Ciencias Aplicadas a La Ingenieria

CIENCIAS APLICADAS A LA INGENIERIA MECANICA

MANTENIMIENTO INDUSTRIALTEMA: MODELOS ESTADISTICOS PARA PREDECIR LA FIABILIDAD DE MQUINAS Y SISTEMAS.

CONTENIDOINTRODUCCIONOBJETIVOSESTADO DE ARTEFUNDAMENTOS DE LA FIABILIDADTEORIA DE FIABILIDADAPLICACIONES

INTRODUCCINLa Estadstica es una rama de las Matemticas que permite la toma de decisiones ante situaciones de incertidumbre .Como ciencia aplicada a la Ingeniera Mecnica esta presente en el estudio de Fiabilidad de mquinas y sistemas en los procesos industriales.

INTRODUCCINLa Fiabilidad esta orientada a los fallos y en forma practica se define como: Calidad a travs del tiempo.Desde el punto de vista de Ingeniera: La Fiabilidad de una mquina, sistema, componente se puede definir como la probabilidad de funcionar correctamente durante un tiempo determinado en condiciones de operacin y ambientales establecida.

INTRODUCCINEl anlisis de fiabilidad se esta usando para pronosticar posibles fallas, as como para establecer una gestin eficiente de mantenimiento.El comportamiento histrico de las fallas de las mquinas/sistemas se puede describir estadsticamente por medio de anlisis de fiabilidad basado en modelos de distribucin probabilstica .

5INTRODUCCINEstablecer modelos de prediccin de la fiabilidad basados en la estadstica, tiene como objetivo cambiar el mantenimiento correctivo no programado y altamente costoso, por un mantenimiento preventivo planeado que dependa de los datos histricos de las mquinas.

6INTRODUCCINEn este seminario se presenta los fundamentos tericos de la fiabilidad, sus principales modelos: Excel; Weibull y aplicaciones.A travs del software FIASOFT se determinar los parmetros e ndices de fiabilidad que gobierna la Distribucin de Weibull.

INTRODUCCINLos talleres programados fortalecer el conocimiento e importancia de la Fiabilidad aplicado a la Ingeniera Mecnica.

ESTADO DE ARTE La fiabilidad se desarrolla a partir de:1941-1950. Segunda guerra mundial. Metodologa para estimar probabilidades de falla y expectativa de componentes mecnicos, electrnicos y elctricos.1950. En la exploracin espacial, satlites, sondas y vehculos tripulados.

ESTADO DE ARTE1970. Aplicacin en las plantas de generacin de energa, refineras. 1980. Sistemas industriales.Estudio del error humano ayudando a prevenir sus impactos en la seguridad, calidad y productividad.

ESTADO DE ARTELa Fiabilidad constituye una herramienta necesaria en la gestin moderna del diseo, construccin, operacin y mantenimiento de mquinas y sistemas .

Mquina: Conjunto piezas combinadas entre s, con el que se aprovecha, dirige o regula cualquier tipo de energa, para permitir o facilitar la realizacin de un trabajo.

FUNDAMENTOS DE LA FIABILIDAD

La Norma ISO 14224, caracteriza a las mquinas en niveles jerrquicos: Clase; sistema; subsistema y componentes.


Sistema: Conjunto de elementos discretos o componentes que interactan para el cumplimiento de una funcin determinada.


Sistema reparable: Conjunto de elementos que pueden volver a su estado de buen funcionamiento por acciones de mantenimiento. FUNDAMENTOS DE LA FIABILIDAD

Sistema no reparable: Conjunto de elementos que no pueden volver a su estado de buen funcionamiento por acciones de mantenimiento.


Componente: Parte de las mquinas o sistemas. Una falla en el componente provoca una prdida de capacidad del sistema o mquina.2. FUNDAMENTOS DE LA FIABILIDAD

FUNDAMENTOS DE LA FIABILIDADFiabilidad Garanta de buen funcionamiento. Seguridad que presenta un articulo. Efectividad de un articulo durante su funcionamiento. Cumplimiento con las normas establecidas de operacin.

La medida de la fiabilidad de una mquina/sistema, es la frecuencia con la cual ocurren las fallas en el tiempo.No hay fallas, la mquina es 100% confiable.Frecuencia de fallas es muy baja, la mquina es aceptable.Frecuencia de fallas es muy alta, la mquina es poco confiable.


FUNDAMENTOS DE LA FIABILIDAD"Fiabilidad de un mquina, sistema, componente es la probabilidad de funcionar correctamente, por un periodo de tiempo establecido, en condiciones operacionales y ambientales especificadas."

FUNDAMENTOS DE LA FIABILIDADAtributos:Probabilidad. Las mediciones de fiabilidad se realizan en trminos de probabilidad. Es un valor comprendido entre (0, 1).

FUNDAMENTOS DE LA FIABILIDADDesempeo satisfactorio. Cumplir la(s) funcin(es) para el cual fue diseado, usualmente son especificaciones del sistema.

FUNDAMENTOS DE LA FIABILIDADPerodo. Es la variable aleatoria de la fiabilidad y se refiere al tiempo de funcionamiento o duracin de vida, viene dado en horas, das, meses, aos, nmero de ciclos, kilmetros recorridos. El anlisis de esta variable implica el uso de las distribuciones.

FUNDAMENTOS DE LA FIABILIDADCondiciones de operacin. Son las condiciones en las que se espera que la mquina/sistema funcionen, incluyen factores como ubicacin geogrfica, medio ambiente, vibraciones, transporte, almacenamiento, cantidad de carga, etc.

Fallo: Es un evento cuya realizacin provoca la prdida de capacidad de trabajo, de forma total o parcial.


Tipos de fallos:Fallos por azar: Se presentan en forma imprevista a causa por la variacin brusca de parmetros de funcionamiento y errores humanos.Fallos catastrficos: Aquellos que conducen a la alteracin completa de la capacidad de trabajo. Fracturas, deformaciones.FUNDAMENTOS DE LA FIABILIDAD

Fallos por degradacin: Relacionados con el desgate Fallos primarios: Se presentan en forma directa. (Fallos independientes). Fallos secundarios: Se presentan como consecuencia del fallo de otro componente. Fallos infantiles: Se presentan durante el periodo infantil. Asentamiento.


Un fallo causara la transicin de una mquina o equipo de su estado satisfactorio (SoFu) a su estado insatisfactorio conocido como estado de fallo (SoFa).Una mquina, sistema, componente reparable durante su vida operacional hasta el da de su baja flucta entre SoFu y Sofa. Los estados de la mquina durante su proceso de uso se llama perfil de funcionalidadFUNDAMENTOS DE LA FIABILIDAD

28FUNDAMENTOS DE LA FIABILIDAD

Perfil de funcionalidad.

29FUNDAMENTOS DE LA FIABILIDADCausas de las fallas.Defectos de diseo.Defectos de materiales.Manufactura y montaje.Imprevisiones en las condiciones de servicio.Mantenimiento deficiente.Malas practicas de operacin.

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TEORIA DE FIABILIDADIntroduccin

La Teora de la Fiabilidad se ocupa principalmente de las fallas de los artculos. Sin embargo, no indaga tanto en los fenmenos que las causan sino en la frecuencia con que ocurren. Por lo tanto no es una teora fsica de las fallas, sino una teora estadstica, una teora de probabilidades.

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TEORIA DE FIABILIDADIntroduccin

La informacin disponible se puede representar matemticamente y grficamente a travs de modelos matemticos estadsticos como: distribuciones Exponencial y de Weibull.

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TEORIA DE FIABILIDADndices de Fiabilidad

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TEORIA DE FIABILIDADCurva de la baeraLa curva de la baera es un grfica que refleja el comportamiento del sistema, equipos o mquina, relacionando su tasa de fallas respecto a su tiempo de trabajo.Curva de la baera

TEORIA DE FIABILIDADDistribucin Exponencial.

TEORIA DE FIABILIDADDistribucin Exponencial

TEORIA DE FIABILIDADDistribucin WeibullLa distribucin de Weibull, que recibe su nombre del investigador sueco que la desarrollo.Sus parmetros son: Forma () () y Escala ().Es esencialmente una familia de distribuciones que puede asumir las propiedades de otras distribuciones. Exponencial =1 ; Normal =4

TEORIA DE FIABILIDADDistribucin WeibullEn general es de gran aplicacin en el campo de la mecnica.Permite solucionar los siguientes problemas:Pronstico y prediccin de fallasEvaluacin de planes de accin correctivos. Planeacin de estrategias de mantenimiento y remplazo.Pronostico de repuestos.5. Prediccin de costos.

TEORIA DE FIABILIDADDistribucin Weibull

TEORIA DE FIABILIDADDistribucin Weibull

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