El análisis de criticidad es una metodología que permite jerarquizar sistemas e instalaciones y equipos en función de su impacto global con el fin de facilitar la toma de decisiones de forma efectiva, enfocando los esfuerzos en las áreas más importantes para mejorar la confiabilidad. Permite generar una lista ponderada con niveles de criticidad: alta criticidad, media criticidad y baja criticidad (Del Catillo, Brito, y Fraga, 2009).
De acuerdo con Hourné y colaboradores (2012), el análisis de criticidad se puede emplear mediante dos métodos:
a) método cuantitativo. Es utilizado cuando se cuenta con la información numérica necesaria, como frecuencia de fallas, tiempo medio entre fallas, impacto operacional, etc.;
b) método cualitativo. Es utilizado cuando no se cuenta con la información numérica necesaria, la criticidad del activo es evaluada a través del número de prioridad de riesgo.
2.6.1 Evaluación de criterios
El número de prioridad de riesgo (NPR) es calculado mediante la Ecuación 1 (Abdelgawad y Fayek, 2012; Vykydal et al., 2015; Zhou et al., 2016).
NPR = O x S x D Ecuación 1
donde O es la probabilidad de ocurrencia del modo de falla, S es la severidad del efecto de falla, y D es la probabilidad de detección de la falla.
El número de prioridad de riesgo puede ser determinado a partir de la lógica difusa, en la cual no solo se determina el criterio de un solo experto, sino que se considera la experiencia de personal de diferentes áreas. Los parámetros son medidos en una escala de puntuación lingüística, como bajo, medio y alto (Gupta y Mishra, 2016). La evaluación de los factores de riesgo se determina utilizando las ecuaciones 2-4.
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𝑆𝑖 = {∑𝑚𝑗=1(𝑆𝑖𝑗𝐵, 𝑆𝑖𝑗𝑀, 𝑆𝑖𝑗𝑅)}/ 𝑚 Ecuación 2
𝑂𝑖 = {∑𝑚𝑗=1(𝑂𝑖𝑗𝐵, 𝑂𝑖𝑗𝑀, 𝑂𝑖𝑗𝑅)}/ 𝑚 Ecuación 3 𝐷𝑖 = {∑𝑚𝑗=1(𝐷𝑖𝑗𝐵, 𝐷𝑖𝑗𝑀, 𝐷𝑖𝑗𝑅)}/ 𝑚 ; 𝑖 = 1, … . , 𝑛; 𝑗 = 1, … . , 𝑚 Ecuación 4
donde i representa la calificación del i-ésimo modo de falla; j representa el j-ésimo experto; m representa el número total de expertos. R, B, M representan las categorías de criticidad insignificante, bajo, y moderado, respectivamente.
La lógica difusa fue definida por Bourini y Bourini (2016) como una forma de lógica probabilistica que se ocupa del razonamiento que es aproximado. La describieron como un enfoque para la toma de decisiones basados en grados de verdad en lugar del enfoque verdadero o falso de la lógica clásica. En este sentido, se puede valuar los factores de riesgo a través de un número difuso triangular de S, O, y D para medir el promedio de la escala lingïstica.
Las ecuaciones 5-10 son utilizadas para evaluar los factores de riesgo. Los valores a la izquierda y los valores a la derecha de Si, Oi y Di son calculados por el nivel de
significancia α utilizando el principio de extensión de Zadehl. El valor de α cercana a 0 representa poca pertenencia al conjunto de valores difusos y cercano a 1 un alto grado de pertenencia (Gupta y Mishra, 2016).
𝑆𝑖𝐼𝛼= 𝑆𝑖𝐼 + 𝛼(𝑆𝑖𝑀− 𝑆𝑖𝐼) Ecuación 5 𝑆𝑖𝑃𝛼 = 𝑆𝑖𝑃− 𝛼(𝑆𝑖𝑃− 𝑆𝑖𝑀) Ecuación 6 𝑂𝑖𝐼𝛼= 𝑂𝑖𝐼 + 𝛼(𝑂𝑖𝑀− 𝑂𝑖𝐼) Ecuación 7 𝑂𝑖𝑃𝛼 = 𝑂𝑖𝑃− 𝛼(𝑂𝑖𝑃− 𝑂𝑖𝑀) Ecuación 8 𝐷𝑖𝐼𝛼= 𝐷𝑖𝐼 + 𝛼(𝐷𝑖𝑀− 𝐷𝑖𝐼) Ecuación 9 𝐷𝑖𝑃𝛼 = 𝐷𝑖𝑃− 𝛼(𝐷𝑖𝑃− 𝐷𝑖𝑀) Ecuación 10
Donde 𝑆𝑖𝐼𝛼 y 𝑆𝑖𝐷𝛼 representan los valores de izquierda y derecha del intervalo de severidad del i-ésimo modo de falla según el nivel de significancia α. 𝑂𝑖𝐼𝛼 y 𝑂𝑖𝐷𝛼 los valores de izquierda y derecha del intervalo de ocurrencia del i-ésimo modo de falla según el nivel de significancia α. 𝐷𝑖𝐼𝛼 y 𝐷𝑖𝐷𝛼 los valores de izquierda y derecha del intervalo de detección del i-ésimo modo de falla según el nivel de significancia α.
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Los valores a la izquierda son representados por “I”, a la derecha por “P” y los valores medios por “M”. Los valores de izquierda a derecha del NPR difuso son calculados utilizando la fórmula de distancia euclidiana (Gupta y Mishra, 2016). El intervalo del NPR difuso es calculado con las ecuaciones 11-12.
𝑁𝑃𝑅𝑖𝐼𝛼 = √∑ 𝑤𝑥 𝑥2 (𝑥𝑖𝐼𝛼− 𝑥𝑖 𝑚𝑖𝑛𝛼 )2 / √∑ 𝑤𝑥 𝑥2 Ecuación 11
𝑁𝑃𝑅𝑖𝐷𝛼 = √∑ 𝑤𝑥 𝑥2 (𝑥𝑖𝐷𝛼 − 𝑥𝑖 𝑚𝑖𝑛𝛼 )2 / √∑ 𝑤𝑥 𝑥2 Ecuación 12
donde 𝑁𝑃𝑅𝑖𝐼𝛼 es el valor a la izquierda y 𝑁𝑃𝑅𝑖𝐷𝛼 es el valor a la derecha, Wx representa
los pesos del factor de riesgo x= (S, O, D). xi min es el valor mínimo de xi que es el
intervalo de valor de los factores S, O y D; α es el nivel de significancia.
Finalmente para determinar la criticidad se realiza el proceso de defuzzyficación, para este proceso existen diversas técnicas, como el promedio de máximos que consiste en calcular el promedio de todas las variables que tienen el mayor valor de grado de pertenencia, o el método centroide que consiste en calcular el promedio ponderado de la salida (Guzmán y Cataño, 2006).
2.6.2 Factores de riesgo.
Los factores de severidad, detección y ocurrencia son calificados utilizando diferentes escalas de puntos. Estas escalas pueden ser numérica o lingüística (Gupta y Mishra, 2016). La Tabla 1 muestra un ejemplo de criterios para la valuación de ocurrencia. El valor consta de una puntuación de escala 1 a 10, y la probabilidad de falla es la razón de una falla en un determinado número de eventos.
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Tabla 1. Criterio de evaluación para la ocurrencia de una falla
Valor Probabilidad de ocurrencia Probabilidad de falla
10 Extremadamente alta: falla casi inevitable ≥ ½
9 Muy alta 1/3 8 Fallas repetidas 1/8 7 Alto 1/20 6 Moderadamente alta 1/80 5 Moderada 1/400 4 Relativamente baja 1/2000 3 Baja 1/15000 2 Remota 1/150000 1 Casi imposible ≤ 1/1500000
Fuente: Zhou y colaboradores (2016)
Los modos de falla con números de prioridad de riesgo más altos se suponen más importantes y se les dará prioridad para la corrección. En la Tabla 2 se muestran los criterios para la valuación de severidad, se indica la puntuación a asignar de acuerdo a la severidad y la forma en que la falla se manifiesta.
Tabla 2. Criterio de valuación para la severidad de una falla
Valor Efecto Severidad del efecto
10 Peligroso sin advertencia previa
Muy alto grado de severidad cuando un modo de falla potencial afecta la operación de un sistema seguro sin
advertencia previa 9 Peligroso con
advertencia previa
Muy alto grado de severidad cuando un modo de falla potencial afecta la operación de un sistema seguro con
advertencia
8 Muy alto Sistema inoperable con falla destructiva sin comprometer la seguridad
7 Alto Sistema inoperable con daño en el equipo
6 Moderado Sistema inoperable con daño menor
5 Bajo Sistema inoperable sin daño
4 Muy bajo Sistema operable con una degradación significativa 3 Menor Sistema operable con cierta degradación del rendimiento 2 Muy menor Sistema operable con una mínima interferencia
1 Ninguno Sin efecto
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La Tabla 3 muestra los criterios de valuación para la detección de una falla y el valor numérico de la detección de acuerdo a la probabilidad de detección. Los criterios y los valores numéricos para la evaluación de los factores de detección, ocurrencia y severidad pueden ser adaptados o modificados de acuerdo a la naturaleza del proyecto generalmente son definidos de forma interna por un equipo de trabajo (Zhou et al., 2016; Wang et al., 2009).
Tabla 3. Criterio de valuación para la detección de una falla
Valor Detección Probabilidad de detección
10 Incertidumbre absoluta
No se puede detectar la causa / mecanismo falla potencial y modo de falla subsecuente
9 Muy remota Probabilidad muy remota de detectar la causa / mecanismo falla potencial y modo de falla subsecuente
8 Remota Probabilidad remota de detectar la causa / mecanismo falla potencial y modo de falla subsecuente
7 Muy baja Probabilidad muy baja de detectar la causa / mecanismo falla potencial y modo de falla subsecuente
6 Baja Baja probabilidad de detectar la causa / mecanismo falla potencial y modo de falla subsecuente
5 Moderada Probabilidad moderada de detectar la causa / mecanismo falla potencial y modo de falla subsecuente
4 Moderadamente alta
Probabilidad moderadamente alta de detectar la causa / mecanismo falla potencial y modo de falla subsecuente 3 Alta Probabilidad alta de detectar la causa / mecanismo falla
potencial y modo de falla subsecuente
2 Muy alta Probabilidad muy alta de detectar la causa / mecanismo falla potencial y modo de falla subsecuente
1 Casi segura Se puede detectar la causa / mecanismo falla potencial y modo de falla subsecuente
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