y Sistema de Transporte (General).
Entrando en el detalle de estos procesos, los equipos constituyentes disponen de configuraciones
redundantes en lo que respecta a los sistemas de Ventiladores, Alimentadores de Placas y en la Salida de
la Planta, siendo los restantes elementos constituyentes en serie. En el caso del proceso de Pretriturado,
los sistemas redundantes corresponden a los Ventiladores Inyección Planta, Ventiladores Enfriadores
de Aceite Triturador, Sistema Colector de Polvo de la Correa Nº 54 y Salida a Tolvas SAG / Secundario
con elementos en configuración Paralelo.
3.2 Diagrama 2: Esquema Lógico-Funcional del Sistema B
El Sistema B corresponde a la Planta de Triturado Primario B1, Triturado Primario B2, de Triturado
Secundario y el Sistema de Transporte B1 / B2 (figura 9).
Figura 9. Flujograma de las Plantas de Triturado primario B1, B2, secundario y Sist. de Transporte.
Esta Planta de Triturado Primario B1 / B2, Triturado Secundario y Sistema de Transporte, poseen las
siguientes configuraciones lógico funcional (figura 10).
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DIAGRAMA Nº 2
Proceso de Triturado 1º
Planta de Triturado
Planta de Triturado 1º B1
Sist. Transporte B1 / B2
Fraccionam iento 83% - 63%
Serie
Figura 10. DLF Plantas de Triturado primario B1 / B2, secundario y Sist. de Transporte (General).
En este cuadro se indica que las Plantas de Triturado primario B1 y B2 se encuentran en
configuración de fraccionamiento con capacidad ociosa sumando un 146% de capacidad respecto de la
producción objetivo (aprox. 1900 Ton/Hr de 2800 Ton/Hr). Los porcentajes asociados a esta
configuración se desprenden de los antecedentes presentados en la tabla siguiente:
Sistema
Planta Triturado primario B1
Planta Triturado primario B2
Total
Capacidad
[Ton / Hr]
1,200
1,600
2,800
Demanda
[Ton / Hr]
1,900
Nivel Servicio
[%]
63 %
83 %
146 %
Tabla 2. Capacidad, Demanda y Nivel de Servicio de la Planta de Triturado primario B1 y B2.
Por su parte la Planta de Triturado Secundario y el Sistema de Transporte B1 / B2 se encuentran en
configuración Serie.
3.3 Diagrama 3: Esquema Lógico-Funcional del Sistema C
Por último, el Sistema C que corresponde con la Planta de Triturado Terciario y de Triturado
Cuaternario (figura 11).
Figura 11. Flujograma de la Planta de Triturado Terciario y Cuaternario.
Como se ha mencionado anteriormente, el Sistema C considera la diagramación lógico funcional de
las Plantas de Triturado Terciario y Cuaternario en configuración Serie. El sistema de triturado terciario
está compuesto por 4 secciones A, B, C y D, con capacidades de producción de 450, 550, 450 y 550
[Ton/Hr] respectivamente, lo cual asigna los porcentajes a la configuración de fraccionamiento. También
se incluyen las Correas 8A, 8B, 8C y 8D en serie, además de las correas 8E y 8F que tienen un impacto
parcial en el proceso. Destaca en el sistema de Triturado Cuaternario que las líneas de alimentación
poseen una capacidad de 140% en relación a la producción requerida. De las tres líneas Triturador /
Harneo cuaternario se requieren dos para el procesamiento normal de la carga, por lo tanto corresponde
configuración de fraccionamiento / redundancia 3:2.
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4 ANÁLISIS DE EFECTIVIDAD GLOBAL DE LOS PROCESOS
En este apartado se presentan los resultados de disponibilidad y utilización de las plantas en estudio,
primeramente se describen las métricas del sistema R-MES para posteriormente entregar los resultados de
las plantas en estudio [16], [17].
ƒ Disponibilidad: Corresponde a la fracción de tiempo, del período en estudio, en el cual un
equipo o sistema se encuentra en condiciones técnicas de operar.
TC: Tiempo Calendario.
TMP: Tiempo en Mantenimiento Programado.
TMC: Tiempo en Mantenimiento Correctivo.
ƒ
Utilización: Corresponde a la fracción de tiempo, del período en estudio, en el cual el
equipo o sistema se encuentra operando.
TC: Tiempo Calendario.
TMP: Tiempo en Mantenimiento Programado.
TMC: Tiempo en Mantenimiento Correctivo.
TDO: Tiempo en Detención Operacional.
De acuerdo a las métricas definidas y basándose en las configuraciones lógico funcionales para el
cálculo de los indicadores sistemático, se tienen los resultados para las plantas en estudio que se van a
mostrar a lo largo de este apartado.
El primer objetivo del análisis será determinar las causas principales de pérdidas de producción y su
incidencia en el negocio. En este sentido, si bien es simple determinar la ruptura respecto los planes de
producción, tanto en el caso de incumplimiento como sobrecumplimiento de los mismos, no es sencillo
segmentar esta diferencia en sus causas básicas: Actividades de Mantenimiento, Detenciones
Operacionales, Velocidad de Producción y Calidad del Producto. El análisis sistemático desarrollado con
la plataforma R-MES permite aislar el efecto de cada causa, identificando los tiempos muertos de
producción de cada una de ellas. Primeramente corresponde una definición de los tiempos asociados al
análisis:
¾ Tiempo Nominal (TN): corresponde al tiempo calendario del período en análisis.
¾ Tiempo Disponible (TD): corresponde al tiempo durante el cual el proceso se encuentra
disponible para operar. En este caso se descuenta del TN, el tiempo de ejecución de las
actividades de Mantenimiento ya sean producto de averías imprevistas (Mantenimiento
Correctivo) o actividades planificadas (Mantenimiento Preventivo).
¾ Tiempo Bruto de Operación (TB): es el tiempo real de operación del proceso, se obtiene
descontando del TD las detenciones de tipo operacionales o reservas, estas últimas debido a
causas externas a la Planta.
¾ Tiempo Neto de Operación (TE): es equivalente al tiempo efectivo de producción
considerando una velocidad de procesamiento normal, previamente definida para el proceso.
Se calcula como la razón entre la producción del período y el parámetro de productividad
normal (velocidad) definido para la Planta.
Para el Sistema compuesto por la planta de Triturado Primario, Pretriturado y Sistema de Transporte
Correa A-7 asociado el estudio de tiempos arroja el siguiente resultado (figura 12).
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Figura 12. Análisis OEE – Sistema A.
En este caso los tiempos muertos de producción se distribuyen de acuerdo a la siguiente estructura:
Actividades de Mantenimiento 274 [Hr] (Programado 140 [Hr] y Correctivo 134 [Hr]); 328 [Hr] de
tiempo disponible no utilizado y 138 [Hr] de pérdida equivalente de tiempo por baja velocidad del
proceso. Esto último considerando una velocidad normal de 2.000 [Ton/Hr] medida respecto del tiempo
de utilización del proceso, siendo la real de 1.828 [Ton/Hr] para el período. A modo de evaluar el efecto
de los factores principales de detención del proceso, se calculan indicadores porcentuales en cada
dimensión que son: Disponibilidad (A), la que incorpora el impacto de las actividades de mantenimiento
sobre el proceso; Utilización Efectiva (Ue) que responde al porcentaje del tiempo disponible
efectivamente utilizado y la Productividad (P) como indicador del rendimiento del proceso. En el caso del
Sistema A los resultados de los factores son: Disponibilidad 87,6%, Utilización Efectiva 83,0% y
Productividad 91,4%. Estos indicadores determinan el impacto de cada causa en el tiempo improductivo
del proceso. Combinando los resultados se puede señalar que el indicador de la efectividad global del
proceso es de un 66,5% (Disponibilidad x Utilización x Productividad).
Figura 13. Disponibilidad, Utilización y Productividad – Sistema A
De manera complementaria se presenta en la figura 13 la evolución de los indicadores de
Disponibilidad, Utilización Total y Productividad del Sistema A considerando una métrica semanal. A
modo de resumen se tiene una brecha entre Disponibilidad y Utilización Total (UT) de la Planta de un
14,6% y una velocidad media de procesamiento de 1.828 [Ton/Hr].
En el caso de las Plantas de Triturado Primario, Primario y Correa N°5, los resultados sistemátios
indican 123 [Hr] de Mantenimiento Programado, 81 [Hr] de Reparación de Averías (204 Total en
Mantenimiento), 256 [Hr] de Detenciones Operacionales y una pérdida equivalente a 277 [Hr] por baja
velocidad del proceso, esto relativo a una producción normal de 1.900 [Ton/Hr] respecto al tiempo de
utilización de la Planta.
Figura 14. Análisis OEE – Sistema B (primario B1 / B2).
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El estudio de los factores clave en este caso indica una Disponibilidad de 90,8%, Utilización Efectiva
de de 87,2% y Productividad de 84,1% lo que indica que el factor de mayor incidencia en las pérdidas es
la velocidad de producción, siendo la real de 1.599 [Ton/Hr] y la definida cono Normal de 1.900
[Ton/Hr]. Considerando los tres factores: Disponibilidad, Utilización Efectiva y Productividad el índice
de efectividad global del proceso en este caso es de un 66,5%, de acuerdo al detalle presentado en el
siguiente cuadro descriptivo (figura 14).
Cabe destacar que ambas plantas presentan el mismo índice de rendimiento global (66,5%), sin
embargo los factores de mayor incidencia en cada caso difieren: en el caso del Sistema A la utilización
efectiva aparece como el factor de menor índice (83,0%) y en el Sistema B corresponde a la
Productividad con un factor de 84,1%.
Figura 15. Disponibilidad, Utilización y Productividad – Sistema B.
Respecto de la evolución de los indicadores en el período en estudio se presenta la figura 15, siendo
los resultados globales de Disponibilidad de 90,8%, Utilización Total 79,2% y Productividad Media 1,581
[Ton/Hr] medidas respecto del tiempo de utilización de la Planta. La mejora en la eficiencia, obviamente
pasa por el mejoramiento en las tres dimensiones observadas, partiendo por aquellas que presentan una
eficiencia menor, estudiando las causas para minimizar los tiempos muertos de producción y la
subutilización de la capacidad instalada. A modo de referencia la producción del trimestre fue menor a la
meta planificada (del P0), siendo los resultados los siguientes (tabla 3).
P0
Real
Real/P0
[KTon]
[KTon]
[%]
Sistema A
3.461
2.935
84,8
Sistema B
3.201
2.795
87,3
Tabla 3. Producción Real v/s Planificada y Cumplimiento – Sistemas A y B.
De acuerdo a estudios previamente desarrollados por medio del trabajo de consultoría, las principales
causas que explican los tiempos de detención operativa en las Plantas de Triturado Primario, son las
siguientes:
¾ Sin Alimentación – Espera de Mineral (incidencia de 45% del tiempo en detención
operacional): Se refiere a la falta de alimentación a Planta de Triturado Primario, por la
naturaleza discontinua de traspaso de carga desde Mina o por una detención operativa o por
mantenimiento en la misma.
¾ Detención Operacional Programada (incidencia de 30% del tiempo en detención operacional):
En esta categoría los elementos de mayor incidencia corresponden a cambios de turno, setup
de procesos, calibración, etc.
¾ Detención Operacional no Programada (incidencia de 7% del tiempo en detención
operacional): Son eventos operacionales imprevistos que implican detención de la Planta, por
ejemplo atollos, bloqueo de equipos, etc.
¾ Detención Proceso Aguas Abajo (incidencia de 14% del tiempo en detención operacional):
Detenciones de Planta Aguas Abajo, que implican que el stock pile acumule su capacidad
máxima, con la consecuente detención del proceso de Triturado Primario.
¾ Reserva por falta en suministro (incidencia de 4% del tiempo en detención operacional):
Corresponde a detenciones por falta o falla en los sistemas de alimentación de energía
eléctrica, agua u otros insumos del proceso.
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Las recomendaciones en el caso particular de las Plantas de Triturado Primario, corresponden a las
siguientes:
¾ Clasificar las detenciones operacionales de Planta acuerdo a la normativa ASARCO [xx], que
diferencia entre detenciones externas (reservas) e internas; programadas y no programadas.
Esto permite identificar de mejor manera los focos de pérdida, estudiarlos y reducir su
impacto en el proceso.
¾ Establecer límites de control de la productividad horaria de la Planta, evitando en lo posible
salir de la banda establecida, tanto por sobrecarga como subutilización. Además es
recomendable considerar la productividad horaria del proceso como forma de determinar su
influencia en el cumplimiento de los planes de producción. Los aspectos técnicos de esta
medida se encuentran prácticamente abordados en el sistema PI System [yy], el que permite,
entre otras funcionalidades, monitorear la velocidad instantánea del proceso, restando definir
los límites aceptables.
¾ Considerando que es deseable obtener y mantener altos niveles de efectividad global de los
procesos (OEE), es imprescindible un programa efectivo e integrado de Producción y
Mantenimiento en y entre las distintas gerencias de proceso, de manera de considerar los
procesos de manera integrada. En este sentido se considera importante evaluar y asimilar la
filosofía de Total Quality Maintenance (TQM) para desarrollar los Planes de Producción /
Mantenimiento de las plantas.
¾ A modo de simulación de los resultados, si se hubiera utilizado la capacidad de cada Planta a
la velocidad definida como Normal (2000 [Ton/Hr] Sistema A y 1900 [Ton/Hr] Sistema B),
el nivel de procesamiento para el período sería de: 3.211 [KTon] para el Sistema A y 3.540
[KTon] para el Sistema B. Esto implica un sobrecumplimiento de la meta para la Planta B1 /
B2, sin embargo, en la Planta 1 se debería complementar con un aumento en la
Disponibilidad y Utilización de la misma, para lograr el cumplimiento del P0.
Alternativamente se recomienda estudiar posibles redefiniciones de los planes de producción
de acuerdo a los resultados obtenidos en el estudio.
Respecto de la Planta de Triturado Terciario / Cuaternario (Sistema C), los resultados sistemático del
proceso indican 194 [Hr] de tiempo muerto de producción por causa de actividades de mantenimiento,
131 [Hr] por Detenciones Operacionales y una pérdida equivalente de 279 [Hr] por mayor velocidad del
proceso respecto de la capacidad de la Planta (Nominal 1.950 [Ton/Hr], Real 1.665 [Ton/Hr]. Bajo este
esquema el resumen de la efectividad global de los activos, es como se presenta en el siguiente cuadro
(figura 16).
Figura 16. Análisis OEE – Sistema C (Planta 3° / 4°)
Se aprecia que el factor de mayor impacto es la Productividad con un índice de 85,2%, La
Disponibilidad es de 91,2% y la Utilización Efectiva de 93,5% lo que entrega un resultado global (OEE)
de 72,2%. Por otra parte, analizando el período en estudio, existe un incumplimiento de la meta de
producción en 4° trimestre de 2008, de acuerdo a la tabla siguiente (tabla 4).
P0 [KTon]
Real [KTon]
Real / P0 [%]
Sistema C
3.288
3.129
95,2
Tabla 4. Producción Real v/s Planificada y Cumplimiento – Sistema C.
Analizando el Plan de Producción P0 para la Planta de Triturado Terciario / Cuaternario, se concluye
que para el cumplimiento de la producción planeada de 3.288 [KTon] a una velocidad media planificada
de 1.950 [Ton/Hr] serían necesarias 1.686 [Hr] de operación. En otras palabras una Utilización Total,
medida respecto del Tiempo Nominal, de 76,3%, siendo el resultado del 4° trimestre de 2008 de 85,3%.
La mejora en el rendimiento global del proceso para por un aprovechamiento mayor de la capacidad
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instalada de la Planta de Triturado Terciario / Cuaternario, aspecto que depende en gran medida de la
alimentación desde la Planta de Triturado Primario B1 / B2
(Proceso Aguas Arriba).
Complementariamente para el Sistema C, se presenta la evolución de la Disponibilidad y Utilización
Total para el período en estudio, en métrica semanal:
Figura 17. Disponibilidad / Utilización Sistema C (Planta Triturado 3° - 4°).
En el caso de esta Planta se aprecia que la brecha entre disponibilidad y utilización es menor que en
los casos anteriores (Sistemas A y B), lo que indica un aprovechamiento mayor del tiempo disponible de
la Planta. Cuantitativamente para el período completo se tiene una Disponibilidad de 91,2% y la
Utilización de 85,3% (Utilización Efectiva de 93,5%). Siendo la brecha de 5,9% entre ambos indicadores
(figura 17).
5 IDENTIFICACIÓN DE EQUIPOS CRÍTICOS
Aislando el efecto de las actividades de Mantenimiento sobre las Plantas, la metodología utilizada
permite calcular el costo de la falta por la indisponibilidad de los procesos y distribuirlo entre los equipos
constituyentes. Esto permite jerarquizar los equipos que generan mayor pérdida por los tiempos muertos
de producción que generan en el sistema al que pertenecen. En el caso de las plantas en estudio se
consideró un costo de la falta ficticio de 1.000 [U.M/Hr], que de todos modos permite determinar, en
términos relativos, los equipos que generan mayor impacto económico al negocio. Interesantes páginas
webs que aportan contribuciones en este ámbito son por ejemplo las referencias [18], [19], [20].
5.1 Equipos Críticos Sistema A
Para la Planta de Triturado Primario, Pretriturado y sistema de transporte correa A-7, los resultados de
la distribución del costo de la falta, indican lo siguiente (figura 18).
Figura 18. Distribución de Costos de la Falta – Sistema A.
El cuadro anterior implica una alta concentración del costo de la falta en la Correa A-7, con un 46%
del total observado en el período, siendo la disponibilidad del equipo de un 92,58%. Es posible constatar
una evolución positiva del equipo en la dimensión de Confiabilidad, aspecto que queda validado con la
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tendencia creciente en el MTBF (27,2 [Hr] a 56,4 [Hr]). Sin embargo la mantenibilidad del equipo
presenta una tendencia a detenciones más agudas (mayor duración), con un MTTR de 1,68 [Hr] en
Octubre llegando a 3,38 [Hr] en Diciembre. El segundo factor de mayor incidencia corresponde a
Detenciones Generales de la Planta con un 28,6% estas son generalmente actividades de mantenimiento
programado imputadas al proceso y que no es posible descomponer en los tiempos de ejecución asociados
a cada equipo.
5.2 Equipos Críticos Sistema B (primario B1 / B2).
En el caso de la Planta de Triturado B1 / B2 y sistema de transporte asociado, los resultados del
análisis son los siguientes (figura 19).
Figura 19. Distribución Costo de la Falta – Sistema B.
La Correa N°5 del sistema de transporte Planta primario B1 / B2, es la que concentra un 27,83% del
costo de la falta asociado al Sistema B (Planta de Triturado primario B1 / B2 y Sistema de Transporte).
Un análisis más detallado indica una mejora de la confiabilidad del equipo en el período en estudio con
un MTBF de 28,86 [Hr] en octubre a 84,69 [Hr] en Diciembre. Adicionalmente los tiempos en detención
por falla son bajos, lo que implica un bajo impacto de las averías en la indisponibilidad del equipo. Aquí
el cuidado apunta a la ejecución eficiente de las actividades de Mantenimiento Programado considerando
la dotación adecuada y apoyo logístico que permitan optimizar la disponibilidad del equipo.
5.3 Equipos Críticos Sistema C (Terciario / Cuaternario)
El análisis desarrollado para la Planta de Triturado Terciario / Cuaternario arroja la jerarquización
siguiente (figura 20).
Figura 20. Distribución Costos de la Falta - Sistema C.
En este caso el equipo de mayor impacto en el proceso corresponde al Harnero Vibratorio Nº 4,
concentrando un 13,2% de impacto en el costo de la falta. Le supera eso si la categoría de Detenciones
Generales de la Planta con un 14,7%, en las cuales no es posible identificar los equipos intervenidos. Para
el período en estudio se tiene en el Harnero Vibratorio Nº 4 una disminución de su Confiabilidad,
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manteniendo prácticamente constante su nivel de mantenibilidad, esto implica una reducción en la
Disponibilidad del Equipo que hace que lidere el ranking de costos de la falta para la Planta de Triturado
Terciario / Cuaternario, para el período en estudio.
6 CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos a partir de los parámetros de fiabilidad y mantenibilidad, sirven para deducir
tanto frecuencias de fallo (y consecuentemente las frecuencias de revisiones periódicas de
mantenimiento), la confección de una lista preliminar de repuestos recomendados, así como la previsión
en futuras plantas de elementos críticos a los que contractualmente se les deberá exigir una mayor
fiabilidad en su comportamiento para garantizar la operatividad de la instalación. El análisis de las
actividades de mantenimiento en el caso de estudio expuesto se refiere principalmente al reemplazo de
correas de transmisión; otras actividades menos frecuentes corresponden a cambio de módulos rotos y
reparación de vigas (sistema estructural). Respecto de los equipos críticos identificados es importante
determinar si las mejoras consistirán en una mejora de la fiabilidad, mantenibilidad o de ambas
dimensiones. En el caso de la fiabilidad, las mejoras pasan por ser evaluaciones de diseño de los equipos,
calidad de los repuestos, componentes y reparaciones, definir y controlar los límites aceptables de
velocidad de procesamiento y en general todas aquellas acciones tendentes a reducir la tasa de fallo de los
equipos. En el ámbito de la mantenibilidad la influencia directa responde a una evaluación de la dotación
de personal de mantenimiento, sistemas de abastecimiento y logística de repuestos y herramientas, así
como el hecho de que la información técnica de los equipos se encuentre disponible y sea fácil el acceso a
equipos y componentes críticos.
Es relevante señalar que los equipos críticos de las Plantas de Triturado Primario corresponden a
correas de los sistemas de transporte, siendo dos factores los esenciales en este resultado:
1. La configuración lógico funcional en Serie implica una relación 1-1 con las detenciones del
proceso.
2. La indisponibilidad presentada por los equipos (Correa A-7 = 7,42% y Correa 5 = 3,74%).
Respecto a las actividades de mantenimiento desarrolladas sobre los equipos, corresponden
principalmente al cambio o revisión de polines y rodillos, cambio de planchas y actividades de
vulcanización. En este sentido se recomienda desarrollar un análisis detallado del síntoma, causa y parte
objeto asociados al fallo en los componentes.
En definitiva, de este análisis se puede determinar de una forma jerarquizada cuales son los elementos de
la planta con mayor fiabilidad. De este ranking a su vez, es posible definir una lista de repuestos
recomendados, permitiendo deducir como se ha mencionado anteriormente, la frecuencia de fallo y, en
consecuencia, la frecuencia de las revisiones periódicas necesarias, a fin de que estas sean contempladas
en el plan de mantenimiento [21]. Además, estos resultados pueden ser de utilidad al Departamento de
Compras con el fin de gestionar la adquisición de los equipos exigiendo contractualmente a las empresas
proveedoras, garantizar un mínimo en la fiabilidad de sus componentes [22], [23]. La justificación de este
análisis es principalmente la de obtener un punto de partida para conocer, de una manera más o menos
aproximada, el posible comportamiento de los elementos que componen un complejo industrial como es
en nuestro caso, una planta de triturado de mineral. No obstante, es evidente que a mayor experiencia,
precisión y conocimiento detallado de los sistemas, más refinado serán los valores considerados en el
análisis y más ajustado a la realidad serán los resultados, dando por consiguiente conclusiones más
acertadas. Otras interesantes contribuciones en esta área son por ejemplo [24], [25].
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