Análisis de Fallas

Modelos de Mantenimient

o

"To find mistakes is not enough.It is necessary to find the cause behind the mistake and build a system that minimizes future mistakes."

W. Edwards Deming

El Concepto de Falla

Se utiliza la palabra “falla”, para significar que una pieza, un componente, un equipo o una máquina han salido fuera de servicio o aparecen efectos indeseables, según las especificaciones de diseño, que afectan a la calidad del producto terminado.

Objetivo

Desarrollar la habilidad de diagnosticar y localizar fallas en las maquinarias equipos e instalaciones industriales que aparecerán en su ciclo de vida, para prevenir, pronosticar e impedir que se produzcan y/o se repitan.

Contenido

1. Conceptos fundamentales 2. Clasificacion de las fallas3. Causas de las fallas 4. Consecuencias de las fallas 5. Gestion ante las fallas 6. Casos

CONDICIONES DE FALLA

Se considera que existe una falla en un elemento de maquina, cuando se han suscitado, al menos una de las siguientes condiciones: 1. Cuando aún es operable, pero no es capaz de cumplir su

función para la cual fue diseñado y construido, en forma satisfactoria.

2. Cuando su funcionamiento es poco confiable, debido a la degradación que ha experimentado y presenta riesgos de falla, que lo hace poco confiable o inseguro para continuar su utilización o funcionamiento y se requiere sacarlo fuera de servicio

3. Cuando la falla ha sido tan severa, y se vuelve completamente inoperable y/o inservible (Pérdida de la disponibilidad).

FACTORES FUNDAMENTALES DE UNA FALLA

1. Deficiencias en el diseño2. Deficiencias en la selección del material3. Imperfecciones en el material4. Deficiencias en el Proceso de Manufactura5. Errores en el servicio de Montaje y puesta a punto 6. Condiciones de operación fuera de especificaciones dadas por el

fabricante y/o sobrecargas en el régimen de trabajo.7. Mantenimiento preventivo inadecuado. 8. Errores en el control de calidad en la reparación y/o modificación. 9. Condiciones ambientales desfavorables y/o rigurosas.10.La edad de la maquina.

NOTA.- Una falla, a veces, es el efecto de la combinación de dos o más de los factores.

CLASIFICACION DE LAS FALLAS

1. INGENIERÍA INTERMINTENTES   4. GRADOFUNCIONALES (COMP.)

  PERMANENTESPARCIALES (POTENC.)

   

2. RIESGO PELIGROSAS 5. VELOCIDAD SUBITAS

  DE SEGURIDAD GRADUALES

   

3. CAUSA DESGASTE 6. COMBINADAS CATASTRÓFICAS

  USO INDEBIDO DEGRADACIÓN

   DEBILIDAD INHERENTE  

 7.  VIDA UTIL  TEMPRANAS

ADULTASTARDÍAS

CATEGORIAS DE LAS FALLAS

Fallas aceptables

Fallas inevitables

Fallas inaceptables

Estas fallas pueden estar por encima o por debajo de los parámetros identificados para cada función. El elemento no cumple un estándar o parámetro establecido de su servicio.

CATEGORIAS DE LAS FALLAS

PROTOCOLO DE SOLUCIÓN DE FALLAS

i. Reacción Inmediata.- Dependiendo del tipo de falla (Sobrecalentamiento)

ii. Diagnóstico de la falla.- Iniciar con la causa más simple y probable, hasta determinar el defecto (Investigación).

iii. Localizar la causa.- Continuar con las menos probables, hasta determinar la “causa-raíz”.

iv. Eliminar la falla.- Proporcionar un adecuado servicio de mantenimiento o reparación a la causa-raíz que produjo la falla.

v. Comprobar la Corrección.- Realizar las pruebas respectivas, contrastar los datos y validar sus resultados.

OPERAR HASTA LA FALLA

(Run-to-Failure) Es una política de mantenimiento que permite que un item funcione hasta que se descomponga, punto en el cual puede realizarse el mantenimiento correctivo (reactivo).

EL PROCESO DE INVESTIGACION DE FALLAS

No es fácil descubrir la “causa – raíz” de una falla, entonces el problema se resuelve luego de una investigación cuidadosa.

La alta dirección tiene poca comprensión de todos los factores y condiciones que conducen a la falla.

Considere la historicidad del elemento que ha fallado

Programe la investigación.

PRINCIPIOS DE INVESTIGACION DE FALLAS

1. Mientras más pronto una investigación se inicia, más grande es la oportunidad de determinar la verdadera causa o causas

2. No destruya las evidencias3. Interfiera con evidencias solamente después de que se haya

documentado (reportes, descripción, fotografías)4. No se concentre en el punto de la fractura con la exclusión de su

entrono y las condiciones del medio ambiente5. No infiera o diagrame conclusiones fáciles u obvias. 6. Intente obtener la historia verdadera desde la evidencia objetiva y

de entrevistas a operadores, supervisores.

ETAPAS DEL PROCESO DE INVESTIGACION

1. Inspección de campo (lo más pronto posible).2. Localización de las piezas rotas, relaciones con las otras (nombre, identificación,

función, fabricante, usuario). 3. Identificación del origen y secuencia del fallo (ruidos, vibraciones, temperaturas

anormales).4. Recopilación de evidencia documental5. Establecimiento de las condiciones reales de operación (orientación y magnitud

de los esfuerzos, defectos en el material), servicio de mantenimiento, y guardas y protecciones en las máquinas.

6. Realización de entrevistas a operativos, supervisores, expertos, etc.7. Examen preliminar del componente (propagación de la grieta)8. Selección de muestras del material fallado, material en proceso, fluidos

presentes, para ensayos en el laboratorio.

ETAPAS DEL PROCESO DE INVESTIGACION (II)

9. Aplicación de los Ensayos No Destructivos (NDT)10. Selección y preservación de las superficies de falla11. Examen macroscópico del componente12. Examen Microscópico de la estructura13. Determinación del tipo de falla14. Análisis de la composición del material15. Ensayos simulados de servicio16. Formulación de conclusiones y recomendaciones 17. Elaboración del Informe Técnico

18. Presentación del Informe.

PASOS EN LA INVESTIGACIÓN DE FALLAS - PLANTA INDUSTRIAL

1. Análisis de los métodos de operación de la planta2. Conocimiento de las características de la planta3. Establecimiento de los límites de seguridad para todas las características de la

planta4. Consideraciones de las señales disponibles5. Ubicación de los disparadores de control6. Diseño de los bloqueos de operación7. Selección de los controles automáticos e invalidadores de operación8. Examinar los sistemas de protección:

Apagado automáticoRestricción de operación de la plantaUso de sistemas de protección auxiliar

9. Formulación de los métodos de restablecimiento basado en las consecuencias de los sistemas de protección

10.Establecimiento de las causas de la operación de los sistemas protectivos

INSTALACIONES ELECTRICAS

Se describen aspectos generales asociados a las instalaciones eléctricas de las fábricas, según las especificaciones de la norma NCH ELEC 4/84 actualmente vigente. Toda instalación eléctrica debe ser proyectada y ejecutada por un Instalador Eléctrico autorizado.

La información aquí expuesta sólo tiene el carácter de referencial

TABLEROS ELECTRICOS

En él se concentran los dispositivos de protección y de maniobra de los circuitos eléctricos de la instalación. Consiste en una caja en cuyo interior se montan los interruptores automáticos respectivos.Para una instalación eléctrica segura, monte dispositivos de protección que actúen en el momento en el que se produce una falla en algún punto del circuito: cortocircuito, sobrecarga o falla de aislamiento.

Evite el riesgo de sufrir "accidentes eléctricos", el sobrecalentamiento de los conductores y equipos eléctricos, previniendo así daño en el material y posibles causas de incendio.

NORMAS ISO

Referentes al Comportamiento Térmico, para el diagnostico y vigilancia de las maquinas y evaluación del desempeño:

ISO 18434-1:2008 (IRT), Equipos auxiliares: válvulas, fluido electrico, aparatos y maquinaria relacionados con intercambiadores de calor.

ISO 18436-1:2004, Requisitos de formación y certificación del personal y el proceso de certificación (para organismos de certificación).

ISO / FDIS 18436-7:2008, Requisitos para la calificación y evaluación de personal que realizan la supervisión y diagnóstico mediante termografía infrarroja.

TIPOS DE FALLAS ELECTRICAS Según la naturaleza y gravedad se clasifican en:

 Sobrecarga:

La magnitud de la tensión (v) o corriente supera el valor nominal, por exceso de consumos en la instalación eléctrica, produciendo calentamiento excesivo en los conductores, causando la destrucción de su aislamiento y provocando incendios.

Cortocircuito:

Se originan por la unión fortuita de dos líneas eléctricas sin aislamiento, con diferencial de potencial eléctrico. Los conductores eléctricos pueden fundirse, generando excesivo calor, chispas, flamas, y riesgo de incendio.

Falla en el aislamiento:

Se originan por el envejecimiento de los aislamientos, los cortes, mal aisladas, etc.

Las superficies metálicas de aparatos eléctricos quedan energizadas (con tensiones peligrosas), con el consiguiente peligro de shock eléctrico para los usuarios de aquellos artefactos.

TIPOS DE FALLAS ELECTRICAS

Según la naturaleza y gravedad se clasifican en:

 Circuito abierto

Es un circuito interrumpido a causa de una rotura en el circuito, lo que impide la circulación de la corriente.

Falta de Contacto a tierra

Se origina por defectos de aislamiento o cuando la colocación de un cable es la causa de que la corriente tome un camino anormal en el circuito.

Dificultades o fallas mecánicas

Se originan por la excesiva fricción, el desgaste, el abuso o las vibraciones en el dispositivo eléctrico o electrónico.

Señales Típicas

CORTOCIRCUITO CIRCUITO ABIERTO

1. Fusibles fundidos2. Aumento de calor3. Bajo voltaje4. Alto amperaje5. Presencia de humo

1. Resistencia infinita2. Lectura de amperaje cero3. El dispositivo se encuentra

inactivo

CONTACTO A TIERRA FALLAS MECANICAS1. Lectura anormal de amperaje,

voltaje y resistencia2. Toques3. Funcionamiento anormal del

circuito

1. Ruidos en el funcionamiento2. Funcionamiento anormal3. Inspección visual4. Fallas en el circuito

Elementos de Protección Los dispositivos más importantes para lograr la discontinuidad en el servicio eléctrico y seguridad para las personas:

a) Fusibles (protecciones térmicas)

Interrumpen un circuito eléctrico debido a que una sobre corriente quema el filamento conductor ubicado en el interior. Deben ser remplazados después de cada actuación para poder restablecer el circuito. Los fusibles se emplean como protección contra cortocircuitos y sobrecargas.

b) Interruptor Termo magnético o Disyuntor

Interrumpen un circuito con un sistema magnético de respuesta rápida ante sobrecorrientes abruptas (cortocircuitos), y una protección térmica que desconecta ante sobrecorrientes de ocurrencia más lenta (sobrecargas).

La misión de los disyuntores es resguardar a los conductores eléctricos ante sobrecorrientes que pueden producir peligrosas elevaciones de temperatura.

Elementos de Protección (II)

Los dispositivos más importantes utilizados para lograr la discontinuidad en el servicio eléctrico y seguridad para las personas:

c) Interruptor o Protector Diferencial

El interruptor diferencial es un elemento destinado a la protección de las personas contra los contactos indirectos.

El interruptor diferencial censa la corriente que circula por la fase y el neutro, que en condiciones normales debiese ser igual. Ante este desequilibrio el interruptor diferencial opera, desconectando el circuito.

Se instalan en el tablero eléctrico después del interruptor automático, generalmente circuitos de enchufes, o bien instalar después del interruptor automático para proteger al protector diferencial. Estas protecciones se caracterizan por su sensibilidad (corriente de operación <= 0.03 A).

Importante.- Estas protecciones deban ser complementadas con un sistema de puesta a tierra.

Métodos basicos de localización de fallas 1.Mediciones de voltaje, amperaje y

resistencia2.Sustitución o cambio de repuestos3.Conexiones en puente y derivaciones4.Aplicaciones de calor y enfriamiento5.La inyección o investigación de señales6.Probadores de partes componentes, las

lámparas de prueba 7.Soldar nuevamente o ajustar

Puesta a tierra de servicio

Es uno de los elementos más importantes, referente a la protección de las personas contra contactos indirectos.

Es un método de protección contra elevaciones de tensión producidas por fallas en el sistema de distribución (corte del neutro en el tendido eléctrico).

La "tierra de servicio" consiste básicamente en “conectar a tierra el neutro”, comúnmente en el punto de empalme, mediante un electrodo de cobre, o bien, un enmallado.

Efectos de la corriente sobre el cuerpo humano

Causas de fallas eléctricas en sistemas electrónicos El tiempo de vida útil de los componentes está de acuerdo al

material y su aplicación; en ocasiones, la durabilidad disminuye y hay alto riesgo de sufrir fallas eléctricas atribuibles a:

El diseño  de ingeniería, incorrecto Procesos de manufactura, incorrectos Movimientos mecánicos, anormales y/o excesivos Instalación de las máquinas y equipos utilizados en la

manufactura, defectuosa. Exposición a la suciedad, agentes contaminantes y

metereológicos. Explotación y mantenimiento preventivo, subproporcionado. Acción dañina de animales y roedores Fallas térmicas, por elevación de temperatura.

Síntomas de fallas térmicas

A.El aparato funciona correctamente al encenderlo en "frío" y luego de algunos minutos comienza a presentar mal funcionamiento o simplemente deja de funcionar.

B.El aparato presenta una falla o mal funcionamiento al encenderlo estando “frío” y luego de algunos minutos, cuando este alcanza la temperatura normal de funcionamiento, la falla desaparece y el equipo funciona correctamente.

C.La falla o mal funcionamiento está presente todo el tiempo, pero se agrava o disminuye en forma evidente al ir cambiando la temperatura del aparato.

Fallas Informáticas

Incorrecto cuidado de las claves del plano informático: la red, el hardware y el software.

Dispersión, obsolescencia e incompatibilidad del Hardware

Red de información desactualizada

Ineficiencia e ineficacia para cotejar la información

No conformidad en los planes de infraestructura tecnológica

Manipulación de datos y fragilidad informática.

Atascamientos en el sistema informático

Conclusiones Generales Aprender hasta el mínimo detalle el funcionamiento de todos los

componentes y bloques de cada aparato y fabricante. Realizar un chequeo visual contando con diagramas, manuales, data

sheet y herramientas e instrumentos. Las fallas siguen siendo mecánicas, específicamente de conexión. Las fallas electrónicas se presumen son fallas de conexión. Los métodos de análisis son fáciles y rápidos de realizar por especialistas

de reparación de sistemas y equipos electrónicos. La metodología AFEM con la matriz VEGAM, se hace eficiente la prueba

eléctrica. Las reparaciones electrónicas son más confiables y los componentes más universales.

La Mecatrónica estudia el control electrónico de los mecanismos de la maquinaria industrial y automóviles.

El secador de cabello es una herramienta de gran utilidad en todo taller de reparaciones electrónicas.

La “Heat Gun” (pistola caliente) es un secadores más robustos y potentes, para trabajo pesado en la industria o el taller.

1. Aislamiento del equipo a intervenir Fallos en el aislamiento El aislamiento se elimina demasiado pronto Aislamiento inadecuado Aislamiento de líneas de servicio Aislamientos no eliminados Aislamiento electrico

2. Identificación Etiquetación e identificación clara y precisa Instrucciones claras y concisas Identificación de válvulas de seguridad

3. Eliminación de riesgos Equipos sin desgasificar y presiones residuales Las condiciones pueden cambiar luego de las comprobaciones Drenajes, venteos y otras aperturas Materiales peligrosos en tuberías

TAREA: PREPARACION PARA EL MANTENIMIENTO

4. Incumplimiento de los procedimientos Equipos utilizados luego de la O / Trabajo No utilización de equipos de protección personal Trabajos en la proximidad de los limites de las plantas Trabajos de mantenimiento sobre agua Malas interpretaciones Excavaciones Permiso para trabajar peligrosamente

5. Calidad en los trabajos de mantenimiento Métodos correctos e incorrectos Uso excesivo de la fuerza No considerar la resistencia de los materiales Desconocimiento del funcionamiento del equipo Tratando los síntomas en vez de las averías El trabajo chapucero Quien y como llevar a cabo una reparación

6. Conclusiones personales

TAREA: PREPARACION PARA EL MANTENIMIENTO (II)

Bibliografia 1. Mora Gutiérrez, Alberto (2009). MANTENIMIENTO:

Planeacion, Ejecucion y Control. Editorial Alfaomega – Colombia.

2. Martínez Cazares, Oscar (2008). TECNOLOGIA DEL MANTENIMIENTO INDUSTRIAL ELECTROMECANICO. Editorial Abya Yala de la UPS, Quito – Ecuador.

3. Enríquez Harper, Gilberto (2009). MANUAL DEL TECNICO EN MANTENIMIENTO ELECTRICO. Editorial LIMUSA, México, D.F.

4. Kletz, Trevor (2002). ¿QUÉ FALLO? Desastres en plantas con procesos químicos. Editorial McGraw-Hill, España.