22.- Análisis de Fallas

Contenido1.- Concepto de falla y clasificación...................................................................................................3

Falla y su Clasificación....................................................................................................................3

Mortalidad Infantil (Fallas Tempranas)......................................................................................3

Tasa de Fallas Constante (Fallas Adultas)...................................................................................3

Fallas por Desgaste (Fallas Tardías)............................................................................................4

TECNOLOGÍAS DE DIAGNÓSTICO....................................................................................................4

Análisis de Vibraciones...............................................................................................................5

Análisis de Lubricantes...............................................................................................................6

Termografía................................................................................................................................6

Ultrasonido.................................................................................................................................6

Monitoreo de Efectos Eléctricos................................................................................................6

Generadores de Voltaje - Fusionadores.....................................................................................7

Penetrantes................................................................................................................................7

2.- Análisis de Fallas...........................................................................................................................7

Diagrama de Pareto.......................................................................................................................7

Concepto de Diagrama de Pareto..............................................................................................7

Referencias:..................................................................................................................................14

32.- Análisis de Fallas

1.- Concepto de falla y clasificación

Falla y su Clasificación

El concepto de falla la podemos definir como: La terminación de la capacidad del equipo para realizar la función requerida; también lo podemos definir como la perdida de la disponibilidad de una pieza o una máquina.

La tasa de fallas de una pieza del equipo varía estadísticamente durante su ciclo de vida. Esta relación por lo general muestra un patrón definido, denominado la curva de la tina de baño.

Mortalidad Infantil (Fallas Tempranas)Ocurren al principio de la vida útil y constituyen un porcentaje pequeño del total de fallas.

Pueden ser causadas por problemas de materiales, de diseño o de montaje.

42.- Análisis de Fallas

Tasa de Fallas Constante (Fallas Adultas)Son las fallas que presentan mayor frecuencia durante la vida útil. Son derivadas de las

condiciones de operación y se presentan más lentamente que las anteriores (suciedad en un filtro de aire, cambios de rodamientos de una máquina, etc.).

Fallas por Desgaste (Fallas Tardías)Representan una pequeña fracción de las fallas totales, aparecen en forma lenta y ocurren

en la etapa final de la vida del bien (envejecimiento de la aislación de un pequeño motor eléctrico, perdida de flujo luminoso de una lámpara, etc.).

La eficacia de un mantenimiento preventivo o planeado disminuye durante el período de fallas aleatorias, que es el periodo más largo en la vida de servicio de una pieza de equipo. Para tener los componentes para reparar el equipo durante el periodo aleatorio de fallas, se deben vincular los datos de fallas de los componentes y la política de ordenamiento de piezas.

Para evitar tiempo muerto debido a la falta de disponibilidad de refacciones, se debe estimar el número de refacciones necesarias para la operación uniforme del equipo durante un periodo deseado, y las refacciones deberán estar disponibles cuando ocurra una demanda de las mismas.

TECNOLOGÍAS DE DIAGNÓSTICO Antes de la creación de tecnologías para evaluar la condición del equipo, los operadores y

el personal de mantenimiento acostumbraban confiar en sus propios sentidos:

• Tacto (temperatura, vibración, desgaste)

• Olfato (temperatura, contaminación)

• Vista (vibración, temperatura, alineación)

• Oído (ruido, vibraciones, cavitación, desgaste)

• Gusto (contaminación)

El objetivo de la inspección era buscar una señal de falla inminente, de manera que la reparación pudiera planearse, programarse y completarse para minimizar el impacto en las operaciones y costo total.

La dificultad clave en el empleo de los sentidos humanos es la subjetividad en la recopilación de los datos y su interpretación, y la cantidad de tiempo disponible para reaccionar después que se determina la condición.

Las técnicas de mantenimiento basados en las condiciones que se aplican más comúnmente son:

52.- Análisis de Fallas

Análisis de Vibraciones

Análisis de Lubricantes

Termografía

Ultrasonido

Monitoreo de Efectos Eléctricos

Penetrantes

Análisis de Vibraciones La vibración puede definirse como el movimiento de una masa desde su punto de reposo a

lo largo de todas las posiciones y de regreso al punto de reposo, en donde está lista para repetir el ciclo. El tiempo que se requiere para esto es su período, y el número de repeticiones de este ciclo en un tiempo dado es su frecuencia.

La severidad de la vibración se determina por la amplitud, o el máximo movimiento de su velocidad pico y de su aceleración pico. El ángulo de fase a menudo se mide cuando se compara el movimiento de una pieza que está vibrando con respecto a una pieza fija. Las máquinas vibrarán a lo largo de un amplio espectro de frecuencias.

El análisis de vibraciones en el monitoreo de condiciones se realiza comparando las características de las vibraciones de la operación actual con respecto a una línea de referencia, la cual se midió cuando se sabía que la máquina estaba operando normalmente. La selección de los parámetros específicos a medir depende principalmente de la frecuencia de la vibración.

Las técnicas para el análisis de vibraciones pueden utilizarse para vigilar el rendimiento del equipo mecánico que gira, realiza movimiento reciprocante o tiene otras acciones dinámicas. Entre los ejemplos se incluyen las cajas de engranes, los rodamientos, motores, bombas, ventiladores, turbinas, transmisiones de banda o cadena, compresores, generadores, transportadores, máquinas reciprocantes y máquinas indexadoras.

Los siguientes son tres tipos comunes de análisis de vibraciones:

El análisis de vibraciones de banda amplia monitorea el tren total de la máquina y es útil para revisar información básica y tendencias, pero tiene un uso limitado en señalar áreas con problemas.

El análisis de vibraciones de banda octava es más útil, con el espectro dividido en una serie de rangos que pueden compararse con valores predeterminados para descubrir desviaciones en la frecuencia de vibraciones.

62.- Análisis de Fallas

El análisis de vibraciones de banda estrecha es más útil como herramienta de diagnostico, con la capacidad para determinar el área específica del problema y su causa.

Análisis de Lubricantes Cuando se analiza el aceite de una máquina, existen varias técnicas diferentes que pueden

aplicarse para determinar la composición química del aceite y buscar materiales extraños en él.

La Ferrografía y la detección de virutas magnéticas examinan partículas de desgaste con base de hierro en los aceites lubricantes para determinar el tipo y grado del desgaste, y pueden ayudar a señalar el componente específico que está desgastado.

El análisis espectrométrico del aceite mide la presencia y cantidad de contaminantes en el aceite mediante el espectrómetro de emisión atómica u absorción. Es útil para determinar la presencia no sólo de hierro, sino también de otros elementos metálicos y no metálicos que pueden estar relacionados con la composición de las diversas partes de la máquina, como rodamientos, cojinetes, anillos de pistones, etc.

La Cromatografía mide los cambios en las propiedades de los lubricantes, incluyendo la viscosidad, punto de inflamación, pH, contenido de agua y fracción insoluble, mediante la absorción y análisis selectivos.

Termografía Obtiene la temperatura superficial mediante la medición de radiación infrarroja;

determina conexiones eléctricas deficientes y puntos peligrosos, desgaste del refractario en hornos y turbinas. Una cámara de rayos infrarrojos muestra variaciones en la temperatura superficial, calibrada para proporcionar la temperatura absoluta o los gradientes de temperatura mediante variaciones en blanco y negro o a color.

Ultrasonido Existen varias técnicas para las pruebas de ultrasonido, pero todas ellas se emplean para

determinar fallas o anomalías en soldaduras, recubrimientos, tuberías, tubos, estructuras, flechas, etc. Las grietas, huecos, acumulaciones, erosión, corrosión e inclusiones se descubren transmitiendo pulsos u ondas de ultrasonido a través del material y evaluando la marca resultante para determinar la ubicación y severidad de la discontinuidad. Esta técnica también se utiliza para medir la cantidad de flujo.

Monitoreo de Efectos Eléctricos Existen varias pruebas para determinar la corrosión empleando un circuito eléctrico

sencillo, el cual se monitorea mediante instrumentación de diferentes grados de complejidad. El Corractor utiliza el método de polarización electroquímica en un recipiente con un líquido corrosivo. El Corrometer utiliza la resistencia eléctrica a través de una varilla insertada en el entorno activo.

72.- Análisis de Fallas

Generadores de Voltaje - FusionadoresLos dispositivos más comunes utilizados para monitorear o probar los motores o los

generadores son los generadores de voltaje, incluyendo fusionadores. Éstos miden la resistencia del aislamiento y aplican un voltaje de prueba que va de 250 a 10,000 volts.

Penetrantes Los penetrantes electrostáticos y de tintes líquidos se utilizan para detectar grietas y

discontinuidades en superficies provocadas en la manufactura por desgaste, fatiga, procedimientos de mantenimiento y reparación general, corrosión o desgaste general por agentes atmosféricos. Se aplica el penetrante y se permite que penetre en la anomalía. La superficie se limpia y así el penetrante se revela mediante técnicas visuales, fluorescentes o electrostáticas.

2.- Análisis de Fallas

Diagrama de Pareto

Concepto de Diagrama de Pareto Es una herramienta que se utiliza para priorizar los problemas o las causas que los

generan.

El nombre de Pareto fue dado por el Dr. Juran en honor del economista italiano VILFREDO PARETO (1848-1923) quien realizó un estudio sobre la distribución de la riqueza, en el cual descubrió que la minoría de la población poseía la mayor parte de la riqueza y la mayoría de la población poseía la menor parte de la riqueza.

El Dr. Juran aplicó este concepto a la calidad, obteniéndose lo que hoy se conoce como la regla 80/20.

Según este concepto, si se tiene un problema con muchas causas, podemos decir que el 20% de las causas resuelven el 80 % del problema y el 80 % de las causas solo resuelven el 20 % del problema.

Se recomienda el uso del diagrama de Pareto:

Para identificar oportunidades para mejorar. Para identificar un producto o servicio para el análisis de mejora de la calidad. Cuando existe la necesidad de llamar la atención a los problemas o causas de una forma

sistemática.

82.- Análisis de Fallas

Para analizar las diferentes agrupaciones de datos. Al buscar las causas principales de los problemas y establecer la prioridad de las

soluciones Para evaluar los resultados de los cambios efectuados a un proceso comparando sucesivos

diagramas obtenidos en momentos diferentes, (antes y después). Cuando los datos puedan clasificarse en categorías Cuando el rango de cada categoría es importante Para comunicar fácilmente a otros miembros de la organización las conclusiones sobre

causas, efectos y costes de los errores.

Los propósitos generales del diagrama de Pareto:

Analizar las causas Estudiar los resultados Planear una mejora continua

La Gráfica de Pareto es una herramienta sencilla pero poderosa al permitir identificar visualmente en una sola revisión las minorías de características vitales a las que es importante prestar atención y de esta manera utilizar todos los recursos necesarios para llevar a cabo una acción de mejora sin malgastar esfuerzos ya que con el análisis descartamos las mayorías triviales. (Ingeniero César Rovira)

CAUSAS EFECTO

Fig. 1 Representación gráfica del principio de W. Pareto.

Algunos ejemplos de tales minorías vitales serían:

La minoría de clientes que representen la mayoría de las ventas.

VITALES 20%

80%

TRIVIALES80%

20%

92.- Análisis de Fallas

La minoría de productos, procesos, o características de la calidad causantes del grueso de desperdicio o de los costos de retrabajos.

La minoría de rechazos que representa la mayoría de quejas de los clientes. La minoría de problemas causantes del grueso del retraso de un proceso. La minoría de productos que representan la mayoría de las ganancias obtenidas. La minoría de elementos que representan la mayor parte del costo de un inventario etc.

(Ingeniero César Rovira)

A continuación se mencionan los ocho pasos que se deben seguir para aplicar este principio:

1. Identificar el efecto que deseamos analizar y el objetivo por alcanzar.2. Hacer una lista de las causas que originan el efecto, definiendo el valor de contribución de

cada una.3. Asignar al efecto completo el valor del 100% y determinar el porcentaje relativo de

contribución de la causa, basándose en su valor individual.4. Ordenar las causas, de mayor a menor, con base en su contribución y llenar la tabla de

datos.5. Elaborar el diagrama de Pareto y con su apoyo analizar el problema.6. Identificar las causas vitales y tomar acciones correctivas en forma cuidadosa y específica

(cada acción vital por separado).7. Identificar las causas importantes o de transición y tomar acciones globales.8. Identificar las causas triviales y posponer su solución para cuando haya oportunidad de

realizarla. (tiempo o medios ($) ). (E. Dounce. 2,000. P. 112).

Desarrollemos cada uno de los mencionados pasos:

1.- Identificar el efecto que deseamos analizar y el objetivo por alcanzar.

Supondremos que hemos detectado un problema, pues al principio de año (enero) al analizar nuestra estadística de fallas nos encontramos que se salió de su parámetro, según los informes de noviembre y diciembre, pues resulto con un total de 15,373* fallas en el año en lugar de las 12,000 fallas que consideramos tolerables y que tomamos como parámetro anual, por lo que nos impusimos el objetivo de determinar cuáles son los equipos que producen el mayor número de fallas (causas vitales); y los que producen mediana cantidad (causas importantes) con el fin de planear su corrección.

(*) Estas cantidades diferentes denotan una diferencia del 28%, porcentaje que se incluye en la figura 2.

2.- Hacer una lista de las causas que originan el efecto, definiendo el valor de contribución de cada una.

102.- Análisis de Fallas

Con las estadísticas se obtiene la siguiente lista de comprobación, que muestra las fallas anuales en las máquinas que nos interesa analizar:

Tabla 1 Primera lista de comprobación para aplicar Pareto (fallas).

LISTA DE COMPROBACIÓNDeterminar cuáles son los equipos que producen el mayor número de fallas (causas vitales); los que producen mediana cantidad (causas importantes) y los que producen el menor número (causas triviales).

CAUSAS DE FALLAS FALLAS REGISTRADAS

Llaves o palancas 785Equipo de operador 82Tolvas 112Precalentadores 175Operación deficiente en máquinas 5806Alarmas 187Zumbadores 815Baterías 26Interruptores 3619Collarines 84Teclados 152Contactos de marcha 149Circuitos de quiebre 40Contactos de seguridad 173Cuchillas 165Cremalleras 132Pedales de seguridad 2836Cadenas 35TOTAL 15373

3.- Asignar al efecto completo el valor del 100% y determinar el porcentaje relativo de contribución de la causa, basándose en su valor individual.

Al hacer las operaciones aritméticas la lista queda así:

112.- Análisis de Fallas

Tabla 2 Segunda lista de comprobación para aplicar Pareto (fallas).

LISTA DE COMPROBACIÓNDeterminar cuáles son los equipos que producen el mayor número de fallas (causas vitales); los que producen mediana cantidad (causas importantes) y los que producen el menor número (causas triviales).

CAUSAS DE FALLAS FALLAS REGISTRADAS

%

Llaves o palancas 785 5.1Equipo de operador 82 0.5Tolvas 112 0.8Precalentadores 175 1.2Operación deficiente en máquinas 5806 37.7Alarmas 187 1.2Zumbadores 815 5.3Baterías 26 0.2Interruptores 3619 23.5Collarines 84 0.6Teclados 152 1.0Contactos de marcha 149 1.0Circuitos de quiebre 40 0.3Contactos de seguridad 173 1.1Cuchillas 165 1.1Cremalleras 132 0.9Pedales de seguridad 2836 18.3Cadenas 35 0.2TOTAL 15373 100.0

4.- Ordenar las causas, de mayor a menor, con base en su contribución.

En este momento, la lista queda como a continuación se muestra:

122.- Análisis de Fallas

Tabla 3 Lista de comprobación final para aplicar Pareto (fallas).

CAUSAS DE FALLASFALLAS

REGISTRADAS %%

ACUMULADO

1 Operación deficiente en máquinas 5806 37.7 37.72 Interruptores 3619 23.5 61.23 Pedales de seguridad 2836 18.3 79.24 Zumbadores 815 5.3 84.85 Llaves o palancas 785 5.1 89.96 Alarmas 187 1.2 91.17 Precalentadores 175 1.2 92.38 Contactos de seguridad 173 1.1 93.49 Cuchillas 165 1.1 94.5

10 Teclados 152 1.0 95.511 Contactos de marcha 149 1.0 96.512 Cremalleras 132 0.9 97.413 Tolvas 112 0.8 98.214 Collarines 84 0.6 98.815 Equipo de operador 82 0.5 99.316 Circuitos de quiebre 40 0.3 99.617 Cadenas 35 0.2 99.818 Baterías 26 0.2 100.0

TOTAL 15373 100.0 100.0

Las causas 1,2 y 3 son las vitales. Las causas 4 y 5 son importantes. Y las causas 6 a 18 son triviales.

5.- Elaborar el diagrama de Pareto y con su apoyo analizar el problema.

Dibuje un sistema de coordenadas con un eje de abscisas dos de ordenadas según se ilustra en la figura 2. El eje de las abscisas se divide en el número de ítems que causaron el efecto; el primer eje de las ordenadas queda dividido en la cantidad de efectos registrados (fallas para nuestro ejemplo) y el segundo eje representa el porcentaje de fallas acumulado.

132.- Análisis de Fallas

Este diagrama facilita mucho el análisis, sobre todo si se anota en él cualquier información que se considere de ayuda tal como el nombre de quien lo hizo, del que está dirigiendo el proyecto, la fecha y el lugar de elaboración, el número de unidades investigadas; etc.

6.- Identificar las causas vitales y tomar acciones correctivas en forma cuidadosa y específica (cada acción vital por separado).

En la lista las tres primeras causas (color rojo) son vitales; pues producen aproximadamente un 80% de las fallas de nuestro universo, por lo que se debe planear cómo resolver la causa prioritaria “operación deficiente de la máquina”, investigando a fondo el porqué de la mala operación, quién la origina y cómo puede resolverse este problema. Lo mismo se realiza

142.- Análisis de Fallas

para las siguientes causas vitales (2 y 3), con lo cual se tienen tres planes bien definidos que , al resolverlos, solucionan prácticamente el 80% de nuestros problemas.

7.- Identificar las causas importantes o de transición y tomar acciones globales.

La lista muestra que las causas (4 y 5), siguen en importancia a las vitales, por lo que se clasifican en importantes (y con ellas se acumula aproximadamente el 90% de las fallas). La solución a este tipo de causas es la de hacer un plan global que involucre las dos causas.

8.- Identificar las causas triviales y posponer su solución para cuando haya oportunidad de realizarla. (tiempo o medios ($) ).

Las demás causas triviales contenidas en la lista, responsables de aproximadamente el 10% de las fallas, son causas triviales, su arreglo debe programarse cuando la oportunidad se presente.

Referencias:La productividad en el mantenimiento. Enrique Dounce Villanueva. 2000

Sistemas de Mantenimiento. Planeación y control. Duffuaa – Raouf – Dixon . 1999

Ingeniero César Rovira - OP Group - Director Suc. Argentina

http://www.op-group.net/