Proyecto de Ingenieria en Empresa Transnacional del Sector Alimentario

En esta entrada se hablará de una noticia reciente que ha tenido relación con el administrador y autor del blog. Se trata de la reciente presentación y superación de su Proyecto de Ingenieria Final de Carrera.

El proyecto se realiza dado el reciente traslado de la planta donde venía realizando estos trabajos a una ubicación de la Europa del Este, relacionándose notablemente con la Ingeniería de Mantenimiento, al menos en su parte final y conclusiones, pues el conjunto del documento presenta una mayor amplitud conceptual.

Contexto del Proyecto de Ingenieria

Se trata de una empresa transnacional que dispone de 3 centros de explotación, dentro de la división de aceites, ubicados en 3 localidades españolas, una en Andalucía (A) y 2 en Cataluña (B y C). La planta A y la planta B se dedican a la producción de la línea de productos de aceite de girasol, mientras que la planta C se dedica a la producción de aceite de Soja.

Dicha empresa, estadounidense, realiza un proceso de expansión internacional ubicando unos centros de producción en España siguiendo una estrategia de integración horizontal, es decir, reproduciendo el modelo del país de origen adaptándolo a las particularidades de cada mercado de destino; dicha operación se encuadra dentro de un proceso de entrada progresivo en nuestro país, favorecido por ciertas condiciones que se produjeron en los años 60 en España, dado que previamente la empresa realizaba operaciones de exportación directa a través una filial de ventas situada en Barcelona.

Proceso Productivo

El proceso de producción en estos centros de explotación es de tipo flow-shop, ya analizado en la entrada previa procesos continuos, presentando las características allí indicadas pero que se podrían resumir, para una entrada como esta, en:

  • Capacidad Productiva perfectamente definidaproyecto de ingenieria
  • Procesos Intensivos en Capital
  • Mano de Obra y Tecnología de Elevada Especialización
  • Elevada Importancia de la Fiabilidad en la Operación

La empresa ha realizado, desde aquella época, los movimientos de fusión con una compañía de envasado en Andalucía, y la compra de una empresa productora de Dextrosa, Glucosa y Almidón con un planta en Barcelona como una operación de diversificación en su cartera de productos.

Crecimiento de la Compañía

La empresa en sus estudios de mercado determina que, en los años 2003-2004, existen una serie de factores que justifican el inicio de un proceso de planificación estratégica. Estos son:

  1. Cambios en los hábitos y gustos de los consumidores
  2. Modificaciones en la Estructura de Consumo
  3. Evolución en Demografía

que podrían caracterizarse a nivel práctico en el cambio hacia consumos preferentes de línea de productos de aceite de oliva en lugar de girasol fundamentalmente en el sector Hogares (2/3 del consumo en Oliva frente al 1/3 en Girasol), en un alternativo uso del aceite (productos con más de un 5% de crecimiento usan el aceite para su cocinado o conservación), y en un crecimiento generalizado de la población (entrada importante de inmigrantes con relevancia en hogares, restauración e instituciones).

Mercado del Sector Alimentario

Desde otros puntos de vista este mercado podría quedar caracterizado por las siguientes variables:proyecto de ingenieria

  1. Demografía de consumidores y distribuidores acorde con la distribución poblacional del país, es decir, preponderancia de regiones del noreste, centro-sur.
  2. Uso mayoritario de supermercados y tiendas tradicionales por parte de hogares, y distribuidor o intermediario por parte de hostelería y restauración.
  3. 75% del mercado de consumo se ubica en hogares.
  4. Similar valor añadido en la producción que empresas de países de similar cultura y climatología del entorno.

Planificación Estratégica

Ante esta situación la empresa inicia un proceso de planificación estratégica, entendiéndose este como un camino de pensar estratégicamente a todos los niveles de la organización que permita una adaptación adecuada al entorno y sus cambios, pero con una mentalidad de adaptación o continuidad, es decir, definiéndose objetivos realistas y alcanzables sin perder de vista las acciones pasadas usándolas para construir el camino futuro.

Este proceso de planificación es necesario puesto que como dijo Séneca “Nunca tendremos el viento a favor si no sabes adonde vamos“, pudiendo resumirse en:

Sector

Se deben analizar las características del sector en base a 4 grandes pilares:

  • Estructura. 5 Fuerzas de Porterproyecto de ingenieria
  • Competencia
  • Entorno
  • Clientes

Empresa y Entornoproyecto de ingenieria

  • DAFO (Debilidades, Amenazas, Fortalezas y Oportunidades)
  • Planes Inmediatos de Mejora

Estrategia de Operación

  • Alternativasproyecto de ingenieria
  • Planes
  • Objetivos

Conclusiones

En base a los 3 caminos anteriormente analizados se gestionarán de la siguiente manera cada una de los postulados salientes:

planificacion en proyecto de ingenieria

Es decir, se han de utilizar los análisis sectorial y de empresa para la definición de estrategia, planes y objetivos.

Estrategiaproyecto de ingenieria

  • Liderazgo en Costes sin Segmentación
  • Planta de Andalucía vía Integración Vertical hacia el Envasador de aceites

Por tanto, la empresa compra la línea de envasado de aceites integrándose hacia delante en su cadena de producción.(los planes en la otras plantas de Cataluña no se incluyen este Proyecto de Ingeniería)

Planes

Se obtienen los diferentes planes para las diferentes áreas de la compañía. Entre otros:

  • Plan de Recursos Humanos
  • Plan de Organización
  • Plan de Sistemas
  • Plan Comercial

…..

No se detallan por la extensión de los mismos, pero se deben establecer a un doble nivel, primero de definición y segundo de aplicación.

Objetivos

Básicamente y para entender el resto del texto decir que estos son:

  • Creación de grupos de participación a nivel de Mantenimiento

    integrados dentro de los mixtos ya existentes en el Programa de Dirección por Objetivos.

Estos grupos presentarán carácter independiente en relación a otros mecanismos de participación, pudiéndose estos verse afectados en su contenido y formato por las conclusiones de estos nuevos grupos. Este grupo será dirigido por el personal de mantenimiento de la planta de aceites y tienen, entre otros, por objeto la formación del personal de envasado, y creación de procedimientos de trabajo futuros.

proyecto de ingenieria

  • Dualidad Comité Productivo – Consultivo.

El primero dará continuidad a los ya existentes en el programa de dirección por objetivos, mientras que el segundo con miembros de la planta de envasado, asesorará y orientará al primero sobre ciertos temas a tratar y analizar.

grupos en proyecto de ingenieria

  • Formación en Mantenimiento.

Esta formación servirá para mejorar las prácticas de mantenimiento actuales unificándose las políticas entre la planta de aceites y envasado, además de permitir mejorar la fiabilidad en los procesos actuales.

formación para proyecto de ingenieria

  • Análisis de Fallos en Envasado.

Se habrán de implementar en base a este estudio las técnicas más adecuadas de detección para los fallos más críticos del sistema cara a controlar y mejorar la fiabilidad, y por ende los costes de mantenimiento de la planta comprada.

fallos en proyecto de ingenieria

AMFEC

Este estudio se realiza sobre los equipos de la línea de envasado y sigue el proceso indicado en la página del blog AMFEC, del que se detallarán los pasos más significativos:

Sistema y Objetivos

La planta recibe como producto de entrada bien productos de la línea de Girasol o de Oliva. Para el primer caso desde los tanques de final de línea de la planta de aceite, para el segundo desde los camiones que llegan a la zona de carga. El objetivo es fabricar el pallet para el transporte del aceite embotellado, bien en envase de 1 o 5 litros.

Subsistemas, Equipos y Componentes

En este caso concreto se tienen 4 grandes subsistemas:

  • Bodega
  • Envasado
  • Paletización
  • Servicios Auxilares

Los equipos para cada área son distintos, pero de manera básica decir que se tienen:

Bodega

Tanques de almacenamiento, Bombas de Engranajes de descarga de camiones y carga de linea, circuito de refrigeración del aceite

Envasado

Equipos automatizados de soplado, llenado y etiquetado, sistema de transporte.

Paletizado

Equipos robotizados de preparación de embalaje y paletizado, sistema de enfardado, entrada en almacén y muelle de carga.

Servicios Auxiliares

Compresores de Aire Comprimido alternativos y de tornillo, circuito de agua de refrigeración de compresores

Modos y Efectos de Fallo

Para su realización se estableció la siguiente modelización para cada máquina:

proyecto de ingenieria

es decir, se puede considerar como máquina un conjunto de variables de estado caracterizadas por una serie de valores Xi (tipo fundación, apoyo, sistema de transmisión, ….), y sometida a una serie de perturbaciones Pi (elementos de cierre, sistemas de refrigeración, lubricación, ….) convierten una serie de variables de entrada Ei (potencia eléctrica, altura manométrica, ….) en una serie de variables de salida Si (tracción mecánica, potencia hidráulica, caudal de aire, …). Para cada sistema se han de esquematizar estos valores para lo que se recomienda utilizar algún tipo de diagrama de apoyo, analizándose las consecuencia de fallo en el sistema para cada uno de los elementos de caracterización Xi, analizando su interacción con los elementos Pi.

Por tanto, para cada máquina se deben analizar las combinaciones posibles que puedan generar fallos en las variables de salida Si, en cuyo caso se tendría fallo de máxima severidad en máquina. Posteriormente, y con los diagramas funcional y de fiabilidad se valorará la consecuencia de ese fallo en el circuito o subsistema al que pertenece la máquina. Un ejemplo de estos diagramas de bloques se presenta a continuación para el circuito de carga de aceite de girasol:

diagramas en proyecto de ingenieria

Criticidad

Se ha de valorar la severidad en base a lo anteriormente indicado, y la probabilidad de fallo establecida como el número de veces que ha aparecido en el histórico de la máquina cada modo de fallo.

Severidad

Es conveniente establecer algún tipo de codificación pues resulta inmanejable trabajar con un número de niveles de severidad equivalentes al de modos de fallo; en este caso concreto, simplemente se categorizaron los niveles de severidad en bajo, medio y alto.

Probabilidad

En cuanto a la probabilidad se han de contabilizar la aparición de fallos en el sistema utilizándose ese número como denominador; por el contrario, el número de veces que aparece cada fallo representaría el numerador del cálculo de probabilidades. De igual manera que con la severidad resulta recomendable establecer unos niveles estandarizados de probabilidad que serían en este caso también baja, media y alta.

Matriz de Criticidades

Para determinar la criticidad se deben combinar ambos factores de manera lineal, es decir, un fallo puede ser igualmente crítico por una severidad alta o una probabilidad alta o más crítico si ambos factores presentan valores elevados. Por esa razón la manera más cómoda de evaluarla sería utilizando una matriz de criticidades en la que se representaran en filas los niveles de severidad, en columnas los niveles de probabilidad. Esta matriz, 3×3, presentaría la siguiente apariencia:

matriz de proyecto de ingenieria

siendo 1, 2 y 3 la codificación numérica de las severidades (primer subíndice) y probabilidades (segundo subíndice) baja, media y alta. El elemento de mayor de la criticidad de la matriz sería el de subíndice 33, los elementos de subíndices 23 y 32 presentarían criticidad equivalente, de igual manera que los 12 y 21.

Conclusiones

Como parte final del proceso se han de plantear una serie de acciones correctoras para evitar la aparición de los fallos calificados como críticos. En este caso concreto, las siguientes acciones pasan por la implantación de los siguientes sistemas de mantenimiento predictivo:

  • Vibración
  • Inspecciones Off-Line y On-line de Circuito Motor
  • Ultrasonido
  • Termografía

Mantenimiento Predictivo

La implantación de las diferentes tecnologías predictivas se realizarán según las necesidades que presente cada equipo, en función de sus modos de fallo, presentando las siguientes características generales:

Vibración

Las ubicaciones elegidas son:

  • Motobombas:

bombas en proyecto de ingenieria

  • Compresores Tornillo:

compresorse en proyecto de ingenieria

utilizándose en todas ellas para la fijación de los sistemas de medida base magnética sobre arandelas metálicas previamente fijadas a la superficies de la máquina.

Se adquieren los siguientes parametros de vibracion:

  • Velocidad de vibración mm/s
  • Aceleración de vibración g´s (salvo compresores alternativos)
  • Energía de Impactos EI (maquinaria con rodamientos)

Circuito Motor

Inspecciones Off-Line

Se tomarán las lecturas de aislamiento en las bornas de alimentación directamente sobre el motor, previo desergenizado del mismo.

Inspecciones On-Line

Se efectuarán las lecturas sobre los circuitos de arranque de los motores. No hay problemas por la operativa de planta en que estos trabajen por encima del 70% de carga.

Ultrasonido

Se realizarán medidas de ultrasonido estructural en cada uno de los rodamientos de la máquina.

Termografía

Se inspeccionarán los armarios eléctricos de control utilizándose una cámara de termografía como dispositivo de inspección.

Planificación del Mantenimiento

En este apartado se tratarán de utilizar los modelos matemáticos existentes para la planificacion del mantenimiento, concretamente aquellos que utilizan el mantenimiento preventivo basado en inspección (o mantenimiento predictivo). Para modelizar estos planes se han de conocer los modos de fallos de mayor criticidad, que por la operativa de planta y por el análisis de fallos previamente realizado son:

Rodamientos de Motores en Bombas de Engranajes de Carga de Línea

Este modo de fallo se detectará preferentemente en base al seguimiento de la variable EI (energía de impactos) por la técnica de vibración, por lo que el modelo matemático planteado presenta las siguientes características:

modelos en proyecto de ingenieria

es decir, partiendo de un estado inicial en el que suponen todos los equipos en óptima condición (se comprueba mediante lecturas vibracionales) el sistema se ve sometido a un periodo de degradación para llegar a un estado i en el que se realiza la primera inspección de vibración, cambiando el parque de equipos puesto que se habrán intervenido aquellos equipos que la técnica identifique como malos pasando estos a estar de nuevo en un período 0, permaneciendo el resto (los identificados como buenos por el test) en similar condición operativa. Este es el proceso base que se repetirá a lo largo del eje de tiempos.

Se ha de tratar de establecer matemáticamente un período óptimo para la inspección V de vibración, en base a los costes de la inspección y los ratios de degradación. En este caso concreto, la serie matemática obtenida (serie de potencias) converge por lo que a medida que se aumentan los períodos entre eventos V disminuyen los costes de mantenimiento, algo no contemplado en la modelización matemática. Por esta razón, se ha de recurrir a una modelización empírica, aspecto igualmente contemplado en este tipo de estudios de mantenimiento.

Solución Práctica

Al no poder determinar de manera óptima el período entre inspecciones se ha de contemplar una solución práctica, que en este caso viene facilitada por un contrato de trabajos vibracionales con la planta de aceites. Según este contrato y en base a la velocidad de giro del motor se han de contemplar diferentes períodos para la inspección, oscilando estos entre 5 y 7 semanas para la mayor parte de los equipos. Teniendo en cuenta que la ubicación de las 2 plantas es similar, se puede contemplar la realización de medidas de vibración en las 2 plantas, aceite y envasado, si bien siempre teniendo en cuenta el contexto de control de costes en el que se realizan los trabajos.

Por otro lado, los trabajos de vibración que se vienen realizando en la planta de aceites tienen por objeto el control y reducción de los niveles de consumo eléctricos, factor de elevada criticidad en una planta de tipo flow-shop como la que presenta la industria aceitera. Por tanto, nos encontramos ante la dificultad de establecer una solución de compromiso entre la necesidad de control en una y otra planta. A este respecto, puede ayudar el entender el comportamiento de los rodamientos de los motores más críticos.

Evolución al fallo en Rodamientos de Motores Críticos

Estos motores son de velocidad fija y accionan bombas de engranajes por lo que la carga de la unidad se mantiene constante. Esto implica que la vibración de origen eléctrico, siempre existente en motores, se mantendrá constante en el tiempo salvo por la existencia de algún problema mecánico. Los motores se apoyan sobre bancadas rígidas, por lo que presentarán varios modos propios de vibración, pudiendo aparecer fenómenos de torsión detectables mediante el control por ultrasonido.

En el contexto anteriormente planteado, el rodamiento experimentará un modelo de evolución al fallo en el que su fase más avanzada de deterioro se manifestará en forma de elevados niveles de energía vibracional, dado que aparecerán holguras y mayor libertad para la movilidad del conjunto rotórico. Dado que el personal de mantenimiento está en el proceso de mejorar sus prácticas y habilidades, mediante la formación y los grupos de trabajo, y que se trata de personal con elevada experiencia y compromiso con la organización, es perfectamente posible que puedan utilizarse sus habilidades para la detección de estos elevados niveles de vibración mediante inspecciones sensoriales. En el caso de que se detecten elevados niveles de vibración se indicará al analista predictivo cuando realice la visita de control de consumos en la planta de aceites, para la realización de un análisis más detallado.

Resumen y Corolario

En base a todo lo anterior se plantean las siguientes conclusiones:

  1. Se realizarán inspecciones de vibración en los equipos críticos combinadas con ultrasonido, coordinándose las visitas con los trabajos a realizar en la instalación aceitera.
  2. En los períodos entre visitas el personal electromecánico de la planta de envasado realizará inspecciones sensoriales para percibir anormales vibraciones en los motores de elevada criticidad. Ante tal problemática se reportará al analista en el momento de las visitas de vibración a la planta de aceite. Este personal habrá recibido en breve formación específica para mejorar este tipo de prácticas de mantenimiento.
  3. Se realizarán inspecciones off-line en los motores de los compresores alternativos, pues el aislamiento puede sufrir deterioro por la elevada vibración.
  4. Se realizarán inspecciones de termografía en los cuadros de control de motores.

El proyecto de ingenieria fue llevado a cabo en base a las anteriores premisas realizándose una serie de inspecciones durante 8 años de trabajo pudiéndose destacar los siguientes hechos destacados:proyecto de ingenieria

  • 2 Rodamientos detectados con fallo en los motores críticos.
  • Ningún fallo imprevisto en la instalación.

En base a ello y realizándose las estimaciones de cuál hubiera sido el coste de oportunidad (o inoportunidad más bien) de no haber realizado mantenimiento predictivo se valoraron los ahorros conseguidos en este proyecto de ingenieria.

Comentarios del Autor

Como podéis ver en este ejemplo de proyecto de ingenieria, el uso de las diferentes técnicas para poder escenificar la verdadera problemática de la industria puede quedarse corta debiéndose contemplar soluciones de mayor calado conceptual, y hacer uso de la multitud de factores que convergen en una organización empresarial, como recursos humanos, capacidades distintivas, fortalezas del proceso industrial, para llegar a una solución satisfactoria.

En el mundo del mantenimiento afortunadamente la valía e implicación del personal suele ser una capacidad distintiva de primer orden, que en el caso particular de esta empresa se sumaría a la existencia de contratos con proveedores de servicios permitiendo generar y crear conocimientos organizacionales, rutinas organizativas y éticas cooperativas. Ha sido la combinación de estos 3 factores junto con la aplicación de ciertas técnicas de ingeniería de mantenimiento lo que ha permitido a esta empresa obtener unos resultados excelentes a través de un completo Proyecto de Ingenieria.

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