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Ingeniería de confiabilidad

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29/01/2021 14:15 0 Comentarios Lectura: ( palabras)

La ingeniería de confiabilidad, trae consigo una serie de características y de concep-tos, estos dirigidos hacia un mejor entendimiento del ciclo de vida de los productos y los origines de posibles fallas presentadas

INTRODUCCIÓN

La confiabilidad hoy en día es sin duda parte importante de una industria, procesos, productos, etc., es un aspecto critico que los clientes o la demanda existente deben de contemplar en todo momento, es debido a ella que se conoce el tiempo de vida de los productos o los servicios brindados por las empresas.

La ingeniería de confiabilidad es la encargada de analizar a fondo las fallas que pudiesen existir a la hora de los procesos, realización de actividades, optimización de los recursos, y demás cuestiones que tiene que ver con el mantenimiento dentro de las empresas. Este concepto conlleva a una mejora de los factores antes mencionados, con la disminución de fallas, ya que estas nunca dejaran de estar presentes en cualquier situación dentro de las empresas, es por ello que lo único que se puede hacer es llevar a cabo un análisis a fondo a través de diversas determinantes para poder prolongar las fallas implicadas.

La confiabilidad va dirigida a brindar las cualidades o características que hacen que se pueda disponer de dichos elementos, de acuerdo a sus aspectos operarios como:

Logística del mantenimiento.

Gracias a la confiabilidad, es como se logra poder tener los fundamentos para hacer vale la rentabilidad de las empresas, ya que esta funcionara como un condicionante para apreciar que tan rentable es la empresa.

Al aplicar la confiabilidad con los fundamentos de la ingeniería, regularmente nos encontraremos con diversos métodos, procesos, sistemas, los cuales llevaran a un mismo lugar, el cual es saber cuál será el ciclo de vida de un determinado producto, con ello se podrá llegar a los indicadores clave que se necesitaran para poder tener confiabilidad en los productos.

La optimización de recursos es una vertiente de la cual toda empresa debe encargarse. El desperdicio dentro de cualquier empresa ocasionara inconvenientes económicos y administrativos, los cuales a su vez ocasionaran una disminución de la rentabilidad. Con la confiabilidad lo que se busca es apoyar a las cuestiones de los activos físicos, disminuyendo la utilización de recursos y de desperdicios, parte importante para establecer un equilibrio dentro de los procesos llevados a cabo en las empresas. Se puede entonces interpretar que la confiabilidad busca la creación de un equilibrio entre el desperdicio que se pueda generar y los activos físicos que se obtendrán a través de los productos.

Son diversos los métodos y procedimientos llevados a cabo para poder estimar la confiabilidad de los productos, por mencionar a algunos tenemos:

  • El riesgo.
  • Estimación de riesgo.
  • Estimación de la probabilidad de fallas y/o la confiabilidad.
  • Estimación de la confiabilidad basada en condición.
  • Predicción del número de fallas basado en el historial de fallas.

Los métodos mencionados, llevan a tener más en claro la consideración de ciertas variables para poder tener un índice de confiabilidad favorable para los productos. A lo largo de este artículo se abundará en ellos y se observara como son aplicables cada uno de ellos y se podrá apreciar su enfoque hacia el mantenimiento, ya que la confiabilidad aporta en gran manera a la parte de mantenimiento de los productos.

¿QUÉ ES LA INGENIERIA DE CONFABILIDAD?

Se entiende por confiabilidad a la capacidad que tiene un objeto o producto para poder llevar a cabo las funciones requeridas durante un ciclo de vida determinado. Esta definición nos da a entender que, para poder tener un índice de confiabilidad, el objeto o producto debe de cumplir con las funciones que se requiere que lleve a cabo y, además, cumplir con el periodo del ciclo de vida que se ha establecido previamente, en donde en ese ciclo debe de desempeñar lo requerido por el usuario.

La confiabilidad puede estar involucrada no solo en productos u objetos, sino también en maquinarias, industrias, sistemas, subsistemas y hasta en seres vivos, es decir, puede estar enfocada hacia las personas.

La cadena de valor es directamente afectada por la confiabilidad, esto debido a que involucra los resultados obtenidos de la empresa al hacerla más rentable, en donde debe estar inmersa en los procesos llevados a cabo dentro de la cadena de valor de la empresa u organización.

Calidad y confiabilidad.

Actualmente la calidad de los productos y servicios que brinda una empresa cada vez tiene más interés, esto debido a la búsqueda de satisfacer las necesidades de los clientes, lo cual conlleva a una mejora de calidad. Se entiende por calidad a las cualidades de cierto producto o servicios que puede brindar a través de mejoras constantes en comparación a otros servicios o productos.

La gestión de activos es sin duda uno de los principales pilares de las empresas, en base a ellos se puede visualizar la gestión del ciclo de vida de los activos que en este caso serían los físicos, es por ello que podemos relacionar la calidad con la confiabilidad. Una de las características de la calidad aplicada dentro de las empresas es la de proporcionar costo-eficacia, ahí es en donde entra en vigor la confiabilidad, ya que esta es la encargada de proporcionar un ciclo de vida congruente establecido a los productos o servicios, es ahí donde la calidad es parte influyente y lleva a cabo la tarea de provocar eficacia en los procesos.

Para conocer más a fondo sobre la ingeniería de confiabilidad se abarcarán algunos conceptos claves para conocer más a fondo dicho concepto.

Medidas para la confiabilidad

Ya se ha definido lo que es confiabilidad y algunas de sus implicaciones en las empresas, así como los beneficios que esta contrae. Ahora hablaremos sobre las medias utilizadas para valorar la confiabilidad.

Una de las formas de medir más concurrentes para determinar la confiabilidad es a través de la probabilidad, pero esta no es la única vertiente para poder valorar la confiabilidad. Existen otros tipos de medidas que abarcan la confiabilidad, estas pueden estar categorizadas por el índice de confiabilidad, estas son:

  • Vida media: esta es una medida utilizada para saber el tiempo en el que se podría presentar una falla en algún dispositivo la cual no podrá ser reparada, un ejemplo de ella podría ser los años de durabilidad de un producto, como 100 horas.
  • Frecuencia de fallas por año: tal y como su nombre lo dice, este índice representa la cantidad de fallas que habrá en el lapso de un año, como .5 fallas por año (0.5 fallas/año).
  • Indisponibilidad: se refiere a la cantidad de veces que no se podrá hacer uso de algún producto o servicio por año, un ejemplo pudiera ser el de 5 horas/año.
  • Perdida de carga: es el valor de carga que no pudo ser atentido en el lapso de un año, se puede representar de la siguiente manera: 110.5 kW.
  • Tiempo medio de reparación: como su nombre lo dice, es el que conlleva el realizar una reparación, un ejemplo podría ser el de 1 hora/reparación.
  • LOLE: esta medida se refiere a la cantidad de horas en que no se podrá satisfacer la demanda, esta se podría interpretar de la siguiente manera: .3 horas/año.
  • Endurance: este término se refiere a la cantidad de veces que un contactor o interruptor puede operar previamente a ser obsoleto.

Mejorar la confiabilidad

La confiabilidad puede ser tomada como una variable que puede ser mejorada dependiendo lo que se requiera. Existen dos vertientes con las cuales se puede mejorar la confiabilidad, las cuales son la calidad y la redundancia.

Por el lado de la calidad, como ya menciono previamente, se refiere a crear mejoras que tengan un punto de comparación con otros productos o servicios. Se ven en envueltos factores que conllevan a la calidad de:

  • Materiales utilizados.
  • Fabricación.
  • Pruebas.
  • Calibración.
  • Transporte.
  • Puesta en servicio.

Por el lado de la redundancia, este término se refiere a la creación de alternativas que respalden en caso que algún producto pudiese tener fallas, es decir, si el producto llegase a fallar, existe un plan de contingencia, el cual conlleva a tener elementos de respaldo. Existen dos tipos de redundancias a considerar, estas son:

Redundancia activa: esta se refiere a que el elemento de respaldo esta todo tiempo presente en el producto para poder hacer sus funciones en caso de provocarse una falla inmediata.

Stand-by: en este caso el elemento de respaldo no se encuentra directamente con el producto, sino que se espera a que exista una falla para poder colocarlo.

Existen otras alternativas para provocar un mejoramiento de la confiabilidad, estas son:

  • Mantenimiento preventivo.
  • Diversidad de componentes.
  • Stock de repuestos.

Es importante tener en cuenta que el mejoramiento de la confiabilidad contraerá beneficios, pero no se debe dejar de lado que esto requerirá mayores inversiones y realizar una serie de cambios que pueden provocar alteraciones en los productos.

Costo de la confiabilidad.

Figura 1. Función de costos de la confiabilidad (Zapata, 2011).

En la figura 1 se puede apreciar claramente una de las conclusiones más evidentes con respecto a los costos que conlleva el involucrar la confiabilidad. Se nota claramente que, a mayor nivel de confiabilidad, mayor será el costo de inversión, esto quiere decir que es directamente proporcional, por el otro lado a menor confiabilidad, menor será el costo.

A pesar de que en la figura 1 se aprecia un óptimo matemático (R*), el costo de la confiabilidad variara al igual que el de la inversión dependiendo del objetivo que se plantee la empresa, es decir, de los requerimientos que esta necesite entre la parte de los clientes y de la empresa.

Al existir inversiones para crear confiabilidad, estas deben de justificarse definiendo los costos que conllevan las fallas y las interrupciones efectuadas, de donde se deben tomar en cuenta a los usuarios, la sociedad y a las empresas. Un ejemplo de costos de interrupción lo podemos encontrar en empresas que brinda servicios, en donde se debe de visualizar las fallas ocasionadas y la manera en que se dará solución a ellas contemplando el no afectar a la parte demandante.

Tipos de análisis en confiabilidad.

Para llevar a cabo análisis que se refieran a la confiabilidad de una empresa, existen ocho tipos a considerar, los cuales son:

Cuantitativo: En la parte cuantitativa nos referimos a la parte objetiva del análisis de confiabilidad, esto por la incorporación de números que pueden usarse en función de cuestiones de probabilidad. Ejemplos de ello son:

  • Se tiene una probabilidad de falla de 30%.
  • Se cuenta con un índice de confiabilidad del 0.90.
  • Hay una tolerancia de ± 10%.

Cualitativo: En la parte cualitativa se toman en cuenta factores subjetivos, es decir, factores que estén bajo consideraciones. La gran desventaja de este tipo, es el de no poder generar datos numéricos para llevar a cabo un análisis más profundo. Ejemplos de este análisis son:

  • Nunca fallara.
  • Regularmente no falla.
  • Su calidad es la mejor.

Determinístico: en este tipo de análisis se cuenta con variables del tipo fijas y con ecuaciones ya establecidas. Un ejemplo de este análisis es la corriente en un circuito:

  • I= 100 V/ 300 Ω
  • I= 333 mA

Probabilístico: a diferencia del análisis determinístico, aquí se toman en cuenta variables aleatorias. Como su nombre lo dice, se utilizan variables determinadas a través de la probabilidad. Ejemplo de ella podría ser la potencia en un generador eléctrico, la cual viene dada por:

Analítico: se consideran modelos matemáticos ya prediseñados con soluciones de manera directa, los cuales solo tiene que ser aplicados para llegan a un índice de confiabilidad. Ejemplos de este análisis son:

  • Diagramas de bloques.
  • Proceso de Markov.

Simulación: como su nombre lo indica, se lleva a cabo un análisis a través de una simulación, es decir, de algo no real en base a ella se pueden obtener datos numéricos, para este tipo de análisis se lleva a cabo la Simulación de Montecarlo.

Histórico: en este análisis se toma a consideración los datos recabados en tiempos periodos pasados, con ello se establece un estándar el cual se ve apoyado con herramientas estadísticas. Ejemplo de este análisis es:

  • Fallas promedio.
  • Interrupciones promedio.

Predictivo: el análisis predictivo tiene como finalidad el analizar datos a futuro mediante la realización de diversos estudios. Ejemplos de este análisis son:

  • Las frecuencias de fallas esperadas.
  • El tiempo esperado por interrupciones.
  • LOLE.

¿Qué es un componente y un sistema en confiabilidad?

La confiabilidad de un producto, viene dada de la confiabilidad de los componentes que lo conforman y de los demás elementos que pueden verse involucrados dentro de su configuración.

La diferencia que existe entre un componente y un sistema en términos de confiabilidad, viene dada por la manera en que este se quiera estudiar:

Como sistema: si se quiere analizar un producto mediante la confiabilidad de si mismo y con respecto a su estructura interna y demás características, a ello se le denomina sistema.

Como componente: al analizar un producto como un todo, no tomando en cuenta los elementos internos, se considera como componente.

Clasificación de componentes y sistemas.

Los componentes y sistemas se clasifican según su tipo de funcionamiento, dentro de esta clasificación existen tres tipos:

Orientados a una misión: el objetivo es cumplir con un periodo predeterminado, con el buen funcionamiento de un producto, es decir, que no exista falla alguna en el componente, de ahí surge el termino de “tiempo de misión”.Se debe tener en cuenta que pueden existir fallas, pero no del componente, las fallas pueden estar dadas internamente sin que lleguen a afectar el funcionamiento del componente. Se pueden emplear dos formas en este tipo de funcionamiento:

  • Se empieza la operatividad del componente una vez que se ha realizado un chequeo eficiente.
  • La segunda forma es similar a la primera, pero el tiempo de misión va dado de forma aleatoria.

En las figuras 2 y 3 se aprecian las dos formas de este tipo de funcionamiento.

Figura 2. Ciclo operativo de un componente orienta a una misión (Zapata, 2011).

Figura 3. Ciclo operativo de un componente cuya misión empieza después de un tiempo aleatorio (Zapata, 2011).

Continuamente operados: en esta forma de funcionamiento, como su nombre lo dice, su ciclo de operación es continuo, pudiéndose contemplar algunas indisponibilidades de manera que estas no sean frecuentes. Ejemplos de componentes continuamente operados son:

  • Servicio de internet.
  • Televisión por cable.
  • Gas estacionario.
  • Estufa.

La figura 4 muestra una representación de este tipo de funcionamiento, en donde se aprecia la disponibilidad e indisponibilidad.

Figura 4. Ciclo operativo de un componente o sistema continuamente operado (Zapata, 2011).

Reparables y no reparables: como su nombre lo indica, un sistema o componente reparable, es aquel que existiendo una falla puede ser reparado satisfactoriamente no influyendo en su funcionalidad, por ejemplo: un carro, un teléfono celular, una computadora, etc. Por la otra parte, un no reparable, es aquel que con solo una falla se vuelve obsoleto, por ejemplo: cables de conducción eléctrica, transformadores, anteojos, etc.

Dependiendo de las características operativas de los componentes o lo sistemas, estos pueden llevar a cabo diversas acciones:

Realizar cálculos para índices de confiabilidad.

Elaborar modelados con base en probabilidad para hacer una representación del componente.

  • Llevar a cabo evaluaciones de desempeño.
  • Validar las medidas de corrección de las fallas.
  • Realizar simulaciones que nos visualicen un enfoque con respecto al pasado encontraste del presente.
  • Visualizar a futuro el funcionamiento de los componentes y sistemas.

En la figura 5 se aprecia un esquema representativo a las actividades llevadas a cabo dependiendo el tipo de análisis de confiabilidad.

Figura 5. Tipos de análisis de confiabilidad de componentes (Zapata, 2011).

 

PROPUESTA DE TESIS

Título: Estimación de confiabilidad-mantenibilidad aplicando arboles de fallas estáticos a CFE.

Objetivos:

  • Detección de fallas de los sistemas y componentes.
  • Implementar medidas correctivas a corto plazo.
  • Identificación de la falla de interés “top event” para crear una estructura jerárquica de fallas.

Título: Evaluación de confiabilidad en empresas metalúrgicas mediante el software SPLIDA.

Objetivos:

  • Obtener datos de desperdicio y fallas internas de la empresa.
  • Elaborar una interfaz gráfica en base GUI para el análisis de la confiabilidad.
  • Mejorar el proceso de mantenimiento a través de simulaciones mediante el software SPLIDA.

CONCLUSIONES

Gracias a la ingeniería de confiabilidad o a la aplicación de ingeniería para poder obtener confiabilidad, la reducción de fallas o en su defecto, la detección de las mismas, se lleva a cabo de una manera mas dinámica y determinante, lo cual, a su vez, afecta positivamente a la productividad y rentabilidad de las empresas.

Es importante aplicar ingeniería en la confiabilidad para poder tener datos más concretos que nos lleven a la realización de análisis más fundamentados. Como bien se pudo apreciar, existen diversos tipos de análisis de confiabilidad, los cuales pueden ser adaptados según lo conveniente de las empresas.

Hay que abundar en tener en claro el ciclo de vida de los productos, de saber cuándo podrá llevarse a cabo una falla, de saber si es reparable o no, aunque en principio parece una cuestión subjetiva, lleva a cabo una serie de procedimientos que pueden ser complejos, es por ello que el estudio de este concepto, debe ser estudiado a fondo por expertos en el área para posteriormente poder aplicar los modelos en las empresas ya sea en componentes o sistemas.

AGRADECIMIENTOS

Agradezco sin duda a los diversos blogs en los cuales diversos autores trabajaron para brindar información que ayudo a la realización de este artículo. Al Instituto Tecnológico de Orizaba que me permite seguir con mi preparación en el aspecto profesional y personal. Agradezco a CONACYT que con la ayuda de su apoyo puedo solventar los recursos que necesito para continuar con mis estudios. Indudablemente agradezco a mi madre por todo el apoyo moral y económico que me ha brindado. Hago un agradecimiento especial al profesor Fernando Aguirre y Hernández por la motivación que ejerce en mi para seguir preparándome día a día y crecer como persona y en conocimientos.

 

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICASSueiro, G. (2014). ¿Qué es la confiabilidad? Gestión-Tendencias, 41.

Yañez, M., Gómez de la Vega, H., & Perdomo, J. L. (14 de Mayo de 2012). Ingenieria de Confiabilidad; Pilar Fundamental del Mantenimiento. Obtenido de http://equiposrotativos.galeon.com/Ingeni

Zapata, C. J. (2011). Confiabilidad en Ingeniería. Pereira, Colombia: Universidad Tecnológica de Pereira,  Pereira,  Colombia .


Sobre esta noticia

Autor:
Daniel Miranda Paredes (8 noticias)
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Tipo:
Opinión
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