Modelado de modos de fallo (árboles de fallos)

En el ejemplo de modelado de modos de falla (RBD), utilizamos un enfoque de diagrama de bloques de confiabilidad (RBD) para analizar un componente y sus modos de falla asociados. En este ejemplo, utilizaremos los mismos componentes y condiciones descritos en el ejemplo de Modos de falla de modelado (RBD), pero usaremos un diagrama de árbol de fallas en lugar de un RBD para realizar el análisis.

Descargar archivo 2023 download

Descargar ejemplo de 2022 download

Ejemplo

El componente puede fallar debido a seis modos de fallo principales independientes: A, B, C, D, E y F. El componente falla si se produce el modo A, B o C. Si los modos D, E o F se producen solos, el componente no fallará; sin embargo, el componente fallará si se producen dos (o más) de estos modos (es decir, D y E; D y F; E y F). Además, los modos A, B y C se pueden desglosar aún más en los eventos (submodos) que pueden causarlos. Una vez que se produce un modo, su submodo también se produce y no desaparece.

El siguiente RBD ilustra la relación entre los modos primarios.

Figura 1: RBD del componente

El siguiente diagrama muestra el árbol de fallos correspondiente del componente. La puerta de votación, representada por 2/3, reemplaza al nodo en el RBD. El número de votos en la sala de votación está establecido en 2, lo que indica que deben ocurrir al menos 2 de los 3 eventos básicos para que el componente falle.

suporte blocksim Fault Tree Diagram of Component

Figura 2: Diagrama de árbol de fallos del componente

Modo A

Hay cinco submodos independientes (es decir, si ocurre un modo, no es más probable que ocurra el resto) asociados al modo A: los eventos S1, S2, T1, T2 e Y. Hay tres formas posibles de que el modo A se manifieste:

Los eventos S1 y S1 ocurren ambos.
Se produce el evento T1 o T2.
Se producen el evento Y y el evento S1 o el evento S2 (es decir, los eventos Y y S1 o los eventos Y y S2).

El siguiente RBD ilustra las condiciones para el modo A.

Figura 3: RBD del modo A

El siguiente diagrama muestra el árbol de errores correspondiente al modo A. El número de votos en la puerta de votación está establecido en 2, lo que indica que al menos 2 de los 3 eventos condicionales deben ocurrir para que ocurra el modo A.

Figura 4: Árbol de fallos del modo A

Modo B

Hay tres submodos dependientes asociados al modo B: los eventos BA, BB y BC. Para que se produzca el modo B, deben darse dos de los tres eventos. Concretamente, cuando se produce un evento, el MTTF de los eventos restantes se reduce a la mitad. Esto describe una configuración para compartir la carga. La función de fiabilidad de cada bloque cambiará en función de los demás eventos. Por lo tanto, la fiabilidad de cada bloque no solo depende del tiempo, sino también de la tensión (carga) a la que se ve sometido.

La siguiente imagen muestra el RBD del modo B. Los bloques que representan los submodos se encuentran dentro de un contenedor de reparto de carga. El número de rutas necesarias en el contenedor de carga compartida se establece en 2, lo que indica que deben producirse 2 de los 3 eventos incluidos para que se produzca el modo B.

suporte blocksim Load Sharing Container for Mode B

Figura 5: Contenedor de reparto de carga para el modo B

El siguiente diagrama muestra el árbol de fallos correspondiente del modo B. La puerta de reparto de carga (LS) del árbol de fallos sustituye al contenedor de reparto de carga del RBD. El número de votos en la puerta de distribución de carga se establece en 2, lo que indica que deben producirse al menos 2 de los eventos para que se produzca el modo B.

suporte blocksim Fault Tree Diagram of Mode B

Figura 6: Diagrama de árbol de fallos del modo B

El factor de proporcionalidad del peso de cada evento se establece en 1, lo que indica que compartirán la carga de manera uniforme (33,33% de la carga cada uno) cuando todos estén en funcionamiento. Si uno falla, los otros dos asumirá la carga.

Tenga en cuenta que una puerta de carga compartida no es una puerta de árbol de fallos estándar. BlockSim introduce esta puerta para permitir la representación de eventos dependientes en un diagrama de árbol de fallas. Se comporta exactamente de la misma manera que un contenedor de carga compartida en un RBD.

Modo C

Hay dos submodos secuenciales asociados al modo C: los eventos CA y CB. Para que se active el modo C, deben darse ambas circunstancias. El evento CB solo se producirá si se ha producido el evento CA. Si el evento CA no se ha producido, entonces el evento CB no se producirá.

Este escenario es similar a la redundancia en espera. En pocas palabras, si se produce CA, se inicia CB. La siguiente imagen muestra el RBD del modo C. Los bloques que representan los submodos se encuentran dentro de un contenedor en espera. El funcionamiento del bloque CA se pone en Activo, mientras que el funcionamiento del bloque CB se pone en Espera.

suporte blocksim Standby Container for Mode C

Figura 7: Contenedor en espera para el modo C

El siguiente diagrama muestra el árbol de fallos correspondiente del modo C. La puerta de reserva (SB) del árbol de fallos sustituye al contenedor de reserva del RBD.

Suporte Blocksim top event standby gate for Mode C

Figura 8: Diagrama de árbol de fallos del modo C

Discusión

Si utiliza las mismas definiciones de confiabilidad universal (URD) que se definieron en el ejemplo 2, los resultados del análisis del diagrama de árbol de fallas serán los mismos que los obtenidos con el enfoque RBD.

BlockSim tiene muchas opciones para modelar un sistema. La siguiente figura muestra un diagrama de árbol de fallos alternativo para el componente.

suporte blocksim Fault Tree Diagram of the Component Without Using Subdiagrams

Figura 9: Diagrama de árbol de fallas del componente sin usar subdiagramas

Además, puede usar una combinación de árboles de fallos y RBD en un análisis. Por ejemplo, puede usar árboles de fallas como subdiagramas en un RBD y viceversa.

Main Menu

Main Menu

Main Menu

Main Menu

Main Menu

Main Menu

Main Menu

Main Menu

Modelado de modos de fallo (árboles de fallos)

Ejemplo

Figura 1: RBD del componente

Figura 2: Diagrama de árbol de fallos del componente

Modo A

Figura 3: RBD del modo A

Figura 4: Árbol de fallos del modo A

Modo B

Figura 5: Contenedor de reparto de carga para el modo B

Figura 6: Diagrama de árbol de fallos del modo B

Modo C

Figura 7: Contenedor en espera para el modo C

Figura 8: Diagrama de árbol de fallos del modo C

Discusión

Figura 9: Diagrama de árbol de fallas del componente sin usar subdiagramas

Figura 10: Árboles de fallos como subdiagramas en un RBD

We have moved ${referer} to www.hbkworld.com

We have moved ${referer} to www.hbkworld.com

We have moved ${referer} to www.hbkworld.com

We have moved ${referer} to www.hbkworld.com

We have moved ${referer} to www.hbkworld.com

We haved moved ${referer} to www.hbkworld.com