EL CICLO DE VIDA DE LOS EQUIPOS 1. EL CICLO DE VIDA VIDA DE LOS EQUIPOS EQUIPOS Desde Desde 1940 se han desarrollado desarrollado aproximadamen aproximadamente te estudios estudios sobre la teoría de la confiabilidad, y así, basado en observaciones efectuadas en equipo equipos s y sistem sistemas as comple complejos jos instal instalado ados s en indust industria rias s telefó telefónic nicas, as, industrias de generación de energía eléctrica, industrias petroquímicas, de aviación comercial, etcétera, y su funcionamiento en relación con las fall fallas as que que dich dichos os y sist sistem emas as regi regist stra ran, n, se ha dete determ rmin inad ado o que que la cantidad de fallas que presenta un equipo en particular, no es uniforme a lo largo de su vida útil, sino que existen variaciones bien definidas durante los periodos inicial y final, así como un gran lapso comprendido entr entre e ello ellos, s, en el cual cual el nume numero ro o tasa tasa de fall fallas as es rela relati tiva vame ment nte e constante. Es posible graficar, en forma general, el comportamiento futuro de un equipo o conjunto de equipos, apoyándose en conceptos de probabilidad y estadí estadísti stica ca,, de tal forma forma que se obteng obtenga a una descri descripc pción ión bastan bastante te confiable del patrón de fallas probables; la curva representativa de esta grafica se llama la curva de la bañera. (Ver la fig. 3.1) En el t=0 se pone en funcionamiento la maquina completamente nueva. Si entre entre los compo component nentes es se encuent encuentran ran piezas piezas de estruc estructura turas s más débi débile les s de lo norm normal al,, la curv curva a indi indica cara ra una elev elevad ada a tasa tasa de fall fallas as iniciales. Durante el periodo inicial (0
Al construir una grafica con estos datos nos da la fig. 3.1. De lo anterior podemos distinguir tres tipos de fallas: FALLAS PREMATURAS. FALLAS CAUSALES. FALLAS DE DESGASTE. • • •
1.1. LAS FALLAS PREMATURAS Las fallas prematuras suelen aparecer poco después de la puesta en funcionamiento. Sus causas más frecuentes son: Defectos de fabricación. Material defectuoso. Fallas de montaje. Errores de operación. • • • •
A menudo se puede suprimir la causa de la falla de manera tal que después de un cierto tiempo ya no aparezcan mas fallas prematuras, este tiempo tiene que ser más corto que el tiempo de garantía de la maquina o equipo en cuestión. Después del periodo de prueba se puede suponer que desciende el índice de fallas, tal como se ha representado en la primera parte de la curva del esquema de fallas.
CICLO DE VIDA DE LOS EQUIPOS
Fig. 3.1: DIAGRAMA DE VIDA DE UNA MAQUINA
1.1.FALLAS CASUALES Después del periodo de prueba aparecen fallas casuales, que se originan por destrozo repentino de un elemento a causa d sobrecarga, por ejemplo, o por imperfecciones en el proceso productivo, que no han seguido fielmente al proyecto. El valor de la
tasa de fallas en esta fase da una medida de la perfección del método de fabricación empleado. Estas fallas son imprevisibles. Como la probabilidad del método de fabricación empleado. Estas fallas son imprevisibles. Como la probabilidad de que ocurran es siempre la misma, el índice de fallas es constante. Las fallas casuales se dan en el periodo normal de trabajo. Su aparición se reparte en forma estadísticamente constante en ese tiempo. De esta fase de fallas casuales resulta que las piezas o componentes respectivos tienen una vida útil promedio correspondiente a la mitad dl promedio del periodo de trabajo (véase en la Fig. 3.1). Una vez pasada la vida útil promedio, comienzan los trabajos preventivos de reparación. En el diagrama del recurso físico respectivo puede verse el lapso de tiempo en el que cabe esperar que se produzca una falla causal. En forma preventiva se puede decidir entonces que hay que cambiar un componente determinado después de concluida la vida útil promedio. Se puede establecer que hay que efectuar ese cambio después de una determinada cantidad de horas de funcionamiento o después de haber producido una determinada cantidad de unidades. Una desventaja importante del mantenimiento preventivo es que cambiando componentes en forma preventiva se desperdicia un tiempo de vida útil. En el diagrama puede verse que el índice de fallas de un componente sigue siendo el mismo después de la vida útil promedio y no era necesario cambiarlo por estar todavía en condiciones de funcionar. De allí la importancia dl MPd, ya que a partir de la vida útil promedio se puede intensificar el MPd para extender la vida útil a valores muy cercanos a su vida real. 1.2. FALLAS DE DESGASTE Al periodo de trabajo, con sus fallas casuales, le sigue el periodo de desgaste que aparece en la Fig.3.1 y que se caracteriza por fallas debidas a la degradación irreversible de las características dl elemento, propio del diseño mismo, consecuencia del tiempo de funcionamiento estas fallas suelen tener manifestaciones fisicoquímicas como corrosión, alteración de la estructura del material, desgaste, fatiga o una combinación de estas formas. Cuanto más tiempo pasa, mas aumenta el índice de fallas del periodo de desgaste. Si queremos evitar que esta tasa de fallas crezca rápidamente, es decir llevar la tasa de fallas a valores más bajos, aumentando con ello la confiabilidad, debemos intervenir efectuando un mantenimiento integral (probablemente un overhaul). Después de realizar un overhaul, el equipo volverá a repetir el ciclo de vida útil, pero con una tasa de fallas superior al ciclo anterior,
porque evidentemente se producirán más fallas, que son las que no aparecieron en la etapa anterior. (Ver Fig. 3.2). Por medio de la aplicación de las matemáticas y de tomar como base los conceptos de probabilidad, es decir, desarrollando trabajos de ingeniería de confiabilidad, se puede pronosticar de manera confiable el futuro comportamiento de algunas maquinas o sistemas que deseamos comprar e instalas en nuestra empresa.
Como los valores de las tres etapas de la “curva de la bañera” varían de acuerdo con el tipo, complejidad y calidad de las maquinas, es posible que algunos fabricantes tengan disponible una maquina cuyo perfil de probabilidades de falla (confiabilidad) sea mejor que el de la cuya ofrecida por otro; es decir, existe la posibilidad de obtener maquinas de alta calidad cuya etapa de la vida prematura prácticamente no exista y que la tasa de falas de bajo promedio por unidad de tiempo sea mínima. Esto sucede en aparatos de alta confiabilidad, utilizados, por lo general, en aeronaves o en lugares de alto riesgo, como las que hay en la mayoría de las industrias (equipos, instalaciones o construcciones vitales). Este concepto también es útil para desarrollar en el personal de mantenimiento un mejor criterio, al considerar que este comportamiento se observa en una maquina o sistema en forma integral y que no es conveniente aplicarlo a un conjunto de maquinas separadas, no interrelacionas, puesto que cada una de ellas tendrá por separado su propio comportamiento.
Fig. 3.2: VIDA ÚTIL DESPUÉS DE VARIOS OVERHAUL
Otro enfoque de la curva de la bañera es el que se observa en la Fig. 3.3 con respecto al efecto que la carga de trabajo ocasiona en una maquina. Se muestra como disminuye sustancialmente el tiempo de vida útil en cualquier maquina sujeta a una carga de trabajo mayor que la especificada; también se observa que no se obtiene una ganancia sustancial si se utiliza con una carga menor a la especificada; por lo que lo más conveniente desde el punto de vista económico, es usarla dentro de las especificaciones de la fabrica.
Fig. 3.3: EFECTO DE LA CARGA DE TRABJO DE UNA MAQUINA
