Un modo de falla es una manera específica en la que un activo deja de cumplir la función que se le exige.
La palabra "específica" es importante aquí.
"La bomba dejó de funcionar" no es un modo de falla.
Es un evento de falla.
Los modos de falla que podrían producir ese evento de falla son numerosos y distintos.
El motor que acciona la bomba falló por agarrotamiento del rodamiento.
El impulsor se erosionó por servicio abrasivo y ya no puede producir el caudal requerido.
El sello mecánico falló, permitiendo que el fluido del proceso se filtrara al motor.
La carcasa de la bomba se fisuró debido a golpes de ariete provocados por la operación de una válvula corriente arriba.
Cada una de estas es un modo de falla específico.
Cada una tiene una causa física distinta, una tasa de desarrollo diferente, una característica de detectabilidad distinta y una respuesta de mantenimiento apropiada diferente.
Agruparlas bajo "falla de bomba" y aplicar un único intervalo de mantenimiento preventivo para abordarlas todas simultáneamente es el error de planificación de mantenimiento que produce componentes sobre-mantenidos para un modo de falla y fallas no detectadas en otro.
Estos tres términos se confunden frecuentemente en las discusiones de mantenimiento en la industria manufacturera y la confusión produce programas de mantenimiento que abordan el nivel equivocado de la cadena de fallos.
Efecto de la falla
El efecto de la falla es lo que ocurre como resultado de la aparición del modo de falla.
La producción se detiene.
La calidad del producto queda fuera de especificación.
Se crea un riesgo para la seguridad.
El efecto de la falla es lo que el operador o supervisor nota primero y lo que genera la orden de trabajo de mantenimiento.
Modo de falla
El modo de falla es la manera específica en la que el activo dejó de desempeñar su función requerida.
El impulsor se erosionó y ya no puede producir el caudal requerido.
El rodamiento se agarrotó y el eje ya no puede girar.
El sello falló y el fluido del proceso se está filtrando.
El modo de falla es lo que el técnico diagnostica cuando llega al activo.
Causa de la falla
La causa de la falla es el evento físico, químico u operacional específico que produjo el modo de falla.
El impulsor se erosionó porque el fluido del proceso contiene partículas abrasivas por encima de la especificación de diseño para este modelo de bomba.
El rodamiento se agarrotó porque el intervalo de lubricación era demasiado largo para el ciclo de trabajo real de esta bomba.
El sello falló porque la temperatura del fluido del proceso superó el rango de operación del material del sello.
La causa de la falla es lo que revela el análisis de causa raíz después de diagnosticar el modo de falla.
Por qué la distinción es importante para el mantenimiento
Un programa de mantenimiento diseñado para abordar el efecto de la falla reemplaza la bomba cada vez que deja de funcionar.
Un programa de mantenimiento diseñado para abordar el modo de falla inspecciona y reemplaza el impulsor cuando la medición de la erosión muestra que se aproxima al espesor mínimo, lubrica el rodamiento en el intervalo correcto para el ciclo de trabajo y monitorea la condición del sello como un indicador temprano de falla.
Un programa de mantenimiento diseñado para abordar la causa de la falla instala un sistema de filtración corriente arriba para eliminar partículas abrasivas, ajusta la frecuencia de lubricación para que coincida con el ciclo de trabajo real y mejora la especificación del material del sello para adecuarla a la temperatura del proceso.
Cada nivel de intervención es más eficaz que el anterior.
Cada uno requiere un conocimiento más específico de la cadena de fallos.
El análisis de modos de falla es el paso que hace posible la intervención a nivel de causa.
La identificación de modos de falla es el punto de partida analítico para toda mejora efectiva del programa de mantenimiento.
Cuatro fuentes de información proporcionan el insumo para la identificación de modos de falla.
Historial de órdenes de trabajo de mantenimiento
Los registros de órdenes de trabajo correctivas de los últimos 12 a 24 meses contienen la información sobre modos de falla más relevante operacionalmente disponible para un activo específico en una instalación concreta.
Revisar órdenes de trabajo cerradas de un activo específico y agruparlas por descripción de falla revela los modos de falla que han ocurrido históricamente, su frecuencia y su coste de reparación y tiempo de inactividad asociados.
La calidad de este análisis depende directamente de la especificidad de los códigos de falla en los registros de órdenes de trabajo.
Las órdenes de trabajo cerradas con "falla mecánica" como código de falla no pueden soportar el análisis de modos de falla.
Las órdenes de trabajo cerradas con "falla de rodamiento, fatiga de la pista exterior, extremo de accionamiento del motor" proporcionan la información específica de modo de falla que el análisis requiere.
Documentación técnica del fabricante
Los fabricantes de equipos normalmente documentan los modos de falla conocidos para sus equipos en manuales de mantenimiento, boletines de servicio y hojas de datos de confiabilidad.
Esta documentación proporciona un punto de partida para la identificación de modos de falla, particularmente para equipos nuevos con historial de operación limitado en la instalación específica.
La documentación del fabricante debe ser validada contra la experiencia real de la instalación en lugar de aceptarse sin crítica, porque los modos de falla que documenta el fabricante reflejan condiciones operativas promedio que pueden diferir significativamente del ciclo de trabajo, los fluidos de proceso y las condiciones ambientales de la instalación específica.
Conocimiento de operadores y técnicos
El técnico experimentado que ha trabajado en un tipo de activo específico durante varios años posee un conocimiento detallado de cómo falla en la práctica bajo las condiciones de operación de esta instalación.
Las conversaciones estructuradas con técnicos experimentados, a menudo llamadas extracción de conocimiento o entrevistas a expertos, sacan a la luz conocimientos sobre modos de falla que nunca se han documentado formalmente y que, de otro modo, desaparecerían cuando el técnico se jubile o cambie de puesto.
Análisis de ingeniería
Para activos con historial de operación limitado y documentación del fabricante insuficiente, el análisis de ingeniería, que incluye análisis de esfuerzos, evaluación de propiedades de los materiales y revisión de la química del proceso, puede identificar modos de falla desde primeros principios.
Este enfoque se utiliza más comúnmente para la introducción de equipos nuevos o para activos que operan en condiciones inusuales que su diseño original no contempló.
Una vez identificados los modos de falla, dos características de cada modo determinan la estrategia de mantenimiento apropiada.
Característica 1: Detectabilidad — ¿produce el modo de falla una señal precursora detectable?
Algunos modos de falla se desarrollan gradualmente y producen cambios detectables en parámetros medibles antes de que ocurra la falla funcional.
El desgaste de un rodamiento provoca un aumento en la amplitud de vibración y frecuencias características de fallo en el espectro de vibración semanas antes de que el rodamiento falle.
El desgaste de una herramienta de corte produce un aumento en la desviación del tiempo de ciclo y una degradación del acabado superficial antes de que la herramienta deje de mantener la tolerancia dimensional.
La degradación de un sello hidráulico produce un aumento gradual en el consumo de aceite antes de la falla completa del sello.
Para estos modos de falla, el monitoreo de condición es técnicamente factible. El intervalo P‑F proporciona una ventana para la intervención de mantenimiento planificada.
Otros modos de falla ocurren de forma repentina sin señal precursora detectable.
La falla de un relé eléctrico suele ser repentina y aleatoria, sin producir cambios detectables en las características externas del relé antes de que se abra o deje de abrirse al comando.
La fractura frágil por un evento de impacto produce una falla instantánea sin un periodo de desarrollo de señal precursora.
Para estos modos de falla, el monitoreo de condición no puede prevenir la falla. La estrategia de mantenimiento debe ser o bien el reemplazo preventivo antes de que pueda ocurrir la falla o operar hasta el fallo (run-to-failure) con un plan de respuesta de emergencia documentado.
Característica 2: Consecuencia de la falla — ¿qué tan grave es el impacto cuando ocurre este modo de falla?
La consecuencia de cada modo de falla determina cuánto inversión en mantenimiento se justifica para prevenirlo.
Un modo de falla que detiene una línea de producción de Nivel 1, crea un riesgo para la seguridad o produce un incumplimiento regulatorio justifica una inversión significativa en mantenimiento que incluya monitoreo de condición continuo, intervalos de mantenimiento preventivo conservadores y repuestos críticos preubicados.
Un modo de falla que causa una molestia menor y una reparación de bajo coste sin impacto en la producción justifica operar hasta el fallo con un procedimiento de reparación documentado y sencillo.
La matriz de detectabilidad y consecuencia determina la estrategia de mantenimiento.
Alta consecuencia, precursor detectable: mantenimiento basado en condición con intervención planificada dentro del intervalo P‑F.
Alta consecuencia, sin precursor detectable: reemplazo preventivo basado en tiempo en un intervalo más corto que la edad característica de falla, o modificación del diseño para reducir la probabilidad de falla.
Baja consecuencia, precursor detectable: inspección periódica con aceptación de operar hasta el fallo si no se detecta el precursor.
Baja consecuencia, sin precursor detectable: operar hasta el fallo con procedimiento de reparación documentado.
El conocimiento sobre modos de falla que existe solo en la cabeza de las personas es un riesgo organizacional.
Cuando el técnico experimentado que sabe cómo falla un activo se jubila o se va, ese conocimiento se pierde.
La documentación de modos de falla convierte ese conocimiento en memoria institucional que persiste independientemente de los cambios de personal y sirve como base para el diseño de tareas de mantenimiento preventivo, la configuración del monitoreo de condición y las decisiones de aprovisionamiento de repuestos.
Un registro de modo de falla para cada modo de falla significativo en cada activo crítico debe contener cuatro elementos.
Descripción del modo de falla. Una descripción específica y observable de cómo el activo deja de desempeñar su función requerida. Lo suficientemente específica como para que cualquier técnico que lea la descripción pueda reconocer este modo de falla cuando lo encuentre.
Causa de la falla. El evento físico, químico u operacional específico que produce este modo de falla. Lo suficientemente específico para identificar una acción correctiva que aborde la causa raíz y no solo el síntoma.
Señales precursoras detectables. Los parámetros de condición específicos que indican que este modo de falla se está desarrollando antes de que ocurra la falla funcional. Incluyendo el método de medición y el cambio de señal esperado asociado con el desarrollo de la falla.
Descripción de consecuencias. Las consecuencias específicas sobre producción, seguridad, calidad y cumplimiento regulatorio que ocurren cuando este modo de falla llega a la falla funcional. La base para la decisión de inversión en mantenimiento ponderada por criticidad.
Cada evento de pérdida de OEE en el marco de las Seis Grandes Pérdidas se remonta a uno o más modos de falla específicos en activos concretos.
Una pérdida de disponibilidad por una parada no planificada del equipo es producida por un modo de falla específico en un activo concreto.
Una pérdida de rendimiento por reducción de la velocidad de producción es causada por un modo de falla específico que produce degradación mecánica y reduce la capacidad de salida del activo.
Una pérdida de calidad por aumento de tasas de defectos es causada por un modo de falla específico en la condición de las herramientas, la integridad de los sellos o el control de parámetros del proceso.
El monitoreo de OEE que no está conectado al conocimiento sobre modos de falla produce datos sin diagnóstico.
Muestra que el OEE disminuyó.
No revela qué modos de falla son responsables.
El conocimiento de modos de falla que no está conectado a los datos de OEE produce diagnóstico sin priorización.
Identifica lo que puede salir mal.
No revela qué modos de falla están produciendo las mayores pérdidas de OEE y, por lo tanto, merecen la atención más urgente.
La combinación de datos de OEE conectados a la máquina y conocimiento estructurado de modos de falla produce tanto diagnóstico como priorización.
Se identifican los modos de falla que producen las mayores pérdidas de OEE.
La intervención de mantenimiento apropiada para cada modo de falla se diseña en función de sus características de detectabilidad y consecuencia.
El programa de mejora aborda los modos de falla correctos con las intervenciones adecuadas y en el orden correcto de prioridad financiera.
¿Cuántos modos de falla se deben analizar por activo?
La profundidad del análisis debe ser proporcional a la criticidad del activo.
Para activos de Nivel 1, analice todos los modos de falla significativos que hayan ocurrido en los últimos 24 meses más cualquier modo de falla identificado mediante análisis de ingeniería que aún no haya ocurrido pero que produciría consecuencias significativas si lo hiciera.
Para activos de Nivel 2, centre el análisis en los tres a cinco modos de falla con mayor frecuencia histórica y consecuencias.
Para activos de Nivel 3, el análisis de modos de falla aporta un valor limitado en relación con el esfuerzo del análisis. Operar hasta el fallo suele ser la estrategia apropiada independientemente de las características específicas del modo de falla.
¿Cuál es la diferencia entre un modo de falla y un código de falla?
Un código de falla es el código asignado a un evento de mantenimiento en una orden de trabajo del GMAO (CMMS), típicamente de una lista predefinida que los técnicos seleccionan al cerrar la orden de trabajo.
Un modo de falla es el mecanismo físico subyacente de la falla.
La relación entre códigos de falla y modos de falla depende totalmente de cuán específica esté diseñada la lista de códigos de falla.
Una lista de códigos de falla con entradas como "falla eléctrica", "falla mecánica" y "error del operador" no se corresponde con modos de falla.
Una lista de códigos de falla con entradas como "falla de rodamiento, elemento rodante", "falla de sello, sello mecánico, lado del proceso" y "erosión del impulsor, servicio abrasivo" se corresponde estrechamente con los modos de falla y respalda el análisis de modos de falla a partir de los datos de órdenes de trabajo.
¿Con qué frecuencia debe actualizarse el análisis de modos de falla?
El análisis de modos de falla debe revisarse cuando se descubran nuevos modos de falla en operación que no estaban en el análisis original.
Debe actualizarse cuando las modificaciones del equipo cambien el perfil de modos de falla.
Debe refrescarse cuando las condiciones de operación cambien significativamente, como un cambio en el fluido del proceso, un aumento en la tasa de producción o un cambio en la mezcla de productos que afecte los ciclos de trabajo del equipo.
Un análisis estático de modos de falla que describía con precisión un activo hace cinco años puede estar significativamente incompleto hoy si el contexto operativo del activo ha cambiado.
Cada intervalo de mantenimiento preventivo, cada umbral de monitoreo de condición, cada decisión de aprovisionamiento de repuestos y cada tarea de inspección en un programa de mantenimiento de manufactura son tan buenos como el conocimiento sobre modos de falla en el que se basan. Acertar en los modos de falla es el paso analítico que hace que cada decisión de mantenimiento posterior sea defendible en lugar de arbitraria.
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