La ingeniería de confiabilidad

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El usuario actual se encuentra rodeado de multitud de dispositivos que pretenden hacerlela vida más fácil. Los utilizamos en nuestra vidadiaria, lo que nos permite interaccionar conellos y, por tanto, conseguir una mejor adaptación al medio, tanto natural, como laboral o social en el que estamos. Podemos plantearnos dos reflexiones que, a primera vistapueden parecer contradictorias. La primera es que no fallan normalmente; es decir, cumplen con las prestaciones consideradas ensu diseño -en caso de apostar por la calidaddel producto en respuesta a las exigenciasde los conciudadanos- y como elemento diferencial que genera ventaja competitiva.

La otra se refiere al impacto, cada vez mayor, que provoca el fallo de los mismos, si ocurre, y que repercute en el propietario o entidad, en sus ingresos potenciales, en el incremento de costes operativos, por no hablar depérdidas económicas si el fallo puede afectar a la sociedad en su conjunto (piénsese enun accidente ferroviario, químico, etcétera).En la medida que la sociedad a la que pertenece un individuo se cataloga como más»avanzada», mayor es el número de dispositivos con los que interacciona y de los que,de alguna manera, se hace dependiente.

Como cualquier producto de origen humano, todos estos dispositivos son susceptibles de sufrir un fallo. Es decir, de que, anteunas determinadas circunstancias exógenas(solicitudes o esfuerzos internos) y endógenas (resistencia intrínseca), el dispositivo encuestión deje de cumplir la función para la queestaba diseñado. La pérdida de tal función,en un determinado momento, puede acarrear unas pérdidas importantes, ya sean económicas, en vidas humanas o asociadas a unimpacto medioambiental provocado.

Detrás de estas ideas, se encuentra el concepto de riesgo, que viene determinado cuantitativamente por el valor medio del «daño» derivado de la aparición de un potencial «suceso accidental» que se ha desencadenado porla activación de un determinado «peligro» ycuya percepción tiene un carácter subjetivo.Nos da más miedo, por lo general, la radiactividad (cosa que no vemos y que, quizá, noentendemos demasiado bien por aquello del»miedo a lo desconocido») que un elefante(animal grande del que intentamos apartarnos si lo vemos venir) o aceptamos mejor losriesgos individuales («yo conduzco fenomenal y no me pasa nada si voy a 180 km/h porque yo controlo») que los riesgos colectivos(un accidente de aviación sale en la primera plana de los periódicos).

Matemáticamente, el riesgo asociado aun determinado suceso o actividad puedeexpresarse como el producto de la probabilidad de que ocurra dicho suceso por eldaño que de él pudiera derivarse.

Riesgo = Probabilidad x Daño

Lo contrario del concepto de riesgo es el concepto de seguridad.

Seguridad = 1 / Riesgo

El riesgo no puede hacerse cero (ni la seguridad, infinito), ya que la probabilidad de ocurrencia de un determinado suceso factible nopuede ser cero. Será pequeña, pero no cero.

Por consiguiente y ante el lanzamiento deun dispositivo o producto al mercado, el fabricante debería estimar (y el regulador controlar por delegación de la sociedad) elriesgo que conlleva la utilización de ese producto. De esta manera, productos con un nivel de riesgo por encima del nivel fijado porla sociedad como aceptable no deberían seradmitidos para su uso. Conviene tener encuenta que limitaciones geográficas puedeque no sean suficientes en algunos casos. Tales la problemática asociada a la producciónquímica, biológica o nuclear u otros procesos que, aunque su riesgo sea aceptable enun entorno geográfico y social determinado,la aparición de un accidente puede afectara otros entornos próximos.

En este contexto, el fabricante responsable actúa sobre la probabilidad de ocurrencia de daños potenciales (variable aleatoria),adoptando mejoras durante las fases de diseño y fabricación del producto. Estas medidas preventivas persiguen reducir la probabilidad de ocurrencia de sucesos anómalos de los que se deriven daños (accidentes).Si consideramos sistemas o dispositivos «coherentes», la aparición de un accidente y, portanto, la provocación de una afección sobresu seguridad solo pueden ser causadas porfallos que conduzcan a un estado de averíade dichos sistemas o dispositivos. De aquíla importancia de la ingeniería de confiabilidad para lograr productos seguros y eficientes desde su perspectiva operativa.

La ingeniería de confiabilidad(Dependability Engineering) es un área de la ingeniería muy conocida y aplicada por todosaquellos países y empresas con gran capacidad de diseño de productos y enfoqueinnovador que persigue identificar fallos potenciales de los dispositivos y sistemas paraadoptar las medidas oportunas en las fasestempranas del ciclo de vida de producto (diseño y fabricación) que faciliten una explotación (fase de operación y mantenimiento) con una eficiencia máxima. Según la norma UNE EN 60300-2:2004, la palabra»confiabilidad» es un término utilizado paradescribir la disponibilidad de un producto o dispositivo y los factores que la condicionan, a saber: fiabilidad, mantenibilidad y logística de mantenimiento.

El concepto de fiabilidad, entendido como aptitud de un dispositivo, representa su capacidad para cumplir la función planteada en su diseño en unas condiciones dadasy durante un intervalo de tiempo dado.

El concepto de mantenibilidad, entendido también como aptitud, representa la capacidad de un dispositivo para ser restaurado a un estado en el que pueda realizar sufunción requerida, ya sea antes de que su fallo ocurra (mantenimiento preventivo) o después de que dicho fallo haya acontecido(mantenimiento correctivo), siempre quedicho mantenimiento se realice en unas condiciones dadas y utilizando unos procedimientos y recursos previamente establecidos.

La logística de mantenimientoes unconcepto que tiene que ver con la capacidadde una organización para proporcionar, bajodemanda y en unas condiciones dadas, losrecursos necesarios para mantener un dispositivo, de acuerdo con una política de mantenimiento determinada. La disponibilidad deun dispositivo representa su capacidad paraencontrarse en un estado capaz de desarrollar su función requerida bajo unas condiciones determinadas en un instante dado.

La aparición de fallos y averías constituye una de las principales causas de ineficiencia en la explotación de los equipos y las instalaciones. Estos sucesos suelen traer consigo la indisponibilidad de los dispositivos y,por tanto, la no generación de ingresos o valor para el usuario de los mismos, además deprovocar un incremento de los costes de explotación, ya sea porque hay que reparar losdispositivos averiados o porque, en el peorde los casos, hay que hacer frente al pagode importantes indemnizaciones por los daños que han podido derivarse de un indeseado accidente originado por tales fallos.

La norma ISO 9000 define eficienciacomo «la relación entre los resultados obtenidos y los medios utilizados». Desde laperspectiva de la gestión de activos físicos, el concepto de eficiencia de la explotaciónde un dispositivo en un determinado periodo operativo se representa como el cociente entre el nivel de eficacia logrado en dichoperiodo y los costes incurridos para ello (figura 1). Cuando un consumidor adquiere undeterminado dispositivo, le demandará su adecuado funcionamiento de manera ininterrumpida o de forma discontinua, según elcaso. Asimismo, además de su disponibilidadpara desarrollar la función prevista, le requerirá seguridad. Es decir, que opere sin provocar daños (ni al usuario ni a su entorno).

En este marco, la fiabilidad de los dispositivos se configura como la característica operativa fundamental. Si un dispositivo fuera totalmente fiable, siempre estaría disponible y,a la vez, sería totalmente seguro, ya que solola avería del dispositivo podría ocasionar undaño. Pero no existen equipos total y absolutamente fiables. Durante la vida operativade los equipos, aparecen fallos y averías porcausas aleatorias, y es necesario reparar losequipos averiados y, por tanto, aplicarles mantenimiento correctivo. Asimismo, puedenaparecer procesos de degradación o desgaste que incrementan la tasa de fallo de los equipos y reducen su fiabilidad. Para intentar paliar el impacto negativo de estos procesos,se aplican tareas de mantenimiento preventivo cuyo efecto puede visualizarse como laeliminación de un determinado «grado de desgaste o quemado», devolviendo al dispositivo un cierto periodo de vida útil.

Tanto la aplicación de tareas de mantenimiento correctivo como las de mantenimiento preventivo que requieren la indisponibilidad de los dispositivos para su ejecuciónafectan a su disponibilidad. Lo mismo ocurre en relación con la seguridad, si se tieneen cuenta la correlación existente entre el dañocausado y la duración del periodo de tiempo en el que el foco fuente del agente dañino permanece activo o se considera el incremento del riesgo que se produce, por ejemplo, cuando se dejan indisponibles temporalmente por mantenimiento programado determinados sistemas de seguridad. Por consiguiente, la eficacia de la explotación de un determinado dispositivo, en un periodo de explotación dado, vendrá determinada por losniveles de fiabilidad, mantenibilidad, disponibilidad y seguridad logrados en el periodo detiempo en cuestión (figura 2).

La ingeniería de confiabilidad es la ramade la ingeniería que se ocupa de la identificación de los fallos potenciales que pueden aparecer en un determinado dispositivo, su análisis para la determinación de suscausas e impactos, así como la estimaciónde sus probabilidades de ocurrencia. El ingeniero de confiabilidad participa en la definición de criterios relativos a la fiabilidad,mantenibilidad, disponibilidad y seguridadde los dispositivos para su adecuado diseño, así como en la adopción de las medidasmás adecuadas para maximizar su eficiencia de explotación. Aunque la ingeniería deconfiabilidad encuentra su máxima aplicaciónen la fase de diseño, las otras fases del ciclo de vida también están bajo su alcance.

El ingeniero de confiabilidad tiene antesí un gran reto y debe contar con los conocimientos necesarios para hacer frente a estedesafío. Al conocimiento de la funcionalidaddel sistema o dispositivo en cuestión y deuna demostrable soltura en el manejo de losconceptos anteriormente expuestos, debeañadir capacidades y conocimientos que lepermitan identificar los fallos más probablesy significativos que puedan ocurrir, evaluarsu probabilidad de aparición e impacto potencial para determinar su criticidad, establecer los pertinentes esquemas de priorización, efectuar los análisis de causaraíz necesarios y formular las recomendaciones preventivas apropiadas, entre otras muchas actividades propias de su función.

Desafortunadamente, no hay muchoscentros universitarios o profesionales que impartan la temática de la ingeniería de fiabilidad y mantenimiento con detalle y calidad suficientes, que visualicen estas actividadescomo generadoras de beneficio y no comoactividades de coste a las que solo conviene minimizar, que planteen esquemas de tratamiento de las mismas bajo un enfoque degestión global de los activos orientado a obtener la máxima eficiencia de su explotaciónen lugar de dar recetas de bajo nivel operativo. En otras palabras, que aporten conocimientos científicotécnicos útiles para complementar la gran intuición de la que hacengala y uso muchos responsables de explotación. De esta forma, podría ser posible crear una ventaja competitiva para nuestros productos frente a los provenientes de otras economías que tienen asociado un precio de adquisición mucho más atractivo, pero cuya utilización acarrea terribles dudas en cuanto alcumplimiento del plan de negocio establecido y al volumen de los futuros costes de explotación que pudieran realmente producirse en el medio y largo plazo.

Lograr todos estos conocimientos y capacidades en un individuo no es una cuestión fácil, ni que se pueda improvisar de la noche a la mañana. Es el resultado de bastantes años de trabajo y estudio continuados, tarea equivalente a la importancia de lo que setiene entre manos: la gestión de las vulnerabilidades y del riesgo que debe sufrir la sociedad por el uso de un determinado dispositivo o producto.

Iniciativas como el Máster MICRO de laUniversidad de Las Palmas de Gran Canaria y las actividades que desarrollan el Grupo de Trabajo 56 «Confiabilidad» de Aenory el Comité de Confiabilidad de la AsociaciónEspañola de la Calidad se encuentran entrelas más destacables de nuestro país.

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