Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad

Es una metodología científica aplicada para conocer el desempeño de vida de productos, equipamientos, plantas o procesos; para asegurar que estos ejecuten su función, sin fallar, por un periodo de tiempo en una condición especifica.

Es la probabilidad de que un sistema ejecute su función de intención sin fallar para un intervalo específico, bajo condiciones establecidas. Se define como la Probabilidad de Supervivencia en un determinado tiempo.

Índice

Función Confiabilidad: R(t) = 1 – F(t).

Anthony Smith, define como una filosofía de gestión del mantenimiento, en la cual un equipo multidisciplinario de trabajo, se encarga de optimizar la confiabilidad operacional de un sistema que funciona bajo condiciones de trabajo definidas, estableciendo las actividades más efectivas de mantenimiento en función de la criticidad de los activos pertenecientes a dicho sistema.

Ingeniería de Confiabilidad

Es una herramienta teórica y práctica que permiten especificar, proyectar, probar y demostrar la probabilidad y la capacidad según la cual componentes, productos, equipamientos y sistemas desempeñaran sus funciones, por periodos determinados de tiempo, en ambientes específicos y sin presentar fallas.

¿Por que Ingeniería de Confiabilidad?

Una investigación realizada en los años 2005 mostró que cuando un cliente esta satisfecho con un producto, comenta su satisfacción a 8 personas, mientras que un cliente insatisfecho lo dirá a 22 personas.

El consumidor de hoy es mas “inteligente” y esta mas informado sobre el producto.
En el futuro, sobrevivirán solamente las empresas que sean capaces de controlar la confiabilidad de sus productos.
La responsabilidad por un producto no confiable puede ser muy alta.

¿Confiabilidad es dinero?

A pesar de que la confiabilidad es una metodología matemática y estadística, su aplicación en productos y equipos tiene impacto directo en el desempeño de las empresas.
En una visión general, todos sabemos que no se puede administrar una empresa sin datos, informes y pronósticos financieros precisos.
Los datos de confiabilidad de su empresa no deberían ser debidamente analizados y divulgados, dado que la Confiabilidad permite generar lucro o prejuicio.

¿Cuándo se debe aplicar la Confiabilidad?

Desde el nacimiento hasta la muerte (todo el ciclo de vida del producto.
Inicio del proyecto – pruebas de confiabilidad (piezas).
Fase intermediaria del desarrollo – pruebas de confiabilidad de los prototipos.
Fase final del desarrollo – demostración previa de la confiabilidad de las pruebas de desarrollo.
Fase de producción inicial – determinación de la variación de la confiabilidad debido a los efectos del inicio de producción.
Fase de producción – determinación de efectos de los cambios de proyecto y el proceso, en la confiabilidad.
Pos venta – determinación de la confiabilidad a lo largo de la utilización del producto, para subsidiar nuevos proyectos.

Ingeniería de Confiabilidad vs. Control de Calidad

Ingeniería de confiabilidad estudia el comportamiento de la tasa de fallas en el tiempo.
Control de calidad estudia cuantos productos están fuera de las especificaciones, o presentan defectos en un instante dado en la línea de producción.
La confiabilidad es la calidad a lo largo del tiempo.

Análisis de Confiabilidad

El análisis de confiabilidad requiere una buena comprensión del comportamiento de la tasa de falla del producto en el tiempo de vida.

Fase 1: Los productos comenzaran sus vidas con alta tasa de falla y después presentaran una reducción a partir de un determinado punto. (Fallas de Ingeniería – Periodo de Infancia del Proyecto)
Fase 2: Tasa de falla se estabiliza y se mantiene constante durante la vida útil del producto.
Fase 3: El producto envejece, se desgasta y la tasa de falla comienza a aumentar rápidamente con el tiempo.
Envejecimiento.

Curva de la bañera

Si se dibuja la tasa de riesgo o falla para un activo a través del tiempo se observa un comportamiento descrito como la “Curva de la Bañera”

¿Como se calcula la Confiabilidad?

Se necesita para calcular datos, modelos, un diagnostico para la elección del modelo apropiado y medios para ser comunicada.

Modelos de Confiabilidad

Los modelos entregan la estimación de tasa de falla del producto en función del tiempo. Ellos estiman la probabilidad de falla (sobrevivir) del producto para una edad o para un periodo de tiempo dado.

Los modelos son representaciones matemáticas de los datos, dado por funciones continuas, las que permiten interpolaciones y algunas extrapolaciones.

Estos modelos probabilísticos están basados en distribuciones estadísticas, las mas utilizadas son denominadas “distribuciones de vida”.

Exponencial
Weibull
Lognormal

Modelos para datos de vida

Tasa de falla puede ser creciente, decreciente, constante, en forma de “bañera” o ninguno de los citados anteriormente.

Tasas de falla decreciente: mortalidad infantil e infancia.
Tasa de falla constante: Vida útil.
Tasa de falla creciente: Desgaste y vejez.
Curva de la bañera: infancia + vida útil + vejez

Distribución de Función Normal

La normal o distribución gaussiana es la distribución más conocida.
Tiene media = mediana = moda.
La media m, es también su parámetro de localización.
La PDF normal tiene forma de una campana con simetría sobre su media.
La normal no tiene parámetro de forma. Esto significa que la PDF normal sólo tiene una forma, “la campana” y esta forma no cambia.
La desviación estándar s, es el parámetro de escala de la PDF normal.
Tienden a seguir una distribución normal los ciclos de falla en componentes mecánicos sometidos a niveles altos de estrés.
Es útil si el coeficiente de variación es pequeño (<10%).
Las propiedades de varios materiales tienden a seguir una distribución Normal.
Las fallas a la tensión de muchos materiales estructurales siguen una distribución Normal.
Puede representar el tiempo de falla cuando un efecto aditivo es involucrado, i.e., el Teorema del Límite Central (CLT).

Distribución Función Exponencial

El modelo exponencial, con un solo parámetro, es el más simple de todo los modelos de distribución del tiempo de vida. Las ecuaciones clave para la exponencial se muestran a continuación.

Es usada como el modelo, para la parte de vida útil de la curva de la bañera y la tasa de falla es constante.
Los sistemas complejos con muchos componentes y múltiples modos de falla tendrán tiempos de falla que tiendan a la distribución exponencial.
desde una perspectiva de confiabilidad, es la distribución más conservadora para predicción.
La forma de la exponencial siempre es la misma.

Distribución Función Weibull

Mientras la función pdf de la distribución exponencial modela la característica de vida de los sistemas, la Weibull modela la característica de vida de los componentes y partes.
Modela fatiga y ciclos de falla de los sólidos.
Es el traje correcto para datos de vida: La función de distribución Weibull pdf es una distribución de la confiabilidad de los elementos de una muestra, muy flexible y puede tomar diferentes formas

Mirando hacia adelante: «La Confiabilidad en sus Activos Físicos»

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Fuentes y referencias:

Reliability and Life Testing Handbook, Vols.1 y 2, Dimitri Kececioglu, Prentice Hall, 1991

Engineering Statistics Handbook, capitulo 8, en http://www.itl.nist.gov/div898/handbook/main.htm

Mechanical Prediction Library, Reliability Tips, Brian Henninger, Doug Kemp, Ken Zagray, Bill Wunderlin, Alex Cambon, University of Maryland Accelerated Testing Course – Modarres

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