Deterioro y Fallas en Instalaciones, Maquinaria y Equipos

Una falla se define como el deterioro o desperfecto de instalaciones, maquinaria o equipos que impide su correcto funcionamiento o mantenimiento.

Clasificación de Fallas por Impacto Operacional

Las fallas se pueden clasificar según el efecto que tienen en la operación:

1. Fallas que afectan la producción.
2. Fallas que afectan la calidad del producto.
3. Fallas que comprometen la seguridad de las personas.
4. Fallas que degradan el medio ambiente.

Origen de las Fallas

Se identifican varias fuentes principales que originan el deterioro:

1. Mal diseño en las máquinas o equipos: Representa el 12% de las fallas totales. Ocurre cuando el fabricante, por desconocer las condiciones de operación, realiza un diseño inadecuado del equipo.
2. Defecto de instalación de máquina o equipo: Representa el 10.45% de las fallas totales. Se produce cuando se descuida la calidad de los materiales o los procesos de fabricación de las piezas durante la instalación.
3. Mal uso de las instalaciones de máquinas o equipos: Representa el 40% y es la causa más frecuente. Se origina por la falta de procedimientos adecuados o por utilizar el equipo para trabajos para los cuales no fue diseñado.
4. Desgaste natural o envejecimiento por el uso.
5. Fenómenos naturales y otras causas.

Causas Detalladas del Deterioro

Las causas subyacentes que conducen a las fallas incluyen:

• Mal diseño.
• Mala selección del material.
• Imperfecciones del material.
• Errores en el servicio y el montaje.
• Errores en el control de calidad, mantenimiento y reparación.

Análisis de Deficiencias Específicas

Deficiencia en el Diseño

Se manifiesta por un criterio de diseño insuficiente al no contar con información adecuada sobre los tipos y magnitudes de las cargas, especialmente en piezas complejas.

Deficiencia en la Selección del Material

1. Empleo de criterios erróneos en la selección del material.
2. Dar mayor importancia al costo del material que a su calidad.

Deficiencia en el Proceso

1. Recubrimientos inadecuados.
2. Soldaduras o reparaciones inadecuadas.
3. Esfuerzos residuales causados por el proceso de deformación en frío o los tratamientos térmicos.

Fenómenos Mecánicos de Fallo

Fractura Dúctil

Esta fractura ocurre bajo una intensa deformación plástica. Inicia con la formación de un cuello y el desarrollo de cavidades dentro de la zona de estrangulamiento. Posteriormente, las cavidades se fusionan en una grieta central que se propaga perpendicularmente a la tensión aplicada. Al acercarse a la superficie, la grieta cambia su dirección a 45° con respecto al eje de tensión, resultando en una fractura con forma de cono y embudo.

Fractura Frágil

La fractura frágil ocurre sin una apreciable deformación y se debe a la rápida propagación de una grieta. Normalmente, sucede a lo largo de planos cristalográficos específicos denominados planos de fractura, los cuales son perpendiculares a la tensión aplicada. La mayoría de estas fracturas son transgranulares (se propagan a través de los granos). Sin embargo, si los límites de grano son una zona de debilidad, la propagación puede ser intergranular. Las bajas temperaturas y las altas deformaciones favorecen este tipo de fractura.

Fatiga

Muchas aplicaciones industriales implican una carga cíclica en lugar de estática. En estos casos, los materiales se romperán a tensiones mucho menores que aquellas que soportarían bajo una única tensión estática. La fatiga es el fenómeno general de fallo del material tras varios ciclos de aplicación de una tensión inferior a la de rotura.

Desgaste

El desgaste es el daño superficial causado por la remoción de material de una o ambas superficies sólidas que están en movimiento relativo. Es un proceso donde las capas superficiales de un sólido se rompen o se desprenden. Al igual que la fricción, el desgaste no es solo una propiedad del material, sino una respuesta integral del sistema. Los estudios indican que el 75% de las fallas mecánicas se deben al desgaste de las superficies en rozamiento. Por lo tanto, para aumentar la vida útil de un equipo, es fundamental minimizar el desgaste.

Corrosión

La corrosión, aunque no siempre es un problema inmediato, actúa progresivamente. Cada punto de corrosión se convierte en una concentración de esfuerzos (similar a un entalle), lo que reduce notablemente el límite de fatiga del material.

Tipos de Fallas Según Normativa COVENIN

1. Por su Alcance

• Falla parcial: Afecta parcialmente al objeto, el cual puede seguir operando, pero con desviaciones de sus características normales de funcionamiento.
• Falla total: El objeto o sistema queda afectado en todas sus características, impidiendo su funcionamiento dentro del sistema productivo.

2. Por su Velocidad de Aparición

• Falla progresiva: Afecta al sistema o al objeto de manera paulatina, degradando su desempeño con el tiempo.
• Falla intermitente: Se presenta de forma esporádica durante ciertos periodos, afectando el desempeño del objeto o sistema.
• Falla súbita: Aparece repentinamente y afecta la totalidad del sistema sin haber sido prevenida mediante diagnóstico previo.

3. Por su Impacto en la Producción

• Fallo menor: Esta falla no llega a afectar la meta de producción prevista.
• Falla mayor: Afecta de modo parcial los objetivos trazados de producción.
• Falla crítica: Es de gran impacto porque afecta por completo los objetivos de producción.

4. Por su Dependencia

• Falla independiente: El evento no afecta a otros sistemas interconectados.
• Falla dependiente: Al presentarse, afecta a otros sistemas interconectados.