ANALISIS DE FALLAS EN MAQUINAS
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Cuando hay una Falla Causas de falla Tipos de Fallas Inspeccion de campo Recopilación de Información Inspección de la Falla Análisis de la Información Reporte de la Falla Concluciones
I. Cuando hay una falla . Cuando la pieza queda completamente inservible. Cuando a pesar de que funciona no cumple su función satisfactoriamente. 2. Cuando su funcionamiento es poco confiable debido a las fallas y presenta 3. riesgos 1.
II. Causas 4. 5. 6. 7. 8.
Mal diseño, mala seleccion del material. Imperfecciones del material , del proceso y/o de su fabricación. Errores en el servicio y en el montaje. Errores en el control de Calidad, mantenimiento y reparación. Factores ambientales, sobrecargas.
Generalmente una falla es el resultado de uno o mas de los anteriores an teriores factores.
Deficiencia en el Diseño
Errores al no considerar adecuadamente los efectos de las entallas. Insuficientes criterios de diseño por no tener la información suficiente 10. sobre los tipos y magnitudes de las cargas especialmente en piezas complejas ( No se conocen los esfuerzos a los que estan sometidos los elementos) Cambios al diseño sin tener en cuenta los factores elevadores de los 11. esfuerzos. 9.
Deficiencias en la selección del material 12. 13. 14.
Datos poco exactos del material (ensayo de tensión, dureza). Empleo de criterios erroneos en la selección del material. Darle mayor importancia al costo del material que a su calidad.
Imperfecciones en el Material
Segregaciones, porosidades, incrustaciones, grietas (generadas en el proceso del material) que pueden conducir a la falla del material 15.
Deficiencias en el Proceso
Marcas de maquinado pueden originar grietas que conducen a la falla. Esfuerzos residuales causados en el proceso de deformación en frio o en 17. el tratamiento térmico que no se hacen hac en bajo las normas establecidas ( Temperatura, Tiempo, Medio de enfriamiento, Velocidad). Velocidad). Recubrimientos inadecuados. 18. Soldaduras y/o reparaciones inadecuadas. 19. 16.
III Tipos de fallas
Fallas por desgaste : Generalmente se presenta pérdida de material en la superficie del elemento; puede ser abrasivo, adhesivo y corrosivo. Se puede catalogar como una falla de lubricación (tipo de lubricante). Fallas por fatiga superficial superficial : Debido a los esfuerzos presentes presentes en la 21. superficie y subsuperficie del material. Fallas por fractura : Se puede presentar del tipo fragil o ductil, su huella 22. debe ser analizada para encontrar el motivo de la falla. La pieza queda inservible, generalmente es causada por el fenómeno de la fatiga. Fallas por flujo plástico : Se presenta deformación permanente del 23. material; es causado pr presencia de cargas que generan esfuerzos superiores al límite elástico del material. 20.
IV Inspección de campo La inspección de falla en campo se debe hacer tan pronto como sea posible. Se deben tomar fotografias (a color) y hacer anotaciones de todos los detalles que se observen.
En una inspección se debe determinar :
24. 25. 26. 27. 28. 29.
Localización de las piezas rotas respecto a cada una de las otras. Identificación del origen de la falla. Orientación y magnitud de los esfuerzos. Dirección de propagación de la grieta y secuencia de la falla. Presencia de oxidación, colores de temperatura o productos de corrosión. Presencia de defectos obvios en el material, concentración de esfuerzos,
etc. 30.
Presencia de peligros secundarios no relacionados con la falla principal.
Además es importante hablar con los operarios, ya que pueden suministrar datos o pistas importantes para el posterior análisis, indagar por la presencia de ruidos, vibraciones, o temperaturas anormales. Es importante escoger las muestras del material y de los fluidos presentes, preservando muy bién las superficies de fractura para hacer pruebas de laboratorio. La recopilación ordenada de los datos y observaciones hechas en el sitio del accidente permitiran hacer un acertado análisis.
V Recopilación de información Se debe tener una historia de cada pieza o equipo (esto generalmente se hace en el programa de mantenimiento). De ser posible se debe examinar esta información antes de visitar el sitio del accidente. Esto permitirá hacer una estimación en forma mas inteligente.
La información que se necesita es : Nombre de la pieza, identificación, propietario, usuario, fabricante. Función que cumple. 32. Datos de la historia de servicio. 33. Discusión u opinión de los operarios que la han utilizado. 34. Material de fabricación. 35. Procesos de manufactura y métodos de fabricación. 36. Tratamientos térmicos aplicados. 37. Documentación de los Standares y técnicas usadas en la inspección. 38. Fecha y tiempo de falla, con temperatura y condiciones ambientales. 39. Documentación de los Standares de diseño y cálculos modificados en el 40. diseño. Conjunto de planos, incluyendo cualquier modificación hecha en 41. manufactura o en montaje. 31.
VI Inspección de la Falla Consiste en la observación de la superficie de la fractura y de la pieza fallada en
general. Para tratar de hallar el tipo u origen de la falla se debe tener un amplio conocimiento de los tipos de fallas y saber interpretar las pistas que nos puede dar el aspecto de la falla. Examen Macroscópico Es una observación a simple vista de la superficie de la falla que permitirá p ermitirá en algunos casos identificar el tipo de fractura o el origen de la falla. Se debe observar muy bién la huella, la amplitud de las zonas marcadas en la superficie, la textura de la superficie, la presencia de grietas o focos de fractura y en fín todo aquello que conduzca a la determinación correcta del motivo de la falla. Examen microscópico Es una observación al microscopio que permite delinear la microestructura del material. Allí se puede determinar la presencia de elementos extraños, la existencia de discontinuidades en la estructura del material, tratamientos térmicos mal efectuados, la presencia de concentradores concen tradores de esfuerzos o microgrietas difíciles de detectar a simple vista.
Las observaciones hechas en los casos anteriores se deben anotar complementándolas con mediciones, fotos, esquemas o dibujos. Con frecuencia es necesario efectuar algunos ensayos adicionales para determinar la causa de una falla. Se aplican ap lican los ensayos no destructivos (rayos X, ultrasonido,..), que permitirán acopiar una mayor cantidad de información.
VII Análisis de la Información Al analizar los datos recopilados en las etapas anteriores se debe plantear una hipótesis para contrastarla con ellas. Este método de análisis permitirá confirmar o descartar los supuestos hechos al pretender encontrar el origen de la falla. En esta etapa es comunmente escuchar y analizar las opiniones de los expertos.
Al dar un diagnóstico sobre la falla de una pieza es necesario plantear o dar soluciones para cada caso. La falta de esto haría inutil el trabajo realizado en las etapas anteriores. Quizas otra u otras personas, no tendrían los criterios suficientes para proponer una solución práctica.
VIII Reporte de la Falla Es talvez la parte mas dificil por las implicaciones legales que puede traer el diagnóstico. Se deben evitar los comentarios o las conjeturas no técnicas o demasiado subjetivas.
Los comentarios u opiniones de los operarios deben ser tenidos en cuenta en el análisis de fallas, no es necesario incluirlos en el reporte técnico.
Al hacer un informe sobre la falla, se debe incluir además de la solución de las fallas algunas sugerencias que permitan evitar fallas futuras.
IX Conclusiones Toda Falla deja unas pistas que permiten encontrar su origen. El diseñador debe conocer muy bién las teorías de las fallas a fín de interpretar adecuadamente estas pistas.
Toda máquina tiene sus niveles normales de ruido, vibración y temperatura. Cuando se observe algun aumento anormal de d e estos niveles, se tienen los primeros indicios de que hay alguna falla. Los operarios de las máquinas deben ser instruidos para que avisen al detectar estos síntomas que presenta la máquina. Al diseñar una máquina se debe tener un profundo conocimiento de la forma en que funciona cada elemento componente y la forma en que puede fallar. Esto conducirá a mejores diseños. Antes de reemplazar una pieza que ha fallado se debe hacer un análisis minucioso con el fín de determinar la causa exacta y aplicar los correctivos que hay h ay a lugar.
