Arbol de fallas

Arbol de fallas
U5 Mantenimiento basado en el Riesgo
Gestión del mantenimiento
Ing. J. Gpe. Octavio Cabrera Lazarini

Introducción
• Nació en 1962
• Su primera aplicación a la verificación de la
fiabilidad de diseño del cohete Minuteman
• Ha sido aplicada sobre todo inicialmente en el
campo nuclear y posteriormente en el campo
químico, en estudios como el de Rijmond
• Los árboles de fallos constituyen una técnica
ampliamente utilizada en los análisis de
riesgos debido a que proporcionan resultados
cualitativos y cuantitativos

Introducción
• Esta técnica consiste en un proceso deductivo
basado en las leyes del Algebra de Boole
• Permite determinar la expresión de sucesos
complejos estudiados en función de los fallos
básicos de los elementos que intervienen en él y
calcular su probabilidad
• Consiste en descomponer sistemáticamente un
suceso complejo denominado suceso TOP en
sucesos intermedios hasta llegar a sucesos
básicos para los cuales se puede calcular la
probabilidad de fallos.

Metodología
• El primer paso consiste en identificar el suceso
«no deseado» o suceso TOP que ocupará la
cúspide de la estructura gráfica representativa del
árbol. De la definición clara y precisa del TOP
depende todo el desarrollo del árbol
• Con este TOP se establecen de forma sistemática
todas las causas inmediatas que contribuyen a su
ocurrencia, definiendo así los sucesos intermedios
unidos a través de las puertas lógicas
• El proceso de descomposición de un suceso
intermedio se repite sucesivas veces hasta llegar a
los sucesos básicos o componentes del árbol

Metodología
• La cuantificacion se reduce a la lógica del árbol hasta
obtener las combinaciones mínimas de sucesos primarios
cuya ocurrencia simultánea garantiza la ocurrencia del
propio TOP
• Cada una de estas combinaciones, también llamadas
conjunto mínimo de fallo (minimal cut set), corresponde a
la intersección lógica (en Algebra de Boole) de varios
sucesos elementales
• Como por hipótesis de los árboles de fallos se supone que
los sucesos básicos son mutuamente independientes, la
probabilidad de un conjunto mínimo de fallo viene dada por
el producto de las probabilidades de los sucesos
elementales que lo componen

Arbol de fallas

Símbolos

Compuerta o

Compuerta y

Ejemplo

Ejemplo
Se han considerado básicamente las tres
posibilidades de rotura siguientes:
• Por sobrecarga del cuerpo del depósito, que
englobaría el fallo del soporte, o un exceso de
calor externo o un exceso de presión
• O por defecto mecánico, que englobaría un
inadecuado diseño, o la corrosión o la fatiga
del depósito
• O por rotura frágil puede ser por una carga
externa y haber alcanzado una temperatura
por debajo de la crítica.

Ejemplo

Ejemplo

Ejercicio

Ejercicio
• "En una empresa química existe una nave de
producción en la cual el reactor es refrigerado por
una red de agua industrial en circuito cerrado",
siendo ésta enfriada por una torre de refrigeración
tal y como se muestra en el esquema 1
• Hay veces en verano que la temperatura del agua
de este circuito no es suficientemente baja y se
debe enfriar complementariamente con la red de
agua potable, mediante la apertura de la válvula
VC-1 que es accionada neumáticamente a través del
termostato T

Ejercicio
• La empresa se ha planteado con preocupación que
la red de agua industrial pudiera contaminar el
agua potable, por las consecuencias que de ello
podrían derivarse.
• Para que el agua industrial entrase en la
canalización de agua potable debería ser la presión
P-1 mayor que P-2 (situación que no se da en
condiciones habituales).

Ejercicio
• Tendría que fallar la válvula antirretorno VR-1 y fallar la
válvula VC-1, salvo en períodos calurosos en que VC-1 está
abierta.
• En el análisis de este supuesto se considera que la válvula
de control VC-1 se encuentra cerrada.
• Obviamente, cuando la válvula de control está abierta por
requerimiento del proceso, en la elaboración del árbol se
deberían eliminar los diferentes modos de fallo de este
elemento."

Ventajas
• La técnica estudia las causas de los sucesos
indeseados y permite evidenciar los puntos
débiles de un sistema (conjuntos mínimos
de fallos)
• A través del análisis de importancia se
conoce el peso relativo de los distintos
elementos del sistema
• La técnica es un método para conocer a
fondo un sistema

Inconvenientes
• No permite tratar directamente fallos
dependientes, al menos de forma directa, aunque
siempre sea posible añadir el fallo dependiente
como un componente más del árbol
• Sólo permite el tratamiento de situaciones
temporales homogéneas
• El resultado calculado presenta una incertidumbre
asociada a la que pesa sobre los componentes
básicos, a los posibles errores en la construcción o
debido a criterios dispares de los analistas