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• Ener Bernal Cabrera

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PATRONES DE FALLAS DEFINICIÓN, CLASIFICACIÓN

Ing. Giner Yuseth Huamán Montañez

1. TRATAMIENTO DE LAS FALLAS Desde 1940 se han desarrollado estudios sobre la teoría de la confiabilidad basados en observaciones efectuadas en equipos y sistemas complejos instalados en industrias telefónicas , de generación de energía eléctrica, petroquímicas, de aviación comercial, etc.

Ing. Giner Yuseth Huamán Montañez

1. CARACTERÍSTICAS DE LAS FALLAS • La cantidad de fallas que presentaba un equipo en particular, no es uniforme a lo largo de su vida útil. • Cada falla tiene una manera diferente de ocurrir a través del tiempo. • Cada falla debe ser controlado con la estrategia más apropiada, aplicable y justificable • Las falla presentan diferentes patrones de acuerdo a su probabilidad de ocurrencia, los cuales deben ser analizados. Ing. Giner Yuseth Huamán Montañez

1. PATRONES DE FALLA DE LOS EQUIPOS De esta manera fue posible graficar en forma general el comportamiento futuro de un equipo o conjunto de equipos apoyándose en la estadística y probabilidades, de tal forma de obtener una descripción bastante confiable del patrón de fallas probable; la curva representativa de esta gráfica se le llamó: “CURVA DE LA BAÑERA” .

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2. CURVA DE LA BAÑERA h(t)

Periodo de Fallas casuales o accidentales

Periodo de Fallas por Desgaste

Tasa de Falla

Periodo de Fallas Prematuras

Con MP

MORTALIDAD INFANTIL

TB

VIDA UTIL

TU

DESGASTE Tiempo

h(t) = PDF / R(t) h(t):Velocidad de Falla PDF: Función de densidad de probabilidad R(t): Función de Confiabilidad Ing. Giner Yuseth Huamán Montañez

t

REGISTRO DE FALLA DE MAQUINA TASA DE FALLAS POR MES DURANTE SU TIEMPO DE USO TASA DE FALLA DECRECIENTE (VIDA TEMPRANA)

54 34 20 12 6 5 4 5 4 4

TASA DE FALLA CONSTANTE(VIDA UTIL) DURANTE CIERTO NUMERO DE AÑOS LA TASA DE FALLAS PERMANECE EN UN PROMEDIO BAJO PARA LA MISMA CALIDAD Y CANTIDAD DE LABORES DE OPERACIÓN Y CONSERVACION PARA ESTE EJEMPLO FLUCTUA ENTRE 4 Y 6 FALLAS AL MES

5

TASA DE FALLA CRECIENTE (REGION DE DESGASTE)

5 6 4 5 8 12 16 20 24 30 36

4 Ing. Giner Yuseth Huamán Montañez

44

3. PATRONES DE FALLA DE LOS EQUIPOS

En la Curva de la Bañera podemos distinguir tres tipos de fallas :

• FALLAS PREMATURAS. • FALLAS CASUALES . • FALLAS DE DESGASTE.

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3.1

CAUSAS DE FALLAS PREMATURAS

Suelen aparecer poco después de la puesta en funcionamiento. Sus causas más frecuentes son:
DEFECTOS DE FABRICACION.
MATERIAL DEFECTUOSO.
FALLAS DE MONTAJE
ERRORES DE OPERACIÓN.

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3.2

CAUSAS DE FALLAS CASUALES Después del periodo de prueba aparecen fallas casuales que se originan por destrozos repentinos de un elemento a causa de sobrecarga o por imperfecciones en el proceso productivo que no siguieron fielmente las exigencias operacionales.

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3.2

FALLAS CASUALES

Las fallas casuales se dan en el periodo normal de trabajo, su aparición se reparte en forma estadísticamente constante en el tiempo. De esta fase de fallas casuales resulta que las piezas o componentes respectivos tienen una vida útil promedio aproximadamente igual a la mitad del periodo de trabajo promedio .

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3.3

CAUSAS DE FALLAS POR DESGASTE

El periodo de desgaste, se caracteriza por fallas debidas a la degradación irreversible de las características del componente, propio del diseño mismo, consecuencia del tiempo de funcionamiento . Estas fallas suelen tener manifestaciones físico/químicas, como la corrosión, la alteración de la estructura del material, desgaste, fatiga o una combinación de estas formas.

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3.3

FALLAS POR DESGASTE

Cuanto mas tiempo pasa, aumenta mas la tasa de fallas del periodo de desgaste. Si se quisiera evitar que esta tasa de fallas creciera rápidamente, es decir , llevar la tasa de fallas a valores bajos aumentando la confiabilidad, se debería intervenir efectuando una mantenimiento integral: Overhaul Ing. Giner Yuseth Huamán Montañez

Periodo

Fallas Prematuras – Mortalidad Infantil

(Arranque)

Causa de la Falla

Diseño, montaje inadecuado, errores de fabricación y/o manufactura

Acciones

Verificación y pruebas de montaje; comisionamiento

Fallas Casuales Aleatorias (Operación Normal)

Fallas por Desgaste Envejecimiento

Mala operación, accidentes

Uso continuo, Esfuerzo, Fatiga

Operar bajos las Mejora Preventiva especificacionesre y de comendadas Mantenibilidad

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4. Algunos Estudios Sobre Comportamiento de las Fallas

4.1 Patrón A. Curva de la bañera

4%

-

Alta probabilidad de falla al comienzo y final de su vida.

-

Al menos, son necesarias dos tácticas una para tratar los problemas tempranos y otra en el final de la vida económica.

-

Es una combinación de «peor nuevo» y «peor viejo».

-

Un ejemplo son los sistemas electromecánicos simples.

•

Estrategias Recomendadas:

-

Monitoreo de Condiciones. Reemplazo o reparación basada en el tiempo

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4.2 Patrón B. Peor viejo 2%

- Fallos relacionados con la edad, asociados a la fatiga, corrosión, abrasión, evaporación, etc. - Rápido incremento de fallas en cierto punto del uso. - Mecanismo de falla menos común de todos. - Es efectivo el mantenimiento de rutina basado en tiempo. - Los ejemplos incluyen rotores, mandíbulas de machacadoras, camisas de cilindros y carriles. • Estrategias Recomendadas: - Análisis de Fallas si el desgaste ocurre antes de lo estimado. - Reemplazo o reparación basada en el tiempo

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Los Patrones de falla A y B (juntos), en la Industria Manufacturera tienen una incidencia del 30%. En la Industria aeronáutica solo el 6%

2%

4%

A

B

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4.3 Patrón C. Vejez lenta -

5%

Probabilidad de falla que crece lenta y sostenidamente con la edad, no tiene edad de desgaste fácilmente identificable. Asociada con la corrosión o desgaste adhesivo. Usualmente cuando el equipo está en contacto con el producto. Uso de tácticas de reconstrucción o reemplazo de componentes. Por ejemplo, tubos, refractarios, neumáticos, embragues, dientes de engranajes, elementos estructurales, chasis, etc.

• Estrategias Recomendadas: • Reemplazo o reparación basada en el tiempo en función del costo o riesgo.

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4.4 Patrón D. Mejor nuevo -

-

7%

No relacionado con la edad, excepto al comienzo de la vida. Mantenimiento de rutina basado en edad generalmente inefectivo. Como en el caso de todos los mecanismos aleatorios, la mejor táctica es basarse en el mantenimiento predictivo o de condiciones. Ejemplos: hidráulica, neumática.

• Estrategias Recomendadas: - Análisis de Fallas si la tasa es muy elevada. - Monitoreo de Condiciones - Provisión de repuestos. Ing. Giner Yuseth Huamán Montañez

4.5 Patrón E. Constante -

14 %

-

Fallas aleatorias, no relacionados con la edad. Sistemas de equipos complejos: electrónicos, eléctricos, mecánicos. El mantenimiento de rutina relacionado con la edad, no es eficaz. Los cojinetes de bolas son un ejemplo clásico.

•

Estrategias Recomendadas:

-

Análisis de Fallas si la tasa es muy elevada. Monitoreo de Condiciones Provisión de repuestos. Operar hasta fallar.

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4.6 Patrón F. Peor nuevo -

-

68 %

El mecanismo de falla más común en equipos complejos. La probabilidad declina con la edad, quizá como consecuencia de la robustez del diseño, o las modificaciones o mejoras que se hacen como consecuencia de las fallas «infantiles». Una vez resuelto el problema de mortalidad infantil, el mantenimiento de rutina juega un papel menor (relativamente). Ejemplos: electrónica, aviación, equipos altamente integrados/ complejos.

•

Estrategias Recomendadas:

-

Análisis de Fallas para determinar las causas de las fallas infantiles. No se recomienda implementar estrategias de mantenimiento basadas en el tiempo. Provisión de repuestos.

-

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Los Patrones de falla C, D, E y F (juntos) en la Industria Manufacturera tienen una incidencia del 70%. En la Industria aeronáutica el 94 % 5%

14 %

E

C

68 %

7%

F

D Ing. Giner Yuseth Huamán Montañez

IMPACTO DEL CONTEXTO OPERATIVO EN EL CICLO DE VIDA DEL ACTIVO

Ing. Giner Yuseth Huamán Montañez

RESUMEN DE LOS PATRONES DE FALLAS 2% 11 %

4%

5%

70 %

7%

14 %

68 %

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89 %

5. Conclusiones acerca de los Patrones de Falla

1

• Las nuevas investigaciones a través del tiempo demuestran que cada vez hay menos relación entre la edad del equipo y las fallas.

2

• Durante la primera generación el patrón de falla “B” (peor viejo) es el que modelaba mejor las fallas de los equipos.

3

• Durante la segunda generación el patrón de falla “A” : Curva de Bañera, modelaba mejor las fallas de los equipos.

4

• Durante la tercera generación aparecen los 6 patrones de falla conocidos, donde el patrón de fallas “F” es el mas recurrente

5

• Muchas de las tareas de mantenimiento realizadas en un equipo pueden ser hasta perjudiciales si no se conoce el patrón de falla del componente.

Ing. Giner Yuseth Huamán Montañez

PATRONES DE FALLAS DEFINICIÓN, CLASIFICACIÓN FIN

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