Introducción a la fiabilidad, análisis de fallo, aplicación al diseño y al mantenimiento

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Fiabilidad:
¿Qué es la fiabilidad?
Permanencia de la calidad de los productos (o servicios) a lo largo del tiempo.
Capacidad de desarrollar adecuadamente su labor a lo largo del tiempo.
Definición AFNOR X 06-501
¨Fiabilidad es la característica de un dispositivo expresada por la probabilidad
de que un dispositivo cumpla una función requerida en las condiciones de
utilización y para un período de tiempo determinado¨.

Probabilidad: es la relación número de casos favorables número de casos
posibles asociada a un tiempo t .

Se denomina R (t) = P (cumplir una misión) = P (buen funcionamiento)
R traducción del inglés Reliability

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La Fiabilidad intenta garantizar que el producto permanecerá
en buenas condiciones durante un periodo razonable de tiempo
Según la definiciones se tiene que pensar muy claramente qué significa
Funcionamiento satisfactorio
Tiempo de funcionamiento (Misión)
Condiciones de funcionamiento

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Necesidad de fiabilidad
Desde un punto de vista puramente económico, es deseable una alta fiabilidad para reducir los costos totales del producto.
El hecho de que en algunos sistemas militares el costo anual de mantenimiento sea diez veces el costo original del mismo, pone de manifiesto esta necesidad. (ciclo vida)
También hay que considerar el aspecto de seguridad (el fallo de un sistema ABS en un automóvil puede ser catastrófico).
Existen otro aspectos como retrasos de horarios, incomodidades, insatisfacción del cliente y pérdida de prestigio del fabricante.
Cada vez son más las empresas y organismos que en sus contrataciones exigen ciertas normas de fiabilidad (MIL HDBK 217 en USA.)

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Perspectiva histórica de la teoría de la fiabilidad
Estudios para poder evaluar la mortalidad derivada de las epidemias.
Compañías de seguros, para determinar los riesgos de sus pólizas de seguro de vida.
Tablas de vida: La primera tabla de vida data de 1693 y es debida a Edmund Halley
Orígenes:
se utilizaban los métodos actuariales tanto para estimar la supervivencia de pacientes sometidos a distintos tratamientos como para estudiar la fiabilidad de equipamientos, en particular de los ferrocarriles.
Siglo XX:
En 1939 Waloddi Weibulll, cuando era profesor del Royal Institute of Technology en Suiza, propuso una distribución para describir la duración de materiales, que más tarde llevaría su nombre.
En 1951 Epstein y Sobel empezaron a trabajar con la distribución exponencial como modelo probabilístico para estudiar el tiempo de vida de dispositivos

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Paradigmas
En la industria los equipos y sistemas crecen en complejidad.

Existen mayores exigencias a la eficiencia de los costos del ciclo de vida útil de las maquinas de producción.

Cada fabricante intenta llegar al objetivo de calidad exigido por el mercado al mínimo costo posible.

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Objetivo de Fiabilidad y Mantenibilidad
Desde el diseño existe la necesidad de entregar equipos o sistemas que tengan las prestaciones deseadas por el Cliente y que además sean Confiables, de fácil mantenimiento y con funcionamiento seguro y económico durante su vida útil.

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Las Teoría de la Fiabilidad Incorporan la incertidumbre a la Ingeniería.
. Podríamos decir que la certeza de un hecho (en nuestro contexto de Falla de Maquina), es un acontecimiento DETERMINISTA con un resultado finito.
En cambio la incertidumbre de un hecho seria un acontecimiento INDETERMINISTA con un resultado probabilístico.

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Fiabilidad y Mantenimiento
Desde el punto de vista de la ingeniería, la fiabilidad es la probabilidad de que un aparato, dispositivo o persona desarrolle una determinada función bajo condiciones fijadas durante un periodo de tiempo determinado.
. La confiabilidad de un elemento puede ser caracterizada a través de distintos modelos de probabilidades.
. Podemos describir varias distribuciones de fallas comunes y ver qué podemos aprender de ellas para gestionar los recursos de mantenimiento. Convirtiendo el conocimiento ganado de ellas en acciones PROACTIVAS de Mantenimiento y aplicarlas en el Diseño.

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Herramientas de Fiabilidad
Se estudia mediante el análisis estadístico de datos de supervivencia.
ISO define fiabilidad como la probabilidad de que un componente o sistema, desarrolle durante un periodo de tiempo dado, la tarea que tiene encomendada sin fallos, y en las condiciones establecidas.
Estudiar Duraciones de Procesos que es común en muchas ciencias:
Duración de un componente (Fiabilidad)
Supervivencia de un paciente a un tratamiento (Medicina)
Duración del desempleo (Economía)
Edad de las personas (Demografía y sociología)

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Veamos, a partir de un histograma podemos desarrollar las cuatro funciones de importancia para la caracterización de la fiabilidad.

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Probability Density Function
En estudios de mantenimiento necesitamos pasar del anterior histograma a funciones continuas, debido que la variable tiempo de fallo es continua. Esta funciones nos dan una idea clara de la distribución de fallos. Empezamos por la función llamada pdf que indica la densidad probable de fallas en cada intervalo t, cuyo total será el área encerrada bajo la curva e igual a: pdf = 48/48 =1
Pudiendo llamar a t1 y t2, -8 y 8 respectivamente

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CDF Cumulative Density Function:
aquí de -8 a Tiempo t, seria la probabilidad de que falle en tiempo t.
el área bajo la curva – transcurrido t (Función Repartición ) cdf=14/48
Intervalo -8 a t, la acumulación de fallas
Tiempo t