Analisis de fallas - U

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 ?
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