Introducción a la Ingeniería de Confiabilidad

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Introducción a la Ingeniería de Confiabilidad

Sobre el Libro

Introducción a la Ingeniería de Confiabilidad (Introduction to Reliability Engineering) es un libro de 464 páginas, escrito por el profesor emérito de ingeniería mecánica Elmer Lewis. Fue publicado en el año 1995 por la editorial Wiley en su segunda edición.

Descripción del Libro

(Información extraída y traducida del sitio web del libro en Amazon)

Utilizando una perspectiva interdisciplinaria, este excelente libro proporciona una introducción a la teoría y la práctica de la ingeniería de confiabilidad. Esta edición revisada contiene una serie de mejoras: nuevo material sobre metodologías relacionadas con la calidad, inclusión de soluciones de hoja de cálculo para ciertos ejemplos, un tratamiento más detallado que vincula el enfoque de capacidad de carga a la confiabilidad con la metodología de tasa de falla, y una nueva sección que trata sobre seguridad, peligros de productos y equipos.

Sobre el autor

(Información extraída y traducida del sitio web de Northwestern University)

Sus intereses de investigación son el método computacional de transporte de neutrones, la física de reactores nucleares, la confiabilidad y la evaluación de riesgos.

La investigación del profesor Lewis ha incluido la combinación de elementos finitos con otros métodos para la solución de la ecuación de Boltzmann para problemas de transporte de neutrones en el espacio de fase de seis dimensiones espacio-ángulo-energía. Las aplicaciones son principalmente para la simulación del transporte de neutrones en núcleos de reactores nucleares.

Sus investigaciones actuales se centran en métodos de transporte de neutrones para tratar las complejas interacciones entre las estructuras reticulares de combustible y refrigerante y los efectos más globales en los núcleos de los reactores de gran potencia. Se están investigando formulaciones híbridas de elementos finitos y subelementos finitos para el tratamiento de variables espaciales, expansiones armónicas esféricas adaptadas en ángulo y algoritmos de Krylov preacondicionados para los métodos de matriz de respuesta de solución en computadoras paralelas.

Una segunda área de interés es la confiabilidad y la evaluación de riesgos, enfocándose en cómo se relaciona con el proceso de diseño de ingeniería y particularmente en las complejas relaciones entre cómo los expertos técnicos y el público perciben los riesgos que acompañan a la tecnología moderna.

Contenido del Libro

(Información extraída y traducida del libro)

  1. INTRODUCCIÓN
  2. PROBABILIDAD Y MUESTREO
  3. VARIABLES ALEATORIAS CONTINUAS
  4. CALIDAD Y SUS MEDIDAS
  5. DATOS Y DISTRIBUCIONES
  6. FIABILIDAD Y TASAS DE FALLA
  7. CARGAS, CAPACIDAD Y CONFIABILIDAD
  8. PRUEBAS DE CONFIABILIDAD
  9. REDUNDANCIA
  10. SISTEMAS MANTENIDOS
  11. INTERACCIONES EN FALLO
  12. ANÁLISIS DE SEGURIDAD DEL SISTEMA
    APENDICES
    ÍNDICE

En los Capítulos 2 y 3, primero presentamos una serie de conceptos relacionados con la probabilidad y el muestreo. Luego se cubren los rudimentos de las variables aleatorias discretas y continuas y se presentan las funciones de distribución utilizadas en la discusión posterior. Con este aparato matemático en su lugar, volvemos, en el Capítulo 4, a un examen cuantitativo de la calidad y sus relaciones con la confiabilidad. Primero nos ocupamos de la metodología Taguchi para la medición y mejora de la calidad, y luego discutimos el control estadístico del proceso dentro del marco de los criterios Six Sigma.

El capítulo 5 se ocupa de los métodos elementales para el análisis estadístico de datos. Se hace hincapié en los métodos gráficos, en particular los métodos de trazado de probabilidades, que se utilizan fácilmente en combinación con las hojas de cálculo de computadoras personales disponibles en todo el mundo. También se introducen la estimación puntual clásica y los intervalos de confianza, así como los elementos de los gráficos de control.

En el Capítulo 6 investigamos la confiabilidad y su relación con las tasas de falla y otros fenómenos donde el tiempo es la variable principal. Se presenta la curva de la bañera y se discuten las relaciones de confiabilidad con los modos de falla, fallas de componentes y reemplazos. En contraste, el Capítulo 7 se refiere a las relaciones entre confiabilidad, la carga en un sistema y su capacidad para soportar esas cargas. Esto implica, entre otras cosas, una exposición del tratamiento probabilístico de los factores de seguridad y los márgenes de diseño. El tratamiento de la carga repetitiva permite tratar explícitamente la dependencia del tiempo de las tasas de falla en la carga, la capacidad y el deterioro.

En el capítulo 8 volvemos al análisis estadístico de datos, pero esta vez con énfasis en trabajar dentro de las limitaciones que encuentra con frecuencia el ingeniero de confiabilidad. Después de revisar el crecimiento de la confiabilidad y las pruebas de estrés ambiental, los métodos de trazado de probabilidades presentados anteriormente se utilizan para tratar los métodos de prueba de vida útil del producto. Se discuten tanto la censura única como múltiple y las diversas formas de pruebas aceleradas.

Los capítulos 9 al 11 tratan de la confiabilidad de sistemas más complejos. En el capítulo 9 se presenta la redundancia en forma de sistemas paralelos activos y en espera, se examinan las limitaciones, como las fallas de modo común, y se presenta la incorporación de la redundancia en sistemas más complejos.

El Capítulo 10 se concentra en los sistemas mantenidos, examinando los efectos del mantenimiento preventivo y correctivo y luego enfocándose en los conceptos de disponibilidad y mantenibilidad para el sistema reparable. En el Capítulo 11, el tratamiento de sistemas complejos y sus fallas se reúne mediante una introducción al análisis de Markov en tiempo continuo.

El Capítulo 12 concluye el texto con una introducción al análisis de seguridad del sistema. Después de discutir la naturaleza de los peligros causados ​​por fallas del equipo y por errores humanos, se revisan los métodos cuantitativos para el análisis de seguridad. La construcción y el análisis de los métodos de análisis de árboles de fallas se tratan luego con cierto detalle.

Definición de Confiabilidad

(Información extraída y traducida del libro)

La economía mundial emergente está aumentando la demanda para mejorar el rendimiento de productos y sistemas y, al mismo tiempo, reducir su costo. El requisito concomitante de minimizar la probabilidad de fallas, ya sea que esas fallas simplemente aumenten los costos y la irritación o amenacen gravemente la seguridad pública, también está poniendo mayor énfasis en la confiabilidad. El cuerpo formal de conocimiento que se ha desarrollado para analizar tales fallas y minimizar su ocurrencia atraviesa prácticamente todas las disciplinas de la ingeniería, proporcionando la rica variedad de contextos en los que aparecen las consideraciones de confiabilidad. De hecho, se debe obtener una comprensión más profunda de las fallas y su prevención comparando y contrastando las características confiables de sistemas de diferentes características: computadoras, maquinaria electromecánica, sistemas de conversión de energía, plantas de procesamiento de materiales y químicos, y estructuras, por nombrar algunos.

Rendimiento, Coste y Confiabilidad

(Información extraída y traducida del libro)

Gran parte del esfuerzo de la ingeniería está relacionado con el diseño y la construcción de productos para mejorar el rendimiento. Buscamos aviones más ligeros y, por tanto, más rápidos, dispositivos de conversión de energía termodinámicamente más eficientes, ordenadores más rápidos y estructuras más grandes y duraderas. Sin embargo, la búsqueda de tales objetivos a menudo requiere diseños que incorporen características que, en la mayoría de los casos, tienden a ser menos confiables que los sistemas más antiguos y de menor rendimiento. Las compensaciones entre rendimiento, confiabilidad y costo son a menudo sutiles e implican carga, complejidad del sistema y el empleo de nuevos materiales y conceptos.

La carga se usa con mayor frecuencia en el sentido mecánico de la tensión en una estructura. Pero aquí lo interpretamos de manera más general, de modo que también puede ser la carga térmica causada por la alta temperatura, la carga eléctrica en un generador o incluso la carga de información en un sistema de telecomunicaciones. Cualquiera que sea la naturaleza de la carga en un sistema o sus componentes, el rendimiento se mejora con frecuencia mediante una mayor carga. Así, al disminuir el peso de una aeronave, aumentamos los niveles de tensión en su estructura; Al ir a temperaturas más eficientes termodinámicamente, nos vemos obligados a operar materiales en condiciones en las que hay pérdidas de resistencia inducidas por el calor y una corrosión más rápida. Al permitir flujos de información cada vez mayores en los sistemas de comunicaciones, nos acercamos a los límites de frecuencia a los que pueden operar la conmutación u otros circuitos digitales.

Calidad Confiabilidad y Seguridad

(Información extraída y traducida del libro)

En los mercados competitivos hay poca tolerancia para productos mal diseñados y / o mal construidos. Por lo tanto, durante la última década se ha puesto un énfasis creciente en la mejora de la calidad del producto a medida que los fabricantes se han esforzado por satisfacer las demandas de los clientes. En términos muy generales, la calidad puede definirse como la totalidad de características y características de un producto o servicio que influyen en su capacidad para satisfacer necesidades determinadas. Por lo tanto, si bien la calidad y la confiabilidad del producto se consideran invariablemente como estrechamente vinculadas, la definición de calidad implica también la optimización del desempeño y la minimización de costos. Por lo tanto, es importante delinear cuidadosamente las relaciones entre calidad, confiabilidad y seguridad. Abordamos esta tarea considerando los tres conceptos en el marco de los procesos de diseño y fabricación, que son el corazón de la empresa ensineering.

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