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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 laconfiabilidad basados en observaciones efectuadas en equipos ysistemas complejos instalados en industrias telefónicas , degeneración de energía eléctrica, petroquímicas, de aviacióncomercial, etc.


• La cantidad de fallas que presentaba un equipo enparticular, no es uniforme a lo largo de su vida útil.

• Cada falla tiene una manera diferente de ocurrir através del tiempo.

• Cada falla debe ser controlado con la estrategia másapropiada, aplicable y justificable

• Las falla presentan diferentes patrones de acuerdo a suprobabilidad de ocurrencia, los cuales deben seranalizados.

1. CARACTERÍSTICAS DE LAS FALLAS


De esta manera fue posible graficar en forma general elcomportamiento futuro de un equipo o conjunto de equiposapoyándose en la estadística y probabilidades, de tal formade obtener una descripción bastante confiable del patrón defallas probable; la curva representativa de esta gráfica se lellamó:

“CURVA DE LA BAÑERA” .

1. PATRONES DE FALLA DE LOS EQUIPOS


2. CURVA DE LA BAÑERA

Periodo deFallasPrematuras

Periodo de Fallas casuales o

accidentales

Periodo deFallas porDesgaste

Con MP

TB TU

Tiempo

Tasa

de

Fal

la

VIDA UTILMORTALIDAD INFANTIL

DESGASTE

h(t) = PDF / R(t)h(t):Velocidad de FallaPDF: Función de densidad de probabilidadR(t): Función de Confiabilidad

h(t)

t


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

REGISTRO DE FALLA DE MAQUINA

TASA DE FALLAS POR MES DURANTE SU TIEMPO DE USO

TASA DE FALLA DECRECIENTE (VIDA

TEMPRANA)

TASA DE FALLA CONSTANTE(VIDA UTIL)

TASA DE FALLA CRECIENTE

(REGION DE DESGASTE)

54

34

20

12

6

5

4

5

4

4

5

4

5

6

4

5

8

12

16

20

24

30

36

44


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

• FALLAS PREMATURAS.

• FALLAS CASUALES .

• FALLAS DE DESGASTE.

3. PATRONES DE FALLA DE LOS EQUIPOS


3.1 CAUSAS DE FALLAS PREMATURAS

Suelen aparecer poco después de la puesta en funcionamiento. Sus causas másfrecuentes son:

� DEFECTOS DE FABRICACION.

� MATERIAL DEFECTUOSO.

� FALLAS DE MONTAJE

� ERRORES DE OPERACIÓN.


3.2 CAUSAS DE FALLAS CASUALES

Después del periodo de prueba aparecen fallascasuales que se originan por destrozosrepentinos de un elemento a causa desobrecarga o por imperfecciones en el procesoproductivo que no siguieron fielmente lasexigencias operacionales.


Las fallas casuales se dan en el periodo normal detrabajo, su aparición se reparte en formaestadísticamente constante en el tiempo.De esta fase de fallas casuales resulta que las piezas ocomponentes respectivos tienen una vida útil promedioaproximadamente igual a la mitad del periodo detrabajo promedio .

3.2 FALLAS CASUALES


3.3 CAUSAS DE FALLAS POR DESGASTE

El periodo de desgaste, se caracteriza por fallasdebidas a la degradación irreversible de lascaracterísticas del componente, propio del diseñomismo, consecuencia del tiempo de funcionamiento .Estas fallas suelen tener manifestacionesfísico/químicas, como la corrosión, la alteración de laestructura del material, desgaste, fatiga o unacombinación de estas formas.


Cuanto mas tiempo pasa,aumenta mas la tasa de fallasdel periodo de desgaste.

Si se quisiera evitar que estatasa de fallas crecierarápidamente, es decir , llevar latasa de fallas a valores bajosaumentando la confiabilidad, sedebería intervenir efectuandouna mantenimiento integral:Overhaul

3.3 FALLAS POR DESGASTE

Periodo Fallas Prematuras – Mortalidad

Infantil

(Arranque)

Fallas Casuales -Aleatorias(Operación

Normal)

Fallas por Desgaste -

Envejecimiento

Causa de la Falla

Diseño, montaje inadecuado, errores de

fabricación y/o manufactura

Mala operación, accidentes

Uso continuo, Esfuerzo, Fatiga

Acciones

Verificación y pruebas de montaje;

comisionamiento

Operar bajos las especificacionesre

comendadas

Mejora Preventiva y de

Mantenibilidad

Ing. Giner Y. Huamán Montañez

4. Algunos Estudios Sobre Comportamientode las Fallas


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

- Al menos, son necesarias dos tácticas una para tratar los problemastempranos 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

4.1 Patrón A. Curva de la bañera

4 %


- 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.


- Análisis de Fallas si el desgaste ocurre antes de lo estimado.- Reemplazo o reparación basada en el tiempo

4.2 Patrón B. Peor viejo2 %


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

BA

4 % 2 %


- Probabilidad de falla que crece lenta y sostenidamente con laedad, 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, dientesde engranajes, elementos estructurales, chasis, etc.


• Reemplazo o reparación basada en el tiempo en función del costoo riesgo.

4.3 Patrón C. Vejez lenta 5 %


- No relacionado con la edad, excepto al comienzo de la vida.

- Mantenimiento de rutina basado en edad generalmenteinefectivo.

- Como en el caso de todos los mecanismos aleatorios, la mejortáctica es basarse en el mantenimiento predictivo o decondiciones.

- Ejemplos: hidráulica, neumática.


- Análisis de Fallas si la tasa es muy elevada.

- Monitoreo de Condiciones- Provisión de repuestos.

4.4 Patrón D. Mejor nuevo 7 %


- 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.


- Análisis de Fallas si la tasa es muy elevada.

- Monitoreo de Condiciones

- Provisión de repuestos.

- Operar hasta fallar.

4.5 Patrón E. Constante 14 %


- El mecanismo de falla más común en equipos complejos.

- La probabilidad declina con la edad, quizá como consecuencia de larobustez del diseño, o las modificaciones o mejoras que se hacencomo consecuencia de las fallas «infantiles».

- Una vez resuelto el problema de mortalidad infantil, el mantenimientode rutina juega un papel menor (relativamente).

- Ejemplos: electrónica, aviación, equipos altamente integrados/complejos.


- Análisis de Fallas para determinar las causas de las fallas infantiles.

- No se recomienda implementar estrategias de mantenimiento basadasen el tiempo.

- Provisión de repuestos.

4.6 Patrón F. Peor nuevo 68 %


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

C

D

E

F

5 %

7 %

14 %

68 %


IMPACTO DEL CONTEXTO OPERATIVO EN EL CICLO DE VIDA DEL ACTIVO


2%

4 %

7 %

5 %

14 %

68 %

RESUMEN DE LOS PATRONES DE FALLAS

70 %70 %

11 %11 %

89 %89 %


5. Conclusiones acerca de los Patrones de Falla

•Las nuevas investigaciones a través del tiempo demuestran que cada vez hay menos relación entre la edad del equipo y las fallas.1

•Durante la primera generación el patrón de falla “B” (peor viejo) es el que modelaba mejor las fallas de los equipos.2

•Durante la segunda generación el patrón de falla “A” : Curva de Bañera, modelaba mejor las fallas de los equipos.3

•Durante la tercera generación aparecen los 6 patrones de falla conocidos, donde el patrón de fallas “F” es el mas recurrente4

• Muchas de las tareas de mantenimiento realizadas en un equipo pueden ser hasta perjudiciales si no se conoce el patrón de falla del componente.5

PATRONES DE FALLAS

DEFINICIÓN, CLASIFICACIÓNFIN


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