Fiabilidad: Capacidad y Evaluación
La fiabilidad se define como la capacidad de un elemento para efectuar una función específica, bajo condiciones y rendimiento determinados, durante un periodo de tiempo establecido. Un elemento puede encontrarse en dos estados: buen funcionamiento o funcionamiento defectuoso. Para evaluar la fiabilidad, se consideran tres métodos principales:
- Uso de información del funcionamiento de múltiples aparatos iguales, trabajando en las mismas condiciones durante un tiempo prolongado.
- Información de funcionamiento de pocos aparatos iguales en las mismas condiciones, generando una estimación estadística.
- Cálculos basados en la fiabilidad de las partes que componen el sistema, si se conocen.
Importancia de la Fiabilidad en la Técnica Moderna
La fiabilidad ha ganado importancia debido a factores como la competitividad, la intensidad de los regímenes de funcionamiento, la complejidad de las condiciones de trabajo, las exigencias de calidad, el aumento de la responsabilidad y la automatización. La complejidad de los sistemas técnicos incrementa la probabilidad de fallos, dificultando el control y la detección temprana de problemas.
Aseguramiento de la Fiabilidad
El aseguramiento de la fiabilidad debe estar presente en todas las etapas de creación y uso de un artículo. Esto incluye el diseño, la producción y la explotación.
Durante el Diseño
Se debe considerar la calidad de los componentes, el régimen de trabajo, la accesibilidad para control y reparación, y los dispositivos de protección.
Durante la Producción
Es crucial el control de calidad, la limpieza y la prohibición de alterar los regímenes de procesos sin justificación.
Durante la Explotación
Se deben considerar las condiciones climatológicas y de funcionamiento, el mantenimiento adecuado y la cualificación del personal.
Aspectos para Aumentar la Fiabilidad
El mantenimiento basado en la fiabilidad (RCM) desarrolla mejores políticas de gestión. Para aumentar la fiabilidad, se deben considerar factores en las fases de diseño, producción y explotación.
Durante el Diseño
Conocer la física del funcionamiento, usar materiales de alta calidad, elegir correctamente los regímenes de utilización, y realizar análisis y cálculos de fiabilidad.
Durante la Producción
Implementar control de calidad, métodos modernos y control de operaciones.
Durante la Explotación
Utilizar instrucciones y métodos elaborados, contar con personal especializado y recoger datos estadísticos sobre fallos.
Función de Fiabilidad
La función de fiabilidad R(t) se define como la probabilidad de trabajo sin fallo en el tiempo t, y se calcula como R(t) = 1 – F(t), donde F(t) es la probabilidad de fallo.
Ley Exponencial de Fiabilidad
La ley exponencial de fiabilidad se expresa como R(t) = e-λt, donde λ es la intensidad de fallos.
Propiedad Característica de la Ley Exponencial
La probabilidad de trabajo sin fallo en un intervalo de tiempo t no depende del tiempo de trabajo precedente, sino solo de la duración del intervalo y la intensidad de fallos.
Fiabilidad Estructural
La fiabilidad estructural se refiere a la fiabilidad de un sistema en función de la estructura y los valores de sus componentes. Se consideran conexiones en serie y en paralelo, así como estructuras k de n elementos.
Conexión en Serie
La fiabilidad es el producto de las fiabilidades individuales.
Conexión en Paralelo
La fiabilidad aumenta con la redundancia de componentes.
Estructura k de n
El sistema funciona si al menos k de n componentes funcionan.
Cálculo de Fiabilidad y Estadísticas
Se utilizan métodos estadísticos para calcular la fiabilidad, la densidad media de fallos y la tasa media de fallos.
- Fiabilidad R(t) = N(t) / N0
- Densidad media de fallos a(t) = n(t) / Δt / N0
- Tasa media de fallos λm(t) = n(t) / Δt / Na
Variaciones de la Tasa de Fallos (λ)
Se pueden determinar las tasas de fallos utilizando datos genéricos o datos de aplicaciones reales, considerando factores como el factor de alivio y el factor ambiental.
Fiabilidad en Funcionamiento y No Funcionamiento
Se calcula la fiabilidad considerando las tasas de fallos en funcionamiento y no funcionamiento, aplicando factores de alivio y ambientales.
Clasificación de Elementos por su Fiabilidad
Los elementos se clasifican por clase y nivel de fiabilidad.
