Capítulo III: Análisis de fallas ME57A - Mantención de Maquinaria Canek Jackson De Castro [email protected] Otoño 2010 En este capítulo… Arboles Análisis FMECA Principio de Pareto Diagramas Jack-Knife … les défaillances sont a la maintenance ce que les maladies sont a la medicine: leur raison d’exister. H. Kaffel Arboles Arbol de falla Arbol de eventos Arbol de mantenimiento Arbol de falla Es un método de enfoque deductivo en el cual un evento no deseado es analizado al combinar una serie de eventos previos que lo causan. Es principalmente usado en safety engineering para determinar la probabilidad de ocurrencia de algún evento riesgoso (top event). Keywords • Redundancia • Fallas dependientes Arbol de eventos Es un método de enfoque inductivo en el cual a partir de un evento no deseado se analizan las posibles ramificaciones que resultan. Es principalmente usado en safety engineering para evaluar el impacto de algún evento riesgoso (initiating event). Estudio de caso: separador de gas Arbol de falla: separador de gas AND OR Arbol de eventos: separador de gas Arbol de mantenimiento Ejemplo 1 Chancador Sandvik (Fuente: Informe) Keywords • Checklist (lista de chequeo) • Troubleshooting (diagnóstico) Ejemplo 2 Motor Suzuki (Fuente: Manual) Análisis FMECA Failure Modes, … Effects, and … Criticality … Analysis Etapa 1: Establecer los alcances Identificar las fronteras del sistema Determinar funciones del sistema Definir la profundidad del análisis Etapa 2: Recopilar información Especificaciones Memorias de cálculo Planos y resultados CAE Resultados experimentales Etapa 3: Preparar el listado Funciones Condiciones ambientales Condiciones operacionales Diagrama funcional de bloques Diagrama Funcional de Bloques Chancador Sandvik Etapa 4: Llenado de la ficha Modos de falla y de operación Causas y efectos (locales/globales) Medios de detección y salvaguardias Frecuencia de falla Categorías de severidad Matriz de riesgo para distintos modos de falla Matriz de riesgos Frecuencia de falla Improbable Remota Ocasional Probable Frecuente Una vez cada 1000 años Una vez cada 100 años Una vez cada 10 años Una vez al año Una vez al mes Categorías de severidad Menor Mayor Crítica Catastrófica La performance no se degrada Se degrada pero bajo un control Se degrada y afecta la seguridad Resulta en muertes o accidentes Estudio de caso: chancador Ejemplo eje principal IV IV IV IV Reproducir para cada subsistema Otras técnicas cualitativas Diagramas causa-efecto o fishbones (Ishikawa) (5M) PHA: Preliminary Hazard Analysis HAZOP: Hazard and Operability Analysis Principio de Pareto Observación empírica Regla del 80-20 y análisis ABC Los “pocos de mucho” y los “muchos de poco” Vilfrido Pareto Análisis ABC Zona A Fallas de mayor criticidad 20% de las modos de falla = 80% de los costos Zona B Fallas de criticidad media 30% de los modos de falla = 15% de los costos Zona C Fallas de poca criticidad 50% de los modos de falla = 5% de los costos Estudio de caso: equipos mineros Código 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Descripción Electrical inspections Damaged feeder cable Change of substation Coupling repairs or checks Power cuts to substations Rope limit protection Auxiliary motors Main motors Lighting system Overload relay Motor over temperature Earth faults Miscellaneous Control system Air compressor Operator controls Over current faults Cantidad (fallas/ut) Duración (ut) Costo alm. 30 15 27 15 21 10 13 12 26 23 36 7 9 7 8 5 6 1015 785 690 225 395 277 600 555 240 685 745 575 115 165 355 155 220 5,5 300 15 7 1,8 1,5 35 80 4 70 1 5 12 23 1 8 3 (x104 USD) Priorización por frecuencia de fallas 40 100% 35 90% 80% 30 70% 25 60% 20 50% 15 40% 30% 10 20% 5 10% 0 0% 11 1 3 9 10 5 2 4 7 8 6 13 15 12 14 17 16 Código Grupo A: 11, 1, 3, 9, 10, 5, 2, 4, 7, 8 (59% de los modos de falla) Grupo B: 6, 13, 15, 12, 14 (29% de los modos de falla) Grupo C: 17, 16 (12% de los modos de falla) Priorización por tiempo indisponible 1200 100% 90% 1000 80% 70% 800 60% 600 50% 40% 400 30% 20% 200 10% 0 0% 1 2 11 3 10 7 12 8 5 15 6 9 4 17 14 16 13 Código Grupo A: 1, 2, 11, 3, 10, 7, 12, 8, 5, 15 (59% de los modos de falla) Grupo B: 6, 9, 4, 17 (24% de los modos de falla) Grupo C: 14, 16, 13 (17% de los modos de falla) Priorización por capital de repuestos 300 100% 90% 250 80% 70% 200 60% 150 50% 40% 100 30% 20% 50 10% 0 0% 2 8 10 7 14 3 13 16 4 1 12 9 17 5 6 11 15 Código Grupo A: 2, 8, 10 (18% de los modos de falla) Grupo B: 7, 14, 3, 13, 16 (29% de los modos de falla) Grupo C: 4, 1, 12, 9, 17, 5, 6, 11, 15 (53% de los modos de falla) Deficiencias en Pareto Son incapaces de discernir entre eventos aislados con alto costo de falla, y fallas frecuentes de costo reducido. Los diagramas de Pareto pueden ser realizados sólo en términos de un único criterio: λ, D, MTTR, costos, etc. Es difícil hacer análisis de tendencia, dado que las posiciones relativas de los modos de falla cambian. Diagramas Jack-Knife Criterios combinados Confiabilidad Mantenibilidad Fallas agudas MTTRi > MTTRavg MTTRavg = Σi Di / Σi λi Fallas crónicas λi > λavg λavg = Σi λi / N Estudio de caso: equipos mineros Código Cantidad (fallas/ut) Duración (ut) Tiempo (%) Tiempo acum. (%) MTTR (min) 1 2 11 3 10 7 12 8 5 15 6 9 4 17 14 16 13 Σ 30 15 36 27 23 13 7 12 21 8 10 26 15 6 7 5 9 270 1015 785 745 690 685 600 575 555 395 355 277 240 225 220 165 155 115 7797 13% 10% 10% 9% 9% 8% 7% 7% 5% 5% 4% 3% 3% 3% 2% 2% 1% 100% 13% 23% 33% 41% 50% 58% 65% 72% 78% 82% 86% 89% 92% 94% 97% 99% 100% 34 52 21 26 30 46 82 46 19 44 28 9 15 37 24 31 13 Escala lineal de ejes 85 12 Historial MTTR(avg) LAMBDA(avg) D = 80 % D = 50 % 75 65 55 2 8 45 15 7 17 35 16 25 6 14 15 11 9 5 10 3 5 4 13 5 1 10 15 20 25 λ [fallas/ut] 30 35 Escala logarítmica de ejes 12 50 2 8 15 7 17 16 1 10 6 3 14 11 5 4 Historial MTTR(avg) LAMBDA(avg) D = 80 % D = 50 % 5 5 13 9 λ [fallas/ut] Subsistemas más confiables 12 50 2 8 15 7 17 16 1 10 6 3 14 11 5 4 Historial MTTR(avg) LAMBDA(avg) D = 80 % D = 50 % 5 5 13 9 λ [fallas/ut] Subsistemas más mantenibles 12 50 2 8 15 7 17 16 1 10 6 3 14 11 5 4 Historial MTTR(avg) LAMBDA(avg) D = 80 % D = 50 % 5 5 13 9 λ [fallas/ut] Análisis de tendencias 2’ 12 50 3’ 2 8 15 4’ 7 17 16 1 10 6 14 3 1’ 11 5 4 Historial MTTR(avg) LAMBDA(avg) D = 80 % D = 50 % 5 5 13 9 λ [fallas/ut] Otras técnicas cuantitativas Superficies de confianza ¿Volúmenes de confianza? Orientación al negocio Fin Preguntas ? ME57A - Mantención de Maquinaria Canek Jackson De Castro [email protected] Otoño 2010