Selección de la Técnica Óptima de Análisis de Fallos para Equipos Confiables

Aprender de fallas pasadas es la mejor manera de entender y prevenir futuras averías de equipos. En la práctica, ese proceso de aprendizaje cae bajo el paraguas del análisis de fallas.

Hoy en día, hay muchas técnicas de análisis de fallas para elegir. Todas vienen con un conjunto específico de ventajas, desafíos y casos de uso. Veamos qué está disponible, qué pasos necesita tomar y cuáles son las técnicas adecuadas para su situación.

¿Qué es el análisis de fallas?

El análisis de fallas es el proceso de recopilar y analizar datos de fallas, usualmente para identificar la causa raíz de un malfuncionamiento/avería de un activo. Esta información puede usarse para mejorar el diseño de máquina/componente, ajustar calendarios de mantenimiento y mejorar procesos de mantenimiento. En última instancia, su meta es mejorar la fiabilidad del activo.

El proceso de análisis de fallas generalmente se realiza después de que una falla ya ha ocurrido. Es una parte integral del proceso RCA (Análisis de Causa Raíz). Sin embargo, también puede usarse para determinar varios factores que podrían causar una falla potencial —así podemos seleccionar y aplicar los métodos de prevención correctos.

Dependiendo de su propósito, el análisis de fallas puede ser realizado por ingenieros de planta y mantenimiento, ingenieros de fiabilidad, o ingenieros de análisis de fallas.

Los ingenieros de mantenimiento realizan análisis de fallas primario basado en su conocimiento de operaciones de planta. Si el equipo interno no tiene la experiencia requerida, es aconsejable contratar consultores que provean servicios de análisis de fallas.

Por último, los ingenieros de fiabilidad emplean diferentes técnicas de análisis de fallas para mejorar la tolerancia a fallas y asegurar la robustez de su sistema.

Casos de Uso Comunes para Análisis de Fallas

Las razones más comunes para realizar análisis de fallas se discuten a continuación.

Identificación de Causas Raíz de Fallas

En muchos casos, las fallas de máquinas son manifestaciones a nivel de superficie de problemas más profundos que no se abordaron a tiempo. A veces, una combinación de diferentes factores lleva a una avería inesperada.

Dado que las averías son tan costosas y disruptivas, los equipos de mantenimiento necesitan poner mucho esfuerzo en prevenirlas. Además del mantenimiento rutinario, identificar causas raíz de fallas —y eliminarlas— es la mejor manera de mantener las averías a raya.

Prevención de Fallas Potenciales

Una máquina o sistema tiene muchos componentes interconectados e interdependientes. Estos componentes no tienen la misma probabilidad de causar una falla a nivel de sistema. La información y datos del sistema pueden usarse para analizar las probabilidades de fallas potenciales.

Pruebas y simulaciones pueden ejecutarse para encontrar los eslabones más débiles y mejorarlos —sea mediante ajustes de diseño o cambiando recomendaciones operativas y de mantenimiento.

Mejora del Diseño de Producto

Como acabamos de aludir en el párrafo anterior, el análisis de fallas puede hacerse para mejorar el diseño de equipo o componente. Los ingenieros pueden emplear diferentes técnicas de análisis de fallas para identificar problemas potenciales en sus diseños.

En un lado más práctico, también pueden realizar pruebas destructivas para evaluar las características de componentes y materiales que planean usar en su producto final.

Los insights ganados de estas pruebas y análisis se usan para crear o mejorar la calidad del producto.

Garantía de Cumplimiento

Regulaciones y estándares impuestos por gobiernos o cuerpos de la industria a menudo requieren análisis de fallas. Los métodos de análisis de fallas se usan para asegurar que el producto se adhiera a los estándares requeridos.

Evaluación de Responsabilidad

Procedimientos legales relacionados con fallas requieren que la causa de una falla sea analizada. Lo mismo se hace como parte de liquidaciones de reclamos de seguros específicos para asegurar que las condiciones del contrato se cumplan. En tales casos, el análisis de fallas podría ser un requisito legal.

Naturalmente, el resultado del análisis de fallas también puede usarse como protección contra litigios.

Pasos para Realizar Análisis de Fallas

Las técnicas de análisis de fallas varían ampliamente basadas en casos de uso específicos. Dicho esto, los pasos para realizar análisis de fallas siguen el mismo patrón.

Paso #1: Definir el Problema

Una declaración de problema bien definida es esencial para cualquier análisis profundo. El análisis de fallas requiere que los ingenieros definan el problema lo más claro y conciso posible. La declaración del problema debe contener detalles sobre:

• la falla que ocurrió
• los datos que necesitan recopilarse
• la técnica de análisis de fallas a usar
• las expectativas para el análisis de fallas (metas)

Paso #2: Recopilar Datos de Falla

Todos los datos relevantes deben recopilarse. Esto incluye tanto datos cuantitativos como cualitativos.

Los datos cuantitativos se refieren a datos de operaciones, datos de mantenimiento, edad de la máquina, etc. Pueden obtenerse:

• de registros de mantenimiento
• de base de datos CMMS o cualquier otra herramienta usada para monitorear salud y rendimiento de activos
• a través de solución de problemas
• realizando una inspección visual (como parte de investigación de falla)

Los datos cualitativos no pueden cuantificarse fácilmente. Tales datos se obtienen entrevistando operadores de máquinas, técnicos de mantenimiento, gerentes de operaciones, etc. Todos los datos relevantes concernientes a la falla deben recopilarse.

Paso #3: Crear una Línea de Tiempo de Falla

Las causas raíz resultan en una reacción en cadena que forma las fallas a nivel de superficie que observamos. Los datos de falla recopilados pueden arrojar luz sobre las secuencias de eventos que ocurrieron. Con suficiente información, el equipo realizando el análisis puede crear una línea de tiempo de falla. Esto sirve como ayuda visual y mental para el proceso de análisis.

Esperemos que la línea de tiempo proporcione claridad en la relación causa-efecto entre los eventos.

Paso #4: Seleccionar Datos Útiles y Descartar el Resto

La línea de tiempo creada en el paso anterior también se usa para identificar datos útiles. Los datos cuantitativos y cualitativos recopilados en el paso #2 se mapean a los eventos en la línea de tiempo. Los datos que encuentran lugar en la línea de tiempo son útiles para el análisis final.

El resto de los datos puede descartarse ya que no es relevante a los eventos que causaron la falla. Así, los equipos de análisis de fallas no perderán tiempo y esfuerzo analizando información irrelevante.

Paso #5: Administrar la Técnica de Análisis de Fallas Elegida

El siguiente paso es conducir la técnica de análisis de fallas elegida (las discutiremos en la siguiente sección). El método seleccionado depende del caso de uso específico, industria y la experiencia de los ingenieros de análisis de fallas conduciendo el análisis.

Paso #6: Revisar Resultados, Probar y Aplicar una Solución

El resultado del análisis de fallas se estudia en detalle. En la mayoría de las instancias, el propósito del análisis de fallas es implementar remedios que puedan prevenir futuras fallas. Diferentes soluciones propuestas se prueban y la mejor solución se usa para mejorar el sistema/máquina.

Técnicas Comunes de Análisis de Fallas

El análisis de fallas no es una ciencia exacta. Es una exploración curiosa de la causa verdadera detrás de las fallas y puede considerarse un oficio.

Aún así, el análisis de fallas no puede hacerse sin ninguna estructura. A lo largo de los años, los ingenieros desarrollaron bastantes técnicas que pueden usarse como marco para analizar todo tipo de fallas.

Las técnicas de análisis de fallas más populares se discuten a continuación.

5 Porqués

5 Porqués representa una metodología simple usada para identificar relaciones causa-efecto entre eventos. Se basa en preguntar "por qué" sucedió el problema inicial. La primera respuesta entonces forma la base para la siguiente pregunta "por qué". Seguimos preguntando hasta llegar a algo fundamental o completamente fuera de nuestro control.

Lectura recomendada: 5 Porqués: La Herramienta Definitiva de Análisis de Causa Raíz.

Diagrama de Espina de Pescado / Diagrama de Ishikawa

Diagrama de espina de pescado (también conocido como diagrama de Ishikawa) es una técnica de análisis de fallas visualizada en forma de espina de pescado. La cabeza representa el problema que estamos analizando mientras que las espinas representan causas potenciales.

El diagrama completo se basa en la idea de que múltiples factores pueden llevar a la falla/evento/efecto que estamos investigando. Es ampliamente usado para mejora de procesos en el campo médico, industria aeroespacial y TI.

Lectura recomendada: Cómo Usar la Herramienta Espina de Pescado para Análisis de Causa Raíz.

Análisis de Modos de Falla y Efectos (FMEA)

FMEA es una técnica de análisis de fallas preventiva. Se usa para predecir fallas potenciales con la ayuda de datos pasados y proyecciones futuras. Examina las formas potenciales en que una máquina falla y las consecuencias de cada tal falla.

El análisis de modos de falla y efectos es una técnica de análisis de fallas preventiva donde cada parte de un sistema es puesta bajo el escrutinio de un equipo experto. Sirve como marco para instigar sesiones de lluvia de ideas rigurosas.

La técnica es extensamente usada en ingeniería de fiabilidad, ingeniería de seguridad y control de calidad.

Lectura recomendada: FMEA y FMECA: Cómo Realizar Análisis de Modos de Falla y Efectos.

Análisis de Árbol de Fallas (FTA)

Análisis de árbol de fallas hace uso de relaciones de lógica booleana para identificar la causa raíz de la falla. Intenta modelar cómo la falla se propaga a través de un sistema. Esto ayuda a ingenieros de fiabilidad a crear sistemas bien definidos con redundancias apropiadas donde fallas de componentes no siempre cascada en fallas a nivel de sistema.

Fuente de imagen

El FTA es ampliamente usado en la industria aeronáutica, generación de energía y defensa.

Lectura recomendada: Qué es el Análisis de Árbol de Fallas y Cómo Realizarlo.

Gráficos de Pareto

Como regla general, en cualquier sistema, el 80% de los resultados (o fallas) son causados por el 20% de todas las razones potenciales.

El principio se llama principio de Pareto (algunos lo conocen como la regla 80-20). Este sesgo entre causa y efecto es evidente en muchas distribuciones diferentes, desde distribución de riqueza entre personas y países hasta causas de falla en una máquina.

Fuente de imagen

Los gráficos de Pareto son herramientas cuantitativas para identificar las causas raíz que causan la mayor cantidad de fallas. Son ampliamente usados en escenarios donde múltiples causas raíz deben abordarse pero los recursos son escasos.

Lectura recomendada: Cómo Conducir Análisis de Causa Raíz Usando Gráficos de Pareto.

Análisis de Barreras

Análisis de barreras es una metodología de análisis de causa raíz que determina las barreras a la seguridad del objetivo. Aquí el objetivo se define como el componente, máquina o sistema que debe ser protegido de falla.

Los diversos caminos que podrían causar falla de máquina se identifican. Elementos en estos caminos que actúan como barreras a la operación segura se determinan. Se alteran para eliminar los problemas en el sistema.

Fuente de imagen

El análisis de barreras identifica los impedimentos a operaciones exitosas. Las barreras son circunvaladas o eliminadas como resultado. Es una técnica de análisis de causa raíz ampliamente usada en la industria de TI.

Lectura recomendada: Ejemplo de Análisis de Barreras para Investigaciones de Causa Raíz.

Comparación Rápida de Técnicas de Análisis de Fallas

A continuación hay una tabla rápida que compara técnicas de AF basadas en el tiempo necesario para capacitar a su equipo interno para usarlas, cuánto toma conducir cada una, así como las principales ventajas y limitaciones de los respectivos métodos de análisis de fallas.

Conclusiones Clave

El análisis de fallas es una herramienta versátil que tiene muchos propósitos. Puede usarse para investigar fallas pasadas, entender mecanismos de falla y predecir modos de fallas futuras.

No hay una 'solución talla única' para conducir análisis de fallas. La selección de técnica dependerá de la meta del análisis, recursos disponibles, acceso a datos relevantes y lo que el equipo de análisis de fallas sabe y prefiere usar.