Conceptos Clave de Fiabilidad, Mantenibilidad y Gestión de Repuestos en Ingeniería

Conceptos Fundamentales en Ingeniería de Fiabilidad y Mantenimiento

1. Disponibilidad y Fiabilidad Operacional

Se abordan las métricas clave para evaluar el rendimiento de los equipos:

• Disponibilidad (80%): La máquina está lista para producir el 80% del tiempo.
• Fiabilidad (80% para 40.000 horas): De un tiempo total de 40.000 horas, solo se permite un 20% de tiempo de inactividad por fallos.

2. Cálculo de Disponibilidad (Ejemplo de Torno)

Para determinar la disponibilidad de un equipo específico, como un torno, se requiere el conocimiento de los Tiempos Medios entre Fallos (MTBF) y los Tiempos Medios de Reparación (MTTR).

La fórmula general para la Disponibilidad (D) es:

$$D = \frac{MTTF}{MTTF + MTTR}$$

Donde MTTF (Mean Time To Failure) se relaciona con la fiabilidad.

Fórmulas de Disponibilidad:

=

3. Distribución de Fallos y Fiabilidad

Distribución Normal y Curva de Tasa de Fallos

Se analiza en qué escenarios se aplica una distribución normal y cómo se relaciona con la curva de tasa de fallos. La curva de tasa de fallos es fundamental para entender el comportamiento de la probabilidad de fallo a lo largo del tiempo.

Una curva de tasa de fallos creciente suele asociarse a la fase de desgaste (o a una distribución normal en ciertos contextos de vida útil).

Determinación del Tiempo para una Fiabilidad Específica

En una distribución normal, la fiabilidad se puede estimar a partir del MTBF y la desviación estándar ($\sigma$):

• 50% de fiabilidad: (MTBF)
• 84% de fiabilidad: (MTBF - $\sigma$)
• 97.5% de fiabilidad: (MTBF - 2$\sigma$)
• 99.87% de fiabilidad: (MTBF - 3$\sigma$)

4. Mantenibilidad e Indicadores Asociados

La mantenibilidad se define como la probabilidad de que una reparación se complete dentro de un tiempo preestablecido ($T_{adm}$).

Indicadores de Mantenibilidad:

• Tasa de Reparación ($\lambda_r$): $\lambda_r = 1 / \text{MTTR}$ ( ).
• Tiempo Medio de Reparación (MTTR): Media de los tiempos técnicos necesarios para restaurar el equipo.

5. Problemas Típicos en la Gestión de Repuestos

La gestión eficiente de repuestos es crucial para asegurar la mantenibilidad y disponibilidad. Se identifican varios desafíos comunes:

• La pieza a sustituir no aparece en la documentación de la máquina o está mal referenciada.
• Las relaciones de recambios no están completas o actualizadas: la pieza no ha sido incluida en el catálogo de repuestos, está catalogada pero el inventario no indica unidades disponibles, o falta información para solicitarla.
• El recambio aparece en el catálogo y en el inventario, pero el almacén está desordenado y no es fácilmente localizable.
• El proceso de abastecimiento de repuestos es lento, se interrumpe o demora frecuentemente, y/o suministra repuestos erróneos. Esto indica una tarea logística insegura, imprecisa o lenta por parte de los proveedores.

6. Definición de Herramientas de Gestión de Repuestos

Catálogo de Repuestos vs. Inventario

• Catálogo de Repuestos: Es una colección ordenada de los diferentes recambios necesarios para el mantenimiento de cada sistema.
• Inventario: Informa sobre la disponibilidad real de repuestos en el almacén de mantenimiento. No solo indica las unidades disponibles, sino también su ubicación y los movimientos de almacén.

7. Tareas Clave para Optimizar la Gestión de Repuestos

Para prevenir los problemas mencionados, es fundamental implementar las siguientes acciones:

1. Preparar una buena documentación de los equipos: dossier, ficha técnica, etc.
2. Elaborar y mantener un buen catálogo de recambios y un inventario preciso.
3. Realizar una buena gestión del aprovisionamiento y control de proveedores.
4. Organizar y gestionar el almacén de forma eficiente.

Ejercicios Prácticos de Fiabilidad

Ejercicio 5: Cálculo de Tasa de Fallo y Tiempo Intermedio

Calcular la tasa de fallo y el tiempo intermedio para un componente que opera entre 2500 y 3000 horas, sabiendo que se han realizado 45 intervenciones, la distribución de fallos es exponencial y la fiabilidad es del 65%.

Ejercicio 6: Análisis de Supervivencia

Al realizar una prueba sobre un lote de 60 electroválvulas:

• A la hora 10 quedan 45 unidades.
• A la hora 20 quedan 30 unidades.
• A la hora 30 quedan 15 unidades.