CURVA DE BAÑERA

Escuela Politécnica del Ejército Carrera de Ingeniería Mecánica Ingeniería en Mantenimiento Patricio López 2011-10-03 Tema: Bathtub Curve (Base don Time  – Dependent Failure Rate) Evolución de la tasa de fallos a lo largo del tiempo. Curva de bañera La duración de la vida de un equipo se puede dividir en tres periodos diferentes:

I.- Juventud. Zona de mortandad infantil. El fallo se produce inmediatamente o al cabo de muy poco tiempo de la puesta en funcionamiento, como consecuencia de: • Errores de diseño • Defectos de fabricación o montaje • Ajuste difícil, que es preciso revisar en las condiciones reales de funcionamiento hasta dar con la puesta a punto deseada.

II.- Madurez. Periodo de vida útil. Periodo de vida útil en el que se producen fallos de carácter aleatorio. aleatori o. Es el periodo de mayor duración, en el que se suelen estudiar los sistemas, ya que se supone que se reemplazan antes de que alcancen el periodo de envejecimiento.

III.- Envejecimiento Corresponde al agotamiento, al cabo de un cierto tiempo, de algún elemento que se consume o deteriora constantemente durante el funcionamiento. Estos tres periodos se distinguen con claridad en un gráfico en el que se represente la tasa de fallos del sistema frente al tiempo. Este gráfico se denomina “Curva de bañera”.  Aunque existen hasta seis tipos diferentes de curva de bañera, dependiendo dependiendo del tipo de componente del que se trate, una curva de bañera convencional se adapta a la siguiente figura:

En una curva de la bañera de tipo convencional se aprecian las tres zonas descritas anteriormente:

I. Zona de mortandad infantil: Las averías van disminuyendo con el tiempo, hasta tomar  un valor constante y llegar a la vida -útil. En esta zona fallan los componentes con defectos de fabricación, por lo que la tasa de averías disminuye con el tiempo. Los fabricantes, para evitar esta zona, someten a sus componentes a un "quemado" inicial ("burn-in" en inglés), desechando los componentes defectuosos. Este quemado inicial se realiza sometiendo a los componentes a determinadas condiciones extremas, que aceleran los mecanismos de fallo. Los componentes que pasan este periodo son los que nos venden los fabricantes, ya en la zona de vida útil.

II.Zona de vida útil, con tasa de fallos aproximadamente constante. Es la zona de mayor  duración, en la que se suelen estudiar los sistemas, ya que se supone que se reemplazan antes de que alcancen la zona de envejecimiento.

iii. Zona de envejecimiento: La que la tasa de averías vuelve a crecer, debido a que los componentes fallan por degradación de sus características por el transcurso de tiempo.  Aún con reparaciones y mantenimiento, las tasas de fallos aumentan, hasta que resulta demasiado costoso el mantenimiento.

Características La curva de la bañera es un gráfica que representa los fallos durante el período de vida útil de un sistema o máquina. Se llama así porque tiene la forma una bañera cortada a lo largo. En ella se pueden apreciar tres etapas: Fallos iniciales: esta etapa se caracteriza por tener una elevada tasa de fallos que desciende rápidamente con el tiempo. Estos fallos pueden deberse a diferentes razones como equipos defectuosos, instalaciones incorrectas, errores de diseño del equipo, desconocimiento del equipo por parte de los operarios o desconocimiento del

procedimiento adecuado. Fallos normales: etapa con una tasa de errores menor y constante. Los fallos no se producen debido a causas inherentes al equipo, sino por causas aleatorias externas. Estas causas pueden ser accidentes fortuitos, mala operación, condiciones inadecuadas y otros sucesos fortuitos. Fallos de desgaste: etapa caracterizada por una tasa de errores rápidamente creciente. Los fallos se producen por desgaste natural del equipo debido al transcurso del tiempo. Esta es una de doce formas que se han tipificado sobre los modos de fallas de equipos, sistemas y dispositivos

EL MANTENIMIENTO SISTEMÁTICO FRENTE A LAS TÉCNICAS PREDICTIVAS Un error fundamental que es necesario poner de manifiesto es que las famosas curvas de probabilidad de fallo vs tiempo de funcionamiento no se corresponden con las tan conocidas „curvas de bañera‟. En estas curvas se reconocían tres zonas: - Zona inicial, de baja fiabilidad, por averías infantiles - Zona de fiabilidad estable, o zona de madurez del equipo - Zona final, nuevamente de baja fiabilidad, o zona de envejecimiento. Como se daba por cierta esta curva para cualquier equipo, se suponía que transcurrido un tiempo (la vida útil del equipo), éste alcanzaría su etapa de envejecimiento, en el que la fiabilidad disminuiría mucho, y por tanto, la probabilidad de fallo aumentaría en igual proporción. De esta manera, para alargar la vida útil del equipo y mantener controlada su probabilidad de fallo era conveniente realizar una serie de tareas en la zona de envejecimiento, algo parecido a un „lifting‟, para que la fiabilidad aumentara.

La estadística ha demostrado que, tras estudiar el comportamiento de los equipos en una planta industrial, el ciclo de vida de la mayoría de los equipos no se corresponde únicamente con la curva de bañera, sino que se diferencian 6 tipos de curvas:

Curiosamente, la mayor parte de los equipos no se comportan siguiendo la curva A o ‘curva de bañera’ . Los equipos complejos se comportan siguiendo el modelo E, en el que la probabilidad de fallo es constante a lo largo de su vida, y el modelo F. Hay que señalar que según estudios realizados en aviación civil, la probabilidad de fallo del 68% de las piezas de un avión responde

La curva de la bañera Curva típica de evolución de la tasa de fallos

Existencia inicial de dispositivos defectuosos o instalados indebidamente con una tasa de fallos superior a la normal.

Esta tasa de fallos elevada va disminuyendo con el tiempo hasta alcanzar  un valor casi constante.

La tercera etapa de fallos de desgaste es debida a la superación de la vida prevista del componente cuando empiezan a aparecer fallos de degradación como consecuencia del desgaste. Se caracteriza por  un aumento rápido de la tasa de fallos.

Fallos normales o aleatorios. El comportamiento de la tasa es constante durante esta etapa y los fallos son debidos a las propias condiciones normales de trabajo de los dispositivos o a solicitaciones ocasionales 31 superiores a las normales.