¿Qué medidas reducen los costes de mantenimiento y aumentan la disponibilidad de la instalación en el trabajo a tres turnos?
En el funcionamiento a tres turnos, las paradas no planificadas en los mezcladores de productos a granel repercuten con especial intensidad en la productividad, la capacidad de entrega y los costes de producción. Dado que solo se dispone de pocas ventanas de tiempo libres de producción para inspecciones, limpieza, reparaciones o cambios de herramienta, el mantenimiento no debería realizarse de forma predominantemente reactiva. Resulta conveniente una estrategia escalonada de medidas preventivas, orientadas al estado y —siempre que la base de datos y la rentabilidad lo justifiquen— predictivas. El mantenimiento preventivo según intervalos de tiempo, horas de funcionamiento o número de lotes reduce el riesgo de avería, pero puede dar lugar a intervenciones innecesarias. El mantenimiento orientado al estado, en cambio, evalúa el estado real de los componentes críticos y solo desencadena medidas de mantenimiento ante tendencias llamativas o valores límite definidos. El mantenimiento predictivo utiliza datos operativos históricos y actuales para detectar con mayor antelación las necesidades de mantenimiento y ubicar mejor las intervenciones en ventanas de parada planificadas.
En los mezcladores para productos a granel, el foco recae sobre todo en los rodamientos, los engranajes, los acoplamientos, los ejes, las juntas, las herramientas de mezclado, los órganos de descarga y, en su caso, los grupos de dosificación y transporte. Indicios típicos de un deterioro del estado de la instalación son el aumento del consumo de potencia, las curvas de par llamativas, el incremento de las vibraciones, el aumento de la temperatura de los rodamientos, las fugas, los ruidos inusuales, las adherencias de producto o una calidad de mezcla decreciente. Métodos adecuados para la supervisión del estado son, por ejemplo, los análisis de vibración en rodamientos, engranajes y accionamientos, la termografía en motores, acoplamientos y armarios eléctricos, así como la supervisión de la corriente absorbida, el par, la velocidad de giro, la temperatura y el tiempo de funcionamiento. En el caso de engranajes lubricados, un análisis de aceite puede aportar además indicios sobre el envejecimiento del lubricante, las contaminaciones o las partículas de desgaste. El método de medición adecuado depende de los modos de fallo realistas, la criticidad del equipo y el beneficio económico. No todos los componentes requieren una sensórica compleja: en el caso de piezas sencillas, económicas y de sustitución rápida, una reparación reactiva puede resultar más rentable.
Una estrategia de mantenimiento centrado en la fiabilidad (Reliability Centered Maintenance) y un análisis sistemático de modos de fallo y efectos ayudan a priorizar las instalaciones y componentes críticos según su relevancia para la seguridad, las consecuencias de un fallo, el plazo de reposición y los costes de parada. Los componentes muy solicitados o decisivos para el conjunto del proceso deberían supervisarse preferentemente de forma preventiva u orientada al estado. Los componentes no críticos con bajo coste de sustitución, en cambio, pueden seguir reparándose de forma reactiva. Adicionalmente es importante un análisis estructurado de puntos débiles. Los análisis de Pareto, los análisis de 5 porqués, los diagramas de Ishikawa o los análisis de árbol de fallos ayudan a eliminar de forma duradera causas recurrentes como parámetros de producto inadecuados, sobrecarga, desalineación, lubricación deficiente, procedimientos de limpieza incorrectos o materiales no adecuados. De este modo no solo se soluciona el daño puntual, sino que también se reduce la probabilidad de que se repita.
Especialmente en el funcionamiento a tres turnos, la participación del personal operativo es decisiva. En el marco del mantenimiento autónomo, el personal formado puede asumir por turno tareas sencillas y claramente estandarizadas, como inspecciones visuales, limpieza, el control de fugas, la detección de ruidos y vibraciones inusuales o la comprobación de los puntos de lubricación establecidos. Los trabajos especializados en componentes eléctricos, mecánicos o relevantes para la seguridad quedan, por supuesto, reservados al personal de mantenimiento cualificado. La ventaja reside en detectar pequeñas desviaciones de forma temprana, documentarlas y transmitirlas al mantenimiento antes de que se conviertan en un daño mayor o en una parada no planificada.
Igual de importante es un traspaso de turno sin lagunas. Las desviaciones observadas en el proceso y en la instalación, los límites de funcionamiento temporales, los avisos de avería pendientes, las órdenes de mantenimiento en curso, las medidas realizadas, así como los valores de medición y las alarmas relevantes, deberían documentarse de forma estandarizada. Lo ideal es que esto se realice de forma digital y directamente en el sistema operativo o de mantenimiento. De este modo, la información no se pierde en el cambio de turno, el diagnóstico de averías no vuelve a empezar de cero y las intervenciones de reparación pueden prepararse de forma más específica. Esto puede reducir la duración media de reparación, el Mean Time To Repair (MTTR), y estabilizar la disponibilidad de la instalación a lo largo de todos los turnos.
Un Condition Monitoring en red con sensórica conectada crea la base técnica para el mantenimiento orientado al estado. Para los mezcladores de productos a granel son especialmente relevantes las vibraciones, la temperatura de los rodamientos, la corriente del motor, el consumo de potencia, el par, la velocidad de giro, los tiempos de funcionamiento, los niveles de llenado, las condiciones de presión y, en su caso, los valores de humedad o temperatura del producto a mezclar. Sin embargo, los valores límite por sí solos suelen no ser suficientes. Más significativas son las tendencias, por ejemplo un aumento paulatino de la demanda de potencia con una formulación idéntica o un incremento continuo de la temperatura en un rodamiento. Estos cambios pueden indicar adherencias, propiedades del producto modificadas, desgaste, lubricación insuficiente, desalineación o daños incipientes en los rodamientos. El monitoring describe, en primer lugar, la determinación y evaluación del estado de la instalación. Solo una evaluación adecuada de estos datos permite planificar las medidas de mantenimiento de forma más específica en el tiempo.
La vinculación de los datos operativos y de estado con un Computerized Maintenance Management System (CMMS) o un sistema de Enterprise Asset Management mejora la transparencia y la planificabilidad. Las órdenes de mantenimiento pueden generarse y priorizarse en función de las horas de funcionamiento, el número de lotes, los valores de medición, las alarmas o intervalos fijos. Los planes de mantenimiento digitales, las listas de verificación móviles y un historial de reparaciones trazable ayudan a estandarizar los flujos de trabajo y a poner a disposición la experiencia de todos los turnos. Indicadores como el tiempo de parada no planificado, el Mean Time Between Failures (MTBF), el Mean Time To Repair (MTTR), el grado de cumplimiento del plan, la tasa de mantenimiento y el Overall Equipment Effectiveness (OEE) permiten no solo implementar medidas, sino también evaluar su beneficio real.
Otra clave para la disponibilidad es la gestión de repuestos. En un funcionamiento 24/7, la falta de un rodamiento, una junta, una herramienta especial, un motor, una pieza de engranaje o un componente de control puede provocar una parada larga y costosa. Por ello, las existencias mínimas no deberían fijarse únicamente en función de los consumos anteriores. También son decisivos la probabilidad de fallo, el plazo de reposición, el riesgo del proveedor, la relevancia para la seguridad, la duración de la reparación y los costes de una interrupción de la producción. Los análisis ABC y XYZ ayudan a estructurar las piezas según su valor y su comportamiento de consumo. Una estandarización de componentes entre mezcladores e instalaciones comparables puede reducir la variedad de piezas y mejorar la intercambiabilidad. Para las piezas de consumo y piezas C poco críticas y de uso frecuente pueden resultar útiles conceptos de Kanban, consignación o Vendor Managed Inventory.
También las medidas constructivas y técnicas influyen considerablemente en el esfuerzo de mantenimiento y en el tiempo de restablecimiento. Una buena accesibilidad de los puntos de apoyo, las juntas, las herramientas de mezclado y los órganos de descarga facilita la inspección, la limpieza y la sustitución. Los sistemas de cambio rápido, los conjuntos modulares y las piezas de desgaste estandarizadas pueden reducir los tiempos de desmontaje y, con ello, la duración media de reparación. En el caso de equipos auxiliares especialmente críticos, como bombas, compresores u órganos de transporte, la redundancia puede resultar útil si con ello el mantenimiento o la reparación pueden realizarse sin una interrupción completa del proceso global. Los retrofits en la técnica de accionamiento, control y sensórica pueden mejorar la capacidad de diagnóstico, aumentar la disponibilidad de repuestos y posibilitar una mejor captura de datos. Sin embargo, si una inversión resulta rentable depende siempre de los costes de parada, el riesgo de avería, el importe de la inversión, los requisitos de seguridad y la vida útil restante esperada de la instalación.
En última instancia, las soluciones técnicas solo despliegan su utilidad con responsabilidades claras y personal cualificado. Producción, mantenimiento, calidad, seguridad laboral, compras y dirección deberían determinar conjuntamente qué averías se priorizan, qué componentes son críticos y qué ventanas de mantenimiento están realmente disponibles. La formación cruzada en mecánica, electricidad y automatización puede acortar los tiempos de espera de especialistas, especialmente en los turnos de noche, fines de semana y guardias. La evaluación continua de los datos de averías, los historiales de mantenimiento, los consumos de repuestos y las desviaciones del proceso hace que la estrategia de mantenimiento mejore progresivamente. Los valores generales de ahorro o disponibilidad no son extrapolables de forma seria a cualquier instalación. Las empresas deberían registrar su propia situación de partida y medir las mejoras mediante el OEE, el MTBF, el MTTR, el tiempo de parada no planificado y los costes de mantenimiento por unidad de producción.
Así resuelve amixon® esta tarea
En el funcionamiento a tres turnos, las paradas no planificadas en los mezcladores de productos a granel repercuten directamente en la productividad, la capacidad de entrega y los costes de producción. Por ello, son decisivos un diseño robusto y de fácil mantenimiento, una protección adecuada frente al desgaste, una buena accesibilidad, así como una estrategia previsora de mantenimiento y de repuestos. amixon® apoya a los operadores a la hora de configurar los procesos de mezclado continuo con el AMK de forma económica y con una disponibilidad a largo plazo.
Una característica constructiva esencial del AMK de amixon® es el órgano mezclador, apoyado y accionado exclusivamente en la parte superior. Con ello puede prescindirse de un paso de eje inferior en contacto con el producto. Esto reduce una zona que, en otros conceptos de mezclador, puede verse especialmente solicitada por la presión del producto a granel, la abrasión, las adherencias de producto y los medios de limpieza. La forma de operar a baja velocidad puede contribuir a limitar las cargas dinámicas sobre las herramientas de mezclado, los rodamientos, los ejes y el accionamiento. No obstante, la velocidad de giro y la velocidad periférica realmente adecuadas dependen del producto, el rendimiento, la tarea de mezclado, el grado de llenado y la calidad de mezcla deseada. Lo decisivo es siempre el dimensionamiento del mezclador acorde al proceso.
Para productos a granel abrasivos, los componentes en contacto con el producto y las piezas de desgaste pueden ejecutarse con materiales adaptados. Según la solicitación, se emplean, por ejemplo, aceros resistentes al desgaste como el Hardox, herramientas templadas, ejecuciones en metal duro o recubrimientos cerámicos por plasma. Estas medidas pueden prolongar la vida útil de los componentes solicitados y reducir la necesidad de sustitución. La selección concreta de materiales depende, entre otros factores, del tamaño de partícula, la dureza, la humedad, la densidad aparente, la corrosividad y el rendimiento.
Unos tiempos de mantenimiento cortos requieren que las zonas en contacto con el producto, las herramientas de mezclado y los puntos de desgaste sean fácilmente accesibles. Las grandes puertas de inspección Clever-Cut® permiten un acceso ergonómico a la cámara de mezclado. Con ello, las inspecciones visuales, los trabajos de limpieza y los controles de desgaste pueden prepararse y realizarse mejor. En el funcionamiento a tres turnos, esto puede ayudar a trasladar las medidas necesarias a paradas cortas planificadas o a los traspasos de turno. No obstante, el tiempo real necesario depende del tamaño constructivo, la medida de mantenimiento concreta, los requisitos de seguridad y las exigencias de limpieza o cambio de producto.
Las inspecciones periódicas y el mantenimiento preventivo ayudan a detectar el desgaste de forma temprana y a evitar averías no planificadas. Según la aplicación, el mantenimiento orientado al estado puede complementarse con el registro de tiempos de funcionamiento, rendimientos, par, velocidad de giro, temperatura u otros datos del proceso. Sobre esta base, las intervenciones de mantenimiento pueden planificarse de forma más específica y ubicarse en ventanas de producción adecuadas. Una estrategia de repuestos previsora reduce además el riesgo de paradas prolongadas. amixon® puede suministrar determinadas piezas de desgaste y repuestos ya con la primera entrega, de modo que los componentes críticos están disponibles para el operador. Además, amixon® presta apoyo en la identificación de los repuestos adecuados y en el suministro a largo plazo de instalaciones existentes. La disponibilidad, el plazo de entrega y el alcance del suministro de repuestos se acuerdan en cada caso de forma específica según el proyecto y el componente.
Una instalación de mezclado se utiliza a menudo durante muchos años. Para ello son necesarios un diseño básico robusto, un mantenimiento cuidadoso, la disponibilidad de los repuestos relevantes y la posibilidad de modernizar determinados conjuntos o componentes de control cuando sea necesario. Los reequipamientos pueden referirse, por ejemplo, a los accionamientos, la sensórica, el control, las funciones de seguridad, la técnica de dosificación, la limpieza o la documentación del proceso. Con ello, las instalaciones existentes pueden adaptarse a nuevas formulaciones, rendimientos modificados, exigencias crecientes de documentación o estándares de seguridad actuales. Si una modernización resulta económicamente conveniente depende del estado técnico, los requisitos del proceso, la vida útil restante esperada y los costes de una inversión de sustitución.
Una conducción del proceso estable puede limitar el desgaste de forma indirecta y facilita el análisis de causas ante desviaciones. En el mezclado continuo deben coordinarse especialmente los caudales de dosificación, las velocidades de giro, el grado de llenado, la descarga y, en su caso, los perfiles de temperatura. Los cambios en la humedad, el tamaño de partícula, la densidad aparente o el caudal másico pueden influir tanto en la calidad de mezcla como en la carga mecánica del mezclador. Los parámetros de formulación y de proceso pueden almacenarse, controlarse y documentarse en el PLC en función del concepto de automatización. Una conexión específica del proyecto a sistemas ERP, MES o de mantenimiento puede posibilitar la vinculación de los datos de producción, los tramos de lote, la información de mantenimiento y los datos de calidad. Los escáneres de código de barras u otros sistemas de identificación pueden emplearse de forma complementaria para asignar de manera trazable el material, la formulación y los datos del proceso. Esta información constituye la base para la trazabilidad de lotes, los análisis de OEE, el análisis de desviaciones del proceso y la optimización de los intervalos de mantenimiento.
Para aplicaciones en sectores regulados, amixon® puede proporcionar documentación técnica que apoye el proceso de cualificación del operador. Entre ella pueden encontrarse, por ejemplo, certificados de materiales, documentación de soldadura, protocolos de control, instrucciones de servicio, documentos de recepción, así como documentación sobre la técnica de control y automatización empleada. El diseño de la instalación se realiza sobre la base de la especificación de requisitos de usuario (User Requirement Specification) específica del proyecto. amixon® puede colaborar de forma complementaria en la Design Qualification, la Installation Qualification y la Operational Qualification. La cualificación final, la validación del proceso y la liberación de la instalación corresponden, en principio, al operador. Los requisitos derivados de GMP, ATEX, EHEDG, la normativa de la FDA, 3-A Sanitary Standards, ASME u otras normativas específicas del sector deben comprobarse y aplicarse siempre de forma específica para cada proyecto.
Antes de una inversión, la tarea de mezclado concreta puede estudiarse en el centro de ensayos de amixon® con producto original. Allí se dispone de distintas instalaciones de prueba y tamaños constructivos. Los ensayos pueden realizarse en condiciones cercanas a la aplicación, con las materias primas, los rendimientos, los rangos de temperatura y los parámetros de proceso previstos. Pueden evaluarse, entre otros aspectos, la calidad de mezcla, la protección del producto, el aporte de energía, el comportamiento de descarga, la limpiabilidad, la abrasión, el comportamiento del tiempo de permanencia y la reproducibilidad. Los resultados documentados ayudan a ajustar de forma específica la ejecución del AMK, la selección de materiales, la automatización y el concepto de mantenimiento a la tarea de mezclado en cuestión.