UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE TULANCINGO INGENIERÍA ROBÓTICA 15/10/2019 José Gregorio Cuevas Neri1 Unidad 3  Análisis de Fallas José Gregorio Cuevas Neri Administración del Mantenimiento

3. Analisis de Fallas 1.Diagnostico de Fallas 2.Herramientas de análisis de causa de fallas 3.Análisis de Modo de Falla y Efecto (AMFE) 4.Mantenimiento centrado en la confiabilidad (MCC) 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri2

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri3 CONFIABILIDAD La confiabilidad es la probabilidad de que las máquinas y equipos funcionen sin fallar durante un tiempo determinado y bajo condiciones específicas. Confiabilidad operacional Capacidad para cumplir una función consistentemente de acuerdo a como fue diseñado y bajo condiciones específicas de operación.

1.Diagnostico de Fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri4

1.Diagnostico de Fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri5 ¿Cuando hay una falla? Cuando la pieza queda completamente inservible. Cuando a pesar de que funciona no cumple su función satisfactoriamente. Cuando su funcionamiento es poco confiable debido a las fallas y presenta riesgos.

1.Diagnostico de Fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri6 Causas: 1.Mal diseño, mala selección del material. 2.Imperfecciones del material, del proceso y/o de su fabricación. 3.Errores en el servicio y en el montaje. 4.Errores en el control de Calidad, mantenimiento y reparación. 5.Factores ambientales, sobrecargas. Generalmente una falla es el resultado de uno o más de los anteriores factores.

1.Diagnostico de Fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri7 Deficiencia en el Diseño. 1.Errores al no considerar adecuadamente los efectos de las entallas. 2.Insuficientes criterios de diseño por no tener la información suficiente sobre los tipos y magnitudes de las cargas especialmente en piezas complejas (No se conocen los esfuerzos a los que están sometidos los elementos). 3.Cambios al diseño sin tener en cuenta los factores elevadores de los esfuerzos.

1.Diagnostico de Fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri8 Deficiencias en la selección del material: 1.Datos poco exactos del material (ensayo de tensión, dureza). 2.Empleo de criterios erróneos en la selección del material. 3.Darle mayor importancia al costo del material que a su calidad.

1.Diagnostico de Fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri9 Imperfecciones en el Material: Segregaciones, porosidades, incrustaciones, grietas (generadas en el proceso del material) que pueden conducir a la falla del material

1.Diagnostico de Fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri10 Deficiencias en el Proceso: 1.Marcas de maquinado pueden originar grietas que conducen a la falla. 2.Esfuerzos residuales causados en el proceso de deformación en frio o en el tratamiento térmico que no se hacen bajo las normas establecidas (Temperatura, Tiempo, Medio de enfriamiento, Velocidad). 3.Recubrimientos inadecuados. 4.Soldaduras y/o reparaciones inadecuadas.

1.Diagnostico de Fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri11 Curva de la bañera. La curva de la bañera, es un gráfica que representa los fallos durante el período de vida útil de un sistema o máquina. Se llama así porque tiene la forma una bañera cortada a lo largo.

1.Diagnostico de Fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri12 Fallos iníciales: esta etapa se caracteriza por tener una elevada tasa de fallos que desciende rápidamente con el tiempo. Estos fallos pueden deberse a diferentes razones como equipos defectuosos, instalaciones incorrectas, errores de diseño del equipo, desconocimiento del equipo por parte de los operarios o desconocimiento del procedimiento adecuado. Teoría de fallas.

1.Diagnostico de Fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri13 Fallos normales: etapa con una tasa de errores menor y constante. Los fallos no se producen debido a causas inherentes al equipo, sino por causas aleatorias externas. Estas causas pueden ser accidentes fortuitos, mala operación, condiciones inadecuadas u otros. Teoría de fallas.

1.Diagnostico de Fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri14 Fallos de desgaste: etapa caracterizada por una tasa de errores rápidamente creciente. Los fallos se producen por desgaste natural del equipo debido al transcurso del tiempo. Ésta es una de doce formas que se han tipificado sobre los modos de fallas de equipos, sistemas y dispositivos. Teoría de fallas.

1.Diagnostico de Fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri15 Programa de Detección y Análisis de Fallas. El programa de Detección analítica de Fallas DAF, proporciona las habilidades y destrezas para la solución y prevención de problemas en ambientes productivos, acompañando los esfuerzos de mejoramiento continuo.

1.Diagnostico de Fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri16 Reducción del tiempo de reparación. Minimización de tiempo de preparación y arranque de equipos. Disminución de fallas repetitivas. Aumento en la disponibilidad de equipos. Reducción de retrabajos y desperdicio. Reducción en la frecuencia de fallas. Mejora del mantenimiento preventivo. Reducción de costos por fallas de calidad. Mayor eficiencia en el trabajo en equipo. Beneficios

1.Diagnostico de Fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri17 Es indispensable que el departamento de conservación cuente invariablemente con un inventario de conservación, el cual es un listado de los recursos por atender, sean éstos equipos, instalaciones o construcciones. El análisis de falla es un examen sistemático de la pieza dañada para determinar la causa raíz de la falla y usar esta información para mejorar la confiabilidad del producto.

1.Diagnostico de Fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri18 El análisis de falla está diseñado para: a) Identificar los modos de falla (la forma de fallar del producto o pieza). b) Identificar el mecanismo de falla (el fenómeno físico involucrado en la falla). c) Determinar la causa raíz (el diseño, defecto, o cargas que llevaron a la falla) d) Recomendar métodos de prevención de la falla.

1.Diagnostico de Fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri19 Causas comunes de falla (la lista no es exhaustiva): Mal uso o abuso de los equipos. Errores de montaje. Errores de fabricación. Mantenimiento inadecuado. Errores de Diseño. Material inadecuado. Tratamientos térmicos incorrectos. Condiciones no previstas de operación. Inadecuado control o protección ambiental. Discontinuidades de colada. Defectos de soldadura. Defectos de forja.

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri20

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri21 El análisis de las causa raíz Una causa raíz es la causa inicial de una cadena de causas que llevan a un efecto de interés. Generalmente, la causa raíz se usa para describir el lugar en la cadena de causas en donde se podría implementar una intervención para prevenir resultados no deseados.

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri22 La técnica de los 5 porqué 5 Porqués, Análisis de la causa raíz de los problemas La técnica de los 5 Porqué es un método basado en realizar preguntas para explorar las relaciones de causa-efecto que generan un problema en particular. El objetivo final de los 5 Porqué es determinar la causa raíz de un defecto o problema.

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri23 Esta técnica se utilizó por primera vez en Toyota durante la evolución de sus metodologías de fabricación, que luego culminarían en el Toyota Production System (TPS). Esta técnica se usa actualmente en muchos ámbitos, y también se utiliza dentro de Six Sigma.

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri24 Ejemplo: El siguiente ejemplo sencillo nos muestra el uso de este método. Partimos de un postulado: Problema 1: Mi auto no arranca.

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri25 Problema 1: Mi auto no arranca. ¿Por qué no arranca? Porque la batería está muerta. ¿Por qué la batería está muerta? Porque el alternador no funciona. ¿Por qué el alternador no funciona? Porque se rompió la cinta. ¿Por qué se rompió la cinta? Porque el alternador está fuera de su tiempo útil de vida y no fue reemplazado. ¿Por qué no fue reemplazado? Porque no estoy manteniendo mi auto de acuerdo a las recomendaciones del fabricante.

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri26 Evidentemente, este ejemplo podría seguirse más aún, con más preguntas. Esto sería correcto, ya que el "cinco" en la técnica de los "Cinco Porqué" no es fijo, sino más bien una incitación a hacer varias iteraciones para encontrar la causa raíz. Es importante saber cuándo parar con el análisis. En el ejemplo anterior se podría seguir preguntando porqué el auto no tenía mantenimiento, y luego porqué el vehículo tenía un diseño que necesitaba este tipo de mantenimiento.

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri27 En general es el mismo marco del analista el que determina cuándo debe detenerse el análisis. Por ejemplo, si se ve desde el punto de vista del propietario del auto, entonces el análisis podría detenerse en el quinto porqué. Sin embargo, si el marco de referencia es el fabricante del auto, quien está atendiendo a miles de reclamos de este problema, el punto de detención del análisis tendría que llegar hasta el ámbito del diseño.

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri28 Ejemplo 2: Una maquina se ha averiado ¿Por qué se ha parado la máquina? - Saltó el fusible debido a una sobrecarga. ¿Por qué hubo una sobrecarga? - Por una lubricación inadecuada de los cojinetes. ¿Por qué la lubricación era inadecuada? - La bomba de lubricación no funcionaba bien. ¿Por qué no funcionaba bien la bomba de lubricación? - El eje de la bomba estaba gastado. ¿Por qué el eje de la bomba estaba gastado? - Había entrado suciedad dentro. CAUSA RAÍZ : Suciedad en el eje de la bomba.

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri29 Ejemplo 3: Piezas de plástico salen mal de una inyectora ¿Por qué las piezas salen deterioradas de la máquina? - El sistema de expulsión las deteriora. ¿Por qué las deteriora? - Las piezas aún están muy calientes, no están solidificadas y los expulsores se incrustan en las piezas. ¿Por qué las piezas no están solidificadas? - El molde está muy caliente. ¿Por qué el molde está tan caliente? - No funciona el circuito de refrigeración. ¿Por qué no funciona? - Se ha roto la bomba del circuito de refrigeración. CAUSA RAÍZ: Rotura de la bomba de refrigeración.

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri30 ¿Qué es el diagrama de Ishikawa o Causa-Efecto? El diagrama de Ishikawa, conocido también como causa-efecto o diagrama de espina de pez, es una forma de organizar y representar las diferentes teorías propuestas sobre las causas de un problema. Nos permite, por tanto, representar gráficamente el conjunto de causas que dan lugar a una consecuencia, o bien el conjunto de factores y subfactores (en las “espinas”) que contribuyen a generar un efecto común (en la “cabeza” del diagrama).

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri31 ¿Cómo construir un diagrama causa-efecto, o de Ishikawa? Los errores más comunes son construir el diagrama antes de analizar globalmente los síntomas, limitar las teorías propuestas enmascarando involuntariamente la causa raíz, o cometer errores tanto en la relación causal como en el orden de las teorías, suponiendo un gasto de tiempo importante.

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri32 El diagrama se elabora de la siguiente manera: 1.Se debe concretar cuál va a ser el problema o “efecto” a solucionar, se dibuja una flecha y se pone el tema a tratar al final de la misma. 2.Identificar las causas principales a través de flechas secundarias que terminan en la flecha principal, se pueden establecer categorías dependiendo de cada problema.

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri33 3.Se debe identificar las causas secundarias a través de flechas que terminan en las flechas secundarias, esto se puede realizar mediante un análisis de cada parámetro, escribiendo cada causa de forma concisa. 4.Se puede hacer una asignación de la importancia de cada factor. 5.Se usan 5 categorías para definir el esquema de Ishikawa: materiales, equipos, métodos de trabajo, mano de obra, medio ambiente; conocidas como las 5M’s.

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri34

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri35 Identificación de la problemática Los elementos y las causas que intervienen en el desarrollo de un proceso, y que pueden en un momento dado, ocasionar que no se cumplan los objetivos del mismo, son diversos y en ocasiones difíciles de identificar. Por ello, en este capítulo se identificará la problemática, dado que es necesario tener un conocimiento pleno, para un óptimo análisis. Los principios de la calidad y las herramientas de análisis de causas son utilizados para la consecución de este objetivo.

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri36

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri37 LLUVIA DE IDEAS La lluvia de ideas es una manera en que los grupos generan tantas ideas como sea posible en un período muy breve aprovechando la energía del grupo y la creatividad individual. Se trata de un método desarrollado por A.F. Osborne en los años 1930.

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri38 ¿Cuándo se usa? La lluvia de ideas es muy útil cuando se trata de generar ideas sobre problemas, aspectos para mejorar, posibles causas, otras soluciones y oposición al cambio. Al presentar la mayor cantidad de ideas posibles en corto período e invitar a todos los miembros del grupo a participar, esta herramienta ayuda a la gente a pensar con mayor amplitud y tener otras perspectivas. Sirve para que las ideas se propaguen por la influencia que ejercen entre ellas. Pero no sirve para reemplazar a los datos.

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri39 ¿Cómo se usa? Escriba en un rotafolio la pregunta o la cuestión a estudiar mediante una lluvia de ideas, o bien use algún otro lugar que todos puedan ver. Cerciórese de que todos entiendan bien el tema. Repase las reglas de la lluvia de ideas: No analice las ideas durante la lluvia de ideas. No abra juicio: no se permite criticar la idea de otra persona. Se aceptan todas las ideas: no sea convencional. Aproveche las ideas de otros para basarse en ellas. La cantidad de ideas es importante.

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri40 La lluvia de ideas puede responder a una estructura o no. Cuando la lluvia de ideas es desestructurada, cada persona presenta una idea a medida que se le ocurre. Este método funciona bien si los participantes son extrovertidos y se sienten cómodos entre ellos. Cuando la lluvia de ideas es estructurada, cada una de las personas aporta una idea por turno [una persona puede pasar si no tiene una idea en ese momento]. La lluvia de ideas estructurada funciona bien cuando la gente no se conoce entre sí y no es tan extrovertida: la estructura le brinda a todos una oportunidad para hablar.

2. Herramientas de análisis de causa de fallas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri41 Deje que la gente piense algunas ideas durante unos minutos antes de empezar. Escriba todas las ideas en un rotafolio. Una vez generadas todas las ideas (por lo general toma entre 30 a 45 minutos), analice cada una para aclararlas y combinar las ideas afines de la lista. A menudo, los grupos utilizan las técnicas de votación primero para reducir la lista a alrededor de 6 a 10 ideas principales, para después usar otras técnicas para elegir de esta lista más corta.

3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE) 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri42

INTRODUCCIÓN AMFE AMFE fue desarrollado como un método sistemático de identificación e investigación de las debilidades potenciales de un diseño o proceso. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri43 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

DEFINICIÓN AMFEAnálisis Modal de Fallos y Efectos “El AMFE o Análisis Modal de Fallos y Efectos es un método que busca el Aseguramiento de la Calidad, identificando y previniendo los modos de fallo, tanto de un producto como de un proceso; evaluando su gravedad, ocurrencia y detección, calculando el Número de Prioridad de Riesgo. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri44 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

GRÁFICO DE SITUACIÓN La utilización efectiva de esta técnica precisa de dos elementos claves:  Un equipo de trabajo multidisciplinar  Herramientas de análisis 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri45 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

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OBJETIVOS  Satisfacer al cliente.  Introducir en las empresas la filosofía de la prevención.  Identificar los modos de fallo que tienen consecuencias importantes.  Precisar para cada modo de fallo los medios y procedimientos de detección.  Adoptar acciones correctoras y/o preventivas.  Valorar la eficacia de las acciones tomadas y ayudar a documentar el proceso. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri47 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

CUÁNDO SE REALIZA UN AMFE?  Cuando se diseñen nuevos procesos o diseños.  Cuando cambien procesos o diseños actuales.  Cuando se encuentren nuevas aplicaciones para los productos o procesos actuales.  Cuando se busquen mejoras para los procesos o diseños actuales. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri48 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

TIPOS DE AMFE DISEÑODISEÑO Diseño de nuevos productos PROCESOPROCESO Diseño del proceso de fabricación 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri49 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

AMFE DE DISEÑO Consiste en el análisis preventivo de los diseños, buscando anticiparse a los problemas y necesidades de los mismos. Este AMFE es el paso previo lógico al de proceso porque se tiende a mejorar el diseño, para evitar el fallo posterior en producción. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri50 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

AMFE DE DISEÑO 1.Se hace un estudio de la factibilidad para ver si se es capaz de resolver el diseño dentro de los parámetros de fiabilidad establecidos. 2.Se realiza el diseño orientándolo hacia los materiales, compras, ensayos, producción... ya que los modos de fallo con ellos relacionados se tienen en cuenta en este tipo de AMFE. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri51 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

AMFE DE PROCESO En el AMFE de proceso se analizan los fallos del producto derivados de los posibles fallos del proceso hasta su entrega al cliente. Sólo puede esperarse una fiabilidad óptima cuando se haya aplicado previamente un AMFE de diseño y un AMFE de proceso en proveedores externos e internos. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri52 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

MODO DE FALLO Un modo de fallo puede estar originado por una o más causas. Lo más importante es establecer la cadena de sucesos en el orden correcto para una mejor comprensión del problema y una adecuada valoración de los índices de ocurrencia. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri53 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri54 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO 1.Nombre del producto 2.Operación o función 3.Modo de fallo 4.Efectos del fallo 5.Gravedad del fallo 6.Características críticas 7.Causa del fallo 8.Probabilidad de ocurrencia 9.Controles actuales 10.Probabilidad de no detección 11. Número de prioridad de riesgo 12. Acción correctora 13. Definir responsables 14. Acciones implantadas 15. Nuevo valor de gravedad del fallo 16. Nuevo valor de probabilidad de ocurrencia 17. Nuevo valor de probabilidad de no detección 18. Nuevo número de prioridad de riesgo 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri55 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

NOMBRE DEL PRODUCTO Y COMPONENTE Se escribe el nombre del producto sobre el que se va a aplicar. También se incluyen todos los subconjuntos y los componentes que forman parte del producto a analizar. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri56 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

OPERACIÓN O FUNCIÓN Para el AMFE de diseño Se incluyen las funciones que realiza cada uno de los componentes. Para el AMFE de proceso Se reflejan todas las operaciones que se realizan a lo largo del proceso de fabricación de cada componente. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri57 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

MODO DE FALLO “ El fallo es una desviación o defecto de una función o especificación.” Un fallo puede no ser inmediatamente detectable por el cliente y sin embargo hemos de considerarlo como tal. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri58 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

EFECTOS DEL FALLO Suponiendo que el fallo potencial ha ocurrido, en esta columna se describirán los efectos del mismo tal como lo haría el cliente. Si un modo de fallo tiene muchos efectos, a la hora de evaluar, se elegirá el más grave. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri59 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

GRAVEDAD DEL FALLO El índice de gravedad valora el nivel de las consecuencias sentidas por el cliente. El valor del índice crece en función de : La insatisfacción del cliente. La degradación de las prestaciones. La rapidez de aparición de la avería. El coste de la reparación. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri60 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

SEVERIDAD Para utilizar unos criterios comunes en la empresa ha de utilizarse una tabla de clasificación de la severidad de cada efecto de fallo, de forma que se objetivice la asignación de valores de S. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri61 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

CUADRO DE CLASIFICACIÓN SEGÚN GRAVEDAD DE FALLO Como la clasificación de gravedad está basada únicamente en el efecto de fallo, todas las causas potenciales del fallo para un efecto particular de fallo, recibirán la misma clasificación de gravedad. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri62 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

CARACTERÍSTICAS CRÍTICAS Siempre que la gravedad sea 9 ó 10, y que la frecuencia y detección sean superiores a 1, consideraremos el fallo y las características que le corresponden como críticas. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri63 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

CAUSA DEL FALLO Refleja todas las causas potenciales de fallo atribuibles a cada modo de fallo. La causa potencial de fallo se define como indicio de una debilidad del diseño o proceso cuya consecuencia es el modo de fallo. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri64 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

causa-efecto En la obtención de los efectos se hacía uso del diagrama “causa-efecto” Árbol de fallos” Para detectar las causas de un fallo se hace uso del “Árbol de fallos” que permitirá obtener las causas origen de un fallo. CAUSA DEL FALLO 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri65 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

ARBOL DE FALLOS Consiste en descomponer sistemáticamente un suceso complejo en sucesos intermedios hasta llegar a sucesos básicos, ligados normalmente a fallos. Este proceso se realiza enlazando dichos tipos de sucesos mediante lo que se denomina puertas lógicas que representan los operadores del álgebra de sucesos. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri66 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

ARBOL DE FALLOS Consiste en descomponer sistemáticamente un suceso complejo en sucesos intermedios hasta llegar a sucesos básicos, ligados normalmente a fallos. Este proceso se realiza enlazando dichos tipos de sucesos mediante lo que se denomina puertas lógicas que representan los operadores del álgebra de sucesos. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri67 3. Análisis Modal de Fallos y Efectos (AMFE).

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri68 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad

¿Qué es el mantenimiento centrado en Confiabilidad? El mantenimiento centrado en Confiabilidad (MCC), ó Reliability-centred Maintenance (RCM), ha sido desarrollado para la industria de la aviación civil hace más de 30 años. El proceso permite determinar cuáles son las tareas de mantenimiento adecuadas para cualquier activo físico. El RCM ha sido utilizado en miles de empresas de todo el mundo, las utilizan RCM para determinar las tareas de mantenimiento de sus equipos, incluyendo la gran minería, generación eléctrica, petróleo y derivados, metal-mecánica, etc. 15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri69 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri70 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad SAE JA1011 especifica los requerimientos que debe cumplir un proceso para poder ser denominado un proceso RCM. La misma puede descargarse a través del portal de la SAE (

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri71 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Según esta norma, las 7 preguntas básicas del proceso RCM son: 1.¿Cuáles son las funciones deseadas para el equipo que se está analizando? 2.¿Cuáles son los estados de falla (fallas funciónales) asociados con estas funciones? 3.¿Cuáles son las posibles causas de cada uno de estos estados de falla? 4.¿Cuáles son los efectos de cada una de estas fallas? 5.¿Cuál es la consecuencia de cada falla? 6.¿Qué puede hacerse para predecir o prevenir la falla? 7.¿Qué hacer si no puede encontrarse una tarea predictiva o preventiva adecuada?

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri72 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Conceptos del RCM El RCM muestra que muchas de los conceptos del mantenimiento que se consideraban correctos son realmente equivocados. En muchos casos, estos conceptos pueden ser hasta peligrosos. Por ejemplo, la idea de que la mayoría de las fallas se producen cuando el equipo envejece ha demostrado ser falsa para la gran mayoría de los equipos industriales. A continuación se explican varios conceptos derivados del Mantenimiento Centrado en Confiabilidad, muchos de los cuales a ´un no son completamente entendidos por los profesionales del mantenimiento industrial.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri73 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad El contexto operacional Antes de comenzar a redactar las funciones deseadas para el activo que se está analizando (primera pregunta del RCM), se debe tener un claro entendimiento del contexto en el que funciona el equipo.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri74 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Dos activos idénticos operando en distintas plantas, pueden resultar en planes de mantenimiento totalmente distintos si sus contextos de operación son diferentes. Un caso típico es el de un sistema de reserva, que suele requerir tareas de mantenimiento muy distintas a las de un sistema principal, aún cuando ambos sistemas sean físicamente idénticos. Entonces, antes de comenzar el análisis se debe redactar el contexto operacional, breve descripción donde se debe indicar: régimen de operación del equipo, disponibilidad de mano de obra y repuestos, consecuencias de indisponibilidad del equipo (producción perdida o reducida, recuperación de producción en horas extra, tercerización), objetivos de calidad, seguridad y medio ambiente, etc.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri75 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Funciones El análisis de RCM comienza con la redacción de las funciones deseadas. Por ejemplo, la función de una bomba puede definirse como “Bombear no menos de 500 litros/minuto de agua”. Sin embargo, la bomba puede tener otras funciones asociadas, como por ejemplo” Contener al agua (evitar pérdidas)”. En un análisis de RCM, todas las funciones deseadas deben ser listadas.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri76 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Fallas funcionales o estados de falla Las fallas funcionales o estados de falla identifican todos los estados indeseables del sistema. Por ejemplo, para una bomba dos estados de falla podrían ser “Incapaz de bombear agua”, “Bombea menos de 500 litros/minuto”, “No es capaz de contener el agua”. Notar que los estados de falla están directamente relacionados con las funciones deseadas. Una vez identificadas todas las funciones deseadas de un activo, identificar las fallas funcionales es generalmente muy sencillo.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri77 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Modos de falla Un modo de falla es una posible causa por la cual un equipo puede llegar a un estado de falla. Cada falla funcional suele tener más de un modo de falla. Todos los modos de falla asociados a cada falla funcional deben ser identificados durante el análisis de RCM.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri78 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Modos de falla Al identificar los modos de falla de un equipo o sistema, es importante listar la “causa raíz” de la falla. Por ejemplo, si se están analizando los modos de falla de los rodamientos de una bomba, es incorrecto listar el modo de falla “falla rodamiento”. La razón es que el modo de falla listado no da una idea precisa de porqué ocurre la falla.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri79 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Modos de falla Es por “falta de lubricación”? Es por “desgaste y uso normal”? Es por “instalación inadecuada”? Notar que este desglose en las causas que subyacen a la falla sí da una idea precisa de porqué ocurre la falla, y por consiguiente que podría hacerse para manejarla adecuadamente (lubricación, análisis de vibraciones, etc.).

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri80 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Los efectos de falla Para cada modo de falla deben indicarse los efectos de falla asociados. El “efecto de falla” es un breve descripción de “qué pasa cuando la falla ocurre”. Por ejemplo, el efecto de falla asociado con el modo de falla “impulsor desgastado” podría ser el siguiente: “a medida que el impulsor se desgasta, baja el nivel del tanque, hasta que suena la alarma de bajo nivel en la sala de control. El tiempo necesario para detectar y reparar la falla (cambiar impulsor) suele ser de 6 horas.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri81 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Los efectos de falla Dado que el tanque se vacía luego de 4 horas, el proceso aguas abajo debe detenerse durante dos horas. No es posible recuperar la producción perdida, por lo que estas dos horas de parada representan un pérdida de ventas”. Los efectos de falla deben indicar claramente cual es la importancia que tendría la falla en caso de producirse.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri82 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Categoría de consecuencias La falla de un equipo puede afectar a sus usuarios de distintas formas:  Poniendo en riesgo la seguridad de las personas (“consecuencias de seguridad”)  Afectando al medio ambiente (“consecuencias de medio ambiente”)  Incrementando los costos o reduciendo el beneficio económico de la empresa (“consecuencias operacionales”).  Ninguna de las anteriores (”consecuencias no operacionales”)

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri83 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Diferencia entre efectos y consecuencias de falla El efecto de falla es una descripción de que pasa cuando la falla ocurre, mientras que la consecuencia de falla clasifica este efecto en una de 5 categorías, según el impacto que estas fallas tienen.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri84 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Diferencia entre falla funcional y modos de falla La falla funcional identifica un estado de falla: incapaz de bombear, incapaz de cortar la pieza, incapaz de sostener el peso de la estructura... No dice nada acerca de las causas por las cuales el equipo llega a ese estado. Eso es justamente lo que se busca con los modos de falla: identificar las causas de esos estados de fallas (eje cortado por fatiga, filtro tapado por suciedad, etc.).

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri85 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Fallas ocultas Los equipos suelen tener dispositivos de protección, es decir, dispositivos cuya función principal es la de reducir las consecuencias de otras fallas (fusibles, detectores de humo, dispositivos de detención por sobre velocidad / temperatura / presión, etc.). Muchos de estos dispositivos tienen la particularidad de que pueden estar en estado de falla durante mucho tiempo sin que nadie ni nada ponga en evidencia que la falla ha ocurrido. (Por ejemplo, un extintor contra incendios puede ser hoy incapaz de apagar un incendio, y esto puede pasar totalmente desapercibido (si no ocurre el incendio).

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri86 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad ¿Cómo seleccionar el tipo de mantenimiento adecuado? En el RCM, la selección está gobernada por la categoría de consecuencias a la que pertenece la falla. - Para fallas con consecuencias ocultas, la tarea óptima es aquella que consigue la disponibilidad requerida del dispositivo de protección. - Para fallas con consecuencias de seguridad o medio ambiente, la tarea óptima es aquella que consigue reducir la probabilidad de la falla hasta un nivel tolerable. - Para fallas con consecuencias económicas (operacionales y no operacionales), la tarea óptima es aquella que minimiza los costos totales para la organización.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri87 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad ¿Cómo seleccionar el tipo de mantenimiento adecuado? Aún hoy, mucha gente piensa en el mantenimiento preventivo como la principal opción al mantenimiento correctivo. Sin embargo, el RCM muestra que en el promedio de las industrias el mantenimiento preventivo es la estrategia adecuada para menos del 5% de las fallas!. Qué hacer con el otro 95 % ? En promedio, al realizar un análisis RCM se ve que las políticas de mantenimiento se distribuyen de la siguiente forma: 30% de las fallas manejadas por mantenimiento predictivo (a condición), otro 30% por mantenimiento detectivo, alrededor de 5% mediante mantenimiento preventivo, 5% de rediseños, y aproximadamente 30% mantenimiento correctivo. Esto muestra efectivamente que una de las máximas del TPM (Total Productive Maintenance) que dice que ”todas las fallas son malas y todas deben ser prevenidas”, es de hecho equivocada: solo deben ser prevenidas aquellas que convenga prevenir, en base a un cuidadoso análisis costo-beneficio.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri88 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Frecuencia de tareas a condición (mantenimiento predictivo) Para que una tarea a condición sea posible, debe existir alguna condición física identificable que anticipe la ocurrencia de la falla. Una inspección visual de un elemento solo tiene sentido si existe algún síntoma de falla que pueda detectarse visualmente. Además de existir un claro síntoma de falla, el tiempo desde el síntoma hasta la falla funcional debe ser suficientemente largo para ser de utilidad. La frecuencia de una tarea a condición se determina entonces en función del tiempo que pasa entre el síntoma y la falla.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri89 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Frecuencia de tareas a condición (mantenimiento predictivo) Por ejemplo, si se está evaluando la conveniencia de chequear ruido en los rodamientos de un motor, entonces la frecuencia va a estar determinada por el tiempo entre que el ruido es detectable, y que se produce la falla del rodamiento. Si este tiempo es de, por ejemplo, dos semanas, entonces la tarea debe hacerse a una frecuencia menor, para asegurarse de esta forma que la falla no ocurra en el tiempo entre chequeos sucesivos. El mismo razonamiento debe seguirse para cualquier tarea predictiva.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri90 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Frecuencia de tareas de sustitución cíclica (mantenimiento preventivo) Una tarea de sustitución cíclica solo es válida si existe un patrón de desgaste. Es decir, si existe “una edad en la que aumenta rápidamente la probabilidad condicional de la falla”. La frecuencia de la tarea de sustitución depende de esta edad, llamada vida útil. Por ejemplo, si la vida útil de un neumático es de km, entonces la tarea de sustitución cíclica (cambio preventivo del neumático) debería realizarse cada menos de km, para de esta forma evitar entrar en la zona de alta probabilidad de falla.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri91 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Frecuencia de tareas detectivas (búsqueda de fallas) El intervalo con el que se realiza la tarea de búsqueda de fallas (mantenimiento detectivo) se denomina FFI (Failure Finding Interval). Existe una relación entre este intervalo y la disponibilidad del dispositivo de protección. Pueden utilizarse herramientas matemáticas para calcular esta relación, y fijar el FFI que logre la disponibilidad objetivo.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri92 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Patrones de falla en función del tiempo ¿Cuál es la relación entre la probabilidad de falla y el tiempo? Tradicionalmente se pensaba que la relación era bien simple: a medida que el equipo es más viejo, es más probable que falle. Sin embargo, estudios realizados en distintos industrias muestran que la relación entre la probabilidad de falla y el tiempo u horas de operación es mucho más compleja. No existen uno o dos patrones de falla, sino que existen 6 patrones de falla distintos, como se muestra en el informe original de Nowlan & Heap.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri93 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad La figura muestra los 6 patrones de falla. Cada patrón representa la probabilidad de falla en función del tiempo.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri94 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Un patrón A, donde la falla tiene alta probabilidad de ocurrir al poco tiempo de su puesta en servicio (mortalidad infantil), y al superar una vida útil identificable. Patrón B, o “curva de desgaste”. Patrón C, donde se ve un continuo incremento en la probabilidad condicional de la falla. Patrón D, donde superada una etapa inicial de aumento de la probabilidad de falla el elemento entra en una zona de probabilidad condicional de falla constante.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri95 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Patrón E, o patrón de falla aleatorio. Patrón F, con una alta probabilidad de falla cuando el equipo es nuevo seguido de una probabilidad condicional de falla constante y aleatoria.

15/10/2019José Gregorio Cuevas Neri96 4. Mantenimiento Centrado en la Confiabilidad Beneficios del RCM La implementación del RCM debe llevar a equipos más seguros y confiables, reducciones de costos (directos e indirectos), mejora en la calidad del producto, y mayor cumplimiento de las normas de seguridad y medio ambiente. El RCM también está asociado a beneficios humanos, como mejora en la relación entre distintas áreas de la empresa, fundamentalmente un mejor entendimiento entre mantenimiento y operaciones.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE TULANCINGO INGENIERÍA ROBÓTICA 15/10/201997José Gregorio Cuevas Neri