¿Y cuál es el mejor? El Análisis de Árbol de Fallos y el Análisis Modal de Fallos y Efectos se utilizan para encontrar la causa raíz, detectar fallos, aplicar mejoras y hacer evaluaciones de riesgo, pero las similitudes acaban aquí. Cada uno tiene una perspectiva muy diferente del fallo, lo que tiene grandes consecuencias en los resultados que obtenemos con cada análisis.

 

A lo largo de este artículo, utilizaremos las siglas FTA (del inglés fault-tree analysis) para hablar del Análisis de Árbol de Fallos y FMEA (Failure Modes and Effects Analysis) para hablar del Análisis Modal de Fallos y Efectos o AMFE.

¿Cuáles son las diferencias entre el Árbol de Fallos y el FMEA?

Antes de empezar, te recomendamos que leas nuestros artículos sobre FMEA (o AMFE) y Análisis de Árbol de Fallos. Si ya conoces ambos métodos, entonces ¡vamos al grano! Esta tabla resume las principales diferencias entre el árbol de análisis de fallos y el FMEA:

 

Árbol de Fallos FMEA/ AMFE
método deductivo: enfoque descendente (top-down) método inductivo: enfoque ascendente (bottom-up)
método cuantitativo método cualitativo 
analiza todo el sistema y demuestra la interacción entre varios componentes cataloga los fallos de cada componente y no analiza los fallos múltiples
considera los eventos externos

 

no considera los factores externos
no considera fallos parciales

 

no considera modos de fallo inesperados
fácil de actualizar con la ayuda de software soporte en Excel, + difícil de mantener al día

 

 

Deducción vs. Inducción 

La primera gran diferencia entre el FMEA y el FTA es el enfoque que siguen. El FTA es un método sistemático y deductivo; el punto de partida es el fallo y de ahí se llega a una conclusión más amplia, como si fuera una investigación o un diagnóstico. Por ejemplo, si hay un fallo de la alarma de incendios, el FTA parte de ese fallo para explorar las causas potenciales (o ha habido un fallo en el sistema de detección de humo, o en los sensores de temperatura), hasta llegar a la causa raíz.

 

El FMEA, por otro lado, es un método inductivo, es decir, va de lo general a lo particular. En lugar de comenzar con el fallo, el análisis FMEA se centra en un componente, para el que se describen varios modos de fallo basados en el historial y en nuestro conocimiento del activo. Luego analiza el efecto de cada fallo. Así, termina convirtiéndose en un «catálogo» de fallos. En el ejemplo anterior, el FMEA enumeraría los modos de fallo de la alarma de incendios, listando como efecto en caso de fallo la «propagación del fuego».

 

Determinar los modos de fallo en FTA y FMEA 

La diferencia que hemos explicado antes tiene grandes consecuencias en la descripción de los modos de fallo. Sin embargo, hay una cosa en común: ambos análisis tienen que ser realizados por alguien con un profundo conocimiento del equipo y su confiabilidad.

 

El análisis FMEA depende de la predicción de todos los modos de fallo para cada componente: las causas que provocan una parada completa; las que provocan daños parciales y las que son casi imperceptibles. A diferencia del FTA, este análisis no tiene en cuenta los factores condicionantes ni establece la relación entre los fallos de diversos componentes.

 

Por otro lado, en el FTA nos arriesgamos a no considerar los fallos parciales, porque cada hipótesis corresponde a 0 o 1 – no hay una escala. Si un componente falla pero conserva alguna funcionalidad, esto no se considera. Sin embargo, cuando se utiliza todavía a nivel del proyecto, es muy eficaz en la detección de posibles fuentes de fallo y componentes que necesitan modos de seguridad.

 

La dificultad de catalogar los modos de fallo en un AMFE

Además de ser un trabajo muy cansado, a menudo no se consideran los modos de fallo inesperados ni los modos de fallo que derivan de múltiples fallos dentro de un subsistema. Un ejemplo de este tipo de fallo fue el accidente de la central nuclear de Fukushima en Japón. Al principio, los reactores aguantaron el terremoto inicial y una reserva de energía aseguraba el sistema de refrigeración. Pero cuando el tsunami que siguió al terremoto inundó las salas con generadores y reservas, sucedió lo peor.

 

La posibilidad de múltiples fallos no se había previsto, y posiblemente este modo de fallo de los generadores tampoco. El muro junto a la central nuclear tenía solo 5.7 metros de altura – pero se estima que las olas hayan alcanzado los 14 o 15 metros.

 

Análisis Cuantitativo vs. Cualitativo

El análisis FTA es uno de los modelos más conocidos para hacer una evaluación probabilística de riesgo, lo que lo convierte en un método cuantitativo. Por eso, es una evaluación casi obligatoria en las industrias de alto riesgo, como la nuclear, la petroquímica y la farmacéutica. Sin embargo, no siempre ha sido así. Una vez más, vayamos un poco atrás en el tiempo para ver un ejemplo real que demuestra la diferencia entre el FTA y el FMEA.

 

Cuando la NASA utilizó una evaluación de riesgo en los años 60 para calcular la probabilidad de llevar al Hombre a la luna y «regresar a salvo», el resultado fue solo del 5%. La Agencia Espacial Norteamericana consideró estas cifras alarmantes – especialmente si se hicieran públicas – y decidió adoptar solo un método cualitativo durante las siguientes décadas, el FMEA.

 

Aunque el análisis FMEA sirve para calcular un índice de riesgo, se basa en escalas relativamente subjetivas de 0 a 10, en las que un «4» no es necesariamente dos veces más grave que un «2». En el caso de las misiones de la NASA, a cada componente se le asignaba un nivel de criticidad. Si el fallo de un componente en particular ponía en peligro la vida de la tripulación tenía «Criticidad 1», si ponía en peligro la misión tenía «Criticidad 2» y todos los demás fallos tenían «Criticidad 3».

 

Un fallo como el que provocó la desintegración del transbordador Challenger en 1986 – los O-rings (juntas tóricas) se vieron comprometidos debido a las temperaturas negativas – tenía un grado de Criticidad 1, pero la probabilidad se estimaba en «2», que correspondía a una probabilidad de «2 en 100,000». No había cálculos o datos que cruzaran la relación entre la temperatura y el rendimiento de las juntas, a pesar de su rendimiento a temperaturas tan bajas no haber sido probado.

 

En otras palabras, la calificación de «2» en el índice de frecuencia era subjetiva y errónea, lo que resultó en un índice de riesgo fuera de la realidad. Como consecuencia, no había ningún sistema de backup para los O-rings. Esto llevó a la adopción de métodos cuantitativos de evaluación probabilística de riesgo en la industria aeroespacial a partir de 1986. La industria nuclear había adoptado el FTA en 1979 después del accidente nuclear conocido como «Three Mile Island» (en ese momento, el peor accidente nuclear de la historia).

 

Por otra parte, en el caso del Challenger, los únicos datos estadísticos que podrían haberse utilizado en un FTA serían los resultados obtenidos en las pruebas de tensión para cada componente y en vuelos de entrenamiento. En los activos para los que no hay información estadística disponible, ¡ningún método es realmente cuantitativo!

 

Factores considerados en el FTA y el FMEA

Este es otro punto en el que se acentúan las diferencias entre el FTA y el FMEA. El FTA tiene en cuenta una serie de factores, incluyendo factores externos como los terremotos y los eventos condicionantes. El FMEA, por otra parte, crea un «sistema aislado», sin considerar el impacto de los factores externos que pueden comprometer el sistema.

 

Actualizaciones y uso diario 

No se trata de una diferencia entre los dos métodos en sí, sino en la forma en que los usamos y mantenemos estos análisis actualizados. El FMEA consiste en una hoja de análisis que no siempre es fácil de actualizar, mientras que el FTA se puede hacer a través de un software (que también se encarga de los cálculos). De este modo, generalmente es más fácil para los gestores de mantenimiento mantener el FTA actualizado.

 

Cuándo utilizar un Árbol de Fallos vs. cuándo hacer un AMFE

Dadas las diferencias que hemos explicado a lo largo del texto, es fácil concluir que ambos métodos tienen sus ventajas y limitaciones. ¡Nadie es perfecto!

 

Podemos decir que el FTA es mejor que el FMEA cuando:

  • hay pocos fallos que sean un punto de partida para el árbol; 
  • pretende evaluar un sistema e implementar modos de seguridad;
  • pretende hacer una evaluación probabilística de riesgo; 
  • se está analizando un sistema complejo en que hay varias interacciones entre los componentes;
  • hay un gran potencial de «error humano» o «fallos de software«, que obligan a activar los modos de seguridad. 

 

El FMEA es más adecuado que el FTA cuando:

  • no se pueden especificar los fallos que dan lugar al FTA; 
  • el objetivo es identificar todos los posibles modos de fallo, incluso si no tienen consecuencias graves (por ejemplo, pretende incluir todos los modos de fallo en un manual del producto); 
  • el equipo funciona de manera predecible, sin una gran intervención humana, por lo que se espera que sea capaz de enumerar todos los modos de fallo posibles.

 

¿Funcionan en conjunto el FTA y el FMEA?

El FTA y el FMEA no se excluyen mutuamente. El análisis de riesgo tiene dos vertientes, la cuantitativa y la cualitativa, por lo que ambos métodos pueden utilizarse de manera complementaria. Lo ideal, para muchos gestores de mantenimiento, es un combinación entre los dos métodos.

 

Otras versiones de FMEA – como FMECA (Análisis de Modos de Fallos, Efectos y Criticidad) o VMEA (Análisis de Modos de Variación y Efectos) son una solución intermedia, ya que permiten combinar el análisis cualitativo con el análisis probabilístico.

 

Estos métodos se utilizan cada vez más en la Indústria 4.0 para definir qué activos y sistemas son prioritarios para el mantenimiento predictivo, ya que, debido a sus (todavía) costes elevados casi siempre se atribuye solo a los activos críticos.

¿Quieres saber más sobre este tema?

Lee nuestro artículo sobre las diferentes herramientas de análisis de la causa raíz.