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lunes, 20 de junio de 2016

Mantenimiento correctivo: DIAGNÓSTICO DE FALLOS EN EQUIPOS

ANÁLISIS DE FALLOS EN COMPONENTES MECÁNICOS
Del conjunto de elementos mecánicos de las máquinas de procesos hemos seleccionado aquellos componentes más expuestos a averías y que suelen estar implicados en la mayoría de los fallos de los equipos:
-Rodamientos
-Cojinetes
-Engranajes
-Acoplamientos
-Cierres mecánicos
 AVERÍAS EN RODAMIENTOS
Los rodamientos se encuentran entre los componentes más importantes de las máquinas.
En condiciones normales el fallo de un rodamiento sobreviene por fatiga del material, resultado de esfuerzos de cortadura que surgen cíclicamente debajo de la superficie que soporta la carga. Después de algún tiempo, estos esfuerzos causan grietas que se extienden hasta la superficie. Conforme los elementos rodantes alcanzan las grietas, provocan roturas del material (desconchado) y finalmente deja el rodamiento inservible.
Sin embargo la mayor parte de los fallos en rodamientos tienen una causa raíz distinta que provoca el fallo prematuro. Es el caso de desgaste apreciable por presencia de partículas extrañas o lubricación insuficiente, vibraciones excesivas del equipo y acanalado por paso de corriente eléctrica.
La mayor parte de los fallos prematuros son debidos a defectos de montaje:
-golpes
-sobrecargas
-apriete excesivo
-falta de limpieza
-desalineación
-ajuste inadecuado
-errores de forma en alojamientos

La Tabla 1 resume los distintos modos de fallo y sus causas posibles.




AVERÍAS EN COJINETES ANTIFRICCIÓN
Los modos de fallos típicos en este tipo de elementos son:
-desgaste
-corrosión
-deformación
-rotura/separación
y las causas están relacionadas con los siguientes aspectos:
-montaje
-condiciones de trabajo
-sellado
-lubricación
La Tabla 2 indica los modos de fallos y sus causas para los cojinetes antifricción.
Fíjese la alta concentración de modos de fallos que tienen como causa un mal montaje o un defecto de lubricación.




AVERÍAS EN ENGRANAJES
En los engranajes se presentan fenómenos de rodadura y deslizamiento simultáneamente. Como consecuencia de ello, si la lubricación no es adecuada, se presentan fenómenos de desgaste muy severo que le hacen fallar en muy poco tiempo. Los modos de fallos en estos componentes con pues desgaste, deformación, corrosión y fractura o separación. Las causas están relacionadas con las condiciones de diseño, fabricación y operación así como con la efectividad de la lubricación.
Los modos de fallo y sus causas, en el caso de transmisiones por engranajes, se presenta en la Tabla 3. En este caso los modos de fallos más frecuentes son los asociados al desgaste, casi todos relacionados con un defecto de lubricación.




AVERÍAS EN ACOPLES DENTADOS
Aunque en los últimos años han aparecido acoplamientos no lubricados, la mayor parte de las turbomáquinas de procesos químicos y petroquímicos (compresores y turbinas) van equipados con este tipo de acoplamiento que permite una cierta desalineación. Sin embargo el 75% de los fallos son debidos a una lubricación inadecuada. Los modos de fallos básicamente son desgaste, deformación y rotura. Las causas están ligadas a problemas de diseño, montaje, condiciones de operación y lubricación inadecuada.
Los modos de fallos y sus causas aparacen en la Tabla 4. En este caso se indica con un número el orden de prioridad de causas: 1 el caso más probable, 5 el menos probable.
Una vez más se constata una alta concentración de fallos, fundamentalmente desgastes, cuya causa más probable está asociada a un fallo de lubricación.




AVERÍAS EN CIERRES MECÁNICOS
El gasto en mantenimiento de bombas, en refinerías, plantas químicas y petroquímicas, puede representar el 15% del presupuesto total del mantenimiento ordinario. De ellos, la mayor parte del gasto y del número de fallos (34,5%) se presenta en el cierre mecánico. Si tenemos en cuenta el riesgo que, tanto desde el punto de vista de la seguridad como medio-ambiental, supone este tipo de fallos, se entiende la importancia que tiene el evitarlos.
El análisis sistemático de cada avería y la toma de medidas para reducirlas debería ser una práctica habitual.
La Tabla 5 representa una síntesis de modos de fallos y sus causas ordenadas de mayor a menor probabilidad.
En este caso destaca la gran cantidad de fallos asociados a un problema de diseño como es la adecuada selección del cierre. Con mucha frecuencia no se tiene en cuenta, en la fase de ingeniería, todas las condiciones de servicio que condicionan la acertada selección del cierre, provocando una avería repetitiva con la que el personal de mantenimiento se acostumbra pronto a convivir. En estos casos es imprescindible realizar un análisis de las averías producidas para detectar la causa del fallo y cambiar el diseño seleccionado, cuando sea preciso.




ANÁLISIS DE AVERÍAS EN MÁQUINAS DE PROCESOS
De forma genérica los síntomas que alertan de una posible avería son similares en los distintos tipos de máquinas de procesos:




El diagnóstico de averías no se debe limitar a los casos en que el equipo ha fallado, por el contrario, los mayores esfuerzos de deben dedicar al diagnóstico antes de que el fallo se presente. Es lo que hemos definido como mantenimiento predictivo. Recordemos que se fundamenta en que el 99% de los fallos de maquinaria son precedidos por algún síntoma de alarma antes de que el fallo total se presente. Dependiendo de la forma de la curva P-F (ver capítulo 12), para el fallo en cuestión, tendremos mas o menos tiempo para analizar los síntomas y decidir el plan de acción.

En cualquier caso debemos aplicar una metodología o procedimiento sistemático:
1. Señales o síntomas de observación directa:
-Sobrecalentamiento
-Vibración
-Ruido
-Alta temperatura en cojinetes
-Fugas, humo, etc.

2. Síntomas de observación indirecta:
-Cambios en algún parámetro
-Presión
-Temperatura
-Caudal
-Posición
-Velocidad
-Vibración
-Cambios en las prestaciones
-Relación de compresión
-Relación de temperaturas
-Demanda de potencia
-Rendimientos

3. Listado de posibles causas o hipótesis.

4. Analizar la relación entre síntomas y causas.

5. Aplicar, si es posible, el orden de probabilidad en la relación síntoma/causa para diagnosticar el fallo.

6. Indicar la solución o acción a tomar.
En las secciones siguientes se indican, en forma matricial para cada tipo de equipo, los síntomas, sus posibles causas y remedios.


AVERÍAS EN BOMBAS CENTRÍFUGAS
Estadística de fallos típicos:
-Causa de fallos                                   Distribución (%)
-Cierre Mecánico                                                     34,5
-Cojinetes                                                                 20,2
-Vibraciones                                                               2,7
-Fuga por empaquetadura/cierre                               16,3
-Problemas en eje/acoplamiento                               10,5
-Fallo líneas auxiliares                                                4,8
-Fijación                                                                      4,3
-Bajas prestaciones                                                     2,5
-Otras causas                                                               4,2
                                                                                ---------
                                                                                  100,0
Sólo los fallos en cierre mecánico y cojinetes representan más del 50% de las causas de fallo.
En la Tabla 6 se indican síntomas, sus causas y remedios. Sólo los fallos en cierre mecánico y cojinetes representan más del 50% de las causas de fallo.
En la Tabla 6 se indican síntomas, sus causas y remedios.







AVERÍAS EN COMPRESORES CENTRÍFUGOS
Estadística de fallos típicos en turbocompresores de proceso:

-Causas de fallos         Distribución(%)
-Rotor                                               22
-Instrumentación                               21
-Cojinetes radiales                            13
-Alabes/Impulsores                             8
-Cojinetes axiales                                6
-Cierres                                                6
-Diafragmas                                         1
-Otros                                                 23
                                                          ------
                                                           100

En la Tabla 7 se indican los síntomas, posibles causas y remedios.





AVERÍAS EN COMPRESORES ALTERNATIVOS
Estadísticas de fallos típicos:
-Causa de fallos                    Distribución (%)
-Válvulas                                                     41
-Segmentos                                                  14
-Cilindro                                                        1
-Pistón                                                           3
-Anillos de apoyo                                        10
-Cierres                                                        10
-Sistemas lubricación                                   18
-Cruceta                                                         1
-Cigüeñal                                                       1
-Cojinetes                                                       1
-Control                                                          1
                                                                   -------
                                                                    100

A destacar que solo los fallos en válvulas y segmentos representan el 55% de las causas de fallo.
Asimismo el 73% de las averías están asociadas al sistema válvulas, segmentos y lubricación.
En la Tabla 8 se indican síntomas y causas posibles priorizadas.





MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA ALTERNATIVOS
Estadística de fallos típicos:
-Fallo inicial                                 Distribución (%)
-Cojinetes                                                        24,4
-Pistón/Segmentos                                           19,4
-Cilindro, camisa, bloque                                16,7
-Cigüeñal                                                           6,1
-Válvulas                                                           5,6
-Biela                                                                 4,4
-Colector                                                            4,4
-Sistema lubricación                                          2,2
-Engranajes                                                        2,2
-Arbol de levas                                                   1,7
-Acoplamientos                                                  1,7
-Rotor turbosobrealimentador                            1,1
-Control, presión, temperatura                           1,1
-Otros                                                                  9,0
                                                                        --------
                                                                           100

En la Tabla 9 se indican síntomas y causas posibles.







AVERÍAS EN TURBINAS DE VAPOR
Estadística de fallos típicos:
Modo de fallo                                     Distribución (%)
-Erosión                                                                 23,0
-Fatiga y fluencia                                                   18,5
-Cojinetes                                                               14,6
-Fisuras por tensiones térmicas                              11,7
-Fallos repentinos                                                     9,3
-Fisuras incipientes                                                   8,0
-Daños mecánicos superficiales                                5,4
-Corrosión/erosión                                                    3,3
-Flexión del eje                                                         2,4
-Desgaste                                                                  2,3
-Abrasión                                                                  1,5
                                                                                --------
                                                                                 100,0

En la Tabla 10 se indican los síntomas y posibles causas y remedios.















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