https://doi.org/10.37815/rte.v34n4.925

Artículos
originales

Metodología
para administración de falla, desgaste y obsolescencia en gestión de activos industriales

Methodology for Management of Failure, Wear and Obsolescence in Industrial
Asset Management

Víctor Martín Pérez
Moreno1 https://orcid.org/0000-0001-9466-7954

1Universidad de Oriente, Cumaná,
Venezuela

[email-masked]

Enviado:         2022/03/15

Aceptado:       2022/12/13

Publicado:      2022/12/30

Resumen

Este estudio permite instrumentar técnicas para administrar fallas,
evaluar el desgaste y parametrizar la obsolescencia de equipos industriales,
con el fin de disminuir la incertidumbre y garantizar el acompañamiento guiado
del equipo natural de trabajo con el propósito de aportar confiabilidad en el
ciclo de vida, mitigar las averías y remplazos, y promover el complimiento de
la gestión de activos, asociando la integridad mecánica y la formulación de
aleaciones. Según el análisis de resultados, se fortalecen las
conceptualizaciones de estudios en tribología e ingeniería, además de
establecer mejoras para no conducir a diagnósticos errados y malas decisiones.
Se concluye que el estudio permite garantizar mayor utilidad y eficiencia
productiva y económica en operaciones industriales en el cumplimiento de las
órdenes de trabajo, además de instrumentar procedimientos rutinarios con las
herramientas formuladas, tanto cuantitativas como cualitativas, que permitan
pronosticar mejoras en la vida remanente de las máquinas y en los sistemas de
producción, con miras a la sostenibilidad.

Palabras clave: fallas, desgaste, obsolescencia, gestión de
activos, producción.

Abstract

Sumario: Introducción, Desarrollo,
Discusión y Resultados, y Conclusiones.

Como citar: Pérez, V. (2022).
Metodología para Administración de Falla, Desgaste y Obsolescencia en
Gestión de Activos Industriales. Revista Tecnológica - Espol, 34(4), 99-119.
http://www.rte.espol.edu.ec/index.php/tecnologica/article/view/887

This study allows the
implementation of techniques to manage failures, evaluate wear and parameterize
the obsolescence of industrial equipment to reduce uncertainty and guarantee
the guided monitoring of the natural work team to provide reliability in the
life cycle, reduce breakdowns and replacements, and promote asset management
compliance, associate mechanical integrity and alloy formulation. According to
the analysis of results, the conceptualizations of studies in tribology and
engineering are strengthened, in addition to establishing improvements so as
not to lead to wrong diagnoses and bad decisions. It is concluded that the
study allows to guarantee greater usefulness and productive and economic
efficiency in industrial operations in the fulfillment of work orders, in
addition to implementing routine procedures with the formulated tools, both
quantitative and qualitative, that permit forecasting improvements in the
remaining life of machines and production systems with a view to sustainability.

Keywords: failures, wear, obsolescence, asset management,
production.

Introducción

De acuerdo con la Organización Internacional del
Trabajo – OIT (2006), la Ingeniería en general tiene entre sus funciones
construir, reparar y mantener objetos y productos que son empleados en estudios
y aplicaciones industriales.  Desde esa
perspectiva, Francés (2006) establece la formulación de estrategias como garantía
del éxito en la planeación, ejecución y control. En ese sentido, el presente
estudio expone un planteamiento que concibe garantizar la vida remanente de los
activos a través de ilustraciones, que permitan formular instrumentaciones para
tomar decisiones en relación con el deterioro involuntario a que están
sometidos los activos industriales, tanto estáticos como dinámicos (Pérez, 2020), y que en términos productivos afecta los
estándares de una gestión, que exige generar habilidad para fundamentar la toma
de decisiones acertadas.

Considerando estas
premisas, en este artículo se propone una visión moderna para minimizar las
fallas, el desgaste y la obsolescencia de equipos industriales. Dicha propuesta se
expone a través de ámbitos
mecánicos, metalúrgicos, estadísticos e industriales, y con fundamento en la
mejora continua del proceso Gestionar Activos, permitiendo un estudio
cualitativo y cuantitativo (Instituto Nacional de Estadística y Geografía,
2012) a fin de estimular una producción de clase mundial y con base en la
Tribología y en sus mecanismos de desgaste, fricción, adhesión, lubricación,
abrasión y corrosión (Bustamante y Restrepo, 2005).

Ello se justifica
ya que se establece un esquema investigativo de la tasa y probabilidad de
fallas, causas y efectos sobre el sistema y mantenimiento de dichos equipos,
propiciando aplicaciones para mitigar desgastes y estudiar aleaciones con
diferente tenacidad y aumento de la resistencia y dureza de los metales, de
acuerdo con los planteamientos de Suárez (2011), la Norma Española UNE-EN
16646 (2015), Sydney (1976), American Society for Metals
(1948 y 1961), American Society for
Testing Materials (1937) y
Zum (1987).

El desgaste y los
rasgos destructivos de los metales y superficies sólidas, en contacto y sin
ningún tipo de lubricación, van a depender del tipo de irregularidades
superficiales que compongan la pieza (Zum, 1987). En tal sentido, se destaca en
este esquema metodológico argumentativo un enfoque donde la gestión de activos
se realiza bajo estudios de análisis de fallas y la Ley de Archard,
lo que permite predecir la variación de las áreas desgastadas de componentes
mecánicos, además de valorar desde esta óptica su vida útil y mantenibilidad
(Bustamante & Restrepo, 2005), facilitando la mitigación de la falla como
un tópico especial en un estado de uso (o abuso) en índices de mantenibilidad y
aplicaciones predictivas, a condición de reducir tiempos para el reparo (Duffuao, 2002 y Ávila, 1992).

En esta indagatoria
se destacan criterios de obsolescencia investigados por el autor para instituir
reemplazos y conjugar componentes principales como:  el cumplimiento de la vida útil, la
incapacidad de producción, la indisponibilidad de repuestos, el avance
tecnológico, el ambiente y seguridad; en estos factores se consideran las
orientaciones de autores como Beichelt (2001). Así
mismo, se considera la última etapa del ciclo de vida del activo (ISO 55000,
2014) y se propone una mayor
atención a las máquinas; al respecto, se enfatiza en el mantenimiento,
considerando a Mora (2009) y Mullor (2009).

Tomando en cuenta
estas deducciones, la metodología planteada en este artículo se fundamenta en
la premisa de que la principal función del mantenimiento es trabajar
(actividades y frecuencias) para que los activos no se dañen. Desde ese
enfoque, y desde el punto de vista filosófico, se destaca el Mantenimiento
Productivo Total, según Nakajima (1991), como una
corriente utilizada en muchos países, que involucra métodos eficaces.

En otra vertiente,
este estudio considera enérgicamente la preservación del ambiente y la
seguridad de la gente, destacando el criterio de dar espacio a futuras
investigaciones, en correspondencia a lo que pudiera ser la Terotecnología
y sus componentes principales, que se pueden medir estadísticamente y
relacionarlos con otros elementos que potencien la calidad de la Gestión de
activos, fortaleciendo así los cimientos filosóficos y conceptuales sujetos a
estudios, tal como se plantea en Pérez (2018) y en Pérez (2020).

Cabe destacar
ciertas ilustraciones innovadoras que impulsen la confiabilidad operacional y a
factores como los desarrollados por Guillen (2018), sobre la gestión de activos
y el ciclo de vida de los activos físicos, así como la confiabilidad, tasas de
fallas y modelos matemáticos (Suárez, 2011), lo que permite establecer
elementos fundamentales para la calidad del mantenimiento.

En este artículo
también se persigue estudiar sobre los aspectos tecnológicos en ciencias de los
materiales en determinadas aleaciones, lo que se perfila como una contribución
para la toma de decisiones en el diseño de componentes para equipos en procesos
industriales, relacionados a mantener la continuidad de la producción
(Villanueva, Pérez-Tagle & De León, 1989), y minimizar fallas, así como en
la creación para mantener equipos con miras a la productividad operacional.

Ante tal fin, se
plantea en esta indagatoria que el tiempo de vida útil y la confiabilidad de
los activos están relacionados a la calidad de los mismos
luego de revisiones de estudios en tribología, que experimentan enseñanzas
planteadas por Vite, et. Al (1994).

Considerando el
momento en que se da inicio a la construcción de los primeros mecanismos, se
presenta el desgaste de los elementos que los conforman (Tristancho, Higuera,
& Flórez, 2007), obteniendo de estas argumentaciones como objetivo
central el fortalecimiento moderno para la ingeniería de la gestión de activos
(Guillen, 2018), lo que permite innovar a través de una composición en este estudio
del desgaste, fallas y obsolescencias de manera práctica y conceptual, para así
proporcionar conocimientos que maximicen la eficiencia en  el acompañamiento del ciclo de vida del
activo (Tristancho, Higuera, & Flórez, 2007), facilitando la
disminución del impacto al administrar fallas y adecuar el modelo a la magnitud
del desgaste y sus distintas variables estudiadas, como lo son velocidad y la
naturaleza de las superficies en contacto, y la eficacia de técnicas de
mitigación destacadas por Sydney (1976). En tal
sentido, se hace énfasis en el artículo de la posibilidad de generar mediciones
y evaluar el desempeño en cada tópico objeto de estudio, así como promover un esquema modelado para alcanzar
las metas empresariales dentro del contexto de la Ingeniería Industrial (El-Akruti, Dwight, Zhang & Al-Marsumi,
2015).

La formulación de
este estudio tiene como propósito acompañar, a través del equipo natural de
trabajo, y apoyado en la Familia de Normas Británicas (ISO 55000, 2014), lo
relativo  a la gestión de activos desde
un esbozo operativo de políticas de remplazo y desgastes, además de
caracterizar las fallas según la Normas COVENIN 3049-93 (1993) y OREDA(2012),
de manera de garantizar el éxito de la gestión de activos con aplicaciones
industriales y mecánicas de amplio valor práctico y en la búsqueda de mejoras
en la producción y aumento de los tiempos de buen funcionamiento, siempre
apegados a la Norma Española UNE-EN 16646 (2015) de los activos, y sin
descuidar el ambiente y seguridad, así como a la Norma Internacional ISO 14001
(2015) y la Norma
Internacional ISO 45001 (2018)
para la gestión de operaciones en la dirección de activos, tal como lo
establece Malavé (2015) en su tesis doctoral referida a la posible mejora de la
gestión de activos físicos. Agregándose desde otro punto de vista la inventiva
y la evolución y el manejo de activos de mucho uso, como es caso de estudio del
Departamento de Transporte del Estado de New York (2013). Sin embargo, cabe
destacar que aún hay vacíos en la ciencia para definir e instrumentar la
gestión de activos como un proceso sistemático y multidisciplinario, aplicable
para el manejo beneficioso de un buen número de procesos industriales y sus
relaciones multivariantes, base para próximas investigaciones.

Para los dedicados
a la gestión de activos, se plantea la siguiente metodología compuesta por
parámetros, procedimientos, técnicas y herramientas notables para mejorar el
impacto en el desempeño satisfactorio, bajo una visión de administración de
fallas con atención de manera especial en el estudio del desgaste, para luego
plantear una esquematización sobre aplicaciones de obsolescencia. Esta relación
metodológica, planteada en la relación del trinomio estudiado, está
instrumentada por hallazgos que permitieron desarrollar este método
considerando el estado del arte sobre el tema objeto de estudio, y considerando
normas nacionales e internacionales, además de tener en cuenta regulaciones de
cumplimiento con miras a la sostenibilidad, justificando la importante atención
a la Seguridad y el Medio Ambiente.

Todo esto logra un
objetivo en común que es mejorar el desempeño y cumplimiento satisfactorio, ya
que se identificaron los componentes principales y los factores que inciden en
cada uno de los elementos, y la instrumentación de todo lo descrito en el
método se explica en el desarrollo del artículo. En la
Figura 1, se muestra el esquema conceptual donde se
destaca la relación que persigue la metodología planteada en este estudio.

.

Figura 1

Esquema
Conceptual

Es por ello que este estudio argumentativo fortalece el cómo
instrumentar la gestión de activos mediante estrategias para la mejora de la
producción y la confiabilidad, además de distintas áreas vinculadas a sistemas
de gestión de la producción y operaciones industriales (Chase, et. al., 2000)
bajo recomendaciones de la Norma UNE 60300-3-3:2017
(2017), en confiabilidad para desarrollar objetivos operacionales e
identificar oportunidades de mejora, y para construir políticas para el control
y dirección de los activos, fortaleciendo los sistemas de gestión para una
buena producción.

Al respecto, se
consideró en este estudio elementos novedosos de la ISO Organización
(2021), en la Norma ISO 37301:2021
en sistemas de gestión de cumplimiento, al implementar, desarrollar, evaluar,
mantener, auditar y mejorar el sistema de gestión para prevenir riesgos de
incumplimiento; se presentan los siguientes planteamientos ampliados en el
artículo, Tabla 1:

Tabla 1

Metodología,
Componentes Principales y Factores que Instrumentan el Estudio.

Desempeño satisfactorio y cumplimiento

Conformación del equipo natural de trabajo (ENT).

Mantenibilidad.

Mantenimiento Predictivo.

B.

Administración de fallas

ü  Estudio
Causa raíz.

ü  Clasificación
de las fallas

C.

Estudio de desgaste

ü  Referencia
al desgaste y ley de Archard.

ü  Protección
contra el desgaste

ü  Principios
de las aleaciones resistentes al desgaste.

D.

Obsolescencia en equipos

ü  Cumplimiento
de la vida útil

ü  Incapacidad
de producción.

ü  Indisponibilidad
de repuestos.

ü  Avance
tecnológico.

ü  Ambiente
y seguridad.

Metodológicamente,
este estudio plantea mejorar el desempeño centrado en administración de fallas
y en el estudio del desgaste y obsolescencia en las operaciones industriales.
Al respecto, se establece un arqueo documental descriptivo (Arias, 2006), apoyado
en el Modelo Argumentativo de Toulmin (Toulmin, 2003) y en aportes de Pinochet
(2015), desarrollado en el Laboratorio para Investigación y Enseñanza del
Mantenimiento (LIEMA) además de estudios preliminares en el Centro de I+D en Termo-fluidodinámica y Mantenimiento
(CTYM).

Desarrollo

Desempeño
Satisfactorio y Cumplimiento

En el desarrollo
del artículo, se describen procedimientos bajo una combinación provechosa de
factores cualitativos y cuantitativos (Blanchard, 1997), permitiendo conocer
cuando el equipo falla y estudio del desgaste mecánico y la obsolescencia (Leemis, 1995). A continuación, se menciona y explica cada
uno de los aspectos que contempla este método.

Conformación del equipo natural de trabajo (ENT)

Se propone la
conformación del equipo de trabajo, según Pérez (2018), para promover dinámicas
argumentativas y recolección de información bajo una serie de actividades
grupales, para poner en funcionamiento las variables del estudio y fortalecer
el cumulo de conocimientos a través de distintas visiones para originar un buen
análisis de fallas y recoger todos los datos, según la metodología.

En la Figura 2, se presenta un esquema donde se expone el planteamiento metodológico en
un diagrama de secuencia lógica y práctica.

Figura 2

Esquema
de Investigación para el Estudio de Falla, Desgaste y Obsolescencia en Gestión
de Activos Industriales:

Mantenibilidad

Cabe destacar que el factor, a
la hora de devolver un principio de funcionamiento, es la mantenibilidad (Ver
Ecuación 1) relacionada con la duración de las paradas por mantenimiento. Es interesante
destacar estudios donde se fortalecen criterios teóricos y estadísticos con los
de los autores Pérez, V. (2020),
(Suárez, 2011).

Donde:

T: Tiempo requerido
para reestablecer el equipo a sus condiciones de operación normal.

t:  Tiempo preestablecido por la organización.

μ: Parámetro
de escala.

a: Parámetro de
dispersión.

Mantenimiento Predictivo

Establecer Mantenimiento
Predictivo como un conjunto de técnicas que estudian la condición del activo.
Al respecto, se destacan termografía, vibración, balanceo, ultrasonidos,
análisis y lubricantes (mejoran el diagnostico),  y se utilizarán equilibradamente de acuerdo
con la naturaleza y la necesidad de los elementos a monitorear en el proceso.

Administración
de las Fallas

Permite establecer una práctica sistemática y logística para determinar
probabilidad, causas y consecuencias al estudiar y mitigar, destacando:

·
Identificar los equipos y/o componentes que fallan.

·
Estimar la probabilidad y tasa de fallas.

·
Causas, consecuencias y efectos en el sistema.

·
Mejorar los programas de mantenimiento, basados en
fallas.

Se dice que un componente o equipo ha fallado cuando no puede o ha
perdido la capacidad para cumplir su objetivo a satisfacción, ya sea en
cantidad, calidad u oportunidad (Charles, 1997).

Matemáticamente, se propone la probabilidad de falla F (t) de un equipo
mediante la Ecuación 2:

A continuación, se describe la simulación del comportamiento de la
probabilidad de falla en la Figura 3:

Figura 3

Curva
Típica de Probabilidad de Falla:

Para argumentar el comportamiento estadístico, se presenta la tasa de
fallas l(t)
expresada según: (Suárez,
2011).

·
falla/unidad de tiempo.

·
Ciclos/unidad de tiempo.

·
Km. Recorridos/unidad de tiempo.

En el estudio se propone las ecuaciones 3 y 4 para el cálculo de la tasa
de falla

para ensayos
al argumentar reemplazo. Se recomienda fortalecer con parámetros de
obsolescencia para argumentar las decisiones de reemplazo:

Caso 1. Los elementos que fallan son reemplazados en un instante Dt:

Caso 2.  Los elementos que fallan
no son reemplazados (o no reparados):

Donde:

No: Número inicial de piezas o partes.

: Número de sobrevivientes al instante t.

: Número de sobrevivientes al instante t+Dt.

: Número de
fallas durante el intervalo Dt.

La etapa de desgaste
en las dimensiones tasa de falla y tiempo (ver Figura 4), donde
en ella se destacan 3 casos de comportamientos en componentes mecánicos y electrónicos
establecidos en el LIEMA.

Figura 4

Etapa de Desgaste:

A continuación, se simulan diferentes casos y comportamientos como
argumentos resaltados en estudios de Suárez (2011):

·
Tasa de falla creciente (exponencial positiva),
componente electrónico.

·
Tasa de falla que crece aceleradamente y luego
decrece gradualmente (fatiga), componente mecánico.

·
Tasa de falla proporcionalmente creciente, otro
comportamiento.

El estudio establece generalidades, aunque cabe destacar que la tasa de
falla aumenta con el tiempo y el equipo sufre un proceso de deterioro físico
por el roce mecánico, que se encuentra entre las otras consideraciones o
elementos que generan pérdidas de material estudiadas en este artículo en el tópico
de desgaste, además de las causas que ocurren en buena medida por deterioro
mecánico, fatiga, corrosión y deformación, las cuales normalmente generan
puntos de acumulación de esfuerzos.

Estudio causa raíz

Se propone esta técnica para mitigar, destacando
dos fortalezas:

·
Ampliar los periodos de buen funcionamiento.

·
Análisis de fallas en componentes y equipos de
manera física, humana y latente.

Clasificación de las fallas

Destacando
internacionalmente clasificaciones como críticas, degradantes, incipientes y
desconocidas; y, según la norma COVENIN 3049-93 (COVENIN, 1993), se
clasifican de acuerdo con su alcance, velocidad de aparición, impacto y
dependencia.

Buscando
en este estudio su minimización y vigilancia para restaurar la funcionalidad a
niveles aceptables de desempeño (Rigney, 1994), se
destaca el siguiente esquema en la Figura 5 para mitigar fallas.

Figura 5

Árbol Lógico

Estudio de Desgaste

Zum (1987)
establece que el desgaste y la fricción de dos superficies sólidas en contacto
y sin ningún tipo de lubricación dependen en gran parte del tipo de
irregularidades superficiales que se involucren, estableciendo:

·
Deformación elástica y plástica.

·
Micro cortes.

·
Perturbación de la adhesión.

·
Ruptura.

De acuerdo con la
revisión bibliográfica y la literatura referida a este estudio, se evidencia
que en el momento en el cual se inicia la construcción de los primeros
mecanismos, se presenta el desgaste de los materiales que los conforman,
considerando desde el punto de vista térmico que los trabajos desarrollados por
investigadores, muestran como las temperaturas promedios en la superficie y el
nivel de las asperezas son lo suficientemente elevadas para modificar
drásticamente las propiedades mecánicas.

Por lo tanto, se
propone a la ciencia algunas consideraciones como la regularidad de las
tensiones en la zona de contacto, destacando así un elemento interesante para
predecir la falla correctamente, así como la consideración de los mecanismos de
desgaste de sistemas tribológicos; ello es sin duda la disciplina que estudia
la interacción entre superficies en movimiento (desgaste, fricción, adhesión, y
lubricación).

Se exhibe, en el
caso particular del tópico, el desgaste a válvulas de motores de combustión
interna que los siguientes requerimientos demandan: disminución de las
emisiones gaseosas tóxicas, más potencia en el motor, menos consumo de
combustible y aceite. El mecanismo en el fundamento del diseño que domina el
proceso depende de los componentes del motor, de las condiciones de operación,
las configuraciones del asiento y de la válvula, los materiales, y el tren de
válvulas, entre otros.

El comportamiento
de los componentes de máquinas y de materiales necesita ser optimizado para
reducir los costos de operaciones. Este hecho ha impulsado la Tribología,
destacando la fricción, la lubricación y el desgaste, y pone participaciones en
estudios preliminares en el Centro de I+D en Termo-fluidodinámica y
Mantenimiento (CTYM).

A modo de ejemplo,
con una válvula donde se produce desgaste mecánico entre los siguientes
componentes: válvula-asiento, guía-vástago, y leva-punta de válvula, se propone
lo siguiente:

En referencia al
desgaste y Ley de Archard, al emplear la
expresión de Archard, ampliamente utilizada
en la actualidad, se hace la salvedad que en diferentes investigaciones se
aplica un modelo clásico formulado en 1953, el cual se emplea para el desgaste
por deslizamiento en seco, pues plantea una variación del desgaste inversamente
proporcional a la dureza del material y directamente proporcional a la carga
aplicada.

Este estudio está en sintonía con el análisis de fallas en componentes mecánicos que pueden presentarse de cuatro
formas diferentes de desgaste: abrasivo, adhesivo,
corrosivo, fatiga.

Regularmente, las válvulas de admisión no se
encuentran expuestas a químicos que produzcan oxidación, lubricación o restos
de componentes como la combustión y el desgaste.

Se considera en
este artículo la ecuación constitutiva para comprobar el volumen de
material perdido por efecto del desgaste, formulada por Holm en 1946 y Archard en 1953.
Así, la Ley Holm-Archard se evidencia en la
Ecuación 5.

Donde:

V: Volumen de material perdido por efecto del desgaste.

: Componente normal de la fuerza entre los cuerpos
en contacto.

: Desplazamiento relativo de los cuerpos en
contacto.

H: Dureza del material.

K: Coeficiente dependiente de la rugosidad del material, lubricación
entre los cuerpos en contacto, transferencia de calor (radiación, conducción,
convección), etc. Su valor puede variar en un rango de

a

dependiendo
de las condiciones de funcionamiento del componente aproximadamente.

Con el parámetro K
se podría predecir el desgaste que se produce en componentes mecánicos. Se
advierte que, para la obtención de valores de desgaste precisos, es necesaria
una correcta caracterización con el modelo de Archard
para cada par de materiales en contacto, considerando para futuros estudios
temperaturas y condiciones de lubricación (Espinoza, 2011).

A partir de la expresión de Archard, (Modelo
de contactos múltiples en superficies rugosas y modelo de desgaste mecánico),
se destaca la Ecuación 6:

Donde:

H: es la altura de desgaste.

λ: es el multiplicador de Lagrange que denota la fuerza de contacto
función del desplazamiento tangencial.

y

: es el área
de contacto.

Integrando
numéricamente la Ecuación 6 y utilizando un esquema Backward
Euler, se tiene la siguiente Ecuación 7:

Luego de estudiar estos modelos matemáticos, se proponen algunos
materiales y procedimientos para la selección de aleaciones, a saber:

Protección contra el desgaste

Al establecer la elección del material, se requiere
un análisis completo de las condiciones reales y conocimientos de las
posibilidades de aplicación y limitaciones del procedimiento, del material
elegido y del costo.

Así
mismo, se proponen algunas técnicas que permitirán proteger ciertos materiales del
desgaste, destacando que el contacto entre superficies ocurre bajo la
influencia de los materiales, enfatizando superficies rozantes y la aparición
de fallas:

·
Recubrimientos electrolíticos.

·
Oxidación anódica.

·
Difusión.

·
Metalizado.

·
Recargues con metal duro.

·
Tratamiento térmico.

Principios de las aleaciones resistentes al desgaste

Se presenta una clasificación adecuada de
aleaciones resistentes al desgaste en la Figura 5. Se argumenta que la tenacidad es
inversamente proporcional al contenido en carbono, variando dentro de cada
grupo el contenido en este elemento y obteniendo una amplia gama de aleaciones.

Exaltando de manera enriquecedora a la
gestión de activos y para mejoras continuas en procesos industriales a
propiedades mecánicas de máquinas, se tienen las siguientes aleaciones
propuestas a continuación en la Figura 6:

Figura 6

Clasificación
Simplificada de las Aleaciones Resistentes al Desgaste, Acotando la Descripción
Pertinente en este Estudio

Se puede decir en esta discusión de resultados que el tiempo de vida
útil y confiabilidad de los componentes están íntimamente relacionados con sus
propiedades tribológicas (resistencia a la fricción y al desgaste).

Con base en los mecanismos mostrados al inicio de este tópico de
desgaste, bajo estudios actualmente aceptados a nivel mundial, se observan
distintos mecanismos de desgaste, como lo es la deformación plástica. En el
caso de la remoción por grumos, opera un mecanismo de tipo adhesivo y un
mecanismo de “fatiga” a nivel superficial, asociado con el “ratchetting”,
que es un comportamiento en el que la deformación plástica se acumula debido a
la tensión mecánica o térmica cíclica.

En este orden de ideas, se describen las etapas del árbol lógico
establecido en la Figura 4 en materia de reemplazo en el ciclo de vida
en la gestión de activos (Ver Figura 7).

La implementación de la metodología, además del estudio del material,
ayuda a:

·
Describir el evento de la falla en forma clara y concisa
(que se desea minimizar).

·
Reunir evidencias operacionales del evento.

·
Realizar dinámicas de generación de consensos sobre
las causas de la falla para:

o   Detectar
las posibles causas de fallas.

o   Verificar
las consecuencias de las fallas.

o   Efectos
en el sistema.

Figura 7

Descripción de Etapas Representadas en el Proceso
del Análisis Causa Raíz

Se habla de obsolescencia cuando se llega a la caída en desuso de un
equipo, no por mal funcionamiento de éste, sino por un insuficiente desempeño
de su función en comparación con los nuevos equipos introducidos en el mercado.

Obsolescencia
de Equipos

Esta metodología se
establece con el propósito de asegurar que la información sea comparable y discutida
bajo una dinámica grupal del equipo natural de trabajo, buscando estabilidad en
producción y el fortalecimiento de la toma de decisiones en la gestión de
activos.

Esta indagatoria formula un sostén al equipo natural de trabajo,
teniendo en cuenta consideraciones ya establecidas en tópicos anteriores, producto de una descomposición
conceptual. En un estudio del Laboratorio para la Investigación y Enseñanza del
Mantenimiento Industrial (LIEMA), se perfilan parámetros como: cumplimiento de
la vida útil, incapacidad de producción, indisponibilidad de repuestos, avance
tecnológico, ambiente y seguridad para adecuar la política de remplazos. Dichos
parámetros están contemplados en el estado del arte donde se destacan criterios
de los siguientes autores (Suárez, 2011 y Pérez, V.
(2020), Duffuao,
R. (2002), Mora, A. (2009), Pérez, V. (2018).

Luego de haber
analizado cada uno de los parámetros que se obtienen sobre la población de
equipos, tanto estáticos como dinámicos objetos de estudio, al respecto
pudieran aplicar estadísticos como la media, la varianza y pronósticos, en
donde es necesario establecer una selección argumentada en la deliberación de
estos parámetros. En tal sentido, se propone una ponderación a cada una del 20%
con la finalidad de que el valor final no exceda de cien por ciento (100%), y
así poder evaluar el resultado o el proceso, destacando las siguientes
variables cualitativas, expuestas en la Figura 8.

Figura 8

Parámetros
de Obsolescencia

Cumplimiento de Vida Útil

Esto
se evidencia cuando el equipo presenta un alto nivel de desgaste y deterioro,
originando una deficiencia técnica del mismo. Para conocer la vida útil del
equipo, este estudio sugiere consultar al proveedor o fabricante. (Ver Figura 9).

Figura 9

Diagrama de Parámetro de la Vida Útil

Incapacidad de Producción

Este parámetro
sobreviene cuando el equipo no cumple con los requerimientos establecidos; es
decir, no está en capacidad de lo exigido en meta o estándar de producción. El
mismo se ve afectado por el crecimiento de los requerimientos de manufactura,
ocasionada por un aumento de esta, independientemente de horas de trabajo.

Para saber si
el equipo es afectado por el parámetro antes mencionado, se sugiere seguir el
diagrama que se muestra en la Figura 10.

Figura 10

Diagrama del Parámetro de Incapacidad de Producción

Indisponibilidad de Repuesto

Ocurre cuando el fabricante de
dicho equipo notifique la discontinuidad en la producción de éste y/o no
garantice el suministro de repuestos. Para analizar este parámetro, se sugiere
aplicar el diagrama de la Figura 11.

Figura 11

Diagrama del Parámetro de Disponibilidad de
Repuestos

Avance Tecnológico

Este parámetro se da por descubrimiento de nuevos procedimientos de
producción y/o el perfeccionamiento de los equipos que provocan una tendencia
en sustituir a los actuales por otros que presenten mayor rendimiento y
funcionamiento más estable y seguro, además de llevar implícito una reducción
en los costos de mantenimiento y mejor mantenibilidad.

Para determinar si el equipo es obsoleto,
se muestra la Figura 12.

Figura 12

Diagrama
del Parámetro del Avance Tecnológico:

Ambiente y seguridad

Este estudio
está amparado en la justificación de la función de mantenimiento que busca
maximizar la seguridad y salud en el trabajo como lo contempla la Norma ISO
45001 (2018), que establece las herramientas necesarias para implantar un
Sistema de Gestión de Seguridad y Salud en el Trabajo, dando la destreza para
que la organización formule una política de los equipos y del personal, y de
igual importancia minimizar el efecto negativo sobre el medio ambiente.

Luego de
determinar los parámetros que fundamentan la toma de decisión, se establecen
indicadores cuantitativos que permitirán al equipo natural de trabajo medir el
nivel del parámetro (Ver Tabla 2).

Tabla 2

Parámetros de Obsolescencia

Nota: para medir el nivel
de obsolescencia se consideran los siguientes criterios (ver Tabla 3): Nivel Bajo (NB) para un
valor del 0%, Nivel Medio (NM) para un valor del 10% , y un Nivel Alto (NA)
para un valor de un 20%. Composición en laboratorio.

Tabla 3

Criterios de Obsolescencia

Una vez que se
obtiene la ponderación total del equipo, se compara con los criterios de
obsolescencia y de acuerdo con el intervalo, para así tomar una decisión si el
equipo debe ser reemplazado o no.

En líneas
generales, conforme al esquema metodológico formulado en Figura 1 y con el consenso del equipo natural de
trabajo, y luego se adecua y dinamiza la Orden de Trabajo conforme a su
recorrido, finalizando el procedimiento de ser necesario.

Discusión y Resultados

Se logró presentar a la comunidad científica
un modelo para estudio de falla, desgaste, y obsolescencia en gestión de
activos industriales para alcanzar un desempeño satisfactorio y amparado en una
serie de normas, destacando la UNE 60300-3-3:2017 para gestión de la
confiabilidad y el mejoramiento de las operaciones, así como la novedosa Norma
ISO 37301:2021 para sistemas de gestión del cumplimiento, al presentar la
secuencia en el equilibrio sistémico del esquema metodológico que permitirá
reforzar la ingeniería de un modelo de gestión de activos, cuando se trabaja
con equipos mixtos, tanto estáticos (baja probabilidad de fallas y alta
consecuencia), así como dinámicos (alta probabilidad de fallas y baja
consecuencia), permitiendo conocer cuando el equipo falla y considerando el
desgaste mecánico, destacando que con el parámetro K se podría predecir el
desgaste que se produce en componentes mecánicos, y así dar recomendaciones en
la etapa de diseño en el ciclo de vida.

En materia de administración de fallas de
activos, en el caso citado en el estudio de las válvulas es válido destacar que
las mismas sufren deterioros durante el funcionamiento del motor; regularmente
en el caso de las válvulas de admisión, el desgaste es claramente abrasivo, y
en las válvulas de escape es abrasivo y corrosivo. Por lo tanto, se propone el
diseño con aleaciones de Níquel-Cromo, ya que son los materiales mejor usados
para válvulas de escape porque están sometidas a mayores temperaturas y
corrosión que las válvulas de admisión.

El Laboratorio para la Investigación y
Enseñanza del Mantenimiento establece que mediante el estudio de fallas se
podrán conocer las causas de aparición y sus efectos negativos, además de
generar soluciones de posibles materiales para reducir ocurrencias de
fallas  y
mejorar la gestión de activos, logrando disminuir los tiempos fuera de
servicio, mejorar la mantenibilidad en aplicaciones de técnicas de
mantenimiento bajo distintos criterios de obsolescencias, aprovechando los
recursos teóricos y prácticos de esta publicación e instrumentar las decisiones
en materia de ingeniería.

El
estudio permite sugerir la formulación de manera esquematizada en la Figura 1, y
desarrollada en la sección 2, para una gestión de activos donde se verifica su
aceptación en líneas generales, destacando consideraciones teórico/prácticas
presentadas metodológicamente en los distintos planteamientos ampliados en el
artículo, compuestos por la administración de fallas, estudio de desgaste y
obsolescencia en equipos, logrando así un mayor nivel de precisión en la
Gestión de Activos a través del marco normativo ISO, COVENIN y UNE, conforme al
esquema propuesto en la Figura 12, luego de dinámicas grupales y consensos
del equipo natural de trabajo (ENT).

En este sentido, se recomienda adecuar y
dinamizar la Orden de Trabajo conforme a su recorrido, sujeto al sistema de
mantenimiento, capacidad humana y carga de trabajo. Finalizando el
procedimiento establecido, se presenta un régimen que permite minimizar la
incertidumbre en aplicaciones Industriales, partiendo de un conjunto de
técnicas descritas en este estudio donde de manera concisa, luego de una
profunda discusión e interpretación de resultados, se busca equilibrar la toma
de decisiones y minimizar diagnósticos errados bajo una propuesta
multidisciplinaria de acuerdo con las dimensiones estudiadas en sistemas de
Gestión de Activos.

Para lo señalado, se propone el siguiente procedimiento metodológico,
sintetizado en la Figura 13, planteándole a la comunidad científica de
que el trabajo presentado contempla determinaciones apropiadas en los órdenes de trabajo y remplazos
acertados, así como en la realización de predicciones en mejoras de la vida
remanente de máquinas en el sistema de producción, considerando ambiente y
seguridad en miras a la sostenibilidad, y enfatizando en la promoción del Centro
de I+D en Termo-fluidodinámica y Mantenimiento (CTYM) en materia de Gestión de
Activos.

Figura 13

Equilibrio Sistémico de Gestión
de Activo, Asociado a la Administración de Fallas y al Estudio de Desgaste y
Obsolescencia, en Equipos Industriales

Conclusiones

La periodicidad al
analizar fallas permite a la gestión de activos garantizar la calidad de los
sistemas industriales, generando mayor confiabilidad y disponibilidad,
permitiendo la consolidación de una gestión exitosa al interactuar a través de
dinámicas grupales del equipo natural de trabajo, además de la captación de
información que genera una falla para estudiar el  desgaste, las imperfecciones, las causas de
la falla y los efectos sobre el sistema, para luego determinar un criterio de
obsolescencia.

En esta investigación se
recomienda la utilización de la metodología propuesta para la toma de
decisiones en mantenimiento industrial bajo un proceso analítico, táctico y
jerárquico de sus componentes y factores principales que permiten instrumentar
un procedimiento diseñado para cualificar y cuantificar, además de ayudar a
robustecer los criterios, juicios u opiniones gerenciales sobre la importancia
relativa de cada uno de los elementos empleados en el procedimiento.

El método planteado genera
ventajas competitivas que permiten a las organizaciones un análisis practico y
sistematizado para resolver conjeturas y problemas en distintos niveles y
aspectos, al considerar los métodos globales de las alternativas en la administración
de fallas y el estudio del desgaste y obsolescencia.

La ingeniería propuesta en la
metodología permite un equilibrio sistémico al asignar técnicas que facilitan
las tareas de "planificar, dirigir y controlar", proporcionando
decisiones técnicas y manejo de información en forma confiable y permitiendo
detectar y mejorar dentro de ciertos límites las fallas humanas e incoherencia
de los decisores humanos.

Surge la necesidad de fomentar
metodologías, herramientas o modelos que permitan  equilibrar los parámetros de mantenimiento y
sus relaciones directas con factores humanos, técnicos y económicos, que
interactúan en todo el ciclo de vida de los activos donde seria atractivo
estudiar estadísticamente una relación dentro de la gestión de activos, la
confiabilidad operacional y la Terotecnología, la
cual serviría como nuevo abordaje para futuras investigaciones, que generen un
esquema estratégico que den espacio a la mejora continua y continuidad de la
producción al minimizar fallas para llevar mayor rendimiento y productividad a
la gestión, atendiendo a su naturaleza multivariante.

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