Fundamentos de Ingeniería y Mantenimiento: Claves para la Confiabilidad Operacional

Ingeniería

La ingeniería es el conjunto de conocimientos y técnicas científicas aplicadas a la creación, perfeccionamiento e implementación de estructuras para la resolución de problemas. Se puede decir que es la actividad de transformar el conocimiento en algo práctico. La ingeniería permite el uso de la energía y el trabajo para modificar la materia.

Mantenimiento

El mantenimiento engloba todas las acciones cuyo objetivo principal es mantener un artículo, máquina o equipo en un estado que le permita realizar la función para la cual fue diseñado. Con el mantenimiento se maximiza la vida útil de los bienes, se logra la eficiencia y se aumenta la productividad, incrementando a su vez la seguridad, la calidad y la rentabilidad.

Conceptos Clave en Mantenimiento y Confiabilidad

Falla

Una falla es un defecto en un material o en un componente que disminuye su resistencia o capacidad funcional.

Riesgo

El riesgo es la potencial pérdida causada por un evento o serie de eventos que puede afectar adversamente los logros de una compañía, empresa o fábrica, cuya afectación está directamente relacionada con el mantenimiento de equipos y máquinas.

Confiabilidad del Equipo

La confiabilidad (del equipo) es la habilidad de un sistema para operar bajo las condiciones de operación diseñadas, durante un período de tiempo o un número establecido de ciclos.

Disponibilidad

La disponibilidad es la probabilidad de que un sistema, cuando se ha usado bajo las condiciones establecidas en un ambiente de soporte ideal, esté operativo en un tiempo dado.

Análisis de Falla

El análisis de falla es un examen sistemático de una pieza o componente dañado para determinar la causa raíz de la falla y usar esta información para mejorar la confiabilidad del producto.

Proceso de Determinación de Causas de Falla

La planificación del análisis de falla incluye:

1. Identificar los modos de falla.
2. Identificar el mecanismo de falla.
3. Determinar la causa raíz (el motivo real por el que falla el equipo, las herramientas, etc.).
4. Recomendar métodos de detección de fallas.

Mecanismos de Falla

Los mecanismos de falla son procesos físicos cuya ocurrencia es causada por los esfuerzos y que deterioran la capacidad de un dispositivo o material. Su naturaleza depende de la naturaleza física de esos esfuerzos y de los materiales a nivel molecular. Pueden dividirse en tres clases principales:

• Esfuerzo inducido
• Resistencia reducida
• Esfuerzo incrementado

Tipos de Fallas

Las fallas pueden clasificarse según su origen o manifestación:

1. Resistencia-Esfuerzo: Ocurre cuando el esfuerzo aplicado excede la resistencia inherente del material.
2. Daño Acumulado: Se presenta cuando el daño acumulado en el material o componente excede los requerimientos mínimos para su uso seguro y eficiente.
3. Respuestas o Exigencias: Sucede cuando el dispositivo no es capaz de alcanzar el límite de exigencia o rendimiento esperado.
4. Requerimiento de Tolerancia: Se da cuando se exceden los límites de tolerancia de diseño del dispositivo.

Ejemplos Comunes de Mecanismos de Falla

Estos son algunos de los mecanismos físicos que conducen a una falla:

1. Fractura: Puede ser dúctil, frágil o por fatiga.
2. Corrosión: Incluye tipos como galvánica, intergranular o ácida.
3. Corrosión a Alta Temperatura.
4. Desgaste: Por ejemplo, en codos o tuberías.
5. Fragilización: A mayor cantidad de hidrógeno, aumenta la fragilidad del material.
6. Termoinfluencia: La temperatura comienza a separar las moléculas del material.
7. Asistida por el Ambiente: Como la corrosión por amonio o ácido.

Nota: Algunos mecanismos pueden estar asistidos y relacionados entre sí, complejizando el diagnóstico.

Causas Más Comunes de Falla

Las fallas en equipos y sistemas suelen originarse por diversas razones, entre las que destacan:

1. Errores de fabricación.
2. Errores de diseño.
3. Material inadecuado.
4. Mal uso o abuso del equipo.
5. Errores de montaje.
6. Mantenimiento inadecuado o inexistente.
7. Tratamientos térmicos incorrectos.
8. Condiciones operativas no probadas o extremas.
9. Inadecuado control o protección ambiental.
10. Defecto en la fabricación del producto base.
11. Factor humano (errores operativos, falta de capacitación, etc.).

Principios Básicos al Observar una Falla

Para un correcto abordaje de las fallas, es fundamental respetar los siguientes principios:

1. Localizar el origen exacto de la falla.
2. Nunca presuponer una causa determinada; siempre investigar a fondo.
3. Nunca realizar ensayos destructivos sin un análisis previo cuidadoso y documentado.

Etapas de un Análisis de Falla

Un análisis de falla completo generalmente comprende las siguientes etapas:

1. Antecedentes: Recopilación de información sobre el historial del equipo, condiciones de operación, etc.
2. Ensayos y Cálculos: Realización de pruebas (no destructivas y destructivas si es necesario) y cálculos para evaluar el estado del componente.
3. Análisis de Resultados, Conclusiones, Recomendaciones e Informe: Interpretación de los datos, determinación de la causa raíz, formulación de recomendaciones para prevenir futuras fallas y elaboración de un informe detallado.