¿Qué es el mantenimiento preventivo de instrumentos?

Definir el alcance, optimizar las tareas y utilizar la digitalización

El mantenimiento puede ser más eficiente, ayudando a que las operaciones sean más eficientes y rentables, aprovechando las nuevas tecnologías digitales. El mantenimiento preventivo convencional basado en el tiempo (PM) se utiliza ampliamente en toda la industria, pero tiene deficiencias que se pueden superar con sensores y análisis inteligentes (transformación digital). Esto permite que las instalaciones de proceso se trasladen al mantenimiento preventivo basado en el rendimiento y el cierre.

Las categorías comunes para el mantenimiento preventivo son:

Mantenimiento preventivo basado en el tiempo: Se lleva a cabo como un procedimiento definido durante un intervalo preestablecido.

El diagrama muestra la categorización ISO para el mantenimiento en general y el mantenimiento preventivo en particular.

Cabe destacar que el mantenimiento preventivo convencional basado en el tiempo se utiliza ampliamente y presenta las siguientes deficiencias:

Cuarenta y 60 por ciento de las tareas de PM no añaden valor a las operaciones.
Algunas tareas de PM son similares.
Muchas tareas requieren retirar los instrumentos o la válvula a la tienda, mientras que la monitorización de las condiciones es suficiente para determinar la fiabilidad.
Las nuevas tecnologías y las características de los instrumentos digitales no se utilizan para optimizar las tareas.
Algunas tareas de PM tienen una alta probabilidad de causar cierres innecesarios e interrupciones de la operación.

El uso de sensores y análisis inteligentes (transformación digital) resuelve estas deficiencias y permite que las instalaciones de proceso se trasladen al mantenimiento preventivo basado en el rendimiento y el apagado.

Definir el alcance del PM, las herramientas y la frecuencia

Para tener el mantenimiento preventivo adecuado para la instrumentación, primero definir claramente el tipo y el alcance de PM. Es necesario seleccionar las herramientas adecuadas y definir la frecuencia correcta. El alcance de PM puede incluir una cierta tarea a realizar. Esto puede ser una comprobación visual basada en el tiempo, verificación de funcionalidad basada en el tiempo, eliminación y revisión, o una tarea basada en condiciones.

En segundo lugar, dirección que realizará la tarea PM, como un operador de campo o técnico de mantenimiento. La determinación de este punto requiere un acuerdo entre las partes, con tareas claras y un sistema para recoger y comunicar las conclusiones.

Las herramientas utilizadas para las tareas de PM son sistemas de gestión de activos de instrumentos (SIA), herramientas manuales, un teclado de instrumentos incorporado, herramientas manuales o actividades de compras. La frecuencia de una tarea de PM se basa en el conocimiento previo de equipos similares, datos de fabricante o proveedor, datos de fiabilidad y predicción de rendimiento, y define la tarea como actividad en línea o de apagado.

Estrategias para optimizar PM

Es necesario optimizar el mantenimiento preventivo para la instrumentación a fin de eliminar las actividades innecesarias y los costos innecesarios. El mantenimiento preventivo excesivo también puede causar molestias o trastornos en la operación. Este es otro motivo para optimizar las tareas del PM.

Implementar la optimización con las siguientes estrategias: mejorar el diseño y aplicar tecnologías, capitalizar los autodiagnósticos de instrumentación y monitoreo de condiciones en línea, y utilizar el enfoque de redundancia, una vez justificado.

Diseño y tecnología

Hoy en día, las tecnologías disponibles, como los sensores inteligentes, aportan una nueva dimensión de fiabilidad y minimizan los requisitos de mantenimiento. Aprovechar las siguientes tecnologías y enfoque de diseño reducirá enormemente el alcance y el tiempo del PM:

Configuración de una alarma de discrepancia entre el control adyacente y los transmisores de seguridad
Evitando válvulas de control blandas y en su lugar instalando una válvula de control metálica junto a una válvula de aislamiento rotativa de cierre apretado

Diagnósticos y monitorización de condiciones en línea

Los instrumentos disponibles ahora son inteligentes y tienen diagnósticos internos (analíticos) y comunicación digital. Estas características se utilizan eficazmente para mejorar el programa de mantenimiento preventivo y eliminar o reducir altamente las prácticas tradicionales. Los datos de diagnóstico se obtienen y recogen utilizando:

comprobar la lectura en línea del sensor de temperatura con un medidor de temperatura, un elemento de temperatura de prueba, un detector de temperatura portátil o con un detector de infrarrojos/cámara.

Mantenimiento preventivo del SIS

Los diagnósticos proporcionados por el solucionador lógico, los dispositivos de entrada (como los transmisores) y los dispositivos de salida (como las válvulas de aislamiento de emergencia) deben apoyar el programa de mantenimiento preventivo general para el sistema instrumentado de seguridad (SIS) reduciendo el mantenimiento preventivo físico requerido. El documento de especificación de requisitos de seguridad (SRS) debe elaborarse después de que se lleve a cabo el estudio/verificación del nivel de integridad de seguridad (SIL). El SRS especifica los intervalos de prueba requeridos para el equipo SIS (resolver lógico, dispositivos de entrada y salida).

Para definir y optimizar el mantenimiento preventivo necesario para los dispositivos SIS, haga lo siguiente para cada función instrumentada de seguridad (SIF):

Revisar el estudio de SIL y el informe de verificación de SIL o realizar un estudio.
Compruebe el intervalo de prueba (TI) para los dispositivos de entrada y salida recomendados en el informe del estudio.
Incremente la TI hasta el número máximo (como igualar el intervalo total de apagado de la planta) y confirme si el requisito de SIL todavía se logra. El intervalo de mantenimiento preventivo se basa en la máxima TI posible.
Para las válvulas de aislamiento de emergencia, si la TI para estas válvulas (es decir, prueba de carrera completa) no puede cumplir con la ventana de cierre de la planta, introduzca la prueba de carrera parcial (PST) con un peso del 60 por ciento de la prueba de apoplejía total. A continuación, se definirá claramente la ITI para el trazo total y parcial de la válvula.

Debería haber dos tareas diferentes de PM. Una es dirigida por la tripulación de mantenimiento y otra por la tripulación de operación. Las tareas de operación son comprobaciones visuales, inspecciones visuales o tareas simples de prueba y observación. Las tareas del equipo de mantenimiento PM incluyen procedimientos de prueba detallados, calibración y pruebas físicas que requieren herramientas manuales y dispositivos de comunicación.

El objetivo de separar las tareas de operación y mantenimiento es optimizar los intervalos de prueba y la duración. Algunas tareas son simples, lo que requiere mucho tiempo para preparar el permiso de trabajo y el sistema que necesita PM. Además, debido a los requisitos obligatorios internos, el equipo de operaciones debe participar en estas tareas de PM. Ejemplos simples son pruebas de trazo para válvulas de control y válvulas de aislamiento de emergencia y detectores de gas de prueba.

Análisis de las conclusiones del PM

Hay un gran valor en la revisión y el análisis de los resultados de PM en términos de prevención de fallos y mantenimiento de la fiabilidad y disponibilidad del equipo. Este requisito se aborda claramente en las referencias de la industria (gráfico 3). El análisis de hacer requiere que el ejecutante PM escriba hallazgos exactos de PM. El análisis de los hallazgos recopilados ayuda a identificar las tareas de PM que agregan valor y eliminan las tareas de PM "derrochadoras de valor". Además, ayuda a identificar los fallos repetidos y a recomendar la revisión de algunos diseños del sistema. Además, el análisis de los resultados de PM ayuda a mejorar las tareas de PM mediante una mejor gestión de las piezas de repuesto, destacando las oportunidades de optimización y los costos del ciclo de vida, y capturando y aplicando las lecciones aprendidas en toda la planta o empresa.

Gráfico 3 Orden de mantenimiento

Fuente: EN 13460.

Impacto en el mantenimiento preventivo de la instrumentación

La transformación digital cambiará el mundo del mantenimiento preventivo para instrumentación y equipo a más "analítica predictiva", donde los datos se utilizan para predecir el rendimiento y los fallos. Los "grandes datos" recopilados de los instrumentos se pueden utilizar para tomar decisiones sobre cuándo es realmente necesario el mantenimiento. Por lo tanto, el 70 por ciento o más de las tareas convencionales de PM tanto para instrumentación de proceso como para equipo podrían ser eliminadas. La transformación digital abordará los principales problemas de mantenimiento del equipo envejecido y de la mano de obra envejecida, y puede reducir en gran medida los costos, el tiempo y la mano de obra.

Se utilizarán cada vez más soluciones como instrumentos inalámbricos, permisos de trabajo automáticos, mantenimiento basado en riesgos, mantenimiento remoto, robótica e instrumentos de autocalibración. Las hojas de PM impresas para equipos e instrumentos serán reemplazadas por sensores inteligentes adicionales, como detectores acústicos, video y cámaras infrarrojas. La transformación digital también puede extender la supervisión a las utilidades de instrumentación (es decir, la calidad del aire de los instrumentos y el suministro de energía).

La transformación digital también proporcionará una PM más eficiente y segura mediante el monitoreo remoto de las condiciones y la analítica integrada, y puede proporcionar soluciones más rápidas a los problemas al disponer de más datos y una gestión más eficiente de las piezas de repuesto.

Las válvulas de control son otro beneficiario de la digitalización, donde la nube se puede utilizar para obtener datos del campo, predecir la vida y el rendimiento, y también estimar el tiempo de revisión. El vídeo y la realidad aumentada, utilizados para monitorear y entrenar al personal de mantenimiento en el mantenimiento de válvulas, formarán parte de esta transformación digital.

Un enfoque analítico

Este artículo dio pautas para digitalizar y optimizar el programa PM de instrumentación, una tarea importante que cada empresa necesita realizar para evitar una carga de trabajo de mantenimiento innecesaria, eliminar pérdidas operativas, reducir costos innecesarios y transformar digitalmente PM convencional en mantenimiento analítico. El alcance de este ejercicio incluyó la revisión del tipo de instrumento, el alcance PM, la frecuencia PM, el ejecutante de tareas PM y la hoja de tareas.

El uso de sensores y análisis inteligentes (transformación digital) permite que las instalaciones de proceso se muevan hacia un mantenimiento preventivo basado en el rendimiento y el apagado. Eliminan o reducen en gran medida el mantenimiento preventivo convencional para la instrumentación, y lo reemplazan con un enfoque analítico, que utiliza datos para monitorear el rendimiento del instrumento y predecir fallos.

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Acerca de los autores

Fawaz AlSahan, CAP es el presidente de las normas de instrumentación de Saudi Aramco. Fawaz es un consultor de ingeniería certificado (SCE) con 20 años de experiencia en instrumentación y automatización. Fawaz ha realizado muchos trabajos técnicos y presentaciones, ha impartido varios cursos y posee tres patentes.