TECNOLOGIA EN ANALISIS DE FALLATECNOLOGIA EN ANALISIS DE FALLAANÁLISIS DE FALLAS ANÁLISIS DE FALLAS

DE COMPONENTES INDUSTRIALESDE COMPONENTES INDUSTRIALES

MSc. Pastor E. Niazoa D.MSc. Pastor E. Niazoa D.

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION UNIVERSITARIA

INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGIA DEL OESTE

MARISCAL SUCRE

INGENIERIA DE MANTENIMIENTO

Cese de la función o inutilidad de un componente, que Cese de la función o inutilidad de un componente, que ocurre en forma imprevista y repentina...y a veces ocurre en forma imprevista y repentina...y a veces

catastrófica.catastrófica.

FALLAS

Anualmente causan enormes Anualmente causan enormes pérdidas materiales y... humanaspérdidas materiales y... humanas

En nuestro país:En nuestro país:

La industria PetroleraLa industria Eléctrica

Mediana Industria manufactureraGrandes Industrias Sector Aeronáutico

Transporte SubterráneoCuerpo Humano

Construcción Civil-Estructural

Orígen de las Fallas...Orígen de las Fallas...

Asociado a muchos factores

Errores del Diseño Defectos de Fabricación

Selección incorrecta de los materialesErrores Operacionales (humanos)

Medio Ambiente AgresivoImprevistos varios

Accidentes Etc, etc ...

Mecanismos de FallaMecanismos de Falla

FatigaCorrosión

Fractura por ImpactoFractura por Sobre-esfuerzosFragilización por Hidrógeno

TermofluenciaChoque Térmico

Fallas a Temperaturas ElevadasFallas por Tenso-Corrosión

DesgasteOtros...

¿¿Se pueden evitar las Se pueden evitar las Fallas?Fallas?

Lamentablemente

Son Inevitables...

¿¿Qué puede hacerse para Qué puede hacerse para disminuír su aparición?disminuír su aparición?

Mejorar la Ingeniería y el Diseño

Mejorar la Inspección

Control de Calidad

Planes de Prevención y Mantenimiento

ANÁLISIS DE FALLAS

¿Qué es el¿Qué es el

ANALISIS DE FALLASANALISIS DE FALLAS ? ?

Especialidad Multidisciplinaria dentro de la Ingeniería que se encarga de

estudiar el orígen, las causas, y la forma de prevenir los diferentes mecanismos de

fallas que pueden afectar los componentes ingenieriles...

ElEl ANALISIS DE FALLASANALISIS DE FALLASEs una metodología sistemática que estudia los

factores que produjeron la Falla.

Se realiza por etapas secuenciales:

En relación a la Falla, antecedentes y entorno inmediato:

Inspección de los restos de la Falla.Historial de Servicio

Recolección de testimonios.Revisión del Diseño del componente

Parámetros Operacionales: Esfuerzos, Temperaturas, Cargas Cíclicas, Presiones, etc.

Detección de condiciones externas adversas: Corrosión, Hidrógeno, etc.

Posibles malos usos o anomalíasDetección de otras fallas incipientes

En relación al MaterialEn relación al Material

Comprobación de:

Propiedades Mecánicas según normas

Evaluación Microestructural

Evaluación subMicroestructural

Composición Química

Ensayos NoDestructivos

Ensayos especiales

Solicitaciones que causan FallasSolicitaciones que causan Fallas

MECANICAS: fuerzas o cargas aplicadas, estáticas, dinámicas o cíclicas.

TÉRMICAS: fluctuaciones de temperatura en rangos bajos o elevados.

QUÍMICAS: corrosión, ambientes (naturales o industriales) y fluídos agresivos.

Modos de aparición de las FallasModos de aparición de las Fallas

Los modos más frecuentes de presentación de las Fallas en Servicio son:

Por Fractura: (el componente se divide en dos o más partes): Sobrecarga, Fatiga, Creep, Corrosión Bajo Tensiones, Fragilidad de baja temperatura, Fragilidad por Hidrógeno.

Por daños superficiales: corrosión, desgaste.

Por deformación excesiva: deformación plástica por sobrecarga, pandeo, creep, sobrecalentamiento, etc.

Diagrama de vida de un componente ...Diagrama de vida de un componente ...relación con las Fallasrelación con las Fallas

DISEÑO

PROCESO DE

FABRICACIÓN

ALMACENAMIENTO

FALLAS

SERVICIO

FUNCIÓN

PRECIO

APARIENCIA

DIBUJO

SELECCIÓN DE MATERIALES

SELECC. PROCESO DE FABRICACIÓN

CALCULOS (MODELOS)

MATERIA PRIMA

Proceso Primario de Fabricación

Proceso secundario de Fabricación

ENSAMBLAJE

DISEÑO IMPROPIO

DIBUJO

SELECCIÓN DE MATERIALES

Dibujo inadecuado: Mala geometría, Filetes con alta concentración de esfuerzos, ángulos impropios, cambios bruscos de sección, discontinuidades.

Cambios en el Diseño sin tomar en cuenta todos los factores involucrados.

Diseño viejo con nuevas funciones sin considerar adecuadamente las nuvas condiciones de servicio.

Errado Análisis de Esfuerzos o imposibilidad de un cálculo correcto debido a la complejidad de la pieza.

Mal manejo de modelos matemáticos

Error de diseño mecánico bajo bases no adecuadas (tracción uniaxial)

DISEÑO

Criterios errados para la selección del material.

Manejo impropio de datos de propiedades

Generalizaciones, mal uso de estadísticas

Conclusiones falsas de ensayos de evaluación.

MATERIA PRIMA

Material usado errado: mezcla en el almacén, reemplazo por economía, mala interpretación de la norma.

Falta o no cumplimiento de un criterio de aceptación-rechazo en función de las especificaciones de Diseño.

Defectos en el material: composición incorrecta, inclusiones, impurezas fragilizantes.

Defectos en los Procesos de Solidificación: segregaciones, cavidades, rechupes, microporosidades, inclusiones no metálicas, fisuras, grietas.

Defectos originados en los procesos primarios de fabricación: (Forja, Laminación, Embutición) orejas, solapamientos, agrietamiento superficial, pliegues, líneas de flujo, tensiones residuales, anisotropía, marcas de identificación, de laminaciones, piel de naranja, boca de caimán, orientación de inclusiones, etc.

Irregularidades en procesos secundarios:

(Maquinado): rugosidades, mal acabado superficial, quemaduras, agrietamientos, filetes y esquinas agudas, desgarre plástico del material, etc.

(Tratamiento Térmico): sobrecalentamiento, crecimiento de grano, descarburización, quemado, precipitación inadecuada, grietas de temple, austenita retenida, oxidación, sensibilización, etc.

(Soldadura): porosidad, agrietamiento, esfuezos residuales, falta de penetración, fragilidad por hidrógeno, baja tenacidad en la zona afectada por el calor, etc.

Procesos Primarios de Fabricación

Procesos Secundarios de Fabricación

Defectos de Ensamblaje: Desencajes, excentricidades, desalineamientos, especificaciones deficientes para el procedimiento, residuos peligrosos, marcas de herramientas.

Defectos de Ajuste: mal uso o no uso del torquímetro, sobreapretamiento, subapretamiento, ajuste diferente, desniveles, roscas diferentes, etc.

Defectos de Unión o empalme: Soldaduras incorrectas, fusión incompleta, segregación de fases fusibles, sobrecalentamiento, agrietamientos en caliente, agrietamientos en frío, oxidación, taladrado incorrecto, mal remachado, etc.

ENSAMBLAJE

ALMACENAMIENTO

Almacenamiento inadecuado: Desencajes, Ambiente agresivo natural o industrial, corrosión, desajustes, mal trato, confusiones, marcaje errado, temperaturas inadecuadas.

LA CASI COMPLETA MAYORÍA DE LAS FALLAS OCURREN EN SERVICIO

SERVICIO

Condiciones en el servicio que conducen a fallas:

Operación bajo condiciones anormales de velocidad, carga, temperatura, ambiente químico, vibración severa, etc.

Desgaste, erosión, cavitación.

Corrosión (ataque químico, bajo tensiones, corrosión-fatiga, disolución selectiva, contaminación atmosférica, etc.

Radiación

Operación de maquinarias sin un calendario y sistemas adecuados de mantenimiento.

Reparaciones incorrectas.

Metodología del Análisis de FallasMetodología del Análisis de Fallas

Definición: Rama de la Ciencia de los Materiales, que basándose e teorías y técnicas multidisciplinarias, estudia las Fallas de los Materiales en Servicio y trata de que no se repitan.

Objetivos: Individuar el orígen de la Falla, determinar su(s) causa(s) y proponer las medidas para eliminar o minimizar su aparición en servicio.

Método BásicoMétodo Básico

NO EXISTE NINGÚN MÉTODO MÁGICO PARA ANALIZAR FALLAS

NO HAY NINGUNA FÓRMULA QUE RESUELVA TODOS LOS CASOS

La única fórmula valedera es:

-Detallada y cuidadosa observación.

-Investigación sistematizada.

-Apropiada interpretación de los datos.

-Bases teóricas fuertes para el análisis.

-Experiencia suficiente.

Método BásicoMétodo Básico

Primera: Obtención de información apropiada y completa de la falla, incluyendo el Historial de Servicio, Generación de información y data a través de Ensayos, Análisis y Cálculos.

Segunda:Creación de una o varias Hipótesis para la causa o causas de Falla. Esta etapa implica ordenar la información, confrontar teorías, datos, aplicar experiencias directas o indirectas y refutar hipótesis erradas.

La investigación puede dividirse en dos etapas:

-Debe ser completo, no necesariamente exhaustivo.

-Su profundidad depende de la importancia de la falla o del elemento fallado.

-Un AF exhaustivo puede ser impráctico en tiempo y costo.

-Un AF puede ser simple, rápido y efectivo.

-No se puede llegar a analizar una Falla con una idea preconcebida sobre las causas.

-Cada AF es diverso, particular y de características propias.

-No puede resolverse un AF por simple comparación con otros casos anteriores.

-Siempre debe tratar de hacerse el AF sobre la pieza fallada, las simulaciones jamás reproducen las condiciones presentes en la Falla.

Algunas características del Análisis de Fallas