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Calculadora

RAM analítico de sistemas

Subsistemas en serie con redundancias k de n: disponibilidad, confiabilidad de misión, frecuencia de falla y aporte de cada bloque.

Herramienta
CAL-06
Método
Diagrama de bloques en serie con grupos k de n (estado estacionario)
Normas
IEC 61078:2016 · ISO 20815:2018 · IEC 61703:2016
Guía
Análisis RAM

Datos de entrada

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Preparando el cálculo…

Cómo usarla

Cada fila es un subsistema de unidades idénticas: cuántas hay instaladas (n), cuántas se necesitan para cumplir la función (k), su MTBF y su tiempo fuera de servicio por falla. Los subsistemas se combinan en serie. Un tiempo de misión devuelve la probabilidad de completarla sin pérdida de función y sin reparación; la pérdida por hora convierte la indisponibilidad en dinero.

Fórmulas

Disponibilidad de una unidad y de un grupo k de n con reparaciones independientes:

a=MTBFMTBF+MDTAk/n=∑i=kn(ni)ai(1−a)n−ia = \frac{\text{MTBF}}{\text{MTBF} + \text{MDT}} \qquad A_{k/n} = \sum_{i=k}^{n}\binom{n}{i}a^{i}(1-a)^{n-i}

Frecuencia de falla del grupo: desde el estado con exactamente kk unidades disponibles, cualquiera de ellas puede fallar.

wk/n=(nk) k λ ak(1−a)n−kλ=1/MTBFw_{k/n} = \binom{n}{k}\,k\,\lambda\,a^{k}(1-a)^{n-k} \qquad \lambda = 1/\text{MTBF}

Sistema en serie:

As=∏jAjws=∑jwj∏i≠jAiMTBFs=AswsMDTs=1−AswsA_s = \prod_j A_j \qquad w_s = \sum_j w_j\prod_{i\neq j}A_i \qquad \text{MTBF}_s = \frac{A_s}{w_s} \qquad \text{MDT}_s = \frac{1-A_s}{w_s}

Confiabilidad de misión sin reparación, con R=e−t/MTBFR = e^{-t/\text{MTBF}} en la fórmula k de n.

Cómo leer los resultados

  • El aporte por subsistema muestra dónde actuar. En plantas con redundancia, el cuello de botella suele estar en los equipos únicos (separadores, deshidratación, compresión sin reserva).
  • Fallas del sistema por año y MDT describen la experiencia de operación: no es lo mismo una parada larga por año que diez cortas.

Supuestos y límites

  • Tasas de falla constantes y estado estacionario.
  • Un recurso de reparación por unidad; sin fallas de causa común ni modos degradados.
  • Para distribuciones de Weibull, recursos limitados, mantenimiento preventivo o tanques intermedios, usar simulación de Monte Carlo.

Verificación

Caso de pruebaResultadoReferenciaFuenteEstado
1 de 2, MTBF 8000 h, MTTR 24 h0,9999910,999991definiciónOK
Serie: A = ΠAi0,9886340,988634definiciónOK
Frecuencia de falla 1 de 1 = A·λ0,0009900990,000990099definiciónOK
Monte Carlo 1 de 2 vs. analítico0,997710,997732analíticoOK
Monte Carlo serie con 1 de 2 vs. estado estacionario0,9675180,967547renovación-recompensaOK

Pruebas ejecutadas en cada compilación del sitio (2026-10-15). Código en tests/models.test.mjs.

Referencias

  1. IEC 61078:2016. Reliability block diagrams.
  2. ISO 20815:2018. Petroleum, petrochemical and natural gas industries — Production assurance and reliability management.
  3. Rausand, M., Barros, A. y Høyland, A. (2020). System Reliability Theory, 3.ª ed. Wiley.