Factores que Aseguran la Fiabilidad en la Explotación

La fiabilidad de un sistema durante su explotación depende de varios factores clave que abarcan desde su concepción hasta su mantenimiento. Estos se pueden agrupar en tres categorías principales:

Diseño

• Calidad de los componentes y elementos: Utilizar materiales y piezas de alta calidad es fundamental para garantizar la durabilidad y el correcto funcionamiento del sistema.
• Régimen de trabajo de los componentes: Asegurarse de que los componentes operen dentro de sus parámetros óptimos de funcionamiento reduce el riesgo de fallos prematuros.
• Accesibilidad de todas las partes del sistema: Un diseño que facilita el acceso a todos los componentes agiliza las tareas de mantenimiento y reparación.
• Dispositivos de protección: Incorporar elementos de protección adecuados previene daños mayores en caso de fallos o condiciones adversas.

Producción

• Control de calidad de los componentes: Verificar la calidad de los componentes antes de su ensamblaje minimiza la probabilidad de defectos.
• Limpieza: Mantener un entorno de producción limpio evita la contaminación y el deterioro de los componentes.
• Prohibición de alterar: Seguir estrictamente los procedimientos de fabricación establecidos garantiza la integridad del sistema.

Explotación

• Condiciones de explotación: Operar el sistema dentro de las condiciones ambientales y de uso especificadas por el fabricante prolonga su vida útil.
• Mantenimiento: Realizar un mantenimiento preventivo y correctivo adecuado es crucial para preservar la fiabilidad del sistema.
• Cualificación y responsabilidad del personal de mantenimiento: Contar con personal capacitado y responsable asegura la correcta ejecución de las tareas de mantenimiento.

Supuestos en la Definición de Fiabilidad

La definición de fiabilidad se basa en los siguientes supuestos:

1. Criterio inequívoco de funcionamiento: Debe existir un criterio claro y preciso para determinar si un elemento está funcionando correctamente o no.
2. Condiciones ambientales y de utilización constantes: Las condiciones en las que opera el sistema deben mantenerse estables y dentro de los parámetros definidos.
3. Periodo de tiempo definido: Se debe especificar el periodo de tiempo durante el cual se requiere que el elemento funcione de manera fiable.

Procedimientos para Evaluar la Fiabilidad

Existen varios métodos para evaluar la fiabilidad de un sistema:

1. Análisis del funcionamiento de múltiples aparatos: Recopilar y analizar datos del funcionamiento de un gran número de dispositivos idénticos durante un periodo prolongado y en condiciones similares.
2. Análisis del funcionamiento de pocos aparatos: Utilizar datos de un número limitado de dispositivos durante un tiempo más corto, aunque esto puede implicar un mayor margen de error.
3. Cálculos basados en la fiabilidad de los componentes: Si se conoce la fiabilidad de las partes individuales del sistema, se pueden realizar cálculos para estimar la fiabilidad del conjunto.

Obtención de Tasas de Fallo

Hay dos enfoques principales para obtener tasas de fallo:

• Adaptar tasas de fallo genéricas a aplicaciones específicas mediante factores de corrección que consideren el ambiente y el uso.
• Utilizar datos de tasas de fallo de aplicaciones reales, aunque esto puede requerir ajustes si no se conoce con precisión el ambiente de operación.

Disponibilidad y Costes

La disponibilidad de un sistema, es decir, su capacidad para estar operativo cuando se necesita, está directamente relacionada con los costes de mantenimiento. Es importante encontrar un equilibrio óptimo entre la disponibilidad y los costes asociados.

El objetivo del mantenimiento es lograr una disponibilidad tal que el beneficio generado por la última unidad de disponibilidad sea igual al coste de mantenimiento necesario para obtenerla. Un mantenimiento excesivo puede ser tan perjudicial como uno insuficiente.

Estrategias para Aumentar la Disponibilidad

Reducir la duración de las paradas:

• Mejorar la mantenibilidad mediante rediseño.
• Preparar utillajes y herramientas que faciliten el mantenimiento.
• Disponer de personal de mantenimiento suficiente y cualificado.
• Mejorar las condiciones de trabajo.
• Definir y programar los trabajos de forma coordinada.
• Asegurar la disponibilidad de repuestos y herramientas.
• Mantener actualizadas las instrucciones y procedimientos.
• Contar con personal entrenado y motivado.

Reducir el número de paradas:

• Paradas programadas:
  • Aumentar el periodo entre revisiones.
  • Mejorar la capacidad de mantenimiento en servicio.
• Paradas no programadas:
  • Operar los equipos a cargas inferiores a la máxima.
  • Utilizar equipos de repuesto preinstalados.
  • Aumentar redundancias.
  • Rediseñar y simplificar los equipos.
  • Mejorar el análisis de fallos.
  • Utilizar técnicas de diagnóstico y predicción.

Mejora de la Mantenibilidad

La mantenibilidad se refiere a la facilidad con la que se puede realizar el mantenimiento de un sistema. Algunas estrategias para mejorarla incluyen:

• Estandarización de componentes.
• Diseño modular e intercambiabilidad de módulos.
• Accesibilidad a elementos clave.
• Integración de chequeos automáticos.
• Formación del personal.

Un estudio detallado de los tiempos empleados en las reparaciones puede identificar áreas de mejora, como la localización de fallos, el desmontaje, el reemplazo y la verificación.

Elementos de un Programa de Mantenibilidad

Un programa de mantenibilidad efectivo debe incluir:

• Programa de supervisión y control: Definición, dirección y revisión de las tareas.
• Diseño y análisis: Establecimiento de objetivos y realización de análisis y predicciones.
• Evaluación y ensayo: Verificación del cumplimiento de los objetivos de mantenibilidad.

Ejemplo de tareas en un programa de desarrollo:

• Planificación del programa.
• Modelización de la mantenibilidad.
• Asignación de la mantenibilidad.
• Predicción de la mantenibilidad.
• Análisis de la mantenibilidad.
• Demostración de la mantenibilidad.

Ayudas de Diseño para la Mantenibilidad

Al diseñar un sistema, se deben considerar varios aspectos:

• Fiabilidad frente a mantenibilidad: Decidir si se prioriza aumentar la fiabilidad o la mantenibilidad para lograr una disponibilidad determinada.
• Construcción modular frente a compacta: El diseño modular facilita el diagnóstico y la resolución de fallos.
• Reparación frente a reemplazo: Evaluar si es más rentable reparar o reemplazar componentes defectuosos.
• Equipo de ensayo incorporado frente a externo: Los dispositivos incorporados agilizan el diagnóstico, pero aumentan la complejidad.
• Personal frente a máquinas: Determinar el grado de automatización en las tareas de operación y mantenimiento.

Cuantificación de la Mantenibilidad

La mantenibilidad se puede cuantificar de varias formas, siendo la más común la basada en el tiempo empleado en el mantenimiento. Se define como la probabilidad de que un elemento sea restaurado a una condición específica en un periodo de tiempo determinado, siguiendo los procedimientos establecidos.

Predicción de la Mantenibilidad

Métodos para predecir la mantenibilidad:

1. Extrapolar datos de equipos similares.
2. Descomponer las tareas de mantenimiento en tareas elementales y estimar sus tiempos.
3. Utilizar ecuaciones de regresión basadas en características clave del diseño.

Análisis de Modos de Fallos, Efectos y Criticidad (AMFEC/FMECA)

1. Identificar los modos de fallo potenciales.
2. Determinar el efecto de cada modo de fallo en el sistema.
3. Evaluar la probabilidad de ocurrencia, la accesibilidad, la detectabilidad y el tiempo de reparación de cada modo de fallo.

Demostración de la Mantenibilidad

Incluye tres fases:

1. Verificación: Actualizar el modelo de mantenibilidad y corregir deficiencias.
2. Demostración: Realizar ensayos para verificar el cumplimiento de los requisitos.
3. Evaluación: Evaluar el entorno operativo y las correcciones realizadas.

Normalización de la Mantenibilidad

La norma UNE-20654 proporciona una estructura para la gestión de la mantenibilidad, abarcando aspectos como la planificación, el diseño, la verificación y el mantenimiento.

Aspectos que Aumentan la Fiabilidad

(Similar a la sección inicial «Factores que Aseguran la Fiabilidad en la Explotación», pero con un enfoque más detallado en cada etapa)

Diseño

• Profundo conocimiento de la física del funcionamiento y de los fallos.
• Uso de materiales de alta calidad y datos precisos para la selección de regímenes de operación.
• Consideración de regímenes y condiciones de funcionamiento en el diseño de nuevos sistemas.
• Uso de elementos normalizados de alta calidad y principios de construcción modular.
• Análisis y cálculo exhaustivo de características funcionales y fiabilidad.

Producción

• Estricto control de calidad en todas las etapas.
• Uso de métodos y tecnologías avanzadas.
• Mantenimiento de la limpieza y comodidad en las instalaciones.
• Control riguroso de las operaciones.
• Uso de métodos modernos de almacenamiento y transporte.

Explotación

• Uso de instrucciones y métodos bien fundamentados.
• Empleo de personal de mantenimiento especializado y responsable.
• Recopilación y análisis de datos estadísticos sobre fallos y paradas.
• Implementación de mejoras basadas en el análisis de datos.

Principales Actividades de Fiabilidad por Fase del Ciclo de Vida

Análisis de la Necesidad

• Identificación de las características básicas de fiabilidad.
• Definición de métricas de fiabilidad apropiadas.

Especificación de Requisitos

• Establecimiento de requisitos de fiabilidad (tiempo medio entre fallos, vida esperada, etc.).
• Elaboración del Plan de Fiabilidad.
• Definición de pruebas de demostración.

Diseño

• Asignación de objetivos de fiabilidad.
• Predicciones de fiabilidad.
• Análisis de modos de fallos (AMFEC/FMECA).
• Análisis de árboles de fallos.
• Evaluación de alternativas.
• Actualización del Plan de Fiabilidad.

Producción

• Demostraciones de fiabilidad.
• Programas de crecimiento de la fiabilidad.
• Actualización del Plan de Fiabilidad.

Vida Operativa

• Validación de predicciones.
• Toma de datos y análisis.
• Actualización del Plan de Fiabilidad.

Retirada de Servicio

• Toma de datos y análisis para determinar las características reales de fiabilidad.