Lectura 1. Mantenimiento preventivo a sistemas mecatrónicos y robóticos. MECATRÓNICA La mecatrónica es un área multidisciplinar, ya que incorpora elementos de la electrónica, la mecánica, robótica, sistemas de computación y manufactura. El profesional de este sector ha estudiado la rama de ingeniería mecatrónica. El término mecatrónica se empezó a utilizar en Japón a principios de 1980 y hoy en día se emplea en todo lo relacionado con el mejoramiento y la simplificación de la actividad industrial. Ramas que conforman la mecatrónica. Entendiendo que la Mecatrónica abarca disciplinas muy amplias y complejas podemos decir que tiene muchos campos de aplicación. De hecho, la Mecatrónica pretende ser esa disciplina o Ingeniería en la que los productos se fabriquen teniendo en cuenta todas las ingenierías y no estando separadas como tradicionalmente. Su punto fuerte es la versatilidad para crear mejores productos, procesos o sistemas. La Mecatrónica no es un concepto nuevo o una ingeniera nueva, sino, la síntesis de ciertas áreas de ingeniería. Su principal objetivo es cubrir ciertas necesidades como • Automatizar la maquinaria: así se consigue que sea ágil, productiva y fiable. • Creación de productos inteligentes: que sobre todo responden a las necesidades del ser humano. • Que haya armonía entre componentes mecánicos y electrónicos (hasta ahora la mecánica y la electrónica no manejaban los mismos términos lo que dificultaba los procesos de fabricación o reparación de diferentes equipos). Las principales industrias que utilizan la Mecatrónica son • Empresas de la Industria de la Automatización: empresas que utilizan sistemas o elementos computarizados y electromecánicos para controlar maquinarias y/o procesos industriales. • Empresas de la Industria de Manufactura Flexible: aquellas que se dedican a fabricar sistemas o componentes eléctricos o electrónicos de forma automática. Por tanto, la mecatrónica puede aplicarse a muchos campos, desde la medicina hasta la minería, pasando por la industria farmacéutica, industria mecánica, automovilística, textil, comunicaciones, alimentación, comercio… y un largo etcétera. La fabricación de productos como robots, automóviles, órganos humanos biónicos, naves aeroespaciales, aviones, etc., están basados ya en esta disciplina. ¿QUÉ ES UN SISTEMA MECATRÓNICO? La Mecatrónica debe combinar la mecánica, la electrónica y la informática unos con otros, y hacer una descripción integradora en un solo modelo mecatrónico, en vez de varios modelos independientes. Los sistemas mecatrónicos tienen la tarea de, con la sensórica, el procesamiento, la actórica y elementos de la mecánica, electrónica e informática (así como otras tecnologías que sean necesarias), transformar, transportar o almacenar la energía, la materia y/o la información. 1 Lectura 1. Mantenimiento preventivo a sistemas mecatrónicos y robóticos. Un sistema mecatrónico es aquel que en todo momento está procesando información, registra, procesa, y actúa, puede aprender y mecanizar aparte de poseer un cierto grado de inteligencia, comandado a través de programas, es un sistema inteligente es un "ente" mecatrónico. Sistema mecatrónico conformado por bandas transportadoras, selector y banda giratoria. Las partes de un sistema mecatrónico son: 1. Estructura: Es el "cuerpo" de nuestro sistema, en el irán todos los demás elementos que lo integran. 2. Sensores: Es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas y transformarlas en variables eléctricas. 3. Actuadores: Los actuadores son, como su nombre lo dice, los que realizan una acción, existen muchos tipos de actuadores, por ejemplo, los motores. 4. Controladores: Los controladores son los que regulan todas las funciones asociadas de temporización, cadencia y conteo lógico. 5. Interfaces: es el medio por el cual se conectan dos sistemas o dispositivos. 2 Lectura 1. Mantenimiento preventivo a sistemas mecatrónicos y robóticos. TIPOS DE MANTENIMIENTO Mantenimiento predictivo El mantenimiento predictivo es un tipo de mantenimiento que relaciona una variable física con el desgaste o estado de una máquina. El mantenimiento predictivo se basa en la medición, seguimiento y monitoreo de parámetros y condiciones operativas de un equipo o instalación. A tal efecto, se definen y gestionan valores de pre-alarma y de actuación de todos aquellos parámetros que se considera necesario medir y gestionar. Mantenimiento preventivo Es un mantenimiento basado en inspecciones regulares a las máquinas, de forma planificada, programada y controlada, con el fin de anticipar desgastes y fallas funcionales. Consiste en prevenir o corregir el deterioro sufrido en un equipo, por variables como el uso normal, el clima, o fallas de algún accesorio que no repercuta en la función principal, en tanto las actividades se ejecutan previendo que el equipo presente fallas mayores. Mantenimiento correctivo Se denomina aquel que se realiza con la finalidad de reparar fallos o defectos que se presenten en equipos y maquinarias. Como tal, es la forma más básica de brindar mantenimiento, pues supone simplemente reparar aquello que se ha descompuesto. En este sentido, el mantenimiento correctivo es un proceso que consiste básicamente en localizar y corregir las averías o desperfectos que estén impidiendo que la máquina realice su función de manera normal. Dada la simplicidad de las máquinas antiguas y la ausencia de una cultura de consumo, como la actual, el mantenimiento correctivo era la forma más usual de enfrentar las fallas de la maquinaria hasta el siglo XX. 3 Lectura 1. Mantenimiento preventivo a sistemas mecatrónicos y robóticos. IMPORTANCIA DEL MANTENIMIENTO DEL ROBOT INDUSTRIAL Cuando se integra un robot industrial a la línea de producción se hace con la intensión de reducir el tiempo de inactividad no planificado en la producción y la probabilidad de fallos o deterioro de los componentes. El mantenimiento industrial ha sufrido una gran evolución en los últimos tiempos apareciendo los conceptos de Mantenimiento Preventivo y Predictivo. Pero aclaremos el concepto de estos. El mantenimiento preventivo: ayuda a prevenir el fallo del equipo al reemplazar sistemáticamente los componentes deteriorados y/o identificar y corregir los problemas antes de que lleven al fallo. Este proceso se lleva a cabo con los siguientes pasos: • Realizar revisión de rutina del estado eléctrico y mecánico. • Pruebas del sistema. • Lubricación de ejes y rótulas. • Sustitución de aceite de reductores. • Medidas y ajustes. • Reemplazo de piezas. • Registro de deterioro del equipo, copia de seguridad El mantenimiento Predictivo: es básicamente la solución de monitoreo de condición (Condition Monitoring) que indica los diferentes niveles de presión, temperatura y humedad del sistema. El proceso comprendería: • Proporción de datos en tiempo real e histórico de tendencias de activos y procesos. • Permite a los operadores detectar y diagnosticar cualquier problema que pueda convertirse en problemas. • Proporciona análisis y alertas a los operadores cuando es necesario. Pero la Aplicación de este tipo de solución de mantenimiento predictivo a cada activo en una instalación simplemente no es rentable. Si los robots industriales que se mantengan adecuadamente pueden durar muchos años, incluso décadas, antes de necesitar ser reemplazados. Al mantener un horario regular de mantenimiento preventivo, se está extendiendo la vida útil de su robot de forma exponencial. Las diferentes marcas líderes en robótica recomiendan programar un mantenimiento preventivo cada 12 meses otras se basan en sus horas de trabajo se estima conveniente hacerlo después de las 10.000 horas Es importante comprobar el manual de su robot para saber en qué tiempo es recomendable hacerlo. Pero planificar este mantenimiento es lo más adecuado ya que teniendo esto programado la detención de su producción va ser mínima comparado con el tiempo que perderíamos en el caso de sufrir una parada en producción inesperada. 4 Lectura 1. Mantenimiento preventivo a sistemas mecatrónicos y robóticos. ¿QUÉ ES UN PLAN DE MANTENIMIENTO? Un plan de mantenimiento es el conjunto de intervenciones u operaciones preventivas que debemos realizar en los equipos o activos de nuestra instalación, basadas en protocolos de mantenimiento para cada tipo de activo, para lograr cumplir con unos objetivos de disponibilidad, fiabilidad y coste y por ende ampliar la vida útil de los equipos. Un buen mantenimiento preventivo permite evitar los fallos en el equipo antes de que estos ocurran. ¿Por qué es importante realizar un plan de mantenimiento preventivo? La realización de un exitoso plan de mantenimiento es clave para anticipar los problemas y averías que puedan surgir en nuestros activos. Toda anticipación implica importantes ahorros en costes y sobre todo evita pérdidas económicas derivadas de una incorrecta gestión del mantenimiento. Hablamos de: • Pérdidas de producción debido a tiempos de parada • Costes asociados a las reparaciones de equipos, incluyendo tanto costes de personal como de adquisición de materiales y repuestos • Reducción de la vida útil de los equipos, lo que redunda nuevamente en costes económicos de adquisición de equipos nuevos • Sanciones por incumplimientos de la normativa legal La realización de un plan de mantenimiento industrial que ayude a prever todas estas situaciones, es crítico y altamente beneficioso para el aumento de la eficiencia tanto productiva como económica de nuestra empresa. Las ventajas de disponer de un plan de mantenimiento son por tanto múltiples, pero entre ellas podemos señalar: • Reducir las intervenciones correctivas, puesto que una buena previsión y planificación se evitarán averías • Reducir los gastos en reparaciones, tanto materiales como humanos. • Aumentar la disponibilidad de los activos, por lo que conseguiremos una mayor rentabilidad en la producción • Reducción de costes por reemplazo de equipos, puesto que la vida útil de los activos se verá ampliada • Aumentar la productividad en fábrica y reducir costes derivados de la parada de producción • Reducir riesgos de accidentes laborales relacionados con fallos en equipos • Evitar sanciones por incumplimiento de la normativa de reglamentación de instalaciones • Aumentar la eficiencia del área de mantenimiento, puesto que los trabajos estarán mucho mejor organizados y optimizados • Disponer de una gestión eficiente de maquinaria y herramientas, evitando así carencias de herramientas cuando son necesarias En resumen, disponer de un buen plan de mantenimiento preventivo es clave para trabajar de manera más eficiente. 5 Lectura 1. Mantenimiento preventivo a sistemas mecatrónicos y robóticos. ¿Qué debe contener un plan de mantenimiento? El plan de mantenimiento debe englobar tres tipos de actividades: • Las intervenciones rutinarias que se realizan normalmente a diario • Las actividades planificadas que se realizan a lo largo del año • Las actividades que se realizan durante las paradas programadas. Diferentes tipos de mantenimiento Como ya comentamos en un artículo anterior sobre los tipos de mantenimiento, para cada uno de los equipos de nuestro centro o planta de trabajo podemos establecer diferentes políticas de mantenimiento, y también combinar varias. Todas estas acciones, organizadas en el tiempo constituyen nuestro plan de mantenimiento. De manera resumida, aquellas tareas que hagamos antes de que un fallo se produzca, serían consideradas preventivas, mientras que las que se traten a posteriori serían tareas correctivas. Existen varias pautas deterministas que nos permiten establecer nuestro plan de mantenimiento preventivo, basadas en la reglamentación de carácter legal que nos obliga a realizar ciertas operaciones con determinada frecuencia y también las pautas que establece el fabricante de los equipos nos define unas recomendaciones de intervenciones y su frecuencia recomendada. De manera resumida, pueden existir varios tipos de mantenimiento o de intervención: • Reparación o sustitución a intervalos fijos Se puede emplear este tipo de acción cuando el patrón que sigue el fallo dependa claramente del tiempo y se espera que el equipo se agote en el tiempo de vida previsto. Este modelo de intervención es interesante cuando los costes de sustitución del elemento que ha dado el fallo sean mucho menores que los de la reparación del fallo (elementos de fácil sustitución) • Mantenimiento según condición Este tipo de intervención consisten en llevar a cabo la monitorización de alguna condición o parámetro del equipo a controlar que nos pueda alertar del deterioro del equipo. En el caso de que así sea, esto maximiza el tiempo de vida del activo, aunque puede implicar costes elevados de instrumentación para la monitorización • Mantenimiento de oportunidad En este caso las acciones de mantenimiento se realizan aprovechando reparaciones a fecha fija, aprovechando dicha parada se realiza también el mantenimiento sobre elementos distintos a la causa raíz de la reparación Pasos para realizar un plan de mantenimiento El plan de mantenimiento de una planta deberá elaborarse a partir de la selección de la mejor combinación de los diferentes tipos de mantenimiento enumeradas en el apartado anterior para cada equipo de manera coordinada. Debido a esta complejidad debemos disponer de procedimiento claro sobre los diferentes pasos que debemos seguir. En este artículo recogemos los pasos claves a seguir para elaborar un plan de mantenimiento con éxito: 1. Definir nuestros objetivos: Debemos definir de antemano unos objetivos claros que pretendemos lograr con nuestro plan. Es obvio, de manera general que lo que se persigue es minimizar tiempos de parada de producción y reducción de costes 6 Lectura 1. Mantenimiento preventivo a sistemas mecatrónicos y robóticos. por averías. Pero podemos, al mismo tiempo aprovechar para definir unos indicadores de mantenimiento más concretos que nos permitan monitorizar si estamos en el buen camino o no 2. Establecer el presupuesto Debemos tener claro cuál es el presupuesto disponible para abordar todas las acciones de mantenimiento 3. Inventariar los equipos que vamos a incluir en el plan Esta fase es clave en el proceso de elaboración de un plan de mantenimiento exitoso Debemos disponer de un inventario de todos los equipos que deben ser incluidos en el plan de mantenimiento. Además, es conveniente elabora una ficha con los datos relevantes de cada equipo y su historial, y todos los documentos importantes (manuales de uso y mantenimiento, información del fabricante, marcado CE, etc) Una buena clasificación de los equipos es la que se basa en su reemplazabilidad y función. El sistema de identificación más simple es el que se basa en la codificación numérica. Asociados a cada equipo se tendrán los repuestos y consumibles que habitualmente se emplean en sus intervenciones, así como cualquier documento relevante. Es interesante que recojamos la información más interesante asociada a cada equipo, puesto que puede ser necesaria para la planificación del mantenimiento Entre alguno de los datos que podemos recopilar de nuestros equipos están: • Modelo de producción (funcionamiento continuo, fluctuante o intermitente) • Recomendaciones de mantenimiento de los fabricantes, esto es clave • Factores de cada equipo, tales como características de fallo (tiempo medio a fallo, modo de fallo) o Características de reparación (Tiempo medio de reparación, tiempo tras el fallo antes de que la planta se vea afectada, nivel de redundancia) • Factores económicos: coste de material del equipo, coste de monitorización. • Factores de seguridad y legislativos: Internos, medio ambientales, legislación y reglamentos. • En este punto de recopilación de información es importante revisar los mantenimientos previos realizados para cada equipo, y especialmente tener clara la última fecha de realización de las acciones de mantenimiento, puesto que es el punto de partida para definir el próximo mantenimiento necesarios. 4. Consultar los manuales de los equipos y las obligaciones legales Es necesario conocer las especificación y recomendaciones de los fabricantes, así como los plazos de garantía. Habitualmente en los manuales que nos suministran los fabricantes de los equipos tenemos todas las reglas de mantenimiento preventivo y correctivo necesarias para definir la frecuencia de las operaciones de nuestro plan de mantenimiento. En los manuales encontramos la información necesaria para establecer: • Operaciones de mantenimiento preventivo a realizar • Frecuencia o intervalo de las operaciones • Fechas límites de revisión • Tiempos de vida útil de los equipos • Recomendaciones relativas a tipos de aceites o lubricantes a emplear, las medidas de seguridad, etc. Asimismo, es fundamental recopilar todas las operaciones de carácter legal a las que estamos obligaciones por algún reglamento o legislación. Existen múltiples equipos que tienen gamas de mantenimiento legal, que por 7 Lectura 1. Mantenimiento preventivo a sistemas mecatrónicos y robóticos. tanto, no podemos obviar. Recopilar toda esta legislación es fundamental a la hora de elaborar nuestro plan de mantenimiento. 5. Asignación de responsables Debemos de tener claro los operarios disponibles, así como sus especialidades y formaciones. Esto se puede hacer mediante un inventario de personal, disponiendo de fichas para cada uno de los trabajadores, así como los costes por hora de cada operario. Esto permitirá identificarr los costes de mano de obra a cada intervención de manera sencilla según las horas empleadas en cada acción De la misma manera es recomendable inventariar las empresas proveedoras externas que nos pueden realizar operaciones de mantenimiento. Disponer de su información, datos de contacto, tarifas, autorizaciones requeridas por ley, etc. Al mismo tiempo, si esa empresas externas van a venir a realizar una intervención a nuestro centro de trabajo, no debemos olvidar la coordinación de actividades empresariales, que nos obliga de garantizar la aptitud tanto de la empresa proveedora del servicio como de los trabajadores que van a venir a nuestro centro a realizar la intervención. 6. Planificar las acciones que se van a realizar En este punto deben definirse las intervenciones que vamos a incluir en el plan de mantenimiento, en base a periodos de tiempo fijo o bien en base a otras métricas. Debemos crear el conjunto de intervenciones u operaciones que se deben realizar a periodos establecidos, que serán lanzadas cuando llegue su momento. Este conjunto o agrupación de operaciones según la frecuencia temporal o bien por alguna otra variable (horas de funcionamiento del equipo, ms, etc.) se suelen denominar gamas o rutinas de mantenimiento. En el plan de mantenimiento preventivo debemos considerar no sólo las gamas legales sino también las que recomienda el fabricante del equipo. Si la frecuencia de las operaciones se realiza en base a periodos temporales el ajuste de las operaciones se realizará en base a las fechas de vencimiento: por ejemplo, podemos tener gamas de mantenimiento mensual, semestral, etc.… que estarán constituidas por todas las intervenciones que deben realizarse con dicha periodicidad temporal. Si es en base a otras variables, la frecuencia de las intervenciones se programa en base al valor de dichas métricas. Por ejemplo, “horas funcionamiento de un equipo” puede venir dada por la integración con un software que de forma diaria proporcione los valores de las horas acumuladas de funcionamiento de cada máquina. A la hora de planificar el mantenimiento preventivo, hay que tener en cuenta: • Si lo trabajos se realizan con máquina en parada • Si se dispone de los repuestos necesarios y la maquinaria necesaria para realizar dichas intervenciones en la fecha planificada • Analizar los recursos necesarios y la duración de los trabajos. 7. Documentar nuestro plan de mantenimiento Para documentar nuestro plan de mantenimiento o lo que es lo mismo establecer el cronograma de intervenciones que debemos realizar sobre cada activo, muchas empresas aún siguen usando el Excel. Hoy en día se dispone de sofisticados softwares denominados GMAO o CMMS, que permiten digitalizar toda esta parte documental y nos ayudan a automatizar todo el proceso relacionado con el mantenimiento, al mismo tiempo que nos ayudan a ser más eficaces. 8 Lectura 1. Mantenimiento preventivo a sistemas mecatrónicos y robóticos. 8. Ejecución de las tareas del plan Es el momento de llevar a ejecución las tareas que hemos programado en el plan de mantenimiento. Para que las tareas sean ejecutadas en tiempo, es importante ajustar alertas que nos avisen previamente de las fechas de vencimiento de cada operación. Si disponemos de un software GMAO o CMMS, todos estos avisos o alertas vendrán automatizadas con el sistema. En caso contrario, si disponemos de un Excel o cuadrícula debemos buscar un sistema paralelo para ajustes de alertas. 9. Documentar los trabajos realizados Todas las intervenciones, ya sean preventivas o correctivas, deben quedar documentadas. Esto se realiza mediante partes de trabajo u órdenes de trabajo que cada operario deberá cumplimentar dejando constancia de que el trabajo previamente planificado ha sido resuelto satisfactoriamente 10. Analizar y explotar la información Un plan de mantenimiento preventivo es un documento vivo que se deberá corregir y ajustar a medida que se va revisando. Es muy importante llevar un control de los principales indicadores o KPis de mantenimento que nos permitirá sacar conclusiones sobre los puntos de mejora y poder adelantarnos en el futuro. Gestión del mantenimiento asistido por ordenador GMAO Hoy en día existen sofisticados softwares que permiten llevar a cabo toda la gestión del mantenimiento, incluido la realización del plan de mantenimiento, de manera totalmente digital y automatizar. 9
