sábado, 10 de noviembre de 2007

Conceptos Generales de Falla

Detección de síntomas de falla por Termografía
Cadena de Falla

La cadena de falla está formada por 5 eslabones relacionados que son los siguientes:

Causa
Mecanismo de Falla
Síntoma
Modo de Falla
Consecuencia

Al activarse una causa de falla produce un efecto dominó, que termina en un modo de falla con sus consecuencias correspondientes.

Causa de Falla

Es la que da origen a que se inicie el proceso de falla de un elemento de máquina. Tenemos la causa general y la causa específica o raíz de la falla.

Causas Generales

Entre las causas generales de falla de una máquina se encuentran las siguientes:

Diseño incorrecto
Materiales inadecuados
Fabricación incorrecta de piezas
Ensamble mal hecho
Operación errónea de la máquina
Mantenimiento incorrecto

Las primeras 4 causas son de responsabilidad del fabricante de la máquina y están afecta a garantía si la falla ocurre al inicio de la operación de la máquina. Las dos últimas corresponden al usuario de la máquina.

Durante el análisis de la falla se debe encontrar cual es la causa general que originó la falla.

El diseño incorrecto se refiere a que el elemento de máquina fallado fue mal diseñado, por ejemplo, por resistencia mecánica deficiente y se especificó mal un material de una pieza.

Los materiales inadecuados corresponde al material con el cual se construyen lo elementos de máquina, los cuales deben quedar bien especificados en el diseño y deben ser los mejores. Por ejemplo, un desgaste temprano de una tolva de un camión minero que fue reparada con planchas con dureza baja, por ejemplo 200 BH. Todos saben que es importante la resistencia mecánica y dureza de la plancha para estos camiones, debido a la fuerte abrasión que están sometidos.

La fabricación incorrecta de las piezas pueden ser causas de fallas tempranas en una máquina y se refiere a los procesos de fabricación mismos. La pieza puede fallar por mal mecanizado, tratamiento térmico incorrecto, soldadura deficiente, conformado por deformación mal hecho, fundición deficiente con porosidades en las piezas, etc.

El ensamble mal efectuado de elementos de máquinas bien fabricados puede ocasionar fallas en las máquinas. Por ejemplo, en el ensamble de un motor de auto, el apriete de los pernos que unen la culata al block del motor fue hecho con el torque incorrecto, ocasionando la rotura de esta al operar el motor. Las máquinas en general deben cumplir exigencias de ensamble muy precisas.

La operación errónea de la máquina es una gran causa de fallas de máquinas y muchas de ellas catastróficas. En general corresponde en colocar a la máquina en un ambiente y condiciones de operación para la cual no está diseñada. Por ejemplo, viajar en un auto sedán en caminos de montañas no pavimentados, es obvio que los sistemas de amortiguación fallarán primero. Lo adecuado es ir a esos caminos con un vehículo todo terreno, por ejemplo un jeep. Esta causa, es de responsabilidad del operador y por eso, ellos deben estar capacitados para conducir, operar estas máquinas.

Finalmente el mantenimiento incorrecto puede ser causa de fallas de elementos de máquina. Por ejemplo, no realizar los cambios de aceites cuando se requieren. Efectuar montajes de máquinas malos. Dejar piezas, herramientas sueltas. Se supone que el mantenimiento es para reparar la máquina no para dañarla, pero debido a falta de capacitación de los mantenedores estas cosas suceden.

Causas Específicas o raíces

La causa específica de la falla se genera a partir de una o combinación de las fallas generales indicadas pero corresponde a un aspecto técnico específico relacionado con el modo de falla del componente de la máquina.

A modo de ejemplo, la rotura de una biela de un motor de combustión interna de auto al entrar al cilindro agua, debido a que el auto fue introducido en una poza de agua profunda. La causa general operación incorrecta al colocar el vehículo en un ambiente para el cual no está diseñado. La causa específica ingreso de agua en los cilindros del motor, haciéndolo trabajar como compresor de líquido, lo que es altamente peligroso si este líquido no tiene salida, lo que sucede cuando las válvulas están cerradas.

Las causas específicas son las que activan los mecanismo de fallas y estos los síntomas, terminando al final en el modo de falla.


video

Mecanismo de Falla

Corresponde a un aspecto técnico que se gatilla con la causa específica que da inicio al deterioro de la pieza. Entre los mecanismos de fallas tenemos: abrasión, corrosión, erosión, calentamiento, sobrecarga, etc. En el ejemplo anterior de la rotura de la biela, el mecanismo corresponde a sobrecarga o aumento de la tensión de aplastamiento sobre la biela para la cual no está dimensionada.

Más adelante en otro documento se explican los conceptos de los principales mecanismos de falla.

Síntoma


Al activarse un mecanismo de falla con el tiempo aparece un síntoma detectable ya sea con los sentidos humanos o con instrumentos más sensibles, que presenta el elemento de máquina afectado.

Entre los principales síntomas detectables con los sentidos humanos, tenemos: ruidos, vibraciones, fugas de líquidos y gases, olores, cambio de colores y aumento de calor. También hay otros síntomas que deben ser detectados con instrumentos, por ejemplo aumentos de presión con manómetros, temperaturas con termómetros o pirómetros, amperajes con amperímetros, ondas ultrasónicas con detectores ultrasónicos, etc.

El síntoma es muy importante en el mantenimiento por condición y en especial el mantenimiento predictivo para medirlo, monitorearlo y planificar una acción de mantenimiento sobre la máquina cuando este llega a un valor crítico. El síntoma es el último aviso para que el mantenedor realice una acción sobre la máquina para evitar una falla de una pieza de la máquina.

Los sistemas expertos de mantenimiento de máquinas parten con los síntomas y con una serie de preguntas para realizar el diagnóstico de que sistema, componente y pieza está anómalo.

Modo de falla

Corresponde a lo que le sucedió a la pieza fallada, como quedó después que se presentó la falla. Entre los modos de falla más conocido tenemos: rotura, doblado, quemado, desgastado, corroído, deformado, etc.

La técnica del análisis parte con la pieza fallada para descubrir la causa específica y general que inició la falla.

Consecuencia

Toda falla de una pieza tiene un efecto sobre la máquina y una consecuencia a la empresa y al medio. Los efectos se ven en el artículo Gravedad de la Falla.

Las consecuencias de una falla de una máquina pueden ir de un colapso de la máquina, destrucción de una planta, pérdidas de vida humanas y daño grave al medio ambiente. El costo de ello puede ser inmenso, que la empresa a lo mejor no puede afrontar.

viernes, 9 de noviembre de 2007

Tipos de Mantenimiento


TIPOS DE MANTENIMIENTO DE MAQUINAS

Actualmente en la industria se encuentran los siguientes tipos de mantenimiento:

A la Falla
Planificado
Sintomático
Proactivo
Automático

Mantenimiento a la Falla

Conocido como Mantenimiento Correctivo o Mantenimiento Reactivo. Consiste en efectuar acciones de mantenimiento cuando se produce una falla en la máquina. No es conveniente cuando las fallas pueden ocasionar colapso de la máquina y consecuencias mayores.

Mantenimiento Planificado

Consiste en efectuar acciones de mantenimiento que se planifiquen con anticipación definidas por un programa y considerando todos los recursos. Se entiende que al efectuar este mantenimiento se reduce el Mantenimiento a la Falla.

El Mantenimiento Planificado agrupa los siguientes tipos de Mantenimiento:

Preventivo
Cambio de Componentes
Reparaciones Generales
Mejoramiento Máquinas
Reparación Componentes

Mantenimiento Sintomático

Consiste en identificar y medir síntomas que presentan las máquinas antes de fallar. Cuando los síntomas llegan a valores críticos se debe planificar acciones de mantenimiento sobre la máquina, que corresponde al Mantenimiento Preventivo. También es conocido como Mantenimiento por Condición. Hay máquinas que no se puede aplicar este tipo de mantenimiento, debido a que no presentan síntomas antes de fallar.

El mantenimiento Sintomático se puede clasificar, según como se identifican y miden los síntomas, en los siguientes niveles:

Nivel I

Uso de los sentidos humanos para identificar los síntomas. La audición para detectar ruidos. El olfato, olor a quemado. El tacto en aumento de temperaturas y vibraciones. La vista para detectar vibraciones, fugas, cortocircuitos y humos.

Nivel II

Uso de instrumentos básicos que pueden indicar valores críticos de variables relacionados con síntomas, fáciles de entender. Entre estos instrumentos, tenemos: manómetros, termómetros, amperímetros, luces indicadoras, etc. Las máquinas modernas traen incorporados estos instrumentos básicos.

Nivel III

Uso de técnicas e instrumentos sofisticados para medir variables importantes en las máquinas relacionadas con síntomas. Este nivel corresponde al llamado Mantenimiento Predictivo con sus técnicas más conocidas, tales como: Análisis de Vibraciones, Ultrasonido, Termografía y Análisis de Aceites.

Mantenimiento Proactivo

Consiste el atacar las causas generales y específicas que producen las fallas, mediante acciones de mantenimiento planificadas previamente. Esta relacionado con el mejoramiento de las máquinas, fabricación de ellas, capacitación de operadores y mantenedores.

Mantenimiento Automático

Corresponde a acciones de mantenimiento que se realiza la misma máquina. Entre estas acciones tenemos: auto lubricaciones, auto regulaciones, auto diagnósticos y sus alarmas correspondientes. También el cambio de componentes si la máquina está diseñada con componentes redundantes o stand by.

Este mantenimiento se desarrollará en este siglo en acorde con el avance de la electrónica, la robótica, la nano-tecnología, control automático y la tecnología de la información. La tecnología espacial ha tenido grandes avances en este campo.