Confiabilidad Del Mantenimiento 65w15

Confiabilidad del mantenimiento La teoría de la Confiabilidad es el conjunto de teorías y métodos matemáticos y estadísticos, procedimientos y prácticas operativas que, mediante el estudio de las leyes de ocurrencia de fallos, están dirigidos a resolver problemas de previsión, estimación y optimización de la probabilidad de supervivencia, duración de vida media y porcentaje de tiempo de buen funcionamiento de un sistema. Tiene sus orígenes en la aeronáutica (seguridad de funcionamiento). Un paso significativo se dió en Alemania cuando se trabajó con el misil V1. Von Braun consideraba erróneamente que en una cadena de componentes, cuyo buen funcionamiento era esencial para el correcto funcionamiento del conjunto, la probabilidad de fracaso dependía exclusivamente del funcionamiento del componente más débil. Erich Pieruschka (matemático del equipo) dió vida a la fórmula de la fiabilidad del sistema a partir de la fiabilidad de los componentes, que permite afirmar que la fiabilidad del conjunto es siempre inferior a la de sus componentes individuales. Posteriormente en el sector militar en EEUU, para garantizar el funcionamiento de sistemas electrónicos y finalmente en el industrial, para garantizar la calidad de los productos y eliminar riesgos de pérdidas valiosas, dieron el impulso definitivo para su paulatina implantación en otros campos.

Objetivo de Confiabilidad y Mantenibilidad Desde el diseño existe la necesidad de entregar equipos o sistemas que tengan las prestaciones deseadas por el cliente y que además sean Confiables, de fácil mantenimiento y con funcionamiento seguro y económico durante su vida útil.

El costo de la confiabilidad en el mantenimiento Para que se tenga confiabilidad en equipos y sistemas, no se debe olvidar que esto requiere necesariamente inversión de capital. La confiabilidad por tanto será obtenida, por ejemplo, a través de más material, o sea, mayor espesor o dimensión, mejores materiales o manteniendo equipos de reserva para que actúen como substitutos, en el caso de que falle el equipo principal. La figura 1 explica teóricamente este concepto.

La figura 1: Origen de la confiabilidad de componentes. De acuerdo con la figura 1, si se quiere aumentar la probabilidad de funcionamiento de un componente, es necesario dimensionarlo de forma que la carga aplicada sea menor que la resistencia del material empleado. La diferencia que separa el valor de carga del valor de resistencia, es conocida como factor de seguridad del diseño, que en la práctica se puede decir, que es el coeficiente de

ignorancia que los proyectos tiene de las variaciones, tanto de carga como de las resistencias de los materiales empleados. La figura 2 muestra que es posible reducir el factor de seguridad, si contáramos con el conocimiento de las variables de las cargas y de resistencias de los materiales utilizados.

La figura 2: Distribuciones de cargas y resistencias. Es claro que para aplicaciones de bajo costo, aún hoy en día es más práctico utilizar los conocidos coeficientes de seguridad. Por otro lado, para el diseño de equipos sofisticados y caros, como centrales nucleares, aviones a propulsión y plataformas petroleras entre muchos otros, el uso de coeficientes de seguridad, tornarían estas aplicaciones extremadamente caras. Es así como la confiabilidad permitió el desarrollo de estos sistemas complejos con economía de materiales y procesos. Una posibilidad que se presenta en la relación carga y resistencia, como puede verificarse de la figura 3, es que estas pueden interferir; esto quiere decir que en algún punto, existe una carga que sea superior a la resistencia. En estas condiciones la falla será inminente. El área de esta interferencia será proporcional al número de fallas en un equipo o sistema. Por tanto, mientras mayor es la interferencia, mayor es la tasa de falla. Esto muestra que la tasa de falla es definida durante la fase de concepción, es decir, cuando el diseñador evalúa las cargas aplicadas, así como la cantidad y tipo de material a ser utilizado.

La figura 3: El origen de las fallas

Dialnet-LaConfiabilidadLaDisponibilidadYLaMantenibilidadDi-4830901%20(2).pdf Como Incorporar Características de Confiabilidad • Realizando un análisis Cualitativo – Que indicara el tipo y clase de fallas que van a presentarse en los componentes del sistema. (Camino del RCM).( Reliability Centred Maintenance )

• O Bien ampliarse a un campo Cuantitativo – Proporcionando las probabilidades numéricas correspondientes DEFINICIONES BÁSICAS -Fallo: Es toda alteración o interrupción en el cumplimiento de la función requerida. -Confiabilidad (de un elemento): Es la probabilidad de que funcione sin fallos durante un tiempo (t) determinado, en unas condiciones ambientales dadas. -Mantenibilidad: Es la probabilidad de que, después del fallo, sea reparado en un tiempo dado. -Disponibilidad: Es la probabilidad de que esté en estado de funcionar (ni averiado ni en revisión) en un tiempo dado.

Análisis Cualitativo MANTENIMIENTO CENTRADO EN LA CONFIABILIDAD (RCM) Origen del RCM En 1960 el gobierno de los EEUU formó un grupo de trabajo que incluía representantes de la Agencia Federal de Aviación y de las aerolíneas, para investigar las capacidades del mantenimiento preventivo. Esos primeros estudios, dirigidos por Stanley Nowlan y Howard Heap, originaron el RCM, de las palabras en inglés Reliability Centred Maintenance, traducido al español como Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Confiabilidad y fue el título del informe informe que presentaron sobre los procesos para preparar los programas de mantenimiento para aeronaves La aplicación de los criterios de RCM permitió bajar la incidencia en los noventa a razón de dos accidentes graves con fatalidades por cada millón de despegues. En la década de los ochenta, la técnica RCM comenzó comenzó a penetrar penetrar en la industria industria en general general. John Moubray y sus asociados fueron pioneros en elaborar una rigurosa metodología de aplicación de esta técnica en la industria, comenzaron a trabajar en los sectores de la minería y manufacturas, usaron una versión levemente modificada del diagrama de Nowlan y Heap, dando lugar a RCM2

Definición del RCM es un proceso utilizado para determinar qué se debe hacer para asegurar que cualquier activo físico continúe haciendo lo que sus s quieren que haga en su contexto operacional actual

Las 7 preguntas básicas del proceso RCM son: 1. ¿Cuál es la función?, Lo que el desea que la máquina haga. 2. ¿Cuál es la falla funcional?, Razones por las que deja de hacer lo que el desea que haga. 3. ¿Cuál es el modo de falla?, Que pudo causar la falla funcional. 4. ¿Cuál es el efecto de la falla?, falla?, Que ocurre cuando la falla se produce. 5. ¿Cuál es la consecuencia de la falla?, Razones por las que importa que falle.

6. ¿Qué se puede hacer para evitar o minimizar la consecuencia de la falla? 7. ¿Qué se hace si no se encuentra ninguna tarea para evitar o minimizar la consecuencia de la falla? Se debe tomar en cuenta los factores que influyen sobre el mantenimiento de ello, tales como: 1.- Factores climáticos (cambios excesivos o constantes) 2.- Normas y Reglamentaciones especiales (específicas y legales) 3.- Tipo de proceso proceso (continuo 24hs / por lotes, etc.) 4.- Redundancia (o formas alternativas de producción) 5.- Estándares de Calidad. (dan especificas condiciones a la operación.) 6.- Estándares Medio Ambientales (impacto en el medio ambiente) 7.- Riesgos a la Seguridad (razones de cuidados) 8.- Limites de uso (elementos mecánicos, eléctricos, hidráulicos, neumáticos, electrónicos, etc.)

1.Funciones La definición de una función consiste de un verbo, un objeto y el estándar de funcionamiento deseado por el

Por ejemplo, la función primaria de la bomba en la figura adjunta podría ser enunciada así: Bombear agua del tanque X al tanque Y a no menos de 800 litros por minuto.

Tipos de Funciones: Funciones primarias: que en primera instancia resumen el por que de la adquisición del activo. Esta categoría de funciones cubre temas como velocidad, producción, capacidad de almacenaje o carga, calidad de producto y servicio al cliente.

Funciones secundarias :Los s también tienen expectativas relacionadas con las áreas de seguridad, control, contención, confort, integridad estructural, economía, protección, eficiencia operacional, cumplimiento de regulaciones ambientales y hasta de apariencia del activo

2. Fallas funcionales Falla funcional es la pérdida total o parcial de una o más funciones.

Fallas ocultas Los equipos suelen tener dispositivos de protección, es decir, dispositivos cuya función principal es la de reducir las consecuencias de otras fallas (fusibles, detectores de humo, dispositivos de detención por sobre velocidad / temperatura / presión, etc.). Muchos de estos dispositivos tienen la particularidad de que pueden estar en estado de falla durante mucho tiempo sin que nadie ni nada ponga en evidencia que la falla ha ocurrido. Por

ejemplo, un extintor contra incendios puede ser hoy incapaz de apagar un incendio, y esto puede pasar totalmente desapercibido (si no ocurre el incendio)

3. Modos de Fallas El MCC (Mantenimiento centrado en la confiabilidad) define el modo de falla como la causa de cada falla funcional. En otras palabras el modo de falla es el que provoca la pérdida de función total o parcial de un activo en su contexto operacional (cada falla funcional puede tener más de un modo de falla) Ejemplos: • Suciedad, corrosión, erosión, abrasión • Lubricación inadecuada, ensamble Incorrecto • Operación Incorrecta, Materiales incorrectos

4. Efectos de Fallas Esta descripción debería incluir toda la información necesaria para apoyar la evaluación de las consecuencias de la falla, tal como: • Qué evidencia evidencia existe (si la hay) de que la falla ha ocurrido. • De qué modo representa una amenaza para la seguridad o el medio ambiente. • Qué daños físicos (si los hay) han sido causados por la falla. • Qué debe hacerse para reparar la falla.

5. Categorías de consecuencias de los modos de fallas

Indicadores de Mantenimiento Los Indicadores de mantenimiento y los sistemas de planificación empresarial asociados al área de efectividad permiten evaluar el comportamiento operacional de las instalaciones, sistemas, equipos, dispositivos y componentes de esta manera será posible implementar un plan de mantenimiento orientado a perfeccionar la labor de mantenimiento. Estos indicadores son:      

Tiempo Promedio para Fallar (TPPF) – Mean Time To Fail (MTTF) Tiempo Promedio para Reparar (TPPR) – Mean Time To Repair (MTTR) Disponibilidad Utilización Confiabilidad Tiempo Promedio entre Fallos (TMEF) – Mean Time Between Failures MTBF).

Tiempo Promedio para Fallar (TPPF) – Mean Time To Fail (MTTF): Este indicador mide el tiempo promedio que es capaz de operar el equipo a capacidad sin interrupciones dentro del período considerado; este constituye un indicador indirecto de la confiabilidad del equipo o sistema. El Tiempo Promedio para Fallar también es llamado “Tiempo Promedio Operativo” o “Tiempo Promedio hasta la Falla”. Tiempo Promedio para Reparar (TPPR) – Mean Time To Repair (MTTR): Es la medida de la distribución del tiempo de reparación de un equipo o sistema. Este indicador mide la efectividad en restituir la unidad a condiciones óptimas de operación una vez que la unidad se encuentra fuera de servicio por un fallo, dentro de un período de tiempo determinado. El Tiempo Promedio para Reparar es un parámetro de medición asociado a la mantenibilidad, es decir, a la ejecución del mantenimiento. La mantenibilidad, definida como la probabilidad de devolver el equipo a condiciones operativas en un cierto tiempo utilizando procedimientos prescritos, es una función del diseño del equipo (factores tales como accesibilidad, modularidad, estandarización y facilidades de diagnóstico, facilitan enormemente el mantenimiento). Para un diseño dado, si las reparaciones se realizan con personal

calificado y con herramientas, documentación y procedimientos prescritos, el tiempo de reparación depende de la naturaleza del fallo y de las mencionadas características de diseño. Disponibilidad: La disponibilidad es una función que permite estimar en forma global el porcentaje de tiempo total en que se puede esperar que un equipo esté disponible para cumplir la función para la cual fue destinado. A través del estudio de los factores que influyen sobre la disponibilidad, el TPPF y el TPPR, es posible para la gerencia evaluar distintas alternativas de acción para lograr los aumentos necesarios de disponibilidad. Utilización: La utilización también llamada factor de servicio, mide el tiempo efectivo de operación de un activo durante un período determinado. Confiabilidad: Es la probabilidad de que un equipo cumpla una misión específica bajo condiciones de uso determinadas en un período determinado. El estudio de confiabilidad es el estudio de fallos de un equipo o componente. Si se tiene un equipo sin fallo, se dice que el equipo es ciento por ciento confiable o que tiene una probabilidad de supervivencia igual a uno. Al realizar un análisis de confiabilidad a un equipo o sistema, obtenemos información valiosa acerca de la condición del mismo: probabilidad de fallo, tiempo promedio para fallo, etapa de la vida en que se encuentra el equipo. Tiempo Promedio entre Fallos (TMEF) – Mean Time Between Failures (MTBF). El Tiempo Promedio Entre Fallos indica el intervalo de tiempo más probable entre un arranque y la aparición de un fallo; es decir, es el tiempo medio transcurrido hasta la llegada del evento “fallo”. Mientras mayor sea su valor, mayor es la confiabilidad del componente o equipo. Uno de los parámetros más importantes utilizados en el estudio de la Confiabilidad constituye el MTBF, es por esta razón que debe ser tomado como un indicador más que represente de alguna manera el comportamiento de un equipo específico. Asimismo, para determinar el valor de este indicador se deberá utilizar la data primaria histórica almacenada en los sistemas de información. El análisis de fallos es el paso más importante en la determinación de un programa de mantenimiento óptimo y éste depende del conocimiento del índice de fallos de un equipo en cualquier momento de su vida útil. El estudio de la confiabilidad se utiliza en el análisis de data operativa para mantenimiento. Es posible conocer el comportamiento de equipos en operación con el fin de:    

Prever y optimizar el uso de los recursos humanos y materiales necesarios para el mantenimiento. Diseñar y/o modificar las políticas de mantenimiento a ser utilizadas. Calcular instantes óptimos de sustitución económica de equipos. Establecer frecuencias óptimas de ejecución del mantenimiento preventivo.

https://reliabilityweb.com/sp/articles/entry/indicadores-de-confiabilidad-propulsores-en-la-gestiondel-mantenimiento

Campo Cuantitativo Si adoptamos, para simplificar, que el esquema de vida de una máquina consiste en una alternancia de "tiempos de buen funcionamiento" (TBF) y "tiempos de averías" (TA):

en los que cada segmento tiene los siguientes significados: TBF: Tiempo entre fallos TA: Tiempo de parada TTR: Tiempo de reparación TO: Tiempo de operación n: Número de fallos en el periodo considerado podemos definir los siguientes parámetros como medidas características de dichas probabilidades: a) El tiempo medio entre fallos (MTBF) como medida de la Fiabilidad: ∑𝑛0 𝑇𝐵𝐹𝑖 [𝑑í𝑎𝑠] 𝑀𝑇𝐵𝐹 = 𝑛 y su inversa (%) conocida como la tasa de fallos:

𝜆=

1 [𝑁° 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑙𝑙𝑜𝑠/𝐴ñ𝑜] 𝑀𝑇𝐵𝐹

b) El tiempo medio de reparación (MTTR) como medida de la Mantenibilidad: 𝑀𝑇𝑇𝑅 =

∑𝑛0 𝑇𝑇𝑅𝑖 [𝑑í𝑎𝑠] 𝑛

y su inversa (&) conocida como la tasa de reparación:

𝜇=

1 [𝑁° 𝑑𝑒 𝑅𝑒𝑝𝑎𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠/𝐴ñ𝑜] 𝑀𝑇𝑇𝑅

c) La disponibilidad (D) es una medida derivada de las anteriores: 𝐷=

∑𝑛1 𝑇𝐵𝐹𝑖 ∑ 𝑇𝐵𝐹𝑖 ∑ 𝑇𝐵𝐹𝑖/𝑛 𝑀𝑇𝐵𝐹 = = = ∑ 𝑇𝐵𝐹𝑖 + ∑ 𝑇𝐴𝑖 ∑ 𝑇𝐵𝐹𝑖 + ∑ 𝑇𝐴𝑖 𝑀𝑇𝐵𝐹 + 𝑀𝑇𝑇𝑅 𝑇𝑂 𝑛 𝑛

Es decir, la disponibilidad es función de la fiabilidad y de la mantenibilidad Otra medida de la fiabilidad es el factor de fiabilidad: HT: Horas totales del periodo donde HMC: Horas de Mantenimiento Correctivo (Averías) HMP: Horas de Mantenimiento Preventivo(programado)

𝐹𝐹 =

𝐻𝑇 − 𝐻𝑀𝐶 𝐻𝑇

Y otra medida de la disponibilidad es el factor de disponibilidad:

𝐹𝐷 =

𝐻𝑇 − 𝐻𝑀𝐶 − 𝐻𝑀𝑃 𝐻𝑇

donde se pone claramente de manifiesto que la disponibilidad es menor que la fiabilidad, puesto que, al contabilizar el tiempo de buen funcionamiento, en la disponibilidad se prescinde de todo tipo de causas posibles (se incluye el tiempo de mantenimiento preventivo programado):

𝑇𝑂 − ∑𝑛0 𝑇𝐴𝑖 𝐷= 𝑇𝑂 Sin embargo, en el cálculo de la fiabilidad, al contabilizar el tiempo de buen funcionamiento, no se incluye el tiempo de mantenimiento preventivo programado. El esquema siguiente es un resumen de los parámetros que caracterizan la vida de los equipos:

Confiabilidad y Mantenimiento Desde el punto de vista de la ingeniería, la confiabilidad es la probabilidad de que un aparato, dispositivo o persona desarrolle una determinada función bajo condiciones fijadas durante un periodo de tiempo determinado. • La confiabilidad de un elemento puede ser caracterizada a través de distintos modelos de probabilidades. • Podemos describir varias distribuciones de fallas comunes y ver qué podemos aprender de ellas para gestionar los recursos de mantenimiento. Convirtiendo el conocimiento ganado de ellas en acciones PROACTIVAS de Mantenimiento. •Veamos, a partir de un histograma podemos desarrollar las cuatro funciones de importancia para la caracterización de la confiabilidad:

1- pdf Probability Density Function En estudios de mantenimiento necesitamos pasar del anterior histograma a funciones continuas, debido que la variable tiempo a la falla es continua. Esta funciones nos dan una idea clara de la distribucion de fallas. Empezamos por la función llamada pdf que indica la densidad probable de fallas en cada intervalo t, cuyo total será el área encerrada bajo la curva e igual a: pdf = 48/48 =1 Pudiendo llamar a t1 y t2, - ∞ y ∞ respectivamente

2- cdf Cumulative Density Function aquí de - ∞ a Tiempo t, sería la probabilidad de que falle en tiempo t. Representando el área bajo la curva - ∞ a t, la acumulación de fallas transcurrido t (el fracaso) • cdf= 14/48

3- R (t) Reliability. Esta es la probabilidad de éxito o sea que sobrevivan sin falla transcurrido el mismo tiempo t. Representando el área bajo la curva t a infinito. • R(t)= 1- cdf

El ultimo tipo de función que tenemos derivada de las anteriores funciones es la Función Riesgo, también llamada tasa de falla λ en determinados contextos como el de mantenimiento

4- h (t) Función riesgo = pdf/1-cdf

EL modelamiento de las probabilidades de falla está condicionado a la etapa de vida en que se encuentre el elemento. Con la curva de la bañera es posible modelar el comportamiento en cada una de las tres etapas de la tasa de falla a través de leyes conocidas de probabilidades.

1- Mortalidad Infantil      

Inadecuada Instalación Error armado-reparación. Problemas de Calidad Tasa de Falla λ<1 Fallos de rodaje, ajuste o montaje La tasa de fallos es decreciente Propio de componentes de Tecnología Mecánica.

2- Fallas Aleatorias durante la vida Útil.  Independientes del Tiempo.  Errores de Mantenimiento.  Electrónica  Mezcla de Errores.  Tasa de Falla λ= cte  Período de Fallos por azar (o aleatorios)  Propio de materiales de Tecnología eléctrica/electrónica.

3- Desgaste Temprano Low Cicle Fatiga 4- Desgaste por envejecimiento  Rodamientos.  Corrosión Tasa de Falla λ > 1  Tasa de fallos creciente  Propio de materiales de Tecnología mecánica ó electromecánica (desgaste progresivo).

Con estos conceptos probabilísticos podemos iniciar la batalla contra la incertidumbre de las fallas en las plantas complejas. • Podemos describir varias distribuciones de fallas comunes y ver qué podemos aprender de ellas para gestionar los recursos de mantenimiento. El conocimiento ganado de ellas es convertido en acciones proactivas. • Prediciendo cuando las fallas probablemente ocurran nosotros podemos determinar el mejor momento para el mantenimiento Preventivo (Reemplazo Preventivo) y las políticas de mantenimiento relacionadas con el PERIODO OPTIMO para operar hasta la falla o inspección CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 

La confiabilidad siempre cuesta dinero y sólo debe ser buscada cuando realmente sea efectiva.



A veces lo más barato cuesta más



El objetivo del mantenimiento es garantizar la función requerida de los equipos y sistemas, no eliminar todas las fallas.



Producción es igual a operación más mantenimiento más ingeniería.



Equipos iguales con fases de vida diferentes requieren diferentes tipos de mantenimiento.



No siempre más mantenimiento preventivo es mejor, no siempre más mantenimiento correctivo es peor.



El que entiende de confiabilidad es quien opera, el mantenimiento entiende de reparaciones.



Si un equipo opera fuera de las condiciones para las cuales fue diseñado, el mantenimiento nada puede hacer para mejora la confiabilidad.



Para aumentar la confiabilidad es preciso evitar la intervención humana innecesaria.



Practicar el mantenimiento sin poner las manos en el equipo aumenta la confiabilidad.



El énfasis del mantenimiento debería ser no hacer mantenimiento.



El mantenimiento no aumenta la confiabilidad de equipos y sistemas, él sólo mantiene la confiabilidad proyectada.



Equipos iguales con diferentes funciones deben tener diferentes estrategias de mantenimiento.



Los equipos no fallan, las fallas ocurren en los componentes de los sistemas.



Practicar reparaciones permanentes es eliminar los problemas crónicos.



Se debe enfatizar en el origen de la causa de las fallas y no en solamente reparar.



La organización del mantenimiento debe estar focalizada en la disponibilidad.



La operación correcta es la primera línea de defensa contra las fallas.



Se debe actuar prioritariamente sobre la mantenibilidad para aumentar la disponibilidad.

file:///C:/s/FERNANDO1/s/DialnetLaConfiabilidadLaDisponibilidadYLaMantenibilidadDi-4830901%20(2).pdf