Viviendo la Confiabilidad DIA 2 “Una vida sin Riesgo es una vida Gris, pero una vida Sin control, probablemente será una vida corta” Bertrand Russell
Ing. J.Alejandro González
Sobre el expositor J. Alejandro Gonzalez Lopez. Ingeniero Industrial, con maestría en Ingeniería de la Información y especialidad en administración de negocios. ✓ Más de 31 años de experiencia trabajando principalmente en las plantas de manufactura y transformación y uso intensivo de activos, incluyendo terminales marítimas y área de logística en diferentes proyectos relacionados con gestión de Activos, mantenimiento, TPM, inteligencia de negocios y la integridad operaciones en todo el mundo. (México, España, EE.UU., Bangladesh, Tailandia, Filipinas, Venezuela, República Dominicana, Nigeria, Peru,.Nicaragua). ✓ Experto en evaluación plantas en la integridad operaciones, inteligencia de negocios y gestión de activos y mantenimiento definiendo las áreas de oportunidad, la inversión requerida y enfocándose al desarrollo, implementación y mejora de operaciones y procesos y sistemas de Mantenimiento y Operaciones. ✓ Experto en implementación de TPM, optimización de los sistemas de mantenimiento y procedimientos de optimización del capital de trabajo (inventarios), ✓ Experto en sistemas Computarizados de Gestión de Activos y Mantenimiento, siendo líder y facilitador en proyectos con SAP modulo de mantenimiento, para definir modelos de negocio propios. ✓ Especialista en el diseño e implementación de RCM ✓ Consejero Vigilante de la AMGA (Asociación Mexicana de Gestión de Activos) ✓ Miembro Fundador de la Sociedad de excelencia Operacional capitulo Monterrey ✓ Miembro fundador y Socio de GAFA (Gestión Activos Físicos Andina) ✓ Colaborador de Lubricar online de Colombia escribiendo artículos sobre temas de Mantenimiento desde 2015 ✓ Expositor, capacitador y colaborador de Quality Training de México en temas de mantenimiento desde Octubre 2015 ✓ Colaborador de la revista/ magazine visión Industrial de México escribiendo artículos desde Enero 2016 ✓ Expositor en webinars para promover temas de Mantenimiento y Gestión de Activos en colaboración con GAFA y TecSup-Perú ✓ Colaborador en la UDEM (Universidad de Monterrey) como consultor y experto Mantenimiento/Operaciones en el área de Educación Continua y Consultoría ✓ Colaborador, Embajador y parte del la junta editorial global de CBM Conect y Reliability de Mobius Institute desde Septiembre 2019 ✓ Colaborador en la UNI (Universidad de Nicaragua) como maestro en diplomados y conferencias acerca de Gestión de Activos y Mantenimiento desde Febrero 2020
Agenda Día 2.- Entendimiento de las fallas para mejorar confiabilidad • 2.1.- Mecanismos de falla ALEJANDRO • 2.2.- Tipos de falla ALEJANDRO
• 2.3.- Causas de las fallas ALEJANDRO • 2.4.- Los modos de falla ALEJANDRO • 2.5.- RCA NAIN • 2.6.- El rol de mantenimiento hacia las fallas. ADRIAN • Taller practico NAIN
Mecanismos de deterioro según API 580 ❑ API 581 define mecanismo de deterioro de la siguiente manera: Procesos que inducen cambios perjudiciales en el tiempo y que afectan las condiciones o propiedades mecánicas de los materiales. ❑ Los mecanismos de deterioro suelen ser graduales, acumulativos y en algunos casos irrecuperables.
❑ Según la norma API RP 581, existen seis grandes familias de mecanismos de deterioro que pueden hacer perder la función del equipo: ✓ Adelgazamiento o perdida de espesor interno, ✓ Agrietamiento, ✓ Ataque por Hidrogeno a alta temperatura, ✓ Fragilización, ✓ Fatiga Mecánica, ✓ Corrosión Externa.
Mecanismos de deterioro según API 580 Adelgazamiento
Mecanismos de deterioro según API 580 Adelgazamiento
Mecanismos de deterioro según API 580 Adelgazamiento
Mecanismos de deterioro según API 580 Adelgazamiento
Mecanismos de deterioro según API 580 Adelgazamiento
Mecanismos de deterioro según API 580 Agrietamiento por Corrosión por Esfuerzo (Stress Corrossion Cracking)
Mecanismos de deterioro según API 580 Agrietamiento por Corrosión por Esfuerzo (Stress Corrossion Cracking)
Mecanismos de deterioro según API 580 Agrietamiento por Corrosión por Esfuerzo (Stress Corrossion Cracking)
Mecanismos de deterioro según API 580 Fallas Metalúrgicas y Ambientales
Mecanismos de deterioro según API 580 Fallas Mecánicas
Mecanismos de deterioro según API 580 Fallas Mecánicas
Mecanismos de deterioro según API 580 Fallas Mecánicas
Naturaleza de las fallas Tipos de Cargas, sus efectos (Daños en los Elementos de Maquina) Cargas Mecánicas
Facturas por estrés (Forced Fracture) Fracturas por Fatiga (Fatigue Fracture) Fracturas por Calor , Deformaciones por Calor
Cargas Térmicas
Formación de grietas por cambios estructurales Daños por Procesos de Difusión. Desgaste por deslizamiento , fricción ,vibración
Cargas Tribológicas
Desgaste abrasivo por deslizamiento/fricción Erosión, Cavitación
Cargas Químicas
Tipos de corrosión con / sin cargas mecánicas Corrosión inducida por Hidrógeno
Naturaleza de las fallas Tipos de Cargas, sus efectos (Daños en los Elementos de Maquina) Tensión Compresión Cargas Externas
Corte
Es el resultado de aplicar fuerzas opuestas a un elemento en forma paralela La fuerza tiende a acortar el elemento, actúa perpendicularmente a la superficie que lo sujeta Resultado de fuerzas paralelas a una sección transversal del elemento
Torsión
La fuerza tiende a retorcer el elemento, las fuerzas que actúan son paralelas a la superficie de sujeción.
Flexión
Similar a la Compresión, se da en elementos con poca gran longitud y que se expone a fuerzas opuestas.
Naturaleza de las fallas Tipos de Cargas Mecánicas Desde el punto de vista cinemático (relaciones entre fuerza, materia y movimiento), según la dirección de la carga pueden clasificarse en tres categorías
cargas Radiales • Es la fuerza que se ejerce perpendicularmente al eje de simetría de un objeto y cuya línea de acción pasa por este eje.
cargas Axiales • Cargas que actúa a lo largo del eje longitudinal de una pieza estructural aplicada al centro de la sección transversal de la misma produciendo un esfuerzo uniforme
cargas Mixtas • Cargas radiales, axiales o ambos combinados
Naturaleza de las fallas ❑ Según la norma ISO 14225:2016 el Mecanismo de Falla es el proceso físico, químico u otro, o la combinación de procesos, que dé lugar a la falla . Es un atributo de la falla que puede deducirse técnicamente, puede decirse que es la causa aparente observada de la falla. La causa raíz de la falla se codifica siempre que esta información esté disponible. (esta estándar o norma internacional- ISO 14224- recomienda una clasificación separada para esta información) ❑ Los códigos de mecanismo de falla están relacionadas a las siguientes categorías generales de tipo de falla:
a) Fallas mecánicas; b) Fallas de material; c) Fallas de instrumentación;
d) Fallas eléctricas; e) Fallas por influencia externa; f) Varios.
Naturaleza de las fallas Corrosión
Desgaste
Partes Mecánicas
Desviación en la condición original del sistema, activo/equipo o elemento
Fatiga
Falla : es el efecto que se origina cuando un componente, equipo, sistema o proceso deja de cumplir con la función que se espera que realice. Una falla es una condición insatisfactoria. Según RCM existen dos tipos de fallas: ➢ Fallas Funcionales: usualmente reportadas por los operadores y ➢ Fallas Potenciales: Usualmente detectadas por el personal especializado de Mantenimiento
Naturaleza de las fallas Mecanismo de falla según API 580 • Adelgazamiento / Desgaste
• Agrietamiento por Corrosión por Esfuerzo • Fallas Metalúrgicas y Ambientales • Fallas Mecánicas
Naturaleza de las fallas Mecanismo de falla según API 571 ❑ La primera edición del API 571 se publicó en diciembre de 2003, y la última tercera edición se publicó en marzo de 2020. Es un documento muy completo que contiene una descripción completa de 67 mecanismos de daños ❑ Presenta los Mecanismos de Daños Generales presentes en los procesos de todas las Industrias y específicamente la Industria de Refinación del petróleo, dentro de los cuales encontramos las siguientes familias de mecanismos de deterioro. 1. 2. 3. 4. 5.
Mecanismos de falla mecánica y metalúrgica Mecanismos asociados a pérdida de espesor uniforme o localizado Mecanismo asociado a corrosión a altas temperaturas (> 400 ºF – 204 ºC) Mecanismo asociado a agrietamiento asistido por el medio Otros mecanismos
Naturaleza de las fallas
Fuente: Asociación Alemana de Fabricantes de Maquinaria
Naturaleza de las fallas
Fallas
Una Falla es la Punta del iceberg
Desgaste,juego,desajustes, fugas polvo, suciedad, adherencia mat.prim. corrosión, deformación, superficies dañadas, fisuras, sobrecalentamientos vibración, ruido y otras anormalidades Defectos Escondidos
Naturaleza de las fallas ❑Según la norma ISO 14224:2016 las causas de las fallas se clasifican en las siguientes categorías: 1. Causas relacionadas al diseño 2. Causas relacionadas a la fabricación / instalación 3. Causas relacionadas a la operación / mantenimiento 4. Relacionadas a la gestión 5. Otros
ANALISIS DE FALLAS ESTRUCTURALES (Modos de Falla) A los efectos de la mecánica de materiales, usaremos una definición funcional de falla (Muchos autores prefieren hablar de estado limite). Falla es una condición no deseada que hace que el elemento estructural no desempeñe una función para la cual existe. Una falla no necesariamente produce colapso o catástrofe. Los modos de falla más frecuentes en el acero son:
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Plasticidad, Fractura, Fatiga, Desplazamientos, Creep y Corrosión.
ANALISIS DE FALLAS ESTRUCTURALES (Modos de Falla) Plasticidad Es la capacidad que tiene el acero de conservar su forma después de ser sometido a un esfuerzo. Los aceros que son aleados con pequeños porcentajes de carbón, son más plásticos. Fragilidad: Se refiere a la facilidad con la que el acero puede ser roto al ser sometido a un esfuerzo Manifestación: grandes deformaciones son posibles. Origen: estructura microscópica (ejemplo: deslizamiento de cristales).
Factores que influyen: ✓ Procesos de carga/descarga, ✓ ritmo de carga, ✓ Estados multiaxiales, ✓ Temperaturas altas
ANALISIS DE FALLAS ESTRUCTURALES (Modos de Falla) Fractura Ocurre cuando un metal esta sometido a cargas dinámicas cíclicas ya que las variaciones en la carga terminan por ocasionar roturas en el material. Estas situaciones pueden clasificarse de acuerdo a su forma, textura y color. Manifestación: Se rompe el material antes de tener deformaciones grandes..
Origen: Defectos locales en el material a nivel microestructural.
Factores que influyen: ✓ bajas temperaturas, ✓ Cargas dinámicas, ✓ Habilidad del material para absorber energía.
ANALISIS DE FALLAS ESTRUCTURALES (Modos de Falla) Fatiga Fenómeno que conduce a la rotura de una pieza mecánica a causa de solicitaciones repetidas. Puede comprobarse con facilidad doblando alternativamente un alambre en un sentido y en otro. En un instante determinado la rotura se produce incluso con esfuerzos muy pequeños. Manifestación: : Fractura progresiva. Falla sin aviso previo visual. Origen: Estados tensionales repetidos o cíclicos. Factores que influyen: ✓ concentración de tensiones, ✓ cambios abruptos de sección, ✓ fisuras, ✓ etc.
ANALISIS DE FALLAS ESTRUCTURALES (Modos de Falla) Desplazamiento Deformaciones de los elementos estructurales y sus combinaciones, producidas por cargas de trabajo, serán tales que no perjudiquen el comportamiento de la estructura, en condiciones de servicio.
Manifestación: : Fractura progresiva. Falla sin aviso previo visual. Origen: Esbeltez del objeto estructural. ✓ Modo 1: Desplazamientos grandes con equilibrio estable. ✓ Modo 2: Pandeo (equilibrio inestable), falla en la forma estructural. No se consideran aquí fallas por modos de pandeo, que están dominados por la geometría y no por el material. ✓ Modo 3: Vibraciones. Consecuencias: ruido, golpes entre partes que se mueven, grandes desplazamientos transitorios.
Factores que influyen: ✓ relaciones geométricas.
ANALISIS DE FALLAS ESTRUCTURALES (Modos de Falla) Creep (Deformación por fluencia lenta) El creep suele considerarse uno de los modos de falla del material y generalmente se define como la tendencia de un material sólido de deformarse de forma permanente bajo la influencia de la presión.
Manifestación: : Desplazamientos diferidos en el tiempo. . Origen: En metales y cerámicos ocurre una difusión de vacancias, con cambio de forma en los granos. Deslizamiento de granos, formación de cavidades a lo largo de los bordes de granos. Factores que influyen: ✓ Temperaturas, ✓ Problemas de material.
ANALISIS DE FALLAS ESTRUCTURALES (Modos de Falla) Corrosion Es una porosidad que se da por la exposición al medioambiente e influye en la pérdida de las características dimensionales del acero y de sus propiedades mecánicas; cuanto mayor es la corrosión del metal, mayor es su deterioro
Manifestación: : Pérdida de material en el espesor de un elemento. Reducción de dimensiones de una sección..
Origen: Acción química o ambiental
Factores que influyen: ✓ Agresividad del contexto operativo y medio ambiente.
ANALISIS DE FALLAS ESTRUCTURALES (Niveles o escala) ❑ Macroestructura.- estructuras y componentes estructurales. Entre 10 m y 10-1 m >>> (automóviles, aviones, edificios, infraestructura civil, etc.). Relaciones debidas a elasticidad, plasticidad.
❑ Micro estructura: entre 10-5 m y 10-3 m (micrones), Formaciones características del material que lo definen en escalas de 50 a 250 µm: granos en aleaciones metálicas, fibras de compuestos. ❑ Nano estructura, 10-9 m, átomos. El nivel de nanoestructura es estudiado mayormente por físicos y químicos. La nano-tecnología intenta diseñar materiales en el nivel atómico.