Desgaste y Fallas

1. UNIDAD II
DESGASTE Y FALLAS DE EQUIPOS E
INSTALACIONES
Prof: Vickmar Gómez

2. Desgastes
El desgate puede ser definido como el proceso mediante el cual el material es desprendido de una o
ambas superficies que se encuentra en movimiento. La perdida de material es un proceso muy lento, pero
es estable y continuó.
La perdida de material es un proceso muy lento, pero es estable y continuó. Clasificar los tipos de desgaste
que puede presentar un material suele ser difícil. La razón de esta dificultad es que el desgaste o resistencia al
desgaste no es una propiedad intrínseca del material, como lo es el esfuerzo o la dureza.

3. Tipos de
Desgastes
 Adhesión.
 Abrasión.
 Erosión.
 Corrosión.
 Cavitación.
 Por Fretting.

4. Desgaste Adhesivo:
También llamado desgaste por fricción o
deslizante, es una forma de deterioro que se
presenta entre dos superficies en contacto
deslizante.
Este desgaste es el segundo más común
en la industria y ocurre cuando dos
superficies sólidas se deslizan una sobre la
otra bajo presión.
El aspecto de la superficie desgastada
será de ralladuras irregulares y superficiales.
Desgaste Abrasivo:
Es el más común en la industria, se
define como la acción de corte de un
material duro y agudo a través de la
superficie de un material más suave.
Tiende a formar ralladuras profundas
cuando las partículas duras penetran en la
superficie, ocasionando deformación
plástica y/o arrancando virutas.

5. Desgaste Corrosivo:
Ocurre de la combinación de un desgaste
(abrasivo o adhesivo) y de un ambiente corrosivo.
Ocurre cuando la superficie de la máquina es
dañada por un ataque químico. El químico
responsable de este desgaste corrosivo puede ser
líquido o vapor, el cual se puede encontrar en
plantas que mezclan o manejan sustancias ácidas
o alcalinas muy fuertes. En ocasiones, el daño a la
superficie es causado por los subproductos ácidos
que se generan por la degradación del lubricante.
Desgaste por Erosión:
La erosión es el desgaste que se produce
en la superficie de un cuerpo por la acción
de agentes externos (como el viento o el
agua) o por la fricción continua de otros
cuerpos.

6. • Corrosión General o Uniforme: Es
aquella corrosión que se produce con el
adelgazamiento uniforme producto de la
pérdida regular del metal superficial.
Tipos de Corrosión
• Corrosión Localizada: Este tipo de
corrosión es en donde la pérdida de metal
ocurre en áreas discretas o localizadas.
• Corrosión atmosférica: Se produce por la reacción del
metal con los elementos presentes en la atmósfera como lo
son el oxígeno, el agua, la sal y elementos contaminantes
atmosféricos. Se pueden identificar diferentes ambientes con
características particulares de contaminación: Ambiente
Industrial, Ambiente Marino, Ambiente Rural.
• Corrosión por fretting: Cuando el daño
principal que sufren las superficies en
contacto es la formación de óxido.
• Corrosión Galvánica: Ocurre cuando dos metales distintos
(con diferente potencial electródico) se unen eléctricamente
en presencia de una solución conductora a la que se le llama
electrolito.

7. • Corrosión por metales Líquidos: Corresponde a una
degradación de los metales en presencia de ciertos
metales líquidos como el Zinc, Mercurio, Cadmio, etc.
Ejemplos del ataque por metal líquido incluyen a las
Disoluciones Químicas, Aleaciones Metal-a-Metal (por
ejemplo el amalgamamiento) y otras formas.
Tipos de Corrosión
• Corrosión por Picadura o “Pitting”: Es altamente
localizada, se produce en zonas de baja corrosión
generalizada donde la reacción anódica produce unas
pequeñas “picaduras” en el cuerpo. Puede observarse
generalmente en superficies con poca o casi nula corrosión
generalizada. Ocurre como un proceso de disolución anódica
local donde la pérdida de metal es acelerada por la presencia
de un ánodo pequeño y un cátodo mucho mayor.
• Corrosión por altas Temperaturas: Este tipo de
corrosión también conocida como empañamiento o
escamamiento sucede en algunos metales que al ser
expuestos a gases oxidantes en condiciones de muy
altas temperaturas, pueden reaccionar directamente
con ellos sin necesidad de que esté presente un
electrolito.
• Corrosión microbiológica: La biodiversidad que está
presente en éste tipo de corrosión será: Bacterias. Algas.
Hongos. Se han identificado algunas especies hidrógeno-
dependientes que usan el hidrógeno disuelto del agua en sus
procesos metabólicos provocando una diferencia de potencial
del medio circundante.

8. Desgaste por Fretting:
El fretting es un desgaste, acompañado a
veces de daño corrosivo, en superficies con una
cierta rugosidad. Este defecto es ocasionado en
zonas en las que existen desplazamientos
relativos oscilatorios de muy pequeña amplitud,
como por ejemplo, una vibración, entre piezas
que se encuentran en contacto bajo carga.
Cojinete dañado por efecto del fretting.
Desgaste por Cavitación:
Es un proceso de corrosión que es
acelerado por la implosión de burbujas en la
superficie del metal. Aparece como
consecuencia de procesos de ebullición o
salida de gases, como consecuencia de
cambios bruscos de presión. Causa la
desaparición local de capas protectoras,
dando lugar a procesos de corrosión intensos.
Aparece con frecuencia en componentes de
bombas y hélices.

9. Concepto y Clasificación de Fallas
Fallas: Es aquella que sucede cuando el sistema opera por fuera de parámetros normales o deseados; entonces,
se considera que tiene una falla. Las fallas funcionales, o la forma en la cual el activo puede fallar para satisfacer
las expectativas del usuario.
Una falla es la causa u evento que nos lleva a la finalización de la capacidad de un equipo para realizar su función
adecuadamente o para dejar de realizarla en su totalidad.

10. Clasificación de las Fallas según la Norma Covenin
 Por su alcance:
1. Parcial: es aquella que origina desviaciones en las características de funcionamiento de un equipo, fuera de
limites especificados, pero no la incapacidad total para cumplir su función.
2. Total: es aquella que origina desviaciones o perdidas de las características de funcionamiento de un equipo,
tal que produce incapacidad para cumplir su función.
 Por su velocidad de aparición:
1. Progresiva: es aquella en la que se observa la degradación de funcionamiento de un equipo, puede ser
determinada por una evaluación anterior de las características del mismo.
2. Intermitente: es aquella que se presenta alternativamente por lapsos limitados.
3. Súbita: es la que ocurre instantáneamente y no puede ser prevista por una evaluación anterior de las
características del mismo.

11. Clasificación de las Fallas según la Norma Covenin
 Por su impacto:
1. No crítica: es aquella que no afecta los objetivos de producción o de servicios.
2. Semi crítica: es aquella que afecta parcialmente los objetivos de producción o servicios.
3. Crítica: es aquella que afecta totalmente los objetivos de producción o servicios.
 Por su dependencia:
1. Independiente: son fallas del equipo cuyas causas son inherentes a el mismo.
2. Dependiente: son fallas del equipo cuyo origen es atribuible a una causa externa.

12. Clasificación de las Fallas según el Mantenimiento
Centrado en la Confiabilidad (MCC)
 Potencial: condición identificable que indica que va a
ocurrir una falla o que esta a punto de ocurrir.
Una falla potencial es detectada por un técnico de
predictivo a través de una tecnología como análisis de
vibración, termografía infrarroja, análisis de aceite.
 Funcional: es la incapacidad del equipo o elemento físico
para satisfacer un criterio de funcionamiento deseado
(perdida de una función, parcial o total).
Una falla funcional por lo general es detectada por un
operador durante su rutina diaria normal.

13. Avería:
Una avería o fallo representa una anomalía en el sistema, de modo que no tiene porque bloquear el
funcionamiento del sistema, sino, bastara con que lo altere de tal modo que deje de funcionar de la forma
esperada.
Para solucionar una avería hay que identificar su causa u origen, y para ello se emplean los diagramas causa-
efecto, donde por medio de una representación grafica en forma de espina de pescado se realiza un análisis
sistemático y exhaustivo de los fallos y sus causas.
Averías

14.  Fallo infantil: es aquel debido a un error de diseño y por tanto requiere la modificación de la máquina o
proceso. Para evitar este tipo de fallos se emplea el Análisis de Modo y Efecto de Falla (AMEF), el cual
permite sistematizar el análisis de todas las causas posibles de fallo durante la etapa de diseño.
Clasificación de las Averías
 Fallo debido al desgaste: producido por el propio funcionamiento del equipo, se aborda por medio del
mantenimiento preventivo o predictivo, pudiendo ser reducido hasta su práctica eliminación.
 Roturas accidentales: son debidas a factores aleatorios y por tanto resultan inevitables, con lo que ante ellas
solo se puede mejorar la respuesta del equipo de mantenimiento. En este punto se suele contemplar el
dimensionamiento de los equipos por medio de la elaboración de simulaciones informáticas y el empleo de la
teoría de colas.

15. Al azar: se caracterizan por un colapso repentino del componente. La rotura del componente de metal por
esfuerzo repetidos se conocen como fatiga. Algunas variantes son:
Modos de Fallas
 Fatiga por entalladura: producida por esfuerzos repetidos concentrados en agujeros, ranuras, chaveteros, y
por acabados superficiales bastos.
 Fatiga por corrosión: producidos por la acción simultanea de factores mecánicos y químicos.
 Fatiga por rozamiento: resultante de la presión sobre la superficie de contacto en partes sometidas a
esfuerzos vibratorios.

16.  Por desgastes: van precedidas por un deterioro lento con la edad.
Modos de Fallas
 Deterioro: es un desprendimiento gradual de partículas de la superficie de un material sólido por fricción con
otro sólido.
 Abrasión: se refiere al desgaste producidos por materiales (metálicos o no) en contact0.
 Erosión: se refiere al desgaste producido por el contacto de un sólido con un líquido o gas en movimiento.

17. Análisis de Criticidad
Es una metodología que permite jerarquizar sistemas, instalaciones y equipos, en función de su impacto
global, con el fin de facilitar la toma de decisiones. Para realizar un análisis de criticidad se debe: definir un
alcance y propósito para el análisis, establecer los criterios de evaluación y seleccionar un método de evaluación
para jerarquizar la selección de los sistemas objeto del análisis.
Proceso
Sub-Proceso 1
Sistema 1 Sistema 2
Sub-Proceso 3
Sub-Proceso 2

18. Desde el punto de vista matemático la criticidad se puede expresar como:
Criticidad = Frecuencia x Consecuencia
Donde la frecuencia esta asociada al número de eventos o fallas que presenta el sistema o proceso evaluado
y, la consecuencia está referida con: el impacto y flexibilidad operacional, los costos de reparación y los
impactos en seguridad y ambiente. En función de lo antes expuesto se establecen como criterios fundamentales
para realizar un análisis de criticidad los siguientes:
 Seguridad.
 Ambiente.
 Producción.
 Costos (operacionales y de mantenimiento).
 Tiempo promedio para reparar.
 Frecuencia de falla.

19. Una causa raíz es la causa inicial de una cadena de causas que llevan a un efecto de interés. Generalmente, la
causa raíz se usa para describir el lugar en la cadena de causas en donde se podría implementar una intervención
para prevenir resultados no deseado.
Análisis de causa raíz
¿Qué es el diagrama de Ishikawa o Causa-Efecto?
El diagrama de Ishikawa, conocido también como causa-efecto o diagrama de espina de pez, es una forma
de organizar y representar las diferentes teorías propuestas sobre las causas de un problema.
Nos permite, por tanto, representar gráficamente el conjunto de causas que dan lugar a una consecuencia, o
bien el conjunto de factores y subfactores (en las “espinas”) que contribuyen a generar un efecto común (en la
“cabeza” del diagrama).

20. Cómo construir un diagrama causa-efecto, o de Ishikawa
Los errores más comunes son construir el diagrama antes de analizar globalmente los síntomas, limitar las
teorías propuestas enmascarando involuntariamente la causa raíz, o cometer errores tanto en la relación causal
como en el orden de las teorías, suponiendo un gasto de tiempo importante.
El diagrama se elabora de la siguiente manera:
1. Se debe concretar cuál va a ser el problema o “efecto” a solucionar, se dibuja una flecha y se pone el tema a
tratar al final de la misma.
2. Identificar las causas principales a través de flechas secundarias que terminan en la flecha principal, se
pueden establecer categorías dependiendo de cada problema.
3. Se debe identificar las causas secundarias a través de flechas que terminan en las flechas secundarias, esto
se puede realizar mediante un análisis de cada parámetro, escribiendo cada causa de forma concisa.

21. 4. Se puede hacer una asignación de la importancia de cada factor.
5. Se usan 5 categorías para definir el esquema de Ishikawa: materiales, equipos, métodos de trabajo, mano de
obra, medio ambiente; conocidas como las 5M’s.

22. Ejemplo de Diagrama causa-efecto

23. Árbol de Fallas
Son herramientas excelentes para localizar y corregir fallas. Pueden usarse para prevenir o identificar fallas
antes de que ocurran, pero se usan con más frecuencia para analizar accidentes o como herramientas
investigativas para señalar fallas. Al ocurrir un accidente o una falla, se puede identificar la causa raíz del evento
negativo.
Se analiza cada evento al hacer la pregunta, “¿cómo es posible que esto suceda?”. Al contestar esta
pregunta, se identifican las causas principales y como se interactúan para producir un evento no deseado. Este
proceso de lógica sigue hasta identificar todas las causas posibles.
A lo largo de este proceso, se usa un diagrama de árbol para grabar los eventos identificados. Las ramas del
árbol terminan cuando estén completos todos los eventos que resultan en el evento negativo.

24. Se usan símbolos para representar varios eventos y para describir relaciones:

25. El evento ocurrirá si solamente uno o cualquier combinación de los eventos de entrada ocurre. Hay cinco
tipos de símbolos para eventos:

26. El análisis del árbol de fallas (en inglés: Fault tree analysis, FTA) consta los pasos siguientes:
 Defina el evento superior
Para definir el evento superior, se tiene que identificar el tipo de falla que se va a investigar. Esto podría ser
lo que haya sido el resultado final de un incidente, tal como el volcarse un montacargas.
 Conozca el sistema
Se debe estudiar toda la información disponible sobre el sistema y su ambiente. Puede ser de ayuda un
análisis de trabajo para determinar la información necesaria.
 Construya el árbol de fallas
Este paso tal vez sea el más fácil porque se usan solamente pocos de los símbolos y la construcción práctica
es muy sencilla.

27.  Evaluar el árbol de fallas
Después de que el árbol de fallas ha sido ensamblado para un evento no deseado específico, se evalúa y
analiza para cualquier posible mejora o en otras palabras, se estudia la gestión de riesgos y se encuentra
maneras de mejorar el sistema. Este paso es como una introducción para el paso final que será controlar los
peligros identificados. En resumen, en este paso identificamos todos los posibles peligros que afectan de forma
directa o indirecta al sistema.
 Controlar los riesgos identificados
Este paso es muy específico y difiere en gran medida de un sistema a otro, pero el punto principal siempre
será que después de identificar los peligros se persigan todos los métodos posibles para disminuir la
probabilidad de ocurrencia de estos.

28. La estructura fundamental de los diagramas de árbol