matriz fmeca
La matriz FMECA es una herramienta clave para mejorar la confiabilidad de equipos y sistemas, lo que reduce costos operativos. Aunque su uso es común en la fase de diseño para prevenir fallas críticas, hay poca información sobre su aplicación en equipos en operación o producción.
Además, este estudio propone un método para priorizar los modos de falla críticos mediante el Número de Prioridad de Riesgo (RPN). La asignación de valores adecuados a severidad (S), ocurrencia (O) y detectabilidad (D) se basa en principios de probabilidad aleatoria.*
Enfoque y Aplicabilidad
El método considera los impactos en:
- Seguridad
- Medio ambiente
- Costos
- Disponibilidad
También integra técnicas de detección temprana, como:
- Análisis de aceites
- Filtrografía y ferrografía
- Monitoreo de consumos de fluidos
- Inspecciones periódicas
Por lo tanto, su aplicación se adapta a distintos contextos operativos según las necesidades específicas.
Lamatriz fmeca en Acción
La estructura básica de la matriz FMECA sigue el Cuadro 01, describiendo los modos de falla que afectan la confiabilidad de los activos.
Ejemplo de Aplicación
Se analiza el sistema de enfriamiento de un camión minero CAT 793C, priorizando los modos de falla de sus componentes. Esta herramienta permite:
- Identificar acciones rápidas (Quick Wins) para reducir el riesgo.
- Servir de base para análisis más complejos, identificando causas raíz.
Una mala gestión de fallas puede afectar la confiabilidad (↓Rt), disminuir la disponibilidad (↓%) y generar costos elevados (↑$).
Cálculo del RPN
El RPN (Risk Priority Number) se define como:
RPN = S × O × D
Donde:
- S (Severidad)
- O (Ocurrencia)
- D (Detectabilidad)
Para una gestión eficiente, es esencial asignar correctamente los valores de estos factores (entre 1 y 10), considerando:
- Prioridades operativas
- Costos y disponibilidad
- Seguridad e impacto ambiental
- Frecuencia y técnicas de monitoreo de condiciones (MPd)
En consecuencia, este enfoque permite gestionar proactivamente los riesgos en la gestión de activos físicos.
2.2. Factores de la Matriz FMECA
La severidad representa el impacto de las consecuencias cuando ocurre un modo de falla. Todo proceso operativo debe considerar los siguientes elementos para asignar un valor adecuado en la matriz FMECA:
- Seguridad
- Medio Ambiente
- Disponibilidad
- Costos
Un mayor impacto se refleja en valores cercanos a 10 dentro de la matriz.
A. Cálculo del número de clasificación del Impacto en la seguridad
De acuerdo con la matriz de probabilidad vs. consecuencia, utilizada para determinar el riesgo que cada modo de falla puede generar en la seguridad personal, se debe seleccionar la opción que cumpla con los criterios establecidos en la Tabla 01.
Asignación del Número de Clasificación en Seguridad
El número de clasificación se asignará según el intervalo en el que se ubique la evaluación de seguridad.
Ejemplo de Aplicación
Para el modo de falla “Fuga externa de refrigerante por cores del radiador”:
- Frecuencia de exposición del personal: Más de una vez al mes (2), debido a inspecciones periódicas.
- Consecuencia más probable en caso de fuga durante la inspección: Menores – efectos reversibles en la salud que requieren tratamiento (2).
- Valor resultante en la matriz de ponderación: 5.
- Número de clasificación asignado para seguridad: 2.
B. Cálculo del número de clasificación del impacto en el medio ambiente
En cuanto al impacto en el medio ambiente, también consideramos la matriz de ponderación de impacto gestionada por esta área (Tabla 02) el cual presenta número de clasificación que van entre 0 y 5. Además, para nuestro ejemplo del modo de falla “Fuga externa de refrigerante por cores del radiador”, el número de clasificación a considerar tendrá un valor de 1
C. Cálculo del número de clasificación del impacto en los costos operativos (OPEX)
Para el cálculo del número de clasificación, es fundamental considerar el sistema al que está relacionado el modo de falla, ya que cada sistema tiene un nivel de criticidad distinto, determinado por el presupuesto asignado.
Ejemplo de Aplicación
Para el modo de falla “Fuga externa de refrigerante por cores del radiador”:
- Sistema asociado: Sistema de enfriamiento.
- Evaluación de la desviación: Se encuentra hasta un 50% de desviación del presupuesto mensual o acumulado anual.
- Número de clasificación asignado en la ponderación: 3.
D. Cálculo del número de clasificación del impacto en la disponibilidad operativa (Dop)
El impacto en la disponibilidad deberá considerar el porcentaje (%) de paradas totales que representa cada sistema (Programadas y No programadas) donde dependiendo de su valor deberá determinarse el número de clasificación de acuerdo a la tabla 04; para nuestro ejemplo teniendo un impacto en la disponibilidad de 0.57 % por el sistema de enfriamiento obtendremos un número de clasificación con un valor de 8
Para obtener los rangos de disponibilidad asociados a su número de clasificación, se han analizado las indisponibilidades por cada sistema de los últimos 12 meses, definiendo los intervalos en proporciones iguales de ocurrencia.
1. Número de Clasificación de Severidad
Para determinar el resultado final del número de clasificación severidad, se tiene que considerar los 4 elementos mencionados anteriormente ponderándose de acuerdo al nivel de criticidad que haya sido consensuado anteriormente, además para nuestro ejemplo se muestra el resultado total en base los números de clasificación parciales asignados a cada elemento dando como resultado un número de clasificación para la severidad de 5
No obstante para obtener los rangos de severidad asociados a su número de clasificación final, se han realizado una serie de iteraciones considerando el valor de seguridad (1-10), Medio Ambiente (0-5), Opex (0-10) y Disponibilidad (1-10) los cuales multiplicados por su peso y considerando la misma probabilidad de ocurrencia para cada resultado obtenemos el número de clasificación final.
2. Número de Clasificación de Ocurrencia
La ocurrencia representa la frecuencia con la que se espera que se manifiesten las causas de los modos de falla. Para asignar este valor correctamente, es necesario contar con un registro histórico de los eventos ocurridos en los últimos 12 meses, identificando el sistema afectado.
Un valor cercano a 10 indica que la causa ocurre con mayor frecuencia.
Metodología de Clasificación
En este estudio, se categorizaron 19 sistemas (Tabla 5), identificando el promedio mensual de eventos por sistema. Luego, se aplicó una distribución simple de los intervalos para obtener 10 números de clasificación, resultando en la Tabla 6.
Además para el Sistema de Enfriamiento, el número de clasificación de ocurrencia asignado es 3.
Enfoque Estratégico
Es recomendable analizar cada sistema afectado por el modo de falla en lugar de buscar una clasificación genérica. Esto evita el desgaste y fatiga de recursos, permitiendo una gestión más eficiente del mantenimiento.
3. Número de Clasificación de Detectabilidad
En este estudio, se identificaron 6 técnicas con distintos niveles de detección, los cuales influyen en el intervalo P-F (Figura 01). En muchos casos, es posible combinar varias técnicas para mejorar la detectabilidad de un modo de falla específico.
Técnicas de Detección
En este estudio, se identificaron 6 técnicas con distintos niveles de detección, los cuales influyen en el intervalo P-F (Figura 01). En muchos casos, es posible combinar varias técnicas para mejorar la detectabilidad de un modo de falla específico.
Escala de Detectabilidad y Clasificación
La escala de detectabilidad se establece con base en la Tabla 07.
Ejemplo de Aplicación
Para el modo de falla “Fuga externa de refrigerante por cores del radiador”, se pueden utilizar las siguientes técnicas:
- SOS (5)
- Consumos y rellenos (3)
- Inspecciones mecánicas (1)
Es decir el total del nivel de detectabilidad es 9 puntos, lo que corresponde a un número de clasificación de detectabilidad de 4.
2.3. Resultados obtenidos
Nuestro valor RPN para el modo de falla analizado es de 60 puntos, al implementar las acciones recomendadas se puede bajar a 40 puntos con lo cual se estaría mitigando el impacto de su ocurrencia.
Conclusiones
- El presente trabajo demuestra la aplicabilidad de la metodología para calcular de manera cuantitativa el valor RPN de la matriz FMECA
- La severidad debe incluir los impactos en la seguridad, medio ambiente, disponibilidad y los costos operativos por cada modo de falla analizado los cuales son parte de los objetivos principales dentro de la gestión del mantenimiento.
- Es importante considerar un adecuado número de clasificación en base a las probabilidades aleatorias de los resultados que se puedan obtener, de esta manera se asegura un mejor resultado en el análisis.
- Este método es fácilmente aplicable a otros contextos operacionales considerando variables similares de estudio.
- Las técnicas de monitoreo de condiciones deben ser analizadas en función de su nivel de detección dentro del intervalo P-F, sólo de esta manera nos aseguramos de contar con acciones que sean técnicamente factibles.