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Unidad 3 : El ciclo de vida de los equipos

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Índice

1. EL CICLO DE VIDA DE LOS EQUIPOS ......................................................................... 1

Tecsup Virtu@l Planificación y Programación del Mantenimiento

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UNIDAD 3

“EL CICLO DE VIDA DE LOS EQUIPOS” 1. EL CICLO DE VIDA DE LOS EQUIPOS

Aproximadamente, desde 1940 se han desarrollado estudios sobre la teoría de la confiabilidad, y así, con base en observaciones efectuadas en equipos y sistemas complejos instalados en industrias telefónicas, industrias de generación de energía eléctrica, industrias petroquímicas, de aviación comercial, etc., y su funcionamiento en relación con las fallas que dichos equipos y sistemas registran, se ha determinado 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 entre ellos, en el cual el número o tasa de fallas es relativamente constante. Es posible graficar, en forma general, el comportamiento futuro de un equipo o conjunto de equipos, apoyándose en conceptos de probabilidad y estadística, de tal forma que se obtenga una descripción bastante confiable del patrón de fallas probables; la curva representativa de esta gráfica se llama curva de la bañera. (ver la figura 3.1) En el t=0 se pone en funcionamiento la máquina completamente nueva. Si entre los componentes se encuentran piezas de estructura más débil de lo normal, la curva indicará una elevada tasa de fallas inicial. Durante el período inicial ( 0 < t <TB ) llamado de “mortalidad infantil” en que los componentes débiles van eliminándose sucesivamente, la tasa de fallas va disminuyendo y se estabiliza en un valor casi constante en el tiempo TB. Se puede decir que en éste momento ya han fallado todos los componentes de “construcción débil”. Entre TB < t < Tu se tiene el mas bajo valor de fallas. A este intervalo se le denomina “vida útil”. Cuando los componentes alcanzan la edad Tu empieza a presentarse el fenómeno de desgaste. A partir de éste momento la tasa de fallas crece rápidamente. A fin de explicar en forma sencilla y práctica, desarrollaremos un ejemplo hipotético: Supongamos que en una empresa se empieza a trabajar una máquina nueva, recién instalada, y que el personal tiene el cuidado de llevar un registro de las fallas que se susciten, sea que estas originen o no situaciones de emergencia; bastará el hecho de que se produzca un funcionamiento defectuoso en la máquina, se analice para encontrar la causa y se restablezca su funcionamiento adecuado.


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Seguramente, si se le proporciona una conservación adecuada, tendrá un registro con una tendencia como la que se muestra en la siguiente tabla:

REGISTRO DE FALLAS DE LA MAQUINA M-001

Fallas durante el tiempo de uso

Vida temprana

Vida útil Región de

desgaste54 5 34 6 20 4 12 5 6 8 5 12 4 16 5 20 4 24 4 30 5 36 4

Durante cierto número de años, la tasa de fallas permanece con un promedio bajo para la misma calidad y cantidad de labores de operación y conservación. Para nuestra hipótesis, fluctúa entre 4 y 6 fallas al mes.

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Al construir una gráfica con estos datos nos da la figura 3.1. De lo anterior podemos distinguir tres tipos de fallas: • fallas prematuras • fallas causales y • fallas de desgaste 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 ó • 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 más fallas prematuras. Este tiempo tiene que ser más corto que el tiempo de garantía de la máquina o equipo en cuestión. Después del período 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.


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El ciclo de vida de los equipos

Periodode Fallasprema-turas

Periodo de Fallasaccidentales

Periodo deFallas pordesgaste

Tasa

de

Falla

s

Tiempo

ConMP

C a t e g o r í a F a l l a sp r e m a t u r a s

F a l l a sa c c i d e n t a l e s

F a l l a s p o rd e s g a s t e

C a u s a E r r o r e sd i s e ñ o

F a b r i c a c i ó n

E r r o r e sO p e r a c i o n a l e s

D e s g a s t e

C o n t r a -m e d i d a s

E n s a y o sp a r a a c e p -

t a c i ó n yc o n t r o l d ea r r a n q u e

O p e r a c i ó nA p r o p i a d a

M e j o r aP r e v e n t i v a

y d eM a n t e n i b i l i d a d

Fig. 3.1 Diagrama de la vida de una Máquina

Fallas casuales Después del período de prueba aparecen fallas casuales, que se originan por destrozo repentino de un elemento a causa de 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 de que ocurran es siempre la misma, el índice de fallas es constante. Las fallas casuales se dan en el período normal de trabajo. Su aparición se reparte en forma estadísticamente constante en ese tiempo. De ésta fase de fallas casuales resulta que las piezas o componentes respectivos tienen una vida útil promedio correspondiente a la mitad del promedio del período de trabajo (véase en la figura 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 haya una falla casual.


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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 del 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. Fallas de desgaste Al período de trabajo, con sus fallas casuales, le sigue el período de desgaste que aparece en la fig. 3.1 y que se caracteriza por fallas debidas a la degradación irreversible de las características del elemento, propio del diseño mismo, consecuencia del tiempo de funcionamiento. Estas fallas suelen tener manifestaciones físico - químicas como corrosión, alteración de la estructura del material, desgaste, fatiga, o una combinación de estas formas. Cuanto más tiempo pasa, más aumenta el índice de fallas del período 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, aquellas 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 pude pronosticar de manera confiable el futuro comportamiento de algunas máquina o sistema que deseamos comprar e instalar 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 máquinas, es posible que algunos fabricantes tenga disponible una máquina cuyo perfil de probabilidades de falla (confiabilidad) sea mejor que el de la ofrecida por otro; es decir, existe la posibilidad de obtener maquinas de alta calidad cuya etapa de vida prematura prácticamente no exista, y que la tasa de fallas 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, con las 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 máquina o sistema en forma integral y que no es conveniente aplicarlo a un conjunto de máquinas separadas, no interrelacionadas, puesto que cada una de ellas tendrá por separado su propio comportamiento.


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Tasa

de

Falla

s

T iempo

Fig. 3.2 Vida útil después de varios Overhaul

Otro enfoque de la curva de la bañera es el que se observa en la figura 3.3 con respecto al efecto que la carga de trabajo ocasiona en una máquina. Se muestra como disminuye sustancialmente el tiempo de vida útil en cualquier máquina sujeta a una carga de trabajo mayor que la especificada; también se observa que no se obtiene una ganancia sustancial si se le 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.

TASA DE FALLAS

Carga muyelevada

CargaElevada

Carga Adecuada

Carga baja

TIEMPO DE OPERACION Fig. 3.3 Efecto de la carga de trabajo en una máquina

FIN DE LA UNIDAD

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