INTRODUCCION 

La Confiabilidad se define matemáticamente como la probabilidad de que un sistema complete un periodo determinado de tiempo sin fallar, realizando una función para la que fue diseñado. Sin embargo, como concepto tiene una variedad de aplicaciones en la industria y en los negocios que la transforman en una herramienta muy útil para tomar decisiones, para la gestión del mantenimiento en una planta o para tomar decisiones de negocios a nivel gerencial. 

La Disponibilidad de una planta es una resultante de la Confiabilidad y de la Mantenibilidad, esta última establece la rapidez con que un sistema es mantenido o reparado. La Disponibilidad se traduce directamente en producción y por lo tanto en rentabilidad para el negocio. 

El objetivo de este artículo es presentar una metodología para modelar la confiabilidad de un sistema complejo y utilizar sus resultados para estimar el impacto de reemplazar algunos de sus equipos sobre la disponibilidad de la planta completa. 

METODOLOGIA 

Análisis de Confiabilidad 

Desarrollo de un modelo de confiabilidad de la planta. 

El modelo de confiabilidad se desarrolló mediante un diagrama de confiabilidad, el que consiste en construir un diagrama de flujo en el cual se representan los equipos o subsistemas de un sistema mediante bloques; los cuales se conectan entre si en serie o en paralelo dependiendo del efecto que produce la falla de un equipo o componente en el sistema completo. De esta forma, si al fallar un equipo este provoca que falle la planta completa, este equipo se coloca en serie con los demás equipos de la planta; de otra forma, si al fallar un equipo o subsistema, existe otro equipo o subsistema que puede suplir o reemplazar su función, los bloques correspondientes deben colocarse en paralelo. 

De esta forma, a partir del diagrama de flujo de la planta que se muestra en forma parcial en la figura 1. 

y con la participación de un experto en la operación de la planta se desarrolló el diagrama de confiabilidad, el que se muestra en la figura 2. 

En este diagrama cada equipo relevante considerado es un bloque rectangular, los bloques destacados en rojo corresponden a los tres equipos sobre los que se centró el estudio. Los círculos corresponden a nodos que se utilizan para unir conjuntos de bloques que tienen alguna relación de dependencia particular. Por ejemplo, al centro de la figura hay 6 bloques en paralelo que corresponden a precipitadores electrostáticos, el nodo de unión a la izquierda representa que al menos deben mantenerse operativos 4 de los 6, lo que sólo para estos equipos, da una serie de combinaciones para la estimación de confiabilidad.

Figura 1: Diagrama de flujo (parcial)

El modelo de confiabilidad debe alimentarse con datos estadísticos de cada uno de los equipos para que pueda ser utilizado para modelar el comportamiento de la planta.

Figura 2: Diagrama de confiabilidad para los equipos relevantes de la planta. 

Los datos con que se especifica cada bloque del diagrama, depende de los objetivos del estudio, así se puede alimentar con datos como:

Estimación de parámetros.

Cada bloque del modelo se caracteriza a partir de la información estadística disponible para modelar su comportamiento de fallas, la siguiente tabla muestra los valores utilizados para equipos considerados en el modelo:

Tabla 1: Ejemplo de parámetros usados para la construcción del modelo.

Adicionalmente hay que considerar que algunos equipos al fallar no provocan una detención total de la planta sino una disminución de su capacidad o flujo de salida, en este caso se consideró que una falla en algunos equipos tendría el siguiente efecto:

Tabla 2: Proporción de impacto de fallas parciales.

Con estos datos se caracteriza cada bloque, con lo que se puede estimar su comportamiento de fallas individual y, el diagrama de confiabilidad establece la forma como se interrelacionan unos equipos con otros, de esta forma es posible modelar la planta constituida por el conjunto de equipos. 

Calibración del modelo. 

El modelo debe responder a la situación real existente antes de comenzar a simular situaciones hipotéticas (mejoramiento de equipos), para esto se obtienen salidas sin efectuar cambios a los parámetros de los equipos y se contrasta con la situación real observada durante la operación.

Estas “corridas” del modelo entregaron inicialmente una disponibilidad más baja que la observada en la realidad, por lo cual se revisaron los historiales de fallas que estaban siendo considerados y se determinó que en algunos casos las fallas registradas correspondían a fallas del proceso “aguas arriba” de la planta y no podían ser consideradas en los equipos, es decir en realidad correspondían a tiempos de reserva. Se hicieron los ajustes a los parámetros de entrada y se volvió a correr el modelo obteniéndose una disponibilidad similar a la observada, de alrededor de un 75%. 

Estimación de Probabilidad de Colapso.

El otro objetivo del estudio era determinar la probabilidad de que se produzca un colapso de la planta debido a la falla de alguno de tres equipos relevantes, estos son; Venturi Scrubber, el Soplador Principal y el Intercambiador principal de calor.

El término “colapso” se refiere en general a una falla completa y repentina de un sistema, para poder estimar la probabilidad de ocurrencia, por causas atribuibles al estado de los equipos se definió que un colapso debería ser una falla de la planta, debido a la falla de alguno de los tres equipo mencionados y que causara una detención durante un periodo relevante. De esta forma se consideraron las fallas que provocaron una detención de la planta de más de 40 horas.

Método de cálculo de la probabilidad de colapso.

Para el cálculo de la probabilidad de falla relevante (o colapso en este caso) se consideró como variables aleatorias el número de horas que transcurren entre una falla y la siguiente y, basándose en el registro histórico del equipo se ajusta una curva que permita simular el comportamiento de esta variable aleatoria.