Clasificación y Métricas Clave en la Ingeniería de Fallos de Sistemas

Concepto de Fallo y su Clasificación

Se define fallo como la falta o deficiencia de algo, de tal modo que su respuesta no es la que se esperaba. Debido a la ambigüedad de la definición, se ha establecido una clasificación de distintos tipos de fallo atendiendo a diversos criterios.

Clasificación según el Modo de Aparición y Desarrollo

• Progresivo (o gradual/paramétrico): Es un tipo de fallo consecuencia del deterioro o de la pérdida progresiva de las características de un componente. Su consecuencia es la modificación en el estado de ciertos parámetros. Lo más frecuente es referirse a este tipo como defecto.
• Repentino o súbito: Ocurre cuando la evolución hacia el fallo no puede ser detectada, por lo que se presenta de forma inesperada. Su causa, en general, es de carácter aleatorio (descargas eléctricas, efectos de otros fallos, errores humanos). En su mayor parte se deben al desgaste o fatiga de elementos no visibles. También suele ser por causa de un defecto inicial.

Función de Distribución de Fallo

Concepto y Densidad de Probabilidad de Fallo

Se denomina función de distribución de fallo ($F(t)$) a la función que da la probabilidad de que se produzca un fallo antes de sobrepasar un instante de tiempo dado $t$.

Función de Fiabilidad o de Supervivencia

Relación con la Función de Distribución de Fallo y Cálculo

La Fiabilidad ($R(t)$) es la probabilidad de que un elemento, dispositivo, equipo o sistema desarrolle una determinada función, en unas condiciones concretas, durante un periodo de tiempo determinado.

Su cálculo se define como:

$$R(t) = \frac{\text{número de sobrevivientes en el instante } t}{\text{número inicial}}$$

Para una duración $L_n$ se asocia una fiabilidad $R = (100 - n)\%$.

MTBF (Mean Time Between Failures)

Definición y Estimación

Se define como la esperanza matemática de la variable aleatoria que representa el tiempo en el que se producirá el fallo del dispositivo.

Tasa de Fallos

Concepto y Representación

La tasa de fallos ($\lambda(t)$) representa la proporción de fallos que se han producido durante el intervalo de tiempo $t$, por lo cual también se denomina proporción de fallos.

Representa la probabilidad de que se produzca el fallo de un dispositivo en un instante determinado de tiempo, cuando hasta entonces aún no había fallado.

Evolución de la Tasa de Fallos a lo Largo del Tiempo: Curva de Bañera

El modo en que la tasa de fallos varía con respecto al tiempo depende de la distribución de fallos adoptada. En los equipos y sistemas propios de las instalaciones industriales existen tres factores fundamentales que están siempre presentes y tienen un efecto determinante en el comportamiento global del sistema:

• Los defectos infantiles.
• El efecto combinado del desgaste y envejecimiento de los materiales.
• Los fallos por causas aleatorias.

Etapas en la Vida Útil de un Equipo (Curva de Bañera)

Juventud (Fallo Temprano)

Fallo al poco tiempo de la puesta en marcha, causado por:

• Errores de diseño.
• Defectos de fabricación y montaje.
• Ajuste difícil.

Madurez (Vida Útil)

Periodo de vida útil caracterizado por fallos de carácter aleatorio.

Envejecimiento (Fallo por Desgaste)

Periodo asociado al deterioro progresivo del equipo.