Análisis de la fiabilidad de un equipo con varios modos de fallo. Cálculo de la curva de envejecimiento

Abstract

La incorporación de nuevas tecnologías en la industria ha mejorado considerablemente los procesos de fabricación permitiendo la producción de productos más específicos, mejorando la calidad y eficacia de estos. Al mismo tiempo, al aumentar la complejidad en los procesos industriales, también se aumentan los riesgos en el sistema, siendo de vital importancia el estudio de la fiabilidad y mantenibilidad. El análisis de la fiabilidad de los equipos es un factor clave en la industria para determinar cuándo realizar un mantenimiento preventivo adecuado. A lo largo del documento, se introducirá todos los factores que influyen en este estudio, centrándonos en el caso de un sistema con diferentes modalidades de fallo. Se presenta por primera vez la curva de envejecimiento de un equipo con varios modos de fallos teniendo en cuenta parámetros propios del desgaste de un dispositivo. Finalmente, se hará estudio de fiabilidad sobre un caso real basado en un motor 12V diésel marino, de 48 litros de desplazamiento y 1500 kW de potencia. Los tres modos de fallo a estudiar es el turbo, la bomba refrigerante y la bomba de agua salada. Concretamente, en Capítulo 1 se introducirán los orígenes de la fiabilidad y la importancia que tiene en la ingeniería. En Capítulo 2 se definirán conceptos básicos necesarios para comprender qué es la fiabilidad, se introducirá el concepto de mantenimiento preventivo y su estrecha relación con la fiabilidad. En el Capítulo 3 se describirán las distribuciones más utilizadas en fiabilidad, especificando sus características y las situaciones en las se usan. En el Capítulo 4 se describirá la fiabilidad de un sistema constituido por tres modos de fallos y por n-fallos. En el Capítulo 5 se introducirán los conceptos de curva de mantenimiento perfecto e imperfecto y se definirá la curva de envejecimiento para un mantenimiento imperfecto. Finalmente, en el Capítulo 6 se hará estudio de fiabilidad sobre un caso real poniendo en práctica lo visto en los capítulos anteriores. Se calculará la fiabilidad de un equipo con tres modos de fallos mediante la distribución Weibull, el mantenimiento preventivo óptimo para cada modo de fallo y se describirá la curva de envejecimiento perfecto e imperfecto.

The incorporation of new technologies in the industry has considerably improved manufacturing processes allowing the production of more specific products, improving their quality and efficiency. At the same time, as the complexity of industrial processes increases, so do the risks in the system, and the study of reliability and maintainability is of vital importance. The analysis of equipment reliability is a key factor in the industry to determine when to perform adequate preventive maintenance. Throughout the paper, all the factors that influence this study will be introduced, focusing on the case of a system with different failure modes. For the first time, the aging curve of an equipment with several failure modes will be presented, taking into account parameters typical of the wear and tear of a device. Finally, a reliability study will be made on a real case based on a 12V marine diesel engine of 48 liters displacement and 1500 kW power. The three failure modes to be studied are the turbo, the coolant pump and the saltwater pump. Specifically, Chapter 1 will introduce the origins of reliability and its importance in engineering. Chapter 2 will define basic concepts necessary to understand what reliability is, will introduce the concept of preventive maintenance and its close relationship with reliability. Chapter 3 will describe the most commonly used distributions in reliability, specifying their characteristics and the situations in which they are used. Chapter 4 will describe the reliability of a system consisting of three failure modes and n-failures. In Chapter 5, the concepts of perfect and imperfect maintenance curve will be introduced and the aging curve for imperfect maintenance will be defined. Finally, in Chapter 6, a reliability study will be carried out on a real case, putting into practice what has been seen in the previous chapters. The reliability of an equipment with three failure modes will be calculated using the Weibull distribution, the optimal preventive maintenance for each failure mode and the perfect and imperfect aging curve will be described.