Introducción a los análisis de confiabilidad

Este tema ha tomado gran importancia en la ingeniería, sobre todo en lo que a mantenimiento se refiere, los conceptos aquí tratados se enfocan a sistemas eléctricos, sin embargo pueden ser aplicados a otras áreas.

Confiabilidad

Se define según la Reliability World Latin America “como la probabilidad de que un sistema, equipo o componente lleve a cabo su función adecuadamente durante un periodo dado bajo condiciones de operaciones previamente definidas y constantes (p.4)”. El tema de confiabilidad es aplicable en diversas disciplinas de la ingeniería moderna; en lo subsecuente de la investigación confiabilidad estará siempre referida dentro del contexto de los sistemas eléctricos.

Definiciones de la Confiabilidad

Para los análisis de confiabilidad es preciso definir algunas ecuaciones, al respecto la ESP OIL Engineering Consultants en su programa de adiestramiento Mantenimiento Basado en Confiabilidad 2006 hace referencia a ello:

Confiabilidad (R)

Disponibilidad (A): es el periodo de tiempo que un componente o sistema eléctrico esta en servicio (p.19).

Indisponibilidad (U): periodo de tiempo en el cual el equipo no está disponible (p.20)

Inconfiabilidad (Q): probabilidad de que el equipo falle en un periodo de tiempo. (p.26)

Tiempo medio para la primera falla (MTTF)

Tiempo medio entre fallas (MTBF)

Tiempo medio parado por falla (MDT)

Tiempo medio en servicio (MUT)

Tiempo medio de reparación (γ) (MTTR)

Tasa de falla (λ): numero de fallas en un componente por unidad de tiempo (p.20)

Tiempo (T)

Las ecuaciones que relacionan los términos anteriores:

 Otros conceptos de importancia en teoría de la confiabilidad los señala la ESP OIL Engineering Consultants como sigue:

Equipo eléctrico

Termino general que incluye; los materiales electro-mecánicos, equipos mayores y menores, dispositivos de protección, aparatos de comunicación, autómatas y software, motores eléctricos, equipos motrices, almacenadores de energía, entre otros, utilizados como componentes de una instalación eléctrica. (p.29)

Salida forzada:

Desenergización de equipo por una condición operacional o falla que no admite diferimiento. Esta definición aplica a Generadores, Transformadores, Interruptores y líneas. (p.30)

Interrupción:

La pérdida de suministro eléctrico en una o más cargas, se califica como falla cuando no ha sido programada. (p.30)

Equipo fuera de línea:

Sistema que está operando en todo momento, como un inversor que se alimenta de una fuente de respaldo en CD para mantener servidas las cargas AC a pesar de fallas en el suministro principal. (p.30)

  

Paro:

Será forzado cuando un componente  o sistema no está disponible para realizar apropiadamente su función debida a algún evento directamente asociado con dicho componente o el sistema. Se le llama paro programado cuando obedece a razones de construcción, mantenimiento o inspección. (p.30)

Tiempo de Reparación:

Se refiere al tiempo consumido por reparación de componentes averiados por una  falla. Es el tiempo transcurrido desde la ocurrencia del evento hasta que se restablece el sistema, mediante reparación del componente fallado o por su remplazo. Incluye tiempo por: diagnosticar el programa, localizar el componente fallado, la espera de partes y piezas, repara o remplazar, probar y re-energización del componente. No se trata del tiempo empleado en restaurar el servicio a una carga usando circuitos eternos. Los términos “tiempo de reparación” y “duración del paro forzado” se usan a menudo como sinónimos. Su duración depende directamente de la adversidad o normalidad del clima. (p.30)

Mantenimiento Eléctrico Preventivo:

Sistema de inspección planificado que incluye al menos: pruebas, limpieza, supervisión, reajustes, modificaciones, registro estadístico de datos, acciones correctivas y reparaciones  menores en equipos eléctricos con el propósito de minimizar la ocurrencia de fallas. (p.31)

  

Duración del Paro Programado:

El periodo transcurrido desde el inicio de un paro programado hasta finalizada la construcción, el mantenimiento preventivo o la inspección y el componente afectado retoma nuevamente su función. (p.31)

Tasa de Paros Programados:

El numero de paros programados establecidos para un componente por unidad de tiempo de exposición. Generalmente no se contabiliza en estudios de confiabilidad. (p.31)

Contingencia:

Cambio repentino en la configuración de la red eléctrica. Cuando  involucra un solo componente se le denomina simple y cuando son dos componentes se le denomina doble.

Aéreas de Control:

Término utilizado para segregar sectores de un  gran sistema eléctrico interconectado, cada área es responsable de su balance carga-generación y de satisfacer las pautas de reserva de generación y transmisión que permiten mayor confiabilidad con apoyo mutuo entre grandes redes.

Confiabilidad en Función del Tiempo

En otro orden de ideas, la confiabilidad de un sistema tiende a degenerarse a través del tiempo, Ricardo Baeza G. y otros en Evaluación de Confiabilidad de Sistemas de distribución Eléctrica en Desregulación define a la densidad de falla:

 Donde la función de confiabilidad  toma la siguiente expresión

Donde λ suele tomarse como constante, entonces la función es una distribución exponencial.

En la II parte de este tema se abordarán mas conceptos relativos a la confiabilidad y analisis.

Saludos

NG Cientificos