Sobre el Libro
Ingeniería de confiabilidad (Reliability Engineering, 2nd Edition) es un libro de 792 páginas, escrito por Elsayed A. Elsayed y publicado por la editorial Wiley en el año 2012 en su segunda edición. La tercera edición del libro se publicará en el año 2021 y contará con 928 páginas.
Descripción del Libro
(Información extraída y traducida del sitio web del libro en Amazon)
Segunda Edición
Una edición recientemente revisada y actualizada que detalla tanto los fundamentos teóricos como las aplicaciones prácticas de la ingeniería de confiabilidad.
La confiabilidad es una de las características de calidad más importantes de los componentes, productos y sistemas grandes y complejos, pero se necesita una cantidad significativa de tiempo y recursos para lograr la confiabilidad. Completamente probado en el aula y en la industria, este libro ayuda a garantizar que los ingenieros vean el éxito en la confiabilidad en cada producto que diseñan, prueban y fabrican.
Dividida en tres partes, Ingeniería de confiabilidad, Segunda edición describe cómodamente las teorías y sus usos prácticos mientras presenta a los lectores ejemplos y problemas del mundo real para resolver. La Parte I se centra en la estimación de la confiabilidad del sistema para modelos independientes del tiempo y dependientes de fallas, lo que ayuda a los ingenieros a crear un diseño confiable. La Parte II ayuda al lector a ensamblar los componentes necesarios y configurarlos para lograr los objetivos de confiabilidad deseados, realizar pruebas de confiabilidad en los componentes y utilizar datos de campo de componentes similares. La Parte III sigue lo que sucede una vez que se produce y vende un producto, cómo el fabricante debe garantizar sus objetivos de confiabilidad al brindar mantenimiento preventivo y programado y políticas de garantía.
Esta segunda edición incluye una cobertura de capítulos mejorada y en profundidad de:
- Funciones de confiabilidad y peligrosidad.
- Evaluación de la confiabilidad del sistema.
- Fiabilidad dependiente del tiempo y las fallas.
- Métodos de estimación de los parámetros de las distribuciones de tiempo de falla.
- Modelos de confiabilidad paramétrica.
- Modelos para pruebas de vida útil acelerada.
- Procesos de renovación y número esperado de fallas.
- Inspección y mantenimiento preventivo.
- Modelos de garantía.
- Estudios de caso.
Una referencia integral para practicantes y profesionales en ingeniería de calidad y confiabilidad, la Ingeniería de confiabilidad también se puede utilizar para cursos superiores de pregrado o posgrado en programas de ingeniería industrial y de sistemas, mecánica y eléctrica.
Tercera Edición
Obtenga un control firme del proceso de confiabilidad de ingeniería con este recurso completo y perspicaz.
La tercera edición, nueva y completamente revisada, de Reliability Engineering ofrece un análisis completo y profundo de este campo crucial. Consumado autor, profesor e ingeniero, Elsayed. A. Elsayed incluye nuevos ejemplos y problemas de final de capítulo para ilustrar conceptos, nuevos capítulos sobre resiliencia y la física de fallas, capítulos revisados sobre confiabilidad y funciones de peligro, y más estudios de casos que ilustran los enfoques y metodologías descritos en el mismo.
El libro combina análisis de estimación de confiabilidad del sistema para modelos independientes y dependientes del tiempo con la construcción de la función de verosimilitud y su uso para estimar los parámetros de distribución del tiempo de falla. Concluye abordando la física de las fallas, la confiabilidad mecánica y la resistencia del sistema, junto con una explicación de cómo asegurar los objetivos de confiabilidad al proporcionar mantenimiento preventivo y programado y políticas de garantía.
Esta nueva edición de Reliability Engineering cubre una amplia gama de temas, que incluyen:
- Funciones de confiabilidad y riesgo, como el Modelo Weibull, el Modelo Exponencial, el Modelo Gamma y el Modelo Log-Logístico, entre otros.
- Evaluaciones de confiabilidad del sistema, incluidos los sistemas en serie en paralelo, en serie en paralelo y en paralelo mixto.
- Los conceptos de confiabilidad dependiente del tiempo y de fallas dentro de sistemas reparables y no reparables.
- Modelos de confiabilidad paramétrica, incluidos los tipos de censura y las distribuciones exponencial, de Weibull, lognormal, gamma, de valor extremo, medio logístico y de Rayleigh.
Perfecto para estudiantes graduados de primer año en ingeniería industrial y de sistemas, Reliability Engineering, 3rd Edition también pertenece a las estanterías de profesionales en ejercicio en laboratorios de investigación e industrias de defensa. El libro ofrece un tratamiento práctico y accesible de un área compleja, combinando los conocimientos fundamentales más cruciales con los temas necesarios y avanzados.
Sobre el Autor
(Información extraída y traducida del sitio web del libro en Amazon)
Elsayed A. Elsayed, PhD, es profesor en el Departamento de Ingeniería Industrial y de Sistemas de la Universidad de Rutgers y Director del Centro de Investigación Cooperativa de NSF / Industria / Universidad para Ingeniería de Calidad y Confiabilidad. Recibió el premio Fellow del Instituto de Ingenieros Industriales (IIE), un Fellow de ASME, el Premio Senior Fulbright y el Premio de Patentes Thomas Alva Edison 2011. Es coautor de Quality Engineering in Production Systems y autor de Reliability Engineering, que recibió el premio IIE / Joint Publishers Book-of-the-Year en 1990 y 1997, respectivamente.
Reseñas del Libro
(Información extraída y traducida del sitio web del libro en Amazon)
“El libro bien escrito puede utilizarse como trabajo de referencia para los profesionales y como libro de texto para cursos de ingeniería de confiabilidad, donde se presume conocimiento en cálculo de probabilidades y estadística”. (Zentralblatt MATH, 1 de diciembre de 2012)
“Recomiendo este libro para cursos de posgrado, ya que es claro y completo, y trata un problema vital del siglo XXI”. (Computing Reviews, 29 de noviembre de 2012)
Tabla de Contenido
(Información extraída y traducida del libro)
- CAPÍTULO 1 CONFIABILIDAD Y FUNCIONES DE PELIGRO
- CAPÍTULO 2 EVALUACIÓN DE LA CONFIABILIDAD DEL SISTEMA
- CAPÍTULO 3 CONFIABILIDAD DEPENDIENTE DEL TIEMPO Y FALLAS
- CAPÍTULO 4 MÉTODOS DE ESTIMACIÓN DE LOS PARÁMETROS
- CAPÍTULO 5 MODELOS DE CONFIABILIDAD PARAMÉTRICA
- CAPÍTULO 6 PRUEBAS DE VIDA ACELERADAS
- CAPÍTULO 7 FÍSICA DE LOS FALLOS
- CAPÍTULO 8 RESILIENCIA DEL SISTEMA
- CAPÍTULO 9 PROCESOS DE RENOVACIÓN Y NÚMERO ESPERADO DE FALLAS
- CAPÍTULO 10 MANTENIMIENTO E INSPECCIÓN
- CAPÍTULO 11 MODELOS DE GARANTÍA
- CAPÍTULO 12 ESTUDIOS DE CASO
- APENDICES
Confiabilidad y Funciones de Peligro
(Información extraída y traducida del libro)
Una de las características de calidad que los consumidores exigen al fabricante de productos es la confiabilidad. Desafortunadamente, cuando se les pregunta a los consumidores qué significa confiabilidad, la respuesta generalmente no es clara. Algunos consumidores pueden responder afirmando que el producto siempre debe funcionar correctamente sin fallas o afirmando que el producto siempre funcionará correctamente cuando sea necesario para su uso, mientras que otros no explicarán por completo qué significa la confiabilidad para ellos.
¿Qué es la confiabilidad desde su punto de vista? Tomar. por ejemplo, el ejemplo de arrancar su automóvil. ¿Consideraría confiable su coche si arranca inmediatamente? ¿Seguiría considerando que su automóvil es confiable si le toma dos veces encender la llave de encendido para que el automóvil arranque? ¿Qué tal tres veces? Como puedes ver. sin cuantificación. se vuelve más difícil definir o medir la confiabilidad. Definimos confiabilidad más adelante en este capítulo, pero por ahora, para ilustrar aún más la importancia de la confiabilidad como campo de estudio e investigación, presentamos los siguientes casos:
El 9 de abril de 1963, el USS Thresher, un submarino nuclear, se deslizó bajo la superficie del Atlántico y comenzó una carrera hacia aguas profundas (1000 pies por debajo de la surtace). Thresher excedió su profundidad máxima de prueba e implosionó. Su casco se derrumbó, causando la muerte de 129 tripulantes y civiles. Cabe señalar que el Thresher había sido el submarino más avanzado de su época, con un poder destructivo superior al de toda la fuerza submarina de la Armada en la Segunda Guerra Mundial. Aunque fue diseñado para soportar tensiones a esta profundidad, falló catastróficamente.
En 1979, un avión comercial DC-10 se estrelló, matando a todos los pasajeros a bordo. La causa del fallo fue un procedimiento de mantenimiento deficiente. Los ingenieros especificaron que el motor debería haberse quitado antes del montaje de montaje del motor, debido al peso excesivo de los motores. Aparentemente, esas pautas no se siguieron cuando se realizó el mantenimiento, lo que provocó tensiones y fuerzas excesivas que agrietaron los soportes del motor.
El 2 de diciembre de 1982, un equipo de médicos e ingenieros de Salt Lake City, Utah, realizó una operación para reemplazar un corazón humano por uno mecánico: el corazón de Jarvik. Dos días después, el paciente fue sometido a nuevas operaciones debido a un mal funcionamiento de la válvula del corazón mecánico. Aquí, una falla del sistema puede afectar directamente una vida humana a la vez. En enero de 1990, la Administración de Alimentos y Medicamentos asombró a la comunidad médica al recordar el primer corazón artificial del mundo debido a deficiencias en la calidad de fabricación, capacitación y otras áreas. Este corazón afectó la vida de 157 pacientes durante un período de ocho años. Ahora, considere el siguiente caso, donde las fallas de los sistemas tienen un efecto mucho mayor.
El 26 de abril de 1986, ocurrieron dos explosiones en el más nuevo de los cuatro reactores nucleares en funcionamiento en el sitio de Chernobyl en la ex URSS. Fue el peor desastre comercial en la historia de la industria nuclear. Un total de 31 trabajadores del sitio y miembros del equipo de emergencia murieron como resultado del accidente. Aproximadamente 200 personas recibieron tratamiento por síntomas del síndrome de radiación aguda. Las pérdidas económicas se estimaron en 53 mil millones y aún no se ha determinado el alcance total de los daños a largo plazo.
Más recientemente, el 25 de julio de 2000, un avión Concorde que despegaba a una velocidad de 175 nudos atropelló una tira de metal de un avión DC-10, que había despegado unos minutos antes. Esta tira cortó la llanta en la rueda No, 2 del tren de aterrizaje izquierdo dando como resultado una o más piezas de la llanta, que fueron arrojadas contra el tanque de combustible del ala inferior. Esto llevó a la ruptura del tanque provocando una fuga de combustible y, en consecuencia, provocando un incendio en el sistema del tren de aterrizaje. El fuego se propagó a ambos motores de la aeronave causando pérdida de potencia y caída de la aeronave. Claramente, tal condición de campo no se consideró en el proceso de diseño. Este tipo de averías ha puesto fin a la operación de la flota Concorde de forma indefinida.
Las explosiones del transbordador espacial Challenger en 1986 y del transbordador espacial Columbia en 2003, así como la pérdida de los dos tanques de combustible externos del transbordador espacial Columbia en un vuelo anterior (a un costo de $ 25 millones cada uno), son otros ejemplos. de la importancia de la confiabilidad en el diseño, operación y mantenimiento de sistemas críticos y complejos. De hecho, las condiciones de campo similares a las del avión Concorde han llevado al fracaso del Columbia. La causa física de la pérdida del Columbia y su tripulación fue una brecha en el Sistema de Protección Térmica del borde de ataque del ala izquierda. La brecha fue iniciada por una pieza de espuma aislante que se separó de la rampa del bípode izquierdo del tanque externo y golpeó el ala en las proximidades de la mitad inferior del panel de carbono reforzado 8 a los 81,9 segundos del lanzamiento. Durante la reentrada, el aire recalentado penetró el aislamiento del borde de ataque y fundió progresivamente la estructura de aluminio hasta que las fuerzas aerodinámicas crecientes provocaron la pérdida de control, falla del ala y ruptura del Orbiter (Walker y Grosch, 2004).
La confiabilidad juega un papel importante en la industria de servicios. Por ejemplo, para proporcionar comunicaciones prácticamente ininterrumpidas a sus clientes, American Telephone and Telegraph Company (AT £ T) instaló el primer cable transatlántico con un objetivo de confiabilidad de un máximo de una falla en 20 años de servicio. El cable superó el objetivo de confiabilidad y fue reemplazado por nuevos cables de fibra óptica por razones económicas. ¡El objetivo de confiabilidad de los nuevos cables es una falla en 80 años de servicio!
Otro ejemplo del papel de la confiabilidad en el diseño estructural lo ilustra el puente Point Pleasant (frontera de West Virginia / Ohio), que se derrumbó el 15 de diciembre de 1967, causando la muerte de 46 personas y las heridas de varias docenas de personas. La falla se atribuyó a la fatiga del metal de una barra ocular crucial, que inició una reacción en cadena de un miembro estructural cayendo tras otro. El puente falló antes de su vida útil.
La falla de un sistema puede tener un efecto generalizado y un impacto de gran alcance en muchos usuarios y en la sociedad en su conjunto. El 14 de agosto de 2003, el apagón más grande en la historia de América del Norte afectó a ocho estados de EE. UU. Y la provincia de Ontario. dejando a 50 millones de personas sin electricidad. Los controladores en Ohio, donde comenzó el apagón, estaban sobrecargados, carecían de datos vitales y no actuaron de manera adecuada en los apagones que ocurrieron más de una hora antes del apagón. Cuando la energía pasó de una línea de transmisión a otra, el sobrecalentamiento provocó que las líneas se hundieran en un árbol. La cascada de bolas de nieve de energía derivada que se extendió por el noreste en segundos no habría ocurrido si la red no hubiera estado operando tan cerca de su capacidad de transmisión y la evaluación de la confiabilidad de toda la red eléctrica cuando operaba a su capacidad máxima se hubiera estimado cuidadosamente (The Industrial Physicist, 2003; Grupo de trabajo sobre interrupciones del sistema eléctrico de EE. UU. Y Canadá, 2004).
La mayoría de los ejemplos anteriores pueden implicar que las fallas y sus consecuencias se deben al hardware. Sin embargo, muchas fallas de sistemas se deben a errores humanos y fallas de software. Por ejemplo, el Therac-25, una máquina de radioterapia computarizada, sobredosificó masivamente a los pacientes al menos seis veces entre junio de 1985 y enero de 1987. Cada sobredosis fue varias veces la dosis terapéutica normal y resultó en lesiones graves o incluso la muerte del paciente (Leveson y Turner, 1993). Las sobredosis, aunque a veces implicaron errores del operador, se produjeron principalmente debido a errores en el software del Therac-25 y porque el fabricante no siguió las prácticas adecuadas de ingeniería de software. Otros errores de software pueden resultar de la falta de validación de los parámetros de entrada. Por ejemplo, en 1998, un miembro de la tripulación del crucero de misiles guiados USS Yorktown ingresó por error un cero como valor de datos, lo que resultó en una división por cero. El error cayó en cascada y finalmente apagó el sistema de propulsión de la nave. El barco estuvo muerto en el agua durante varias horas porque un programa no verificó una entrada válida.
Otro ejemplo reciente de confiabilidad del software incluye el Mars Polar Lander, que se lanzó en enero de 1999 y estaba previsto que aterrizara en Marte en diciembre de ese año. Las piernas fueron diseñadas para desplegarse antes del aterrizaje. Los sensores detectarían el aterrizaje y apagarían el motor del cohete. Se sabía y se entendía que el despliegue de las patas de aterrizaje generaba señales falsas de los sensores de toma de contacto. Sin embargo, los requisitos de software no describen específicamente este comportamiento y, por lo tanto, los diseñadores de software no lo tienen en cuenta. El motor se apagó a una altitud demasiado alta y la sonda se estrelló contra el planeta a 50 mi/h y fue destruida. Los costos de la misión excedieron los $ 120 millones (Gruhn. 2004). La confiabilidad también tiene un gran efecto en la percepción que tienen los consumidores de un fabricante. Por ejemplo, las experiencias de los consumidores con las retiradas de automóviles, las reparaciones y las garantías determinarán las ventas futuras y la supervivencia de ese fabricante. La mayoría de los fabricantes han experimentado retiradas de automóviles y amplias garantías que van desde un mínimo del 1,2% al 6% de los ingresos. Algunos retiros de automóviles son extensos y costosos, como el retiro de 8.6 millones de automóviles debido a que el encendido provoca pequeños incendios en los motores. En 2010, un retiro extenso de varios modelos de automóviles debido a una aceleración repentina resultó en el cierre de todo el sistema de producción y cientos de demandas. Una de las causas del retiro del mercado es la falta de minuciosidad en las pruebas de automóviles nuevos y piezas de automóviles en diferentes condiciones climáticas; el mecanismo del pedal del acelerador tendía a pegarse más a medida que aumentaba la humedad. Claramente, el número y la magnitud de los retiros del mercado son indicativos del desempeño confiable del automóvil y la capacidad de supervivencia potencial del fabricante.
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