Resumen: Este artículo presenta la metodología para aplicar un modelo y herramienta que permita implantar en las industrias un sistema de mantenimiento centrado en eficiencia energética. El modelo considera las múltiples posibilidades de ahorro energético en la operación y mantenimiento de los usos significativos de la energía, pero especialmente de las “utilities” que producen la energía secundaria para los procesos. Las estrategias de mantenimiento se complementan con este nuevo modelo, que adicionalmente contribuye a las soluciones energéticas encaminadas a la gestión eficiente de energía en las industrias.
 

Introducción

En las últimas décadas, el mantenimiento en las industrias se ha realizado con criterios y estrategias muy bien definidos. Sin embargo, debido a las nuevas condiciones energéticas y ambientales mundiales originadas por distintos factores, -tales como los altos costos de los servicios energéticos y la generación de energía en centrales térmicas causantes en parte del cambio climático-, se ha motivado la necesidad de emprender nuevas tareas en las actividades de mantenimiento que permitan utilizar la energía de manera responsable.

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En general, todas las estrategias y metodologías de mantenimiento buscan garantizar la disponibilidad, la confiabilidad y la mantenibilidad de los activos. Es muy simple: “los objetivos más importantes para las empresas siempre han sido los costos, el tiempo y la calidad” [1]. Con este propósito, se han creado indicadores para controlar los procesos de mantenimiento y vigilarlos. Entre los indicadores normalmente se encuentran aquellos relativos a la confiabilidad que permiten vigilar que los activos trabajen sin fallas: indicadores de mantenibilidad para verificar que los activos se recuperen en el menor tiempo posible e indicadores de disponibilidad para que el activo permanezca la mayor cantidad de tiempo operando. Sin embargo, los indicadores de mantenimiento basado en condición, como lo señala Anh Hoang y compañía, no toman en cuenta en la actualidad  los indicadores emergentes relacionados con el consumo de energía, la eficiencia energética o el seguimiento de la huella [2].

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Como se observa, hay abundantes indicadores disponibles en mantenimiento, no obstante, es conocido que la actividad de mantenimiento no cuenta con las herramientas necesarias para sustentar el control de los consumos energéticos. En materia de medición, muchas de las industrias carecen de indicadores de desempeño energético de los equipos y sistemas y no cuentan con sistemas de monitoreo de la tendencia de estos indicadores y de actividades preventivas dirigidas a sostener la eficiencia energética estacionaria o estacional de los equipos [3]. Además, en muchos sectores no se desarrollan oportunamente actividades correctivas dirigidas a la recuperación de la eficiencia energética de los equipos y sistemas, sino que se efectúan solo cuando se afecta la productividad del equipo o proceso.

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Analizado en panorama, surge este trabajo como una respuesta a la necesidad de ampliar la actividad de mantenimiento centrado en la disponibilidad y seguridad operacional de los procesos al control de la eficiencia tanto estacional como estacionaria de los equipos. Se presenta un sistema de mantenimiento centrado en la eficiencia energética (MCEE), apoyado en una herramienta informática del tipo hoja de cálculo, que permita navegar por el modelo de MCEE y que pueda ser fácilmente aplicado en la industria.

Estado del arte

Como resultado de las nuevas necesidades productivas, -además del interés constante  de quienes fabrican equipos (que los diseñan más fáciles de reparar incluso con autodiagnóstico de fallas), así como de personas académicas que se interesan por crear nuevas metodologías, de instituciones normativas que promueven criterios específicos para la gestión de activos, de personas técnicas, operarias y, en general, de todas los interesadas en la manutención de los activos-, surgen distintas estrategias, filosofías, conceptos y prácticas de mantenimiento. Algunas son: el mantenimiento preventivo, el mantenimiento predictivo, el mantenimiento centrado en confiabilidad (RCM), el mantenimiento apoyado por software dedicado y el mantenimiento productivo total (TPM). En general, muestran un abundante panorama de herramientas aplicables al cuidado de los activos, tanto que “la selección de la estrategia de mantenimiento se convirtió en una de las actividades de toma de decisiones más importantes de la industria” [4]. No obstante, en el global de las estrategias de mantenimiento continúa faltando quien se preocupe por la eficiencia energética.

Modelo de mantenimiento centrado en la eficiencia energética

“Los objetivos más importantes para las empresas siempre han sido los costos, el tiempo y la calidad” [1]. Adicionalmente, “más del 55% de las actividades de mantenimiento son reactivas” [5]. Como respuesta a la búsqueda de los objetivos tradicionales, normalmente las estrategias de mantenimiento siempre han perseguido garantizar la disponibilidad y la confiabilidad. En este sentido, el mantenimiento centrado en eficiencia energética no corresponde a un sistema independiente y autónomo en las actividades normales de mantenimiento, sino que, por el contrario, constituye un complemento perfecto a dichas actividades. Su integración a cualquiera de las distintas estrategias de mantenimiento permite que los equipos cumplan con las expectativas de operación, pero que, a la vez, realicen los procesos con los mínimos requerimientos de consumos energéticos, tal como fueron diseñados. 

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Las siguientes son las etapas para la implementación de la estrategia de mantenimiento centrado en la eficiencia energética, tomando como base la metodología propuesta por el doctor Juan Carlos Campos Avella [3]:

1. Identificación de los usos significativos de la energía

2. Definición y selección de subsistemas 

3. Definición de funciones 

4. Análisis funcional de la falla

5. Análisis de modos y efectos de falla energética

6. Selección de subsistemas prioritarios

7. Colección y análisis de datos

8. Selección de las tareas de mantenimiento

9. Implementación

10. Indicadores

Identificación de los usos significativos de la energía

Para la norma ISO 50001, el uso significativo de la energía corresponde al “uso de la energía que ocasiona un consumo sustancial de la energía y/o que ofrece un potencial considerable para la mejora del desempeño energético”.[6]

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Para la implementación de la estrategia de mantenimiento centrado en la eficiencia energética, se deben considerar los activos sobre los cuales se van a focalizar las acciones. Con este fin, es necesario identificar los usos significativos de la energía y clasificarlos por áreas de uso significativo. Posteriormente, se debe establecer el criterio de medición de la eficiencia energética, lo que a su vez requiere determinar una línea base como referencia comparativa para evaluar el desempeño energético.

Selección de subsistemas 

La determinación de los subsistemas o equipos periféricos del equipo principal es necesaria para controlar los parámetros de funcionamiento del activo de uso significativo y de los equipos periféricos, como calefacción, aire a presión, aire de succión, agua de alimentación, bombas de refrigeración, suministro de lubricación, manejo de emisiones y vertimientos, etc.

Definición de funciones

Luego de identificar los equipos de uso significativo de la energía y los equipos periféricos, es necesario precisar desde el punto de vista energético cuál o cuáles son las funciones y el criterio de maniobra de esos equipos, además de los parámetros con los cuales se cumple la función sin afectar la eficiencia energética. En este aspecto se debe considerar las siguientes fuentes de información:

• Las recomendaciones de las empresas fabricantes 

• Las normas legales y, en general, todos los requerimientos gubernamentales y demás compromisos contractuales que constituyen niveles de cumplimiento 

• La reunión de personas expertas y el análisis del entorno operativo

Análisis funcional de la falla

La falla funcional se manifiesta cuando el comportamiento de los activos rebasa los límites establecidos en los parámetros de control. La tarea consiste en identificar las fallas o las formas en que pueden errar los activos en el cumplimiento de la eficiencia energética con la cual fueron diseñados o bajo las condiciones de funcionamiento deseado.

Análisis de modo y efecto de falla energético

Cuando se materializan las fallas funcionales o estados de falla es ineludible identificar los modos de falla dominantes y sus causas. Normalmente las causas asociadas a las averías son diversas y pueden sobrevenir originadas por manipulación inadecuada e inclusive por fallas en el diseño de los equipos. El éxito de la tarea consiste en identificar las causas reales y probables.

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La ocurrencia de fallas, las causas y los efectos sobre el desempeño energético están ligadas al entorno operativo de los equipos. Por tanto, es necesario analizar modos de fallo con distintas consideraciones para un mismo tipo y un modelo de equipo que trabaje en entornos distintos.

Selección de subsistemas prioritarios

El análisis de los subsistemas prioritarios permite determinar cuáles son los activos que tienen mayor incidencia en el desempeño energético, independientemente de las consecuencias en la indisponibilidad y confiabilidad de los activos que interesan a los criterios tradicionales de las actividades de mantenimiento. La selección de los subsistemas prioritarios para el mantenimiento centrado en la eficiencia energética está basada en conceptos de probabilidad y severidad de las consecuencias de la ocurrencia de la falla con respecto al desempeño energético. La tabla 1 muestra la selección de subsistemas prioritarios para las actividades de mantenimiento centrado en la eficiencia energética.