El término Confiabilidad ha sido definido en la ISO 9000:2015 como “capacidad para desempeñar cómo y cuándo se requiera”. Anteriormente, en la ISO 8402, la Confiabilidad estaba definida como “la capacidad de un elemento para realizar una función requerida, en determinadas condiciones ambientales y operativas durante un período de tiempo establecido”. Analicemos la Confiabilidad con más profundidad, comparándola con otro importante concepto, la probabilidad de fallo.

El fallo de un componente se produce cuando no es capaz de cumplir la función para la cual ha sido diseñado, en las condiciones que se espera que lo haga. Teniendo esto en cuenta, si un componente es utilizado con frecuencia, este pudiera funcionar correctamente, o no funcionar en una demanda específica o tras transcurrir un tiempo, pero no es posible predecir exactamente cuándo o en qué momento el componente perderá su función. Debido a que la pérdida de la función es una variable aleatoria, es que se habla en términos de Probabilidad de Fallo, que es la probabilidad que tiene un componente de fallar antes de un tiempo T o antes de una cierta cantidad de usos (p. ej., arranques).

Ejemplo: Puede preguntarse, en lenguaje coloquial, ¿la bujía de mi moto fallará en un año? Desde el punto de vista de la Ingeniería de Confiabilidad, esta pregunta se traduce en ¿cuál es la probabilidad de fallo de mi bujía en un año? Es decir, intentamos calcular, cuantificar la probabilidad de que el tiempo de duración de nuestra bujía sea menor o igual a un año, y esta es la probabilidad de fallo.

Sin embargo, podemos preguntarnos ¿la bujía de mi moto durará el menos un año?, lo cual se traduce en ¿cuál es la probabilidad de que mi bujía funcione durante un año o más? Note que en este caso no intentamos estimar el fallo, sino su complemento, la probabilidad de no fallo, es decir, la Confiabilidad del componente. Debido a que ambas son probabilidades, se tiene que:

Pf+Conf=1

Es decir, si determinamos la confiabilidad de nuestro componente, se puede calcular la probabilidad de fallo, y viceversa; y ambas probabilidades, sumadas, dan 1, ya que, en un momento dado, el componente puede estar solamente en uno de los dos estados.

Como intuitivamente pueden analizar, es más probable que nuestra bujía falle en tres años que, en dos años, que en un año, que en un mes. De forma contraria, la probabilidad de no fallo, es decir, la Confiabilidad de la bujía es mayor si la calculamos para un mes (el componente está nuevo, tiene pocas probabilidades de fallar), que en un año (la bujía ya pudiera estar un poco sucia, su probabilidad de fallo aumenta), que para dos años (la suciedad aumenta, el material cerámico puede degradarse, aumenta la probabilidad de fallo aún más), que para un tiempo mayor. Eventualmente la Confiabilidad de la bujía será próxima a cero, mientras que su probabilidad de falla será próxima a 1, significando que el componente pudiera fallar en cualquier momento.

Resumen:

La confiabilidad de un componente, sistema o estructura es la probabilidad de que su vida útil exceda un período de tiempo específico (por ejemplo, el tiempo de su misión).

La probabilidad de fallo es el complemento de la Confiabilidad (Pf+Conf=1), es decir, la probabilidad de que el componente dure menos que un tiempo T de interés, o no dure una cantidad de demandas D de interés.

Las consecuencias de los fallos inesperados suelen ser mucho mayores que el costo de prevenirlos.

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La Comisión Reguladora Nuclear (NRC, por sus siglas en inglés) de Estados unidos, en el NUREG-2201 usa la respuesta conjunta a la siguiente tripleta de preguntas para definir el Riesgo: ¿qué puede ir mal? ¿cuán probable es?  ¿cuáles son las consecuencias?

Matemáticamente, el Riesgo es la multiplicación de dos parámetros. El primero es la probabilidad o frecuencia de ocurrencia de un evento en particular (p. ej., una vez cada 2 años) que puede o no ser peligroso. El segundo es la escala de consecuencias (quizás expresada en términos de muertes por evento, o cantidad monetaria por evento). Su definición matemática es la siguiente:

R=P*C

En las industrias, a menudo la probabilidad P del evento que contribuye al riesgo (o su frecuencia de ocurrencia) está relacionada al fallo de un componente, sistema, o estructura, y es el parámetro que se desea medir, o estimar con métodos cualitativos o cuantitativos. En este sentido, podemos imaginar un sistema de mitigación de incendio, que posee una probabilidad de no activarse si los sensores detectan humo. En este caso, se realizan cálculos para estimar cada cuántas detecciones de humo de los sensores, puede ocurrir que el sistema de rocío no se abra, dejando caer agua sobre el fuego. Luego, se procede, de manera similar, a estimar las consecuencias C de dicho evento (fallo del sistema contra incendio). Usando la estadística de eventos pasado, o mediante consulta a varios expertos, pudiera determinarse que, de ocurrir un incendio, y no activarse el sistema de rocío, se espera que ocurran 10 personas muertas, 20 lesionadas, y 12 millones de dólares en pérdidas netamente materiales. Entonces, puede calcularse tres indicadores de riesgo, el de morir, el de ser lesionado, y el riesgo económico por incendio.

Evidentemente, el análisis es mucho más complejo, ya que, en nuestro ejemplo, P está asociado al mero fallo del sistema de rocío, pero no estamos incluyendo la frecuencia o probabilidad de que ocurra un incendio, lo que se puede considerar un evento iniciador. Si la probabilidad de que ocurra el incendio es mayor, entonces es más probable que nos toque observar el fallo del sistema contra incendio, ya que este es demandado con mayor frecuencia. Siguiendo el mismo razonamiento, podemos simular una cadena de eventos que dependen unos de otros y que, finalmente, afecta nuestras estimaciones del riesgo.

No se deje sorprender por fallos inesperados. Las consecuencias de los fallos inesperados generalmente son mucho mayores que el costo de prevenirlos. Sepa cómo manejar eficazmente el Riesgo de su industria, nosotros lo hacemos por usted.

La percepción del riesgo es la capacidad que posee cada persona de evaluar el mismo, de acuerdo a sus conceptos, prejuicios, experiencias, las cuales son únicas y forman parte de nuestra individualidad.

Un Riesgo aceptable es aquel que consideramos suficientemente bajo y creemos que es razonable en las circunstancias actuales. Por lo tanto, no tomamos más medidas para reducirlo. Por ejemplo, en la cotidianidad aceptamos que el riesgo de pérdidas de vidas humanas mientras nos trasladamos en el transporte colectivo por un accidente es aceptable, ya que, la mayoría de nosotros, a pesar de conocer el riesgo, no pensamos mucho en él, a veces nos es indiferente y hasta cotidiano, en incluso nos subimos a unidades de trasporte que visiblemente no cuentan con los sistemas mínimos para considerarse seguro (no tienen cinturones de seguridad, le faltan luces externas).

Riesgo tolerable: Es un nivel de riesgo que, en palabras simples, aceptamos vivir con él pero que a pesar de eso tomamos ciertas medidas preventivas para reducirlo, a costa de un costo por aplicar dichas medidas. Cuando el riesgo es tolerable, suele analizarse hasta qué punto su reducción es económicamente viable. Por ejemplo, una persona que trabaja operando maquinaria de corte en un taller sabe que tiene más probabilidades de sufrir una lesión, con consecuencias más severas que el resto de las personas, sin embargo, este tolera el riesgo aplicando medidas preventivas como portar medios de protección, tomarse un tiempo para repasar las medidas de seguridad, tomar descansos a intervalos para reducir el estrés y reducir los errores humanos, instalar sistemas de seguridad en los equipos. De esta manera, el trabajador es consciente de los peligros de la actividad que realiza, pero sigue adelante.

Riesgo inaceptable: significa que no se tolerará ese nivel de riesgo y que por lo tanto no se participará en la actividad que lo genera, o no permitiremos que otros lo hagan. Por ejemplo, una persona consideraría inaceptable realizar un trabajo de pintura de exteriores de edificios sin utilizar un arnés de seguridad que l sujete en caso de perder el equilibrio, o de que la plataforma falle. Sin embargo, este riesgo se convierte en tolerable (para la persona) si cuenta con dicho arnés, y otras medidas preventivas. Note que su percepción de riesgo pudiera variar con el tiempo, digamos, al pasar los años realizando el mismo trabajo, es posible que en algún momento este trabajador se sienta tan confiado de sus destrezas que tolere realizar la actividad sin el arnés de seguridad. Lo anterior no significa, para nada, que el riesgo haya disminuido.

La percepción del riesgo es la capacidad que posee cada persona de evaluar el mismo, de acuerdo con sus conceptos, prejuicios, experiencias, las cuales son únicas y forman parte de nuestra individualidad. Una de las causas fundamentales de que las personas perciban el riesgo de formas diferentes es la propia variación del significado de este concepto para cada persona, que usualmente no están familiarizadas con la definición matemática (R=P*C) que ya hemos mencionado. El segundo factor es la distorsión que crea un individuo de la realidad por motivos psicológicos.  Estos motivos psicológicos pueden depender de elementos intrínsecos a la persona, como fobias (percibe mayor riesgo) o excesos de confianza (percibe menor riesgo), o de factores externos que influencian su manera de razonar, como experiencias que se adquieren con el tiempo.

Por ejemplo, es muy común que las personas experimenten más miedo a montar en aviones que en automóviles. Muchos factores influyen en este comportamiento, analicemos lo siguiente. Cada vez que un avión se accidenta (en el orden de las decenas al año), usualmente se hace una cobertura mediática grande, o exagerada sobre el tema, y comúnmente sus consecuencias son grandes (varios muertos y lesionados por evento). Mientras, los accidentes de automóvil suelen ser menos catastróficos (menor número de lesionados o muertes por evento) si se comparan con accidentes aéreos, pero son tan comunes que muchos ocurren sin que nos enteremos (en el año 2017, el INEGI* reportó 367,789 accidentes solamente en México). Por lo tanto, los accidentes de tráfico son considerados como cotidianos por la mayoría de las personas. Matemáticamente, la frecuencia de accidentes de tráfico es tan alta, y la de accidentes de aeronaves es tan baja (en comparación), que el riesgo resultante indica que es mucho más seguro viajar en avión que en auto.

Además, existe otro factor importante que distorsiona la percepción del riesgo, y es el falso sentimiento de control de la situación, veamos cómo funciona. Mientras manejamos nuestro vehículo, creemos tener el control sobre ese riesgo porque confiamos en nuestros propios instintos y reflejos (a diferencia de los aviones, que siempre es manejado por un tercero, el piloto), llegando al límite en que muchas personas se someten a conducir bajo los efectos de sustancias alcohólicas, en un estado en que sus reflejos y capacidad de toma de decisiones es notablemente baja. Por lo tanto, el hecho de manejar directamente nuestro vehículo, o conocer al que conduce, o el haber montado un vehículo frecuentemente sin sufrir percances, hace que sintamos más confianza, nos relajemos, y prestemos menor importancia a los factores de riesgo.

Por lo tanto, sí existe una diferencia entre la percepción del riesgo y el riesgo real, por lo que es importante ser objetivos y e intentar evaluarlo sin sesgos, dejando de lado elementos subjetivos inherentes a nuestra persona. Si bien es cierto que sobreestimar el riesgo puede limitar ciertas personas de realizar actividades cotidianas que pueden limitar su calidad de vida, el principal problema se presenta cuando las personas lo subestiman, exponiéndose innecesariamente a eventos peligrosos.

No se deje engañar por sus creencias o las creencias de otros respecto al riesgo. La mejor manera de manejarlo es estudiándolo. Cotice su estudio y haga su instalación más confiable. Demuestre que opera de manera segura.

*INEGI. “Estadísticas a propósito del día mundial en recuerdo de las víctimas de los accidentes de tráfico (18 de noviembre)”. Comunicado de prensa número 584/18. 15 de noviembre de 2018.

La Comisión Reguladora Nuclear de Estados Unidos (NRC, por sus siglas en inglés) en el NUREG-2201 define una actividad segura como aquella cuyos riesgos son percibidos como aceptables. En palabras del entonces presidente de la NRC, S. Jackson, “[…] seguridad significa evitar riesgos indebidos o, dicho de otro modo, proporcionar garantías razonables de protección adecuada para el público en relación con el uso de fuentes, subproductos y materiales nucleares especiales.” [U.S. Nuclear Regulatory Commission, “Discussion on Safety and Compliance,” COMSAJ-97-008, August 25, 1997].

Evidentemente, esta cita trae consigo la naturaleza del contexto de seguridad para la industria nuclear, sin embargo, la última parte puede ser sustituida por cualquier actividad con riesgo asociado, sin perder el sentido; y público puede ser extendido a los propios generadores de la actividad, población circundante, y medio ambiente en general.

Entonces, la seguridad es la cualidad de seguro, el cual es definido como “Libre y exento de riesgo” según la Real Academia de la Lengua Española, consultada online el 07 de abril del 2023. Sin embargo, sabemos que no existe actividad que tenga un nivel de riesgo igual a cero, sino que se puede reducir infinitamente, pero no eliminarlo. Es por esta razón que, en el ámbito de la ingeniería, se define como riesgo aceptable, y no riesgo nulo. Esta diferencia entre exento de riesgo y riesgo razonable se considera implícito en el Objetivo de la Seguridad, a continuación.

Objetivo de la Seguridad

Según Perdomo Ojeda y Torres Valle en su libro “Análisis de la seguridad de instalaciones con riesgo asociado utilizando técnicas con enfoque preventivo” del 2008, el objetivo de la seguridad es

“proteger a las personas, la sociedad y el medio ambiente creando y manteniendo en las instalaciones con riesgo asociado una defensa eficaz contra el peligro asociado a la actividad productiva que desempeñan.”

A su vez, Salomón Llanes y Perdomo Ojeda en su libro “Análisis de Riesgo Industrial” del 2001 definen el Objetivo de la Seguridad Técnica como:

“Evitar con elevado grado de confianza los accidentes en las instalaciones con riesgo asociado; asegurar que, para todos los accidentes considerados en el diseño de la instalación, incluso los de muy baja probabilidad, las consecuencias para el medio ambiente y la población, si las hubiere, sean poco importantes, y garantizar que la probabilidad de accidentes graves con serias consecuencias para la población y el medio ambiente sea sumamente pequeña.”

• Las consecuencias de los fallos, esas evaluadas en la ecuación de Riesgo R=P*C, donde C son las consecuencias, pueden ser clasificadas, según la norma SAE JA 1012 “Una guía para el estándar de mantenimiento centrado en la confiabilidad” en cuatro fundamentales:

1. Consecuencias para la seguridad: un fallo tiene consecuencias para la seguridad si existe una probabilidad no tolerable de que pueda matar o herir a un ser humano.
2. Consecuencias ambientales: en otro nivel, “seguridad” se refiere a la seguridad o el bienestar de la sociedad en general. Tales fallas tienden a clasificarse como problemas “ambientales”. Las expectativas de la sociedad se plasman en estándares ambientales municipales, regionales y nacionales que en ocasiones son leyes de obligatorio cumplimiento. Algunas organizaciones también tienen sus propios estándares corporativos. Como resultado, un fallo tiene consecuencias ambientales si existe una probabilidad intolerable de que pueda violar cualquier norma o regulación ambiental conocida.
3.  Consecuencias operativas: la función principal de la mayoría de los equipos en el comercio y la industria suele estar relacionada con la necesidad de obtener ingresos o de respaldar las actividades generadoras de ingresos. En casi todos los casos, los costos a consecuencia de los fallos son mayores que el costo de repararlos. Como ejemplos, se mencionan: (1) afectación de la producción total o el rendimiento; (2) afectación a la calidad del producto; (3) afectación del servicio al cliente (y pueden incurrir en sanciones económicas).
4. Consecuencias no operativas: las consecuencias de un fallo evidente que no tiene un efecto adverso directo sobre la seguridad, el medio ambiente o la capacidad operativa (las tres categorías anteriores) se clasifican como no operativas. Las únicas consecuencias asociadas con estos fallos son los costos directos de reparar el fallo en sí y cualquier daño secundario, por lo que estas consecuencias también son económicas.

Como se puede apreciar, las consecuencias para la seguridad son aquellas que repercuten en el ser humano, sociedad y ambiente. Técnicamente estas consecuencias son Riesgos para la Seguridad una vez que estas se multiplican por la probabilidad de que se produzca un fallo de algún componente, sistema, o estructura de una industria o proceso productivo.

Las categorías 3 y 4 se relacionan con el impacto económico que poseen los fallos, no para los seres humanos, la sociedad y el ambiente, sino desde el punto de vista de la instalación o proceso productivo, que pierde su capacidad de generar utilidades económicas.

Una instalación industrial debe mantener un Riesgo para la Seguridad tan bajo como sea razonablemente posible, de acuerdo a la responsabilidad moral con el medio ambiente y la sociedad, y las normas aplicables en el territorio que opera, mientras que su Riesgo económico derivado de las consecuencias operativas y no operativas, definidas anteriormente, debe ser manejado de tal manera que la instalación o proceso sea rentable, y se justifique su operación desde un punto de vista económico. Un análisis de Riesgos precisamente investiga y obtiene estrategias para alcanzar ese balance, lo más económicamente posible.

Todos los componentes fallan, lo importante es conocer cómo, cuándo, por qué, y cuáles son sus consecuencias. El Riesgo nunca es nulo, pero podemos reducirlo tanto como sea razonablemente posible. Cotice su estudio.

El análisis de confiabilidad es el estudio de cómo fallan las cosas. Cualquier activo de ingeniería (ej., instalación, sistema, componente, o un producto de consumo) está diseñado y construido para realizar una función específica durante un período de tiempo específico, y soportando determinadas condiciones ambientales y operativas.

Una vez en uso, las propiedades físicas del activo disminuyen debido a fenómenos como erosión, corrosión, fractura, provocados precisamente por las condiciones ambientales, de operación, y propiedades intrínsecas a los materiales. Eventualmente el objeto fallará, es decir, sus parámetros de desempeño caerán por debajo de un umbral, debajo del cual, la función no es cumplida de forma aceptable para el usuario.

El análisis de confiabilidad es el estudio cuantitativo de las fallas de una instalación, sistema, componente, u objeto que cumple ciertas funciones. Los resultados del Análisis de Confiabilidad suelen ser luego usados en un Análisis de Riesgos, el cual también considera las consecuencias y es un concepto más amplio. Entonces, el análisis de Confiabilidad describe cómo, cuándo y por qué ocurre el fallo en un activo, al tiempo que provee información valiosa para la toma de decisiones con el ánimo de mejorar la calidad, seguridad y rendimiento, mientras se optimizan recursos y costos.

Todos los componentes fallan, lo importante es conocer cómo, cuándo, por qué, y cuáles son sus consecuencias.

Existen casos en que las fallas no pueden cuantificarse, por lo que se recurre a considerar las defensas cualitativas contra las fallas como una actividad adicional y separada de la tarea de predecir la probabilidad de los fallos. Por lo tanto, existen dos enfoques

Evaluación cuantitativa: se predice la frecuencia y consecuencias de las fallas de las estructuras, sistemas y componentes y las comparamos con algún objetivo numérico o tope. Si no se cumple el objetivo, se adapta el diseño (p. ej., añadir redundancias), la forma de operación y mantenimiento, hasta que se cumpla el objetivo. Se utilizan métodos matemáticos bien establecidos para calcular lo parámetros que interesan, como la estadística, para hallar la frecuencia de fallo y las consecuencias de los eventos. Luego los modelos matemáticos son utilizados para determinar indicadores numéricos que permiten el análisis de sistemas complejos y la toma de decisiones.

Evaluación cualitativa: se intenta minimizar la ocurrencia de los fallos y la magnitud de sus consecuencias mediante la aplicación de una variedad de defensas que intuitivamente sabemos que resultarán en una mitigación del riesgo, pero que no es posible compararla con un objetivo numérico. Surge la pregunta de cómo se pueden expresar los objetivos para este enfoque (cualitativo). Usualmente se suelen usar variables cualitativas ordinales como alto, medio, bajo riesgo (o frecuencia, o consecuencias, o seguridad) y luego establecer los requisitos para cada nivel. Suele compararse esta variable cualitativa antes y después de tomar medidas que la hacen variar, para visualizar las ‘’mejorías’’ y favorecer la toma de decisiones.

No importa qué tipo de industria sea, desde las más complejas hasta las más sencillas, todas poseen riesgos de diferente índole, estimables por métodos cualitativos, cuantitativos, o semi-cuantitativos. Nuestro trabajo es saber cómo estimarlos y reducirlos. ¡Contáctenos!

No existe un mejor método. El mejor método para evaluar su instalación dependerá de qué se quiera evaluar, y de la disponibilidad de datos, lo cual condicionará si se utilizan técnicas cualitativas o cuantitativas. Si bien es cierto que quisiéramos cuantificarlo todo, con la mayor rigurosidad posible, hay que admitir que en ocasiones el esfuerzo por reducir el error del resultado no es económicamente viable para los propósitos del estudio, es decir, no vale la pena gastar más tiempo y dinero en un estudio que reducirá el error de la estimación de la probabilidad de fallo de un componente en un 1%, si este producto es una calculadora digital de 20 pesos. Sin embargo, se justificaría si el producto fuera una parte esencial de un propulsor de cohete de la NASA en un proyecto millonario y con consecuencias para la vida humana y el medio ambiente en caso de que fallara en el ascenso dentro de la atmósfera.

Existen diversos métodos de análisis de riesgos para diferentes necesidades, presupuestos, y disponibilidad de datos. Nosotros sabemos cuál se adapta a su industria o proceso. ¡Contáctenos!