tareas ´predictivas - capitulo 2

TECSUP PFR Mantenimiento Predictivo

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UNIDAD II

TAREAS PREDICTIVAS 1. TAREAS BASADAS EN LA CONDICIN DE LOS EQUIPOS

A menudo existe una pequea o tal vez ninguna relacin entre cunto tiempo un recurso ha estado en servicio y cundo probablemente fallar. Sin embargo, aunque muchos tipos de falla no estn relacionados con la edad, en muchos casos, nos da alguna advertencia de lo que est ocurriendo o de lo que est en proceso de ocurrir. Si se logra encontrar evidencias de que algn elemento est en la etapa final de falla, es posible estar aun a tiempo de tomar medidas que prevengan una falla catastrfica y evitar sus consecuencias. La Figura 1 ilustra lo que pasa en la fase final de la falla. Esta se llama la curva P-F, porque muestra como empieza una falla, desde el inicio del deterioro hasta el punto en que esta puede detectarse y corregirse (punto P ), y luego, si no se detecta y corrige, contina el deterioro, normalmente en forma acelerada hasta que alcance el punto de falla funcional ( F ).

El punto en el proceso de funcionamiento de la mquina en el que es posible detectar si una falla est ocurriendo o est prxima a ocurrir es conocido como falla potencial.

Punto donde la falla empieza a ocurrir ( no necesariamente relacionada con la edad )

Punto donde se percibe la falla ( falla potencial )

Punto donde ocurre la falla ( falla funcional )

Tiempo

Condicin

Figura 1 La curva P-F

P

F

Mantenimiento Predictivo TECSUP PFR

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Una falla potencial es una condicin identificable La cual indica que una falla funcional est ocurriendo O est a punto de ocurrir.

En la prctica, hay miles de maneras de saber si estas fallas estn en proceso de ocurrir. Algunos ejemplos de fallas potenciales, pueden ser las siguientes:

Manchas por sobrecalentamiento que muestran el deterioro del refractario de un horno o tambin del aislamiento elctrico.

Vibraciones que indican la inminente falla de los cojinetes. Fisuras que muestran fatiga del metal. Partculas en el aceite de una caja de engranajes que muestran una inminente

falla de los engranajes, etc.

Si una falla potencial se descubre entre el punto P y el punto F en la Figura 2.1, es posible tomar acciones para prevenir o evitar las consecuencias de la falla funcional. (Sea que esto fuera o no, el tomar acciones significativas depende de qu tan rpido ocurra la falla). Las tareas definidas para detectar fallas potenciales se conocen como tareas basadas en la condicin de los equipos. Las tareas basadas sobre la condicin de los equipos, promueven la inspeccin de fallas funcionales, as se pueden realizar acciones que prevengan las fallas funcionales o eviten sus consecuencias. Las tareas basadas en la condicin de los equipos, son llamadas as porque los elementos que son inspeccionados, siguen prestando servicio con la condicin que se encuentren en condiciones estndares. Esto tambin es conocido como mantenimiento predictivo (porque se est intentando predecir si - y posiblemente cuando - el artculo va a fallar en base a su rendimiento actual) o mantenimiento basado en la condicin (porque las acciones que corrigen y evitan mayores consecuencias se basan en las condiciones en las que se encuentra el equipo). EL INTERVALO P-F En suma, para la propia falla potencial, se necesita considerar el tiempo (o el nmero de ciclos de carga) que pasa entre el punto en que ocurre una falla potencial - en otras palabras, el punto en el cual esto llega a ser detectable - y el punto donde el deterioro tiende hacia una falla funcional. En la Figura 2, se muestra el intervalo conocido como el intervalo P-F. El intervalo P-F trata de decir cun a menudo deben hacerse las tareas basadas en la condicin del equipo, si se desea detectar las fallas potenciales antes que se transforme en falla funcional, el intervalo entre inspecciones debe ser menor que el intervalo P-F. Las tareas basadas en la condicin de los equipos deben realizarse en intervalos de tiempo menores que el intervalo P- F


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El intervalo P-F tambin es conocido como el periodo de advertencia, tiempo previo a la falla o periodo de desarrollo de la falla. Esto puede ser medido en alguna unidad que proporcione una indicacin de la exposicin a la carga (tiempo de funcionamiento, unidades producidas, ciclos de arranque - parada, etc.) pero por razones prcticas esto es a menudo medido en trminos de tiempo transcurrido. Para diferentes tipos de fallas esto vara desde fracciones de segundo hasta muchas dcadas. Se debe notar que si una tarea basada en la condicin se realiza a intervalos ms largos que el intervalo P-F, existe la posibilidad de perder el rastro de la falla totalmente. Por otro lado, si se realiza la tarea en intervalos que es un porcentaje pequeo del intervalo P-F, se desperdiciar recursos en la inspeccin de procesos.

Por ejemplo, si el intervalo de P-F para un tipo de falla dado es de dos semanas, la falla ser detectada si el tem es inspeccionado una vez por semana. Recprocamente si es inspeccionado una vez al mes, es posible perder por completo el proceso de falla. De otra manera si el intervalo de P-F es de tres meses es un esfuerzo desperdiciado el inspeccionar el tem a diario. En la prctica es suficiente seleccionar una frecuencia de tareas igual a la mitad del intervalo P-F. Esto asegura que la inspeccin detectar la falla potencial antes que ocurra la falla funcional, mientras tanto (en la mayora de los casos) esta seleccin provee una razonable cantidad de tiempo para hacer algo al respecto. Esto lleva al concepto de intervalo neto P-F. EL INTERVALO NETO P- F El intervalo neto P-F es el mnimo tiempo que transcurre entre el descubrimiento de la falla potencial y la ocurrencia de la falla funcional. Esto est ilustrado en las figuras 3 y 4, ambas muestran una falla con un intervalo P-F de 9 meses.

Tiempo

Condicin

Figura 2 El intervalo P-F

P

F

El intervalo P-F es el intervalo entre la ocurrencia de una falla potencial y su decaimiento hacia una falla funcional.

Intervalo P_F


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La figura 3 muestra que si el tem es inspeccionado mensualmente, entonces el intervalo neto es 8 meses. Por otro lado, si se inspecciona en intervalos de 6 meses como se muestra en la figura 4, el intervalo neto es de 3 meses. As en el primer caso la cantidad mnima de tiempo disponible para hacer algo respecto de la falla es cinco meses ms que en el segundo caso, pero las tareas de inspeccin han de ser hechas seis veces ms a menudo.

El intervalo neto P-F gobierna la cantidad de tiempo disponible para decidir qu accin es necesaria para reducir o eliminar las consecuencias de la falla. Dependiendo del contexto operativo del equipo, las advertencias de falla permiten a los usuarios del equipo reducir o eliminar las consecuencias de varias formas, como las que siguen: Parada: las acciones correctivas pueden planearse en un momento en el que no se interrumpan las operaciones. La oportunidad de poder planear las acciones correctivas con propiedad, significa que probablemente sean ejecutadas con rapidez. Por ejemplo, si a un dispositivo elctrico se le detecta que esta sobrecalentado poco antes de quemarse, puede que sea posible reemplazarlo cuando la mquina est parada. Notar que en este caso la falla no fue prevenida con la debida anticipacin, (pudiendo suceder cualquier cosa) pero las consecuencias operacionales de la falla fueron evitadas. Costo de Reparacin: los usuarios deben estar dispuestos a tomar acciones que eliminen daos secundarios que podran causar fallas imprevistas. Esto puede reducir el tiempo fuera de servicio o tiempo de parada y los costos de reparacin asociados con la falla. Por ejemplo, una advertencia oportuna podra permitir a los usuarios de una mquina, apagarla antes de que colapsen los rodamientos evitando el contacto entre el rotor y el estator.

Condicin

Figura 3 El intervalo neto P-F( 1 )

P

F

Intervalo P-F: 9 meses

Intervalo Neto P-F: 8 meses

Intervalo de Inspeccin: 1 mes

Tiempo


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Seguridad: el advertir las fallas proporciona tiempo para realizar por ejemplo, la parada de la planta , antes que la situacin llegue a ser peligrosa, o para desplazar personas que puedan encontrarse en peligro. Por ejemplo si una fisura en una pared se descubre a tiempo, puede ser posible apuntalar sus cimientos y prevenir se siga deteriorando y que se venga abajo. Es muy probable que se tenga que evacuar el edificio, mientras se realiza la reparacin, pero por lo menos, se evitaran consecuencias mayores en caso la pared caiga. Para que una tarea basada en la condicin sea tcnicamente factible, el intervalo neto P-F, debe ser ms largo que el tiempo requerido para tomar acciones y as evitar o reducir las consecuencias de la falla. Si el intervalo P-F es demasiado corto para realizar una accin sensata, entonces la tarea basada en la condicin no es factible tcnicamente. En la prctica, el tiempo requerido vara ampliamente. En algunos casos es cuestin de horas ( hasta el fin de un ciclo de operacin o el trmino del turno ) o incluso minutos ( parar una mquina o evacuar un edificio ). En otros casos puede ser semanas o incluso meses (hasta una parada de la planta). En general, intervalos de P-F ms largos son deseables por dos razones:

Es posible llevar a cabo lo necesario para evitar las consecuencias de la falla (incluyendo la planificacin de acciones correctivas) de una manera ms considerada y por lo tanto ms controlada.

Se requieren menos inspecciones basadas en la condicin

Esto explica por qu est destinndose tanta energa en encontrar las condiciones de falla potencial y las tcnicas basadas en la condicin asociados a intervalos P-F lo ms largos posibles. Sin embargo, notar que en ciertos casos es posible usar intervalos P-F muy pequeos. Por ejemplo, fallas que afectan el balanceo de grandes ventiladores causan serios problemas muy rpidamente; por lo cual se usan sensores de vibracin en lnea para detener los ventiladores cuando tales

Condicin

Figura 4 El intervalo neto P-F( 2 )

P

F

Intervalo P-F: 9 meses

Intervalo Neto P-F: 3 meses

Intervalo de Inspeccin: 6 meses

Tiempo


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fallas ocurran. En este caso el intervalo P-F es muy corto, por lo tanto el monitoreo es continuo. Notar una vez ms, que los dispositivos de monitoreo estn siendo usados para evitar las consecuencias de la falla. CONSISTENCIA DEL INTERVALO P- F La curva P-F aparentemente podra decirse que es constante. Pero de hecho, esto no es verdad y actualmente algunos varan en un amplio rango de valores, como muestra la figura 5. Por ejemplo, cuando se discute el intervalo P-F asociado a un cambio en los niveles de ruido de algn equipo, se podra decir que esto sucede por algn motivo desde dos semanas hasta tres meses antes de colapsar; pero, en otro, desde que una fisura fue detectada en una estructura pueden pasar seis meses hasta cinco hasta el momento en que la estructura falla.

Evidentemente, en estos casos debe seleccionarse un intervalo de tareas que sea substancialmente menor que el ms corto de los probables intervalos P-F. De esta manera, podemos ser razonablemente certeros para detectar fallas potenciales antes que estas devengan en fallas funcionales Si el intervalo neto P-F asociado con este mnimo intervalo es lo bastante grande, de tal forma que permite tomar acciones que contrarresten las consecuencias de la falla, entonces la tarea basada en la condicin es tcnicamente factible. De otro lado, si el intervalo P-F es extremadamente inconsistente (incoherente) -como algunos de ellos pueden ser - entonces no es posible establecer un intervalo

Condicin

Figura 5 Intervalo P-F inconsistente

P

F1 F2

Intervalo P-F lo ms grande posible

Intervalo P-F

lo ms pequeo posible

Tiempo


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de tareas adecuado, y las tareas en cuestin deberan ser abandonadas en favor de algunas otras alternativas que contrarresten las fallas. FACTIBILIDAD TCNICA DE TAREAS BASADAS EN LA CONDICIN El criterio que debe satisfacer cualquier tarea basada en la condicin para ser tcnicamente factible puede resumirse como sigue: La programacin de tareas basadas en la condicin es tcnicamente factibles si:

Es posible definir una condicin de falla potencial clara. El intervalo de P-F es razonablemente consistente. Es prctico monitorear los tems en intervalos menores que el intervalo P-F. El intervalo neto P-F es lo bastante grande para ser usado ( en otras palabras

adecuado para tomar acciones que reduzcan o eliminen las consecuencias de las fallas funcionales ).

2. TCNICAS EMPLEADAS PARA TAREAS BASADAS EN LA CONDICIN

Las tcnicas para realizar tareas basadas en la condicin se dividen en cuatro categoras que son las siguientes:

Tcnicas de monitoreo de condicin, que involucran el uso de equipo especializado para monitorear la condicin de otros equipos.

Tcnicas basadas en las variaciones de la calidad del producto.

Tcnicas de monitoreo de efectos primarios, el cual considera el uso inteligente de instrumentos existentes y equipo de monitoreo de procesos.

Tcnicas de inspeccin basadas en los sentidos humanos.

MONITOREO DE CONDICION Las mejores tcnicas de mantenimiento basado en la condicin de los equipos, involucran el uso de algn tipo de equipamiento para detectar fallas potenciales. En otras palabras, se utiliza algn equipo para monitorear la condicin de otro equipo. Estas tcnicas son conocidas como monitoreo de condicin para distinguirlas de los otros tipos de mantenimiento basado en la condicin. El monitoreo de condicin comprende cientos de diferentes tcnicas, as que el estudio detallado de cada uno de ellos est fuera del alcance del presente texto. Todas estas tcnicas son diseadas para detectar los efectos de las fallas (precisamente, efectos de fallas potenciales, como cambios en los niveles de vibracin, cambios en la temperatura, partculas en el lubricante, fugas, etc.). Se pueden clasificar de muchas maneras segn su aplicacin, pero en este caso los vamos a clasificar segn los efectos:

Efectos dinmicos.- El monitoreo de los efectos dinmicos detecta fallas potenciales (especialmente relacionados con equipos rotatorios), los cuales emiten una anormal cantidad de energa emitida en forma de ondas tales como


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la vibracin, pulsos y efectos acsticos. Algunas de estas tcnicas son las siguientes: anlisis vibracional, impulso de choque, anlisis ultrasnico, emisin acstica, etc.

Efectos de partculas.- El monitoreo de las partculas detecta fallas potenciales debido a partculas de diferentes tamaos y formas que estn en el medio donde los elementos estn operando. Algunas de estas tcnicas son las siguientes: Anlisis ferrogrfico, presin diferencial, contador de partculas, sensor ferromagntico, sensor de escombros de todos los metales, grado de filtracin, etc.

Efectos qumicos.- El monitoreo qumico detecta fallas potenciales los cuales han sido causados por cantidades de elementos qumicos dentro del medio. Por ejemplo: la espectroscopia por emisin o absorcin atmica, la espectrometra, espectroscopa infrarroja, cromatografa de gases, microscopia electrnica, corrosin electroqumica, analizador de escape de gases, etc.

Efectos fsicos.- Los efectos fsicos de fallas abarcan cambios en la apariencia fsica o estructura de los equipos los cuales pueden ser detectados directamente, y las tcnicas de monitoreo detectan fallas en forma de crujidos, fracturas, los efectos visibles de desgaste y cambios dimensionales. Algunos ejemplos son los siguientes: lquidos y tintes penetrantes, inspeccin por partculas magnticas, ultrasonido por la tcnica del pulso-eco, rayos x, etc.

Efectos de la temperatura, las tcnicas del monitoreo de la temperatura ven las fallas potenciales que causan la elevacin de la temperatura del propio equipo. Algunas de estas tcnicas son: Buscadores infrarrojos, todo lo que es termometra.

Efectos elctricos.- Las tcnicas de monitoreo elctrico muestran los cambios en la resistencia, conductividad, fuerza dielctrica y potencial. Algunas de estas tcnicas son las siguientes: Resistencia elctrica, monitoreo del potencial, medida del factor de potencia, pruebas de megger, anlisis de circuito del motor, descarga parcial, etc.

Estas tcnicas pueden verse como versiones altamente mejoradas de los sentidos humanos. Muchos de ellos son de hecho muy sensibles, y unos pocos dan varios meses (si no varios aos) de advertencia de la falla. Sin embargo, la mayor limitacin de casi todos los dispositivos de monitoreo de condicin es que monitorean solamente una condicin. Por ejemplo un analizador de vibracin solo monitorea vibracin y no puede detectar cambios qumicos o de temperatura. As lo que poseen en sensibilidad, no lo tienen en versatilidad (caracterstica inherente de los sentidos humanos). Los intervalos P-F asociados con las diferentes tcnicas de monitoreo varan desde unos pocos minutos hasta muchos meses. Diferentes tcnicas determinan fallas con diferentes grados de precisin. Estos factores deben considerarse cuando se evala la factibilidad de alguna tcnica.


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En general las tcnicas de monitoreo de condicin pueden ser espectacularmente efectivas cuando se les usa apropiadamente, pero cuando son inadecuadas llegan a ser muy caras y ocasionan lamentables prdidas de tiempo. Como resultado, el criterio para evaluar cuales tareas basadas en la condicin son tcnicamente factibles y cules deben ser aplicadas con rigurosidad en las tcnicas de monitoreo de condicin.

VARIACIN DE LA CALIDAD DEL PRODUCTO En algunas industrias, una fuente importante de datos sobre fallas potenciales es la funcin gestin de la calidad. A menudo la ocurrencia de un defecto en un artculo producido por una mquina se relaciona directamente a un tipo de falla en la propia mquina. Muchos de estos defectos surgen gradualmente, y proporcionan oportuna evidencia de fallas potenciales. Si los procedimientos de recoleccin y evaluacin de datos ya existen, cuesta muy poco usarlos para proporcionar advertencia de falla del equipo. Una tcnica popular que puede usarse a menudo en este caso, es el Control Estadstico de Procesos. El Control Estadstico de Procesos vincula la medicin de algunas caractersticas de un producto, tal como una dimensin, nivel de llenado o peso del producto empacado, y usar las mediciones para llegar a conclusiones sobre la estabilidad del proceso. Por ejemplo, la Figura 6, muestra una tpica carta de Control Estadstico de procesos en la cual al comienzo las lecturas estn en control. Luego ocurre una falla lo que causa que las mediciones iniciales tiendan hacia cierta direccin. Por ejemplo, en el rectificado cilndrico, el dimetro de las sucesivas piezas se incrementar debido al desgaste de muela, hasta que las distancias entre centros sean ajustadas o la muela reemplazada. En la zona 2 en la Figura 6 el proceso est fuera de control pero todava dentro de la especificacin. Este cambio del promedio es una condicin claramente identificable que indica que una falla funcional est prxima a ocurrir. En otras palabras, esto es una falla potencial. Si nada se hace para rectificar esta situacin, el proceso eventualmente empezar a producir productos fuera de las especificaciones, como se muestra en la zona 3 en la Figura 6.


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Este ejemplo describe solo uno de los muchos caminos en los que el Control Estadstico de Procesos puede emplearse para medir y manejar la variabilidad de los procesos. Por lo tanto, el punto clave a anotar en esta etapa es que si las desviaciones en cartas semejantes a estas pueden ser relacionadas directamente para especificar tipos de falla, luego las cartas son fuentes de data sobre la condicin la cual puede realizar una valiosa contribucin a los esfuerzos de mantenimiento proactivo global.

MONITOREO DE EFECTOS PRIMARIOS Efectos primarios (velocidad, flujo, presin, temperatura, potencia, corriente, etc.) conforman otra fuente de informacin sobre la condicin de equipo. Dichos efectos pueden ser monitoreados por una persona que lee un dispositivo y quizs registre la lectura manualmente, por una computadora como parte de un proceso de control, o ms an por una tradicional carta de registro. Los registros de estos efectos o sus derivados son comparados con la informacin referencial de dichos efectos, logrando de esta manera proporcionar evidencia de una falla potencial. Sin embargo, en el caso de la primera opcin, es decir la lectura tomada por una persona en particular, hay que tener cuidado y estar seguro que:

Sobre el l imite de control

Sobre el l imite de las especificaciones

Bajo el l imite de control

Bajo el l imite de las especificaciones

Pe

rfo

rma

nce

me

dia

de

se

ad

a

1 32

Dentro de control y

especificaciones

= OK

Fuera de control y dentro

de especificaciones

= falla potencial

Fuera de control y fuera de

especificaciones

= falla funcional

Figura 3.6 .- Mantenimiento basado en la condicin y Control Estadistico de ProcesosFigura 2.6 Mantenimiento en la condicin y control estadstico de procesos.


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La persona que toma la lectura sepa cul debe ser la lectura cuando todo va bien, cuando la lectura corresponde a una falla potencial y cuando corresponde a una falla funcional.

Las lecturas se tomen con una frecuencia menor que el intervalo P-F

Que el dispositivo de medicin sea mantenido en buen estado, suficientemente preciso para que cumpla su propsito

El proceso de toma de lecturas puede simplificarse grandemente si los rangos de medidas son marcadas ( o incluso coloreadas ). En este caso, todos los operadores - o cualquier inspector - solo necesitan dar una mirada al reloj o indicador y reportar si el puntero est en la zona de funcionamiento normal (color verde), zona de falla potencial ( color amarillo), o toma una accin ms drstica si est en la zona de falla funcional (color rojo). Sin embargo las lecturas deben ser realizadas en intervalos menores que el intervalo P-F. LOS SENTIDOS HUMANOS Tal vez las tcnicas ms conocidas de inspeccin basadas en la condicin son aquellas basadas en los sentidos humanos ( vista, odo, tacto y olfato ). Las dos principales desventajas de usar los sentidos para detectar fallas potenciales son:

En el momento en que es posible detectar muchas fallas usando los sentidos humanos, el proceso de deterioro ya est bastante avanzado. Esto significa que los intervalos P-F son usualmente cortos, as que las inspecciones deben ser hechas ms frecuentemente y las respuestas tienen que ser ms rpidas.

El proceso es subjetivo, esto dificulta el desarrollo de un criterio preciso de inspeccin, y las observaciones dependen mucho de las experiencias y an del estado mental del observador.

Sin embargo, las ventajas de usar los sentidos son:

El ser humano promedio es muy verstil y puede descubrir una amplia variedad

de condiciones de falla, al contrario de una tcnica de monitoreo de condicin slo pueden usarse para monitorear un tipo de falla potencial.

Esto puede ser muy rentable, si el monitoreo es hecho por personal que est cerca o de alguna forma relacionado con los equipos en el curso de sus deberes normales.

Un ser humano puede ser entrenado para juzgar la severidad de una falla potencial y adems tomar una accin apropiada para contrarrestar sus consecuencias, mientras que un dispositivo de monitoreo de la condicin solamente puede leer y enviar seales.

Seleccionando la categora correcta Muchos tipos de fallas son precedidos por ms de una - a menudo muchas - fallas potenciales, debido a esto podran ser apropiadas ms de una tarea basada en la condicin. Cada una de estas tendra un diferente intervalo P-F y cada una requerira diferentes tipos y niveles de habilidad.


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Por ejemplo, considerar un rodamiento de bolas cuya falla puede describirse como rodamiento con un desgaste normal. La figura 7 muestra como esta falla podra ser precedida por una variedad de fallas potenciales, cada una de las cuales podra ser detectada por una diferente tarea basada en la condicin. Esto no significa que todos los rodamientos de bolas exhibirn estas fallas potenciales, ni tampoco los mismos intervalos P-F. La efectividad de una tcnica depende mucho del contexto operativo del rodamiento. Por ejemplo:

El rodamiento puede ser enterrado en el fondo de una mquina, donde es prcticamente imposible monitorear sus caractersticas vibracionales.

Es posible detectar partculas en suspensin en el aceite, si el rodamiento est operando totalmente sumergido en el sistema de lubricacin.

Los niveles de ruido en la planta pueden ser tan altos que hace imposible detectar el ruido efectuado por el rodamiento cuando falla.

Condicin

P2 P1

P3 P1

P4

F

Figura 7 Diferentes fallas potenciales que pueden ser precedidas por un tipo de falla.

Punto donde la falla comienza

Tiempo

Cambios en las caractersticas de vibracin que pueden ser detectados por anlisis vibracional: Intervalo P-F de 1-9 meses

Partculas detectadas por anlisis del aceite: Intervalo P-F de 1-6 meses

Ruido audible: Intervalo de 1-4 semanas

Falla funcional (Rodamiento

agarrotado)

Calentamiento (Por contacto): Intervalo P-F de 1-5 das


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Es imposible tocar el rodamiento y sentir si recalienta cuando este se encuentra encerrado (encapsulado).

Esto significa que una categora de tareas no siempre tendr mejor rendimiento en costo y efectividad que otra. Es importante tener esto en mente, debido a que hay una tendencia en mostrar a un monitoreo de condicin en particular como la respuesta a nuestros problemas de mantenimiento. De hecho, el monitoreo de condicin es, tcnicamente factible para no ms del 20% de los tipos de las fallas y considerable en menos de la mitad de los casos. (Las cuatro categoras de mantenimiento basado en la condicin juntas son normalmente convenientes para aproximadamente del 25-35% de los tipos de fallas). Esto no significa que el monitoreo de condicin no debera ser usado - donde este es conveniente se obtienen buenos resultados - pero se debe de desarrollar estrategias convenientes para manejar el otro 90% de nuestros tipos de fallas. En otras palabras el monitoreo de condicin es solo una parte de la respuesta - y una parte bastante pequea. Para evitar preferencias en las tareas de seleccin, necesitamos: Considerar todas las advertencias que sean razonablemente probables de

preceder a cada tipo de falla, junto al rango total de tareas basadas en la condicin que podran ser usadas para detectar estas advertencias.

Aplicar un riguroso criterio de seleccin de tareas para determinar cual o cuales de ellas nos da el camino ms rentable de anticipacin a un determinado tipo de falla considerada.

3. TAREAS BASADAS EN LA CONDICION: ALGUNOS DE LOS PELIGROS

Cuando consideramos la factibilidad tcnica del mantenimiento basado en la condicin, dos puntos necesitan de un especial cuidado. Los concernientes a la distincin entre falla potencial y funcional, y la distincin entre falla potencial y la edad. Se puede discutir ambos puntos: Falla potencial y falla funcional Frecuentemente surge confusin sobre la distincin entre falla potencial y funcional. Esto normalmente sucede porque ciertas condiciones pueden considerarse como potenciales en un contexto determinado y como funcionales en otro contexto diferente. Por ejemplo la prdida de fluido por la junta de una tubera puede considerarse como falla potencial si la tubera transporta agua y la tarea en este caso es chequear las juntas para detectar pequeas perdidas y la frecuencia de chequeo est basada en cuanto tiempo dicha fuga aceptable se va a convertir en una fuga inaceptable razn por la cual una accin correctiva debera de iniciarse. Sin embargo, si la misma tubera transportara una sustancia txica (cianuro por ejemplo), cualquier fuga estara considerada como una falla funcional, razn por la cual no es factible realizar una tarea para detectar fugas sino que debera encontrarse algn otro mtodo para administrar la falla; esto ciertamente exigira alguna clase de modificacin.


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Este ejemplo pone nfasis en que tan importante es convenir el significado de un incidente funcional antes de considerar lo que debe hacerse para prevenirlo. El P-F intervalo y la edad de operacin Cuando se aplican estos principios por primera vez, frecuentemente hay dificultad en distinguir entre la vida de un componente y el intervalo P-F. Esto conduce a frecuencias de tareas basadas en la condicin sobre una real o imaginaria vida del componente. La vida es normalmente mucho ms grande que el P-F intervalo. La vida de un componente se mide desde el momento que entra en servicio hacia delante, y el intervalo P-F se mide desde el punto de falla funcional hacia atrs, de esta manera, estos dos conceptos no tienen relacin. La distincin es importante porque las fallas que no estn relacionadas con la edad (en otras palabras, fallas al azar) estn probablemente precedidos por una advertencia.

Por ejemplo en la figura 8 se representa un componente el cual falla al azar. Uno de los componentes fallo despus de cinco aos, un segundo componente despus de seis meses y un tercer componente despus de tres aos. En cada caso, la falla funcional fue precedida por una falla potencial con un intervalo P-F de cuatro meses. En la figura se muestra que para detectar las fallas potenciales se necesita hacer una tarea de inspeccin cada seis meses. Debido a que las fallas ocurren al azar no se puede conocer cuando suceder la siguiente falla por lo tanto el ciclo de inspecciones debe iniciarse tan pronto como el tem es puesto en servicio. En otras palabras la medida del tiempo de las inspecciones no tiene que hacerse en funcin a la edad o vida del componente. Sin embargo, esto no significa que las tareas basadas en la condicise aplican solo a tems que fallan al azar sino que tambin pueden aplicarse a tems que sufren fallas relacionadas a la edad

1 5 4 3 2

F2 F1 F3

Falla ocurre al azar

falla potencial detectada mnimo dos meses antes

de la falla funcional

inspecciones hechas en

intervalos de dos meses

intervalo P-F = 4 meses

Edad (aos)

Figura 8 Fallas al azar y el intervalo P-F


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4. CURVAS P-F LINEALES Y NO LINEALES La etapa final de deterioro puede ser descrito por la curva o intervalo P-F. Se ver en este captulo la curva con ms detalle empezando con una curva P-F no lineal y luego una curva P-F lineal. La etapa final del deterioro. Curva P-F no lineal En el diagrama del intervalo P-F visto hasta este momento, el deterioro es normalmente acelerado en la etapa final. Para ver porque sucede esto habra que analizar en ms detalle que sucede cuando un rodamiento de bolas falla debido a un desgaste normal hasta la rotura. En la figura 9 se observa una tpica carga vertical sobre el rodamiento de bolas el cual gira en sentido horario. La parte ms pesada y frecuentemente cargada del rodamiento sera el fondo de la pista exterior. Como el rodamiento de bolas esta rotando, la superficie interna de la pista exterior se mueve hacia arriba y abajo cuando cada bola pasa sobre l. Este movimiento cclico es pequeo, pero suficiente para causar rajaduras por fatiga en el interior de la pista el cual se va desarrollando. En la figura 9 tambin se explica cmo estas rajaduras eventualmente van aumentando y llegan a ser sntomas de deterioro detectables. Estos son por supuesto fallas potenciales y pueden asociarse a un intervalo P-F. Este ejemplo plantea varios otros puntos sobre fallas potencial, como las siguientes:

En el ejemplo, el proceso de deterioro es acelerado. Esto sugiere que si una tcnica cuantitativa, tal como el anlisis vibracional, es usado para detectar fallas potenciales. Esto conduce a la nocin que despus de que se observe una desviacin inicial, se deben tomar lecturas adicionales de la vibracin en intervalos progresivamente ms cortos hasta que se alcance un punto en la cual se debe de tomar accin. En la prctica, esto solo es posible si el intervalo P-F es bastante largo para permitir que se tomen lecturas adicionales. Tambin no escapa el hecho de que las lecturas necesitan ser tomadas con una frecuencia conocida menor que el intervalo P-F. (De hecho, cuando el intervalo P-F es bien conocido y bien consistente, no sera necesario tomar lecturas adicionales despus de que el primer signo de desviacin es descubierto. Esto sugiere que las lecturas adicionales solo deben de tomarse cuando el intervalo P-F es pobremente entendida o si el intervalo P-F es altamente inconsistente).

Diferentes modos de falla frecuentemente pueden tener sintamos similares.

Por ejemplo, los sintamos descritos estn basados sobre una falla debido a desgaste y rotura normal. Pero similares sintamos serian exhibidos en la etapa final de la falla de un rodamiento de bolas donde el proceso de falla ha sido iniciado por suciedad, falta de lubricacin. En la practica la causa raz precisa de muchas fallas solo puede ser identificado usando instrumentos sofisticados. Por ejemplo, podra ser posible determinar la raz de la falla de un rodamiento usando un ferrgrafo para separar las partculas del lubricante y examinar las partculas bajo un microscopio electrnico. Sin embargo, si dos diferentes fallas


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tienen los mismos sintamos y si el intervalo P-F es ampliamente similar para cada uno de los sintamos, la distincin entre las causas races es irrelevante desde el punto de vista de la deteccin de la falla (la distincin sera relevante si estuviramos buscando la causa raz de la falla).

Las fallas migran

hacia la superficie

de la pista externa

Figura 9 Desgaste de un rodamiento.

La falla solo llega a ser detectable cuando las rajaduras por fatiga migran hacia la superficie y la superficie empieza a fracturarse. El punto en el cual esto sucede en la vida de cualquier rodamiento depende de su velocidad de rotacin, la magnitud de la carga, si la superficie del rodamiento fue daado antes o durante la instalacin, cuanto caliente el rodamiento en servicio, el alineamiento relativo del eje con su alojamiento, el material usado para fabricar


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el rodamiento, que tan bien fue fabricado, etc. Efectivamente, esta combinacin de variables hace imposible predecir cuantos ciclos de operacin debern transcurrir antes de que las rajaduras alcancen la superficie, y por lo tanto cuando el rodamiento empezar a mostrar los sintamos mencionados en la figura.

Deterioro acelerados en la etapa final de la mayora de fallas. Por ejemplo el deterioro es probable se acelere cuando los tornillos empiezan a aflojarse, cuando los filtros son tapados, cuando las fajas en V estn flojas y empiezan a deslizarse, cuando los contactores elctricos sobrecalientan, cuando los sellos empiezan a fallar, cuando los rotores empiezan a desbalancearse, etc. Curva P-F lineal Si un tem se deteriora de un modo ms o menos lineal sobre toda su vida, entonces su etapa de deterioro final tambin seria ms o menos lineal.

Por ejemplo, si consideramos el deterioro de un neumtico, la superficie del mismo, se desgasta de una forma ms o menos lineal hasta que se alcance una profundidad de huella mnima legal. Si esta altura mnima es de 2 mm, es posible especificar una profundidad de huella mayor de 2 mm lo cual nos da un adecuado margen de cuidado para saber que la falla funcional es inminente. Si la falla potencial es de 3 mm, el intervalo P-F es la distancia que la llanta puede viajar con la profundidad de huella entre 3 y 2 mm, tal como se muestra en la figura 10 Esta misma figura tambin sugiere que si la llanta entra en servicio con una profundidad de huella de 12 mm, podra ser posible predecir el intervalo P-F basado en la distancia total que usualmente cubrira antes de que la llanta sea retirada. Por ejemplo, si la ultima llanta recorri mnimo 30 000 millas antes de ser retirada, es razonable concluir que el desgaste de la llanta es a razn de 1 mm por cada 3 000 millas de viaje. Esto nos da un intervalo P-

Falla funcional

= 2 mm

SECCION TRANSVERSALDE LA

PISADA DE UN NEUMATICO

Falla potencial

= 3 mm

Profundidad de la pisada

cuando es nuev o

pro

fun

did

ad

de

pis

ad

a

0 5040302010

Tiempo de operacin

(x 1000 millas)

F

P

interv al

oP-F

menos

de 3000

millas

razon de desgaste

Figura 3.10.-CURVA P-F LINEALFigura 10 Curva P-F Lineal


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F de 3 000 millas. La tarea de condicin asociada a este desgaste seria para el conductor como: Chequear la profundidad de la huella cada 1 500 millas y reportar la llanta cuya profundidad de huella sea menor que 3 mm. Esto no solo asegurara que el desgaste sea detectado antes de que exceda el lmite legal, sino que nos da un buen margen de tiempo (1 500 millas en este caso) para que la llanta sea cambiada antes de que se llegue al lmite. En general, el deterioro lineal entre P y F solo se encontrara donde las fallas de los mecanismos estn intrnsecamente relacionados con la edad.

5. COMO DETERMINAR EL INTERVALO P F

Es normalmente simple determinar el intervalo P F para equipos cuyos modos de fallas estn relacionados con la edad, es decir, sus etapas finales de deterioro son lineales. Por otro lado los intervalos P F pueden ser sorprendentemente difciles de determinar en los casos en los que las fallas suceden al azar donde el deterioro es acelerado. El principal problema con las fallas al azar, es que se desconoce cundo va a comenzar la siguiente falla, as, se desconoce cuando el siguiente modo de falla est empezando o en que parte de la curva P-F esta. Si se desconoce dnde est empezando la curva P-F, no se puede encontrar cuan larga es. A continuacin se muestran cinco posibilidades para determinar el intervalo de las cuales solo la cuarta y la quinta tienen algn mrito:

OBSERVACIN CONTINUA

En teora es posible determinar el intervalo P F por observacin continua de un determinado tem el cual est en servicio hasta que una falla potencial ocurra, anotar cuando esto sucede y luego se continua observando el tem hasta que falle completamente (notar que la observacin no puede ser intermitente, porque cuando se descubre la falla, no necesariamente es el inicio de la misma, por lo cual se desconoce aun cuando se ha iniciado la falla, lo que es ms, si el intervalo P-F es ms corto que el periodo de observacin, se perder la curva completamente con lo cual tendramos que empezar otra vez con un nuevo tem). Claramente esta forma de aproximacin no es prctica, primeramente porque una observacin continua es muy cara, especialmente si se estn estableciendo varios intervalos P-F de esta manera. En segundo lugar, esperar hasta que la falla funcional ocurra significa que el tem tiene que fallar, con todas las consecuencias que esto trae.


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EMPEZAR CON UN INTERVALO CORTO Y GRADUALMENTE IR EXTENDINDOLO.

Lo imprctico de la aproximacin anterior lleva a algunas personas a sugerir que el intervalo P-F puede ser establecido empezando a chequear algunos intervalos bastante cortos pero arbitrario (10 das por ejemplo), y luego esperando hasta que se averige lo que el intervalo debe de ser, quizs por el gradual entendimiento del intervalo. Desafortunadamente, en este punto va a presentarse la falla funcional con lo cual estamos en el caso anterior. Esta aproximacin es potencialmente muy peligrosa, porque no hay garanta que el intervalo inicial seleccionado sea mas corto que el intervalo P-F.

INTERVALOS ARBITRARIOS

Debido a las dificultades arriba mencionadas, algunas personas sugieren seleccionar intervalos arbitrarios pero razonablemente cortos para todas las tareas basadas en la condicin de los quipos. Esta aproximacin arbitraria es la menos satisfactoria (y la mas peligrosa) para determinar frecuencias sobre tareas de condicin, porque no hay otra vez garanta de que el razonablemente corto intervalo arbitrario ser mas corto que el intervalo P-F. Por otro lado, un verdadero intervalo P-F debe ser mucho mas largo que el intervalo arbitrario, en tal caso la tarea terminara hacindose mucho mas frecuente que el necesario. Por ejemplo, si una tarea diaria solo necesita ser hecha una vez al mes, la tarea estar costando treinta veces mas de lo que debera de costar.

INVESTIGACIN

La mejor manera de establecer un intervalo P-F preciso es simular la falla de tal manera que no hay ninguna consecuencia seria cuando esta ocurre en el futuro. Por ejemplo, esto se hace en la aviacin cuando los componentes son ensayados en tierra antes que en el aire. Esto no solo da informacin acerca de la vida de los componentes, sino tambin permite observar y estudiar como se desarrolla la falla y que tan rpidamente esta sucede. Sin embargo, los ensayos de laboratorio son caros y toma tiempo en dar resultados, incluso cuando estos son acelerados. Por esto, solo tiene valor cuando un gran numero de componentes estn en riesgo tales como en las flotas areas y las fallas tienen muy serias consecuencias.

UNA APROXIMACIN RACIONAL

Segn lo arriba indicado, en la mayora de los casos es o impractico o imposible o demasiado caro tratar de determinar un intervalo P-F sobre una base emprica. Es como dar un tiro en la oscuridad. No obstante estos problemas, el intervalo P-F puede ser estimado con sorprendente exactitud sobre las bases del juicio y la experiencia.

El primer truco es hacer la pregunta correcta. Es esencial que cualquier persona que este tratando de determinar un intervalo P-F entienda que se debe


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preguntar que tan rpidamente falla el tem. En otras palabras, se debe preguntar cuanto tiempo (o cuantos ciclos de carga) va a transcurrir desde el momento en que la falla potencial es detectable hasta el momento que alcanza su estado de falla funcional. No se esta preguntando con qu frecuencia falla o cunto tiempo dura.

El segundo truco es preguntar a la gente correcta. Normalmente a la gente que tiene un ntimo conocimiento del equipo, la forma en la cual falla y los sintamos de cada falla. Para la mayora de los equipos, esta gente es normalmente la que los opera, el personal de mantenimiento que los mantiene, y los supervisores de primera lnea. Si el proceso de deteccin requiere de instrumentos especializados, tales como equipos para el monitoreo de condicin, luego el especialista adecuado debera tambin tomar parte en el anlisis. En la prctica se podra preguntar: piensan que el intervalo P-F puede durar idas, semanas o meses?, si la respuesta es semanas, la siguiente pregunta sera: cuantas semanas?. Si se llega a un consenso, el intervalo a sido establecido, pero en caso de no llegar a un consenso se debe de abandonar la tarea basada en la condicin y buscar otra solucin.

El tercer truco es concentrarse en un solo modo de falla. En otras palabras, si el modo de falla es desgaste, el anlisis debera de concentrarse sobre las caractersticas del desgaste, y no se debe de discutir sobre corrosin o fatiga por ejemplo. Finalmente debe quedar bien claro para todos los que toman parte en el anlisis que el objetivo es llegar a un intervalo para una tarea basada en la condicin menor que el intervalo P-F, pero no tan pequeos de tal manera que se desgaste recursos en el proceso de chequeo. Por otro lado, la efectividad de los grupos se ve reforzada si la gerencia expresa una apreciacin sobre el hecho de que el trabajo se esta haciendo por personas humanas y que los humanos no son infalibles. Sin embargo, el anlisis tambin debe ser hecho teniendo en cuenta de que la falla tiene consecuencias de seguridad, y el precio por llegar a hacerlo mal podra ser fatal para el grupo mismo o sus colegas, por lo cual hay que tener especial cuidado en esta rea.

6. CUANDO UNA TAREA BASADA EN LA CONDICION DEBE SER VALORADA

Una tarea basada en la condicin debe satisfacer los siguientes criterios para ser valorada

Si un incidente esta oculto, no tiene ninguna consecuencia directa. As, una tarea basada en la condicin prevista para prevenir un incidente oculto debe reducir el riesgo de un incidente mltiple a un nivel aceptablemente bajo. En la prctica, porque si la funcin est oculta, muchos de los incidentes potenciales que afectan normalmente las funciones evidentes de la maquina tambin estaran ocultas. Lo que es mas, muchos de este tipo de equipos sufriran de fallas al azar con un muy corto o la no-existencia de un intervalo P-F, as, es bastante inusual encontrar una tarea basada en la condicin tcnicamente factible y que tenga valor para condiciones ocultas. Pero esto no significa que uno no debe de buscarlas.


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Si la falla tiene consecuencias con la seguridad o ambiente, una tarea basada en la condicin solo tiene valor si puede aliviar o dar bastante advertencia de la falla para asegurar que la accin pueda ser tomada a tiempo para evitar consecuencias de seguridad o ambiente.

Si la falla no envuelve seguridad, la tarea debe ser efectiva en lo que a costos se refiere, es decir que sobre un periodo de tiempo, el costo de hacer la tarea debe ser menor que el costo de no hacerlo. Las preguntas sobre efectividad de costos aplicadas para fallas con consecuencias operacionales y no operacionales, son las siguientes:

Las consecuencias operacionales son usualmente caras, por lo tanto, una tarea basada en la condicin el cual reduce en todo caso la consecuencia operacional entonces es un costo efectivo. Esto porque el costo de la inspeccin es normalmente bajo.

El nico costo de una falla funcional que no tiene consecuencias operacionales es el costo de reparacin. Algunas veces este costo es casi el mismo que el costo de corregir la falla potencial que lo precede. En tales casos, aunque la tarea basada en la condicin pueda ser tcnicamente factible, no seria efectivo en los costos, porque sobre un periodo de tiempo, el costo de la inspeccin sumado al costo de correccin de la falla potencial seria ms grande que el costo de reparacin de la falla funcional.

Sin embargo, una tarea basada en la condicin puede ser justificada, si el costo para reparar la falla funcional es mucho ms que el costo de la falla potencial, especialmente si existen daos secundarios.

7. SELECCIN DE TAREAS PROACTIVAS

Es raramente difcil decidir si una tarea proactiva es tcnicamente factible. Las caractersticas de la falla gobiernan esta decisin y son normalmente bastante claros para hacer la decisin tan simple como un s o un no. Para decidir si ellos tienen valor normalmente necesita un mayor juicio. Por ejemplo en la figura 2 indica que es tcnicamente factible emplear dos o ms tareas para la misma categora para prevenir el mismo modo de falla. Varios de ellos incluso pueden estar tan cerca en lo que a rentabilidad se refiere, que la eleccin de uno de ellos puede deberse nicamente a preferencias personales. La situacin es ms complicada cuando las tareas desde dos o ms puntos de vista diferentes son tcnicamente factibles para el mismo modo de falla. Dichas tareas podran ser las siguientes. TAREAS BASADAS EN LA CONDICIN

Las tareas basadas en la condicin son las que se consideran primero en el proceso de seleccin de tareas por las siguientes razones:


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Pueden casi siempre ser desempeados sin mover el activo de su posicin de instalacin y normalmente mientras esta en operacin, as interfieren poco con el proceso productivo. Tambin son fciles de organizar.

Identifican una condicin de falla potencial especfica para definir una clara accin correctiva antes de empezar a trabajar.

Identificando la falla potencial en la etapa inicial, permite que el componente realice toda su vida til.

TAREAS DE RESTAURACIN PROGRAMADAS

Si una tarea basada en la condicin apropiada no puede ser encontrada para una falla en particular, la siguiente seleccin es una tarea de restauracin programada. Esta tarea tambin debe de ser tcnicamente factible, as las fallas deben de estar concentradas alrededor de un promedio de edad. Si es as, la restauracin programada antes de esta edad puede reducir las incidencias de fallas funcionales. Esto puede ser efectivo en los costos por fallas con grandes resultados econmicos, o si el costo de hacer la tarea de restauracin programada es significativamente mas baja que el costo de la reparacin de la falla funcional. Las desventajas de la restauracin programada son:

Solo puede realizarse cuando los componentes estn detenidos y enviados al taller, de esta manera, estas tareas casi siempre afectan a la produccin de alguna manera.

Aplica un lmite de edad de servicio para todos los tems, de esta manera muchos tems que podran haber sobrevivido mucho ms tiempo sern removidos.

Las tareas de la restauracin implican el trabajo del departamento, de esta manera generan una mas alta carga de trabajo que las tareas basadas en la condicin.

Sin embargo, la restauracin programada es ms conservadora que una programacin de descarte o desecho. porque implica restablecer cosas en vez de desecharlas y lanzarlas lejos.

TAREAS PROGRAMADAS DE DESCARTE O DE DESECHO

El descarte programado es normalmente el menos efectivo en los costos de las tres tareas proactivas, pero donde es tcnicamente factible, es un poco aceptable. El lmite de vida segura puede ser capaz de prevenir ciertas fallas crticas, mientras un lmite de vida econmica puede reducir la frecuencia de las fallas funcionales que tienen mejores consecuencias econmicas. Sin embargo estas tareas tienen las mismas desventajas que las tareas de restauracin programadas.


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COMBINACIN DE TAREAS

Para un nmero muy pequeo de modos de falla los cuales tienen consecuencias sobre la seguridad o medio ambiente, una tarea no puede ser establecida si no reducimos los riesgos de falla a niveles aceptablemente bajos, y una modificacin conveniente no se sugiere fcilmente. En estos casos, algunas veces es posible encontrar una combinacin de tareas (usualmente tareas de dos diferentes categoras, tal como una tarea basada en la condicin y una tarea de descarte o desecho programada), con lo cual se reduce el riesgo de falla a niveles aceptables. Cada tarea es realizada con una frecuencia apropiada a ella. Pero es fatigante la situacin en la cual se deba estar viendo cual aplicar y hay que estar en un constante trabajo de tira y afloje.

PROCESO DE SELECCIN DE TAREAS

El proceso de seleccin de tareas se resume en la figura 11. Este orden bsico de preferencias es valido para la gran mayora de modos de falla, pero no es aplicable en algunos casos singulares. Si una tarea de ms baja categora me da mejores beneficios para el manejo de una falla que una tarea de ms alta categora, se debe seleccionar la de menor categora.


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Figura 11

Seleccin de una tarea basada

en la condicin

Es tcnicamente

factible?

Es tcnicamente factible una tarea de restauracin programada?

Es tcnicamente factible una tarea

de descarte programada?

Hacer la tarea basada en la

condicin a intervalos menores que el intervalo P-F

Hacer la tarea de

restauracin a intervalos

menores que la edad lmite

Hacer la tarea de descarte a intervalos

menores que la edad lmite

Tomar accin en funcin a la

consecuencia de la falla

No

Si

Si

No

Si

No

tareas ´predictivas - capitulo 2

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