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Tecnol. Ciencia Ed. (IMIQ) vol. 25 núm. 1, 2010 15

Análisis de modos de falla, efectos y criticidad
(AMFEC) para la planeación del mantenimiento

Tecnol. Ciencia Ed. (IMIQ) vol. 14 núms.1-2,1999 15Tecnol. Ciencia Ed. (IMIQ) 25(1): 15-26, 2010

Palabras clave: Análisis de modos de falla, efectos y criticidad
(AMFEC), planeación del mantenimiento,

activos
Key Words: Failure mode and effect analysis (FMECA),

maintenance planning, risk and safety criteria,

mining industry

José R. Aguilar-Otero*, Rocío Torres-Arcique, Diana Magaña-Jiménez

Corporación Mexicana de Investigación en Materiales, S.A. de C.V.

[email protected]

Failure mode and effects and criticality analysis
(FMECA) for maintenance planning using risk and

safety criteria

Resumen

Tradicionalmente en la plantas químicas existen planes de mantenimiento

enfocados adecuadamente? La planeación del mantenimiento viene

acciones de mantenimiento en el rendimiento de los activos, se tenga
un impacto en la seguridad al disminuir, evaluar y controlar el riesgo,

riesgo, aplicando la metodología de análisis de modos de falla, efectos y
criticidad (FMECA
que representan un mayor riesgo, para posteriormente seleccionar la mejor
tarea de mantenimiento, ya sea preventiva, predictiva, correctiva o en su

ilustra el proceso de análisis y aplicación de la metodología de FMECA

en la etapa de la planeación, etapa considerada como crítica. Ilustrando

FMECA

Con la aplicación del FMECA
falla que representan un mayor riesgo para la instalación, considerando
los riesgos a la producción, instalación y al personal. Los modos de falla
de mayor riesgo, son enviados a un proceso de selección de tareas de
mantenimiento detallado, mientras que los modos de falla de medio y

las áreas donde el mantenimiento tendrá una mejor oportunidad para

análisis funcional y no enfocada en los equipos, es decir, el plan es por
modo de falla y no por equipo. La incorporación de criterios de riesgo y

que requiere la incorporación no solo de nuevas tecnologías en el proceso
de mantenimiento sino en la planeación misma del mantenimiento. Esto

por una concepción inadecuada del proceso de planeación, ya que el empleo
de metodologías como el FMECA

se planea el mantenimiento. Mejores planes darán mejores programas y,
por lo tanto, mejor mantenimiento, uno óptimo, lo que se espera redunde
en un mejor rendimiento de los activos y mayor seguridad.

AbstRAct

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maintenance planning process in these days has been changing because
of the need to incorporate risk and reliability criteria, not just to impact
the assets maintenance tasks, but to look for control and risk prevention,
achieving a risk management strategy. Now, the maintenance planning
process incorporates a risk analysis, in this case a Failure Mode, Effect
and Criticality Analysis (FMECA); the idea of using a FMECA is mainly
because of the need for understanding the way the things fails and its
associated risks. A failure mode is the way an asset loses its ability to carry
out a desired specific function, a functional failure. For every failure mode
it has to be a specific maintenance task or recommendation; the failure
modes are ranked on a risk basis, from the most critical to the lowest. This
paper presents the application of a FMECA for a gas processing plant, as
a part of an asset management program. The scope includes: Definition of
operational context, functional analysis, failure mode identification, failure
effects, risk ranking and maintenance recommendations. With the FMECA
application, the failure modes evaluated are clearly related to a maintenance
action, if we fail identifying the failure modes, the maintenance actions will
fail. Evaluating the risk associated to each failure mode, give us a chance
to assure that the maintenance actions have a real effect on the facilities’
risk and reliability.

IntRODuccIÓn

Las técnicas de análisis de riesgo son empleadas en la búsqueda y evaluación de escenarios que pueden
representar un impacto adverso para una instalación
o planta de proceso, identificando los escenarios de
mayor riesgo y emitiendo acciones de recomendación
tendientes a minimizar el mismo. El principio de
cualquier estudio de riesgo, está basado en encontrar
respuesta a tres interrogantes: 1) ¿Qué puede salir mal?
2) ¿Qué tan frecuente es? y 3) ¿Cuáles son su efectos?
Analizando y entendiendo la respuesta a estas preguntas,
podemos entender los riesgos y diseñar mejores
acciones para la prevención y control. Sin embargo,
en la mayoría de los casos, las acciones recomendadas
se quedan así, en recomendaciones las cuales, en la
mayoría de los casos no son implementadas o si lo son,
no se les da seguimiento para validar el impacto real en
la disminución del riesgo (COMIMSA, 2008).

Existen diferentes metodologías de identificación
de peligros, empleadas como parte del proceso de
evaluación de riesgos, tales como (AIChE, 1992):

- Estudios de peligro y operabilidad (HazOp, Hazard
and Operability)

- Análisis de modos de falla y sus efectos (FMEA,
por sus siglas en inglés, Failure Mode and Effect
Analysis)

- Listas de verificación
- Árboles de falla
- Árboles de eventos, etc.

Dependiendo de las necesidades del estudio y de
las características de los resultados deseados, será la
técnica a seleccionar.

Dentro de las mencionadas metodologías de
identificación de peligros, el Análisis de Modos de Falla
y Efectos, AMFE (FMEA, por sus siglas en inglés),
en combinación con una calificación o jeraquización
del grado de criticidad del riesgo, es normalmente
empleada para la planeación del mantenimiento
centrado en confiabilidad, ya que nos permite lograr
un entendimiento global del sistema, así como del
funcionamiento y la forma en la que pueden presentarse
las fallas de los equipos que componen este sistema. Las
acciones de recomendación derivadas de un FMECA o
AMFEC quedan definidas como acciones o tareas de
mantenimiento. Lo que permite diseñar una estrategia
completa de mantenimiento aplicando criterios de riesgo
para cada activo o equipo considerado en la evaluación,
para de esta forma poder evaluar el impacto del plan
de mantenimiento en el riesgo de la instalación, así
como también, asegurar que el plan de mantenimiento
es aplicado en los equipos que representan un mayor
riesgo para las personas, medio ambiente, producción
e instalación.

entendiendo la falla

Cada falla que se puede presentar en una planta de
proceso, representa un riesgo potencial, por lo cual
es esencial entender cómo se presenta, entendiendo
la forma en que los equipos fallan, podremos diseñar
mejores acciones correctivas o preventivas. En este
caso, las acciones son tareas de mantenimiento. Estas
acciones, son derivadas del proceso de análisis de
modos de falla, de modo que a cada modo de falla le
corresponde una tarea. Podemos definir entonces un
modo de falla, como “la forma” en que un equipo o
activo falla.

Es importante para el entendimiento de la falla, poder
identificar los dos diferentes estados de falla que se
pueden presentar (“fault” y “failure”); primeramente,
aquel estado de falla, en el cual un activo simplemente
deja de funcionar y otro, en el cual el activo no desempeña
su función conforme a un estándar de desempeño deseado
o bien, conforme a las necesidades que el usuario tiene,
pero no necesariamente deja de funcionar. Es esta última
condición, es la que más nos interesa estudiar y la
denominamos “falla funcional”, así, una falla será aquella
que evita que un activo desempeñe su función conforme
a un estándar de desempeño definido.

ALcAnce

El presente trabajo propone e ilustra la aplicación de
la metodología del FMECA o AMFEC en el marco de

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Figura 3. matriz de riesgo

Figura 4. Diagrama de flujo simplificado del proceso de endulzamiento

ResuLtADOs Y DIscusIÓn

La metodología propuesta fue aplicada a una planta
endulzadora de gas, cuyo diagrama de flujo de proceso
simplificado se muestra en la Figura 4.

La planta endulzadora de gas, está conformada por
los siguientes sistemas:

Alta

Media

Baja

Remota

Menor Moderada Grave Catastrófica

Consecuencia

Alto Riesgo

Medio - Alto

Medio

Bajo

Salida de gas
dulce

Separador de
gas dulce

Gas húmedo
Enfriador de
amina pobre

Torre
absorbedora

Recirculación

Intercambiador
amina pobre -

amina rica

Calentador 2 de
amina pobre

Calentador 1 de
amina pobre

Separador de
gas ácido

Enfriador de
gas ácido

Torre
regeneradora

Gas ácido

Tanque de
amina pobre

Tanque de
alimentación

de amina

Bomba de reposición
de amina

Bomba de amina
pobre

Bomba de
alimentación

de amina

Tanque de
amina rica

Filtro de
amina

• Gas húmedo amargo
• Gas dulce
• Amina rica
• Amina pobre
• Gas ácido

A fin de ilustrar la metodología, se muestra la
aplicación de la misma al sistema de gas húmedo, de
la sección de absorción.

Definición de la intención del diseño

La definición de la intención del diseño para el sistema
de gas húmedo en cuestión se muestra (en forma
ilustrativa) a continuación.

El gas húmedo amargo es recibido con un flujo de
88.19 m3 s-1 (25 mmpcsd, millones de pies cúbicos
estándar por día) a través de una tubería de 0.2 m (8”)
de diámetro. El gas ingresa a la torre absorbedora a una
presión de 40 kgf cm-2 y una temperatura de 45oC. La
concentración del H2S y del CO2 en la corriente es de 20

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ppm y 10 ppm, respectivamente. El gas entra en contacto
con la solución de amina pobre al 50% y un flujo de
100 L s-1. Los contaminantes del gas son absorbidos
por la corriente de amina. El gas dulce abandona la
torre por el domo superior con una concentración de
H2S de máximo 4 ppm y de CO2 de máximo 4 ppm, con
un flujo de 88.19 m3 s-1 (25 mmpcsd), a una presión de
35 kgf cm-2 y una temperatura de 45oC.

El nivel del fondo de la torre es controlado en 30
mm (+- 10%). La amina pobre abandona la torre
absorbedora con un flujo de 100 L s-1 (+- 20%) hacia
el tanque de amina rica.

Análisis funcional

Las funciones identificadas como resultado del análisis
funcional para la sección de absorción del sistema de
gas húmedo amargo son:

1) Absorber los contaminantes del gas húmedo
hasta 4 ppm de H2S y CO2 para cada caso, a una
temperatura de 40oC, una presión de 40 kgf cm-2 y
un flujo de 88.19 m3 s-1 (25 mmpcsd)

2) Suministrar gas dulce a razón de 88.19 m3 s-1 (25
mmpcsd) a una concentración de máximo 4 ppm
de H2S y CO2 para cada caso y a una presión de 35
kgf cm-2 y una temperatura de 45 oC

3) Controlar el nivel del fondo de la torre a 30 mm
(+- 10%)

4) Suministrar amina rica al tanque de amina a razón
de 100 L s-1 (+- 20%)

5) Contener gas amargo y dulce en el interior de la
torre absorbedora

6) Contener amina rica en fondo de la torre
absorbedora

7) Suministrar amina pobre a razón de 100 L s-1
(+- 20 %)

Como parte de este análisis funcional, es necesario
identificar la función principal de la sección o sistema
en evaluación y cuales secundarias. Para este caso, la
función principal de la sección de absorber, es la función
1 (uno) mencionada como:

Absorber los contaminantes del gas húmedo hasta 4
ppm de H2S y CO2 para cada caso a una temperatura
de 40oC, una presión de 40 kgf cm-2 y un flujo de 88.19
m3 s-1 (25 mmpcsd).

Las otras funciones, son consideradas como
funciones secundarias, sin embargo, no por ello son
menos importantes.

Una vez identificadas las funciones, se identifican
las fallas funcionales, para lo cual es importante hacer
notar e identificar, que no todas las fallas pueden ser

calificadas como fallas funcionales, es decir, no todas
las fallas tienen como efecto directo la pérdida de la
función, como se ve a continuación.

Para la función:

1) Absorber los contaminantes del gas húmedo
hasta 4 ppm de H2S y CO2 para cada caso a una
temperatura de 40oC, una presión de 40 kgf cm-2 y
un flujo de 88.19 m3 s-1 (25 mmpcsd).

Se tienen las siguientes fallas funcionales:

1.1) Incapaz de absorber los contaminantes del gas hasta
4 ppm, a una temperatura de 40°C, una presión de
40 kgf cm-2 y un flujo de 88.19 m3 s-1 (25 mmpcsd).

1.2) La concentración de los contaminantes en el gas
dulce es más de 4 ppm a las condiciones de P, T y
flujo definidas.

1.3) La concentración de los contaminantes en el gas
dulce es de menos de 4 ppm a las condiciones P, T
y flujo definidas.

Como se puede ver, la falla funcional 1.1) es la
pérdida como tal de la función, las fallas 1.2) y 1.3)
pueden considerarse fallas dado que la condición de
producto obtenida es diferente al estándar esperado de
4 ppm de contaminante, sin embargo, el hecho de que
el gas dulce salga de la torre con una concentración de
contaminantes menor a 4 ppm representa una condición
de mejora en el proceso, dado que se obtiene mayor
calidad. Considerando esto, la falla funcional 1.3) en
realidad no es considerada como una falla funcional. Así
similarmente, podemos tener más fallas funcionales para
la misma función principal o para las otras fallas. En la
Tabla 3, se muestra el análisis funcional para el caso en
cuestión, para las funciones identificadas en el caso de
la sección de absorción de gas húmedo amargo.

Los modos de falla son identificados para cada falla
funcional, pudiéndose tener el caso de que varios modos
de falla originen la falla funcional. La etapa de los modos
de falla, es la columna vertebral de la metodología de
FMECA o AMFEC.

El nivel de detalle en la identificación de los modos
de falla, es aquel que nos permita relacionar una acción
de prevención y/o mitigación de riesgo, en este caso
una tarea de mantenimiento, por lo cual el modo de
falla debe ser claro, creíble de presentarse o que se
haya presentado en el pasado ya sea en la instalación
o en alguna similar y que pueda presentarse en el
futuro.

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un mayor nivel de detalle, a fin de identificar la mejor
estrategia de mantenimiento, ya sea preventivo o
predictivo. Para los otros modos de falla de las regiones
de riesgo medio y bajo se puede definir la estrategia
como resultado directo del FMECA o AMFEC.

Los resultados obtenidos con la aplicación de la
metodología, nos permiten no solo diseñar y definir
las acciones a implementar para administrar el riesgo,
ya sea con un plan de mantenimiento o con alguna
otra acción, sino que también nos permiten tener un
entendimiento claro del proceso manejado en la planta,
así como la forma en la que los activos pueden fallar,
siendo esto último la parte fundamental del análisis.

Las recomendaciones finales para cada sistema
evaluado en la instalación, en cuanto a las acciones a
seguir para la planeación del mantenimiento, así como
las actividades adicionales para la administración del
riesgo, se muestran en la Tabla 7.

cOncLusIOnes

• La metodología de Análisis de Modos de Falla,
Efectos y Criticidad (FMECA o AMFEC), es
el cuello de botella en el proceso de planeación
del mantenimiento, por lo que se debe entender
claramente y aplicar por personal con suficiente
experiencia.

• EL FMECA o AMFEC, es una metodología simple,
que de forma clara y concisa nos permite entender
la forma en la que opera un sistema, pero sobre todo
la forma en la que falla.

• Se identifican las mejores oportunidades para el
mantenimiento.

• Para la planeación del mantenimiento basado en un
FMECA o AMFEC, es necesario tomar en cuenta que
ahora el plan es en función de los modos de falla de
un equipo y no necesariamente del equipo mismo.

• Aunque existen versiones abreviadas del FMECA o
AMFEC, éste debe ser particular y específico para
cada instalación.

• En el proceso de análisis deben participar expertos
en todas las disciplinas involucradas y no solamente
de mantenimiento, personal con conocimientos
de las disciplinas de análisis de riesgo, proceso y
confiabilidad, entre otras.

nOmencLAtuRA

ALARP Siglas en inglés para As Low As Reasonably
Practical (Tan bajo como sea razonablemente
posible)

AMFE Análisis de modos de falla y sus efectos

Figura 6. Matriz de riesgo. Daños al personal

Alta
1.1.4, 1.2.5,

1.2.6, 1.2.7

1.1.3, 1.28

1.1.2

1.1.1

1.1.6

1.2.9

Media

Baja

Remota

Menor Moderada Grave Catastrófica

Figura 7. Matriz de riesgo. Daños al medio
ambiente

Alta
1.2.9, 1.2.5,

1.2.6, 1.2.7

1.2.8

1.1.2

1.1.1

1.1.6

1.1.4

Media

Baja

Remota

Menor Moderada Grave Catastrófica

Figura 8. Matriz de riesgo. Daños a la producción

Alta

1.1.4, 1.2.9,

1.2.5, 1.2.6,

1.2.7

1.1.3, 1.2.8

1.1.2

1.1.5

1.1.6

1.1.4

Media

Baja

Remota

Menor Moderada Grave Catastrófica

Es importante tomar en consideración que a cada
modo de falla, le corresponde una acción de control
de riesgo, en este caso de mantenimiento, de tal forma,
podemos definir que los modos de falla (uno solamente)
calificados de alto riesgo, deberán ser analizados en

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26 Tecnol. Ciencia Ed. (IMIQ) vol. 25 núm. 1, 2010

tabla 7.
Recomendaciones generales

Sub-sistema
Modos de
falla total

Modos de
falla - alto

riesgo

Tareas de
mantenimiento

Acciones de mitigación / Prevención del riesgo

Gas húmedo amargo 240 25

Se recomienda un
análisis más detallado
para los modos de
falla de alto riesgo, a
fin de seleccionar la
mejor estrategia de
mantenimiento para
administrar el riesgo.
En este caso se sugiere
aplicar un análisis tipo
mantenimiento centrado
en confiabilidad.

a) Realizar tareas de inspección interna conforme a lo
definido por los códigos API-510/API-570.

b) Seguimiento de los parámetros clave de proceso
que impactan en las velocidades de corrosión de
lo equipo o componentes sometidos a ella como
rodamientos.

c) Aplicación de los procedimientos de
mantenimiento.

d) Reforzamiento de las habilidades del personal de
mantenimiento en cuanto a la aplicación del
mantenimiento preventivo.

e) Establecer tareas de mantenimiento en función del
modo de falla y no del equipo.

f) Establecer un programa de recolección de data del
mantenimiento que permita realizar estimaciones
predictivas en un mediano plazo.

Separación de gas dulce 138 24

Expansión de amina rica 89 25

Separación de gas ácido 208 34

Acondicionamiento
amina rica/pobre

140 12

Regeneración de amina 240 36

Enfriamiento de amina
pobre

92 4
Aplicar acciones de
medio - bajo riesgo.
Dado el nivel de riesgo,
se sugiere continuar
con la aplicación
de las acciones que
actualmente se vienen
realizando.

a) Realizar tareas de inspección interna conforme a lo
definido por los códigos API-510/API-570.

b) Seguimiento de los parámetros clave de proceso
que impactan en las velocidades de corrosión
de los equipos o componentes sometidos a ella
como rodamientos.

c) Aplicación de los procedimientos de
mantenimiento.

d) Reforzamiento de las habilidades del personal de
mantenimiento en cuanto a la aplicación del
preventivo.

Condensadores de gas
ácido

92 13

Bombeo de amina pobre 157 15

Acumulación de amina
pobre

170 21

AMFEC Análisis de modos de falla y sus efectos y
criticidad

cmax Categoría de consecuencia máxima
F Frecuencia del modo de falla
FMEA Siglas en inglés para Failure Mode and Effect

Analysis (Análisis de modos de falla y sus
efectos)

FMECA Siglas en inglés para Failure Mode, Effect
Analysis and Criticity (Análisis de modos de
falla y sus efectos y criticidad)

HazOp Hazard and Operability en inglés. Es el método
usado para estudiar los peligros de la operación
en procesos químicos

MA Consecuencias al medio ambiente
MCR Mantenimiento centrado en la confiabilidad
MF Modos de falla
P Consecuencias al personal
Pr Consecuencias a la producción
RCM Siglas en inglés para Reliability Centered

Maintenance (Mantenimiento centrado en la
confiabilidad)

T Temperatura

bIbLIOGRAFÍA

AIChE. 1992. Guidelines for Hazard evaluation Procedures. American
Institute of Chemical Engineers, Center for Chemical Process Safety.
2a Ed. (With Worked Examples). Nueva York, NY, EEUU.

COMIMSA. 2008. Proyecto piloto Rcm – cOmImsA. Gerencia de
Aplicación Tecnológica. Saltillo, Coahuila, México.

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NRF-018-PEMEX-2007. ESTUDIOS DE RIESGO. Rev. 0. Fecha
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Stamatis, D.H. 1995. Failure mode and effect Analysis, FmeA from
theory to execution. ISBN 087389300X. ASQ – American Society
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