Modelamiento de la disponibilidad de una estructura en serie reparable con dos unidades

Modeling of the Availability of a Repairable Series Structure with two Units

Cuando se tiene una estructura con dos componentes dispuestas en serie y en donde cada una de ellas tiene un tiempo de vida que se distribuye exponencialmente, y además las componentes son reparables, se establece un proceso de renovación, en el cual para que la estructura esté operando se requiere que ambas componentes estén en funcionamiento. Este proceso de renovación tiene un comportamiento semimarkoviano y se demuestra que, a partir de este, su función de disponibilidad es una de las incógnitas de un sistema de ecuaciones integrales, que se resuelve usando un método numérico diseñado para tal fin. Lo novedoso de este articulo es que se considera un proceso cuyo espacio de estados incluye el tiempo de reparación, lo cual es de utilidad en aplicaciones de ingeniería.

1 INTRODUCCIÓN

Las estructuras reparables en ingeniería han sido motivo de muchas investigaciones, debido a que es necesario evidenciar el buen funcionamiento de los distintos mecanismos, su tolerancia a fallos, que se incluye en sus componentes, y, como resultado, poder dar cierta confianza en el servicio que proporcionan. Guo et al. [1] proponen un nuevo modelo de reparación general, basado en el historial de reparaciones, y Yi et al. [2] presentan sistemas en series reparables utilizando el método de matriz, que ha sido ampliamente utilizado en procesos estocásticos agregados, especialmente, en modelado de canales iónicos y sistemas reparables agregados; las fórmulas de fiabilidad, disponibilidad instantánea e intervalo se dan en matrices.

El análisis de estructuras reparables, desde el punto de vista probabilístico, se encarga de las características operativas mediante modelos estocásticos adecuados; es así como se encuentran los campos de la fiabilidad y la disponibilidad, para evaluar estos se utilizan diferentes técnicas de modelado, dependiendo de las suposiciones de operación del sistema (degradación y reparación). Kayedpour et al. [3] desarrollan un algoritmo integrado para resolver el problema de diseño de fiabilidad, considerando la disponibilidad instantánea, componentes reparables y la selección de estrategias de configuración, basadas en los procesos de Markov y el algoritmo NSGA-II. Melo et al. [4] presentan la estimación de la confiabilidad disponibilidad mantenibilidad, mediante una simulación tipo Monte Carlo de un sistema de compresión de gas amargo de una plataforma costa afuera, durante la etapa de ingeniería, a partir de las tasas de fallas de los equipos mecánicos e instrumentos.

Dentro del campo de la fiabilidad se estudia la estimación de la proporción del tiempo operativo de la estructura; es decir, de la proporción de tiempo en el cual la estructura realmente está trabajando durante un intervalo dado de tiempo; se puede hacer a referencia los trabajos de: Navas [5], quien plantea cómo la intensidad de fallo de un elemento reparable se puede estimar empleando los tiempos sucesivos entre fallos, mediante un Proceso Puntual Estocástico.