El análisis de fallas es el proceso de recopilación y análisis de datos para determinar la causa de una falla , a menudo con el objetivo de determinar acciones correctivas o responsabilidad. Según Bloch y Geitner, "las fallas de la maquinaria revelan una cadena de reacción de causa y efecto... generalmente una deficiencia a la que comúnmente se hace referencia como síntoma...". [1] El análisis de fallas puede ahorrar dinero, vidas y recursos si se realiza correctamente y se actúa en consecuencia. Es una disciplina importante en muchas ramas de la industria manufacturera, como la industria electrónica , donde es una herramienta vital utilizada en el desarrollo de nuevos productos y para la mejora de productos existentes. El proceso de análisis de fallas se basa en la recopilación de componentes fallidos para un examen posterior de la causa o causas de la falla utilizando una amplia gama de métodos, especialmente microscopía y espectroscopia . Los métodos de pruebas no destructivas (END) (como la tomografía computarizada industrial ) son valiosos porque los productos defectuosos no se ven afectados por el análisis, por lo que la inspección a veces comienza con estos métodos.
La investigación forense del proceso o producto fallido es el punto de partida del análisis de fallas. Dicha investigación se lleva a cabo utilizando métodos analíticos científicos, como mediciones eléctricas y mecánicas, o analizando datos de fallas, como informes de rechazo de productos o ejemplos de fallas anteriores del mismo tipo. Los métodos de ingeniería forense son especialmente valiosos para rastrear defectos y fallas en productos. Pueden incluir grietas por fatiga , grietas frágiles producidas por agrietamiento por corrosión bajo tensión o agrietamiento por tensión ambiental, por ejemplo. Las declaraciones de los testigos pueden ser valiosas para reconstruir la probable secuencia de acontecimientos y, por tanto, la cadena de causa y efecto. Los factores humanos también se pueden evaluar cuando se determina la causa del fallo. Existen varios métodos útiles para evitar que se produzcan fallas en el producto en primer lugar, incluido el análisis de modo y efectos de falla (FMEA) y el análisis de árbol de fallas (FTA) , métodos que se pueden usar durante la creación de prototipos para analizar fallas antes de comercializar un producto.
Varias de las técnicas utilizadas en el análisis de fallas también se usan en el análisis de no falla encontrada (NFF) , que es un término usado en el campo del mantenimiento para describir una situación en la que el evaluador no puede duplicar un modo de falla reportado originalmente. técnico y por lo tanto el defecto potencial no se puede reparar.
El NFF puede atribuirse a oxidación, conexiones defectuosas de componentes eléctricos, cortocircuitos temporales o aperturas en los circuitos, errores de software, factores ambientales temporales, pero también a errores del operador. Una gran cantidad de dispositivos que se informan como NFF durante la primera sesión de solución de problemas a menudo regresan al laboratorio de análisis de fallas con los mismos síntomas de NFF o un modo de falla permanente.
El término análisis de fallos también se aplica a otros campos como la gestión empresarial y la estrategia militar.
Un ingeniero de análisis de fallas a menudo desempeña un papel principal en el análisis de fallas, ya sea que un componente o producto falle en servicio o si ocurre una falla en la fabricación o durante el procesamiento de producción. En cualquier caso, se debe determinar la causa de la falla para prevenir futuras ocurrencias y/o mejorar el desempeño del dispositivo, componente o estructura. Los ingenieros estructurales y los ingenieros mecánicos son muy comunes para el trabajo. Especialidades más específicas también pueden ocupar el puesto, como ingenieros de materiales. Especializarse en metalurgia y química siempre es útil junto con las propiedades y resistencias de los materiales. Se podría contratar a alguien por diferentes motivos, ya sea para prevenir aún más o por cuestiones de responsabilidad. El salario medio de un ingeniero de análisis de fallos, un ingeniero con experiencia en el campo, es de 81.647 dólares. [2] Un ingeniero de análisis de fallas requiere una buena cantidad de comunicación y capacidad para trabajar con otros. Por lo general, la persona contratada tiene una licenciatura en ingeniería, pero existen certificaciones que se pueden adquirir. [2]
El análisis de fallas de muchos productos diferentes implica el uso de las siguientes herramientas y técnicas:
El Sr. Brahimi es consultor de American Bridge Fluor y tiene una maestría en ingeniería de materiales. [3]
El Sr. Aguilar es el Jefe de la División de Pruebas de Materiales Estructurales de Caltrans y cuenta con 30 años de experiencia como ingeniero. [3]
Sr. Christensen, consultor de Caltrans con 32 años de experiencia en metalurgia y análisis de fallas. [3]
Observación visual que es un examen no destructivo. Esto reveló signos de fragilidad sin deformación plástica permanente antes de romperse. Se mostraron grietas que eran el punto de rotura final de las varillas de corte. Los ingenieros sospecharon que el hidrógeno estaba involucrado en la producción de las grietas. [3]
Microscopía electrónica de barrido , que consiste en escanear las superficies agrietadas con gran aumento para obtener una mejor comprensión de la fractura. La fractura total se produjo después de que la varilla no pudo resistir la carga cuando la grieta alcanzó un tamaño crítico. [3]
Examen microestructural donde se examinaron secciones transversales para revelar más información sobre los enlaces de interconexión del metal. [3]
Prueba de dureza utilizando dos estrategias, la dureza Rockwell C y la microdureza Knoop, que revela que no fue tratado térmicamente correctamente. [3]
La prueba de tracción le dice al ingeniero que el límite elástico, la resistencia a la tracción y el alargamiento fueron suficientes para cumplir los requisitos. Anamet Inc. tomó e interpretó varias piezas [3]
La prueba de impacto Charpy V-Notch muestra la tenacidad del acero tomando diferentes muestras de la varilla y realizada por Anamet Inc. [3]
El análisis químico fue la prueba final también realizada por Anamet Inc. que cumplió con los requisitos para ese acero. [3]
Las varillas fallaron debido a la fragilización por hidrógeno, que era susceptible al hidrógeno debido a la alta carga de tracción y al hidrógeno que ya estaba en el material. Las varillas no fallaron porque no cumplían con los requisitos de resistencia en estas varillas. Si bien cumplían con los requisitos, la estructura no era homogénea, lo que provocaba diferentes resistencias y baja tenacidad. [3]
Este estudio muestra algunas de las muchas formas en que se puede realizar el análisis de fallas. Siempre comienza con una forma de observación no destructiva, como la escena de un crimen. Luego se toman trozos del material de la pieza original que se utilizan en diferentes observaciones. Luego se realizan pruebas destructivas para encontrar la dureza y las propiedades del material y encontrar exactamente qué salió mal. [3]
La autopista Oakland Nimitz Freeway fue un puente que se derrumbó durante un terremoto incluso después del programa para fortalecer el puente. Se preguntó a diferentes ingenieros su opinión sobre la situación. Algunos no culparon al programa ni al departamento, como James Rogers, quien dijo que en un terremoto hay “muchas posibilidades de que el Embarcadero haga lo mismo que hizo el Nimitz”. [4] Otros dijeron que se podría haber hecho más prevención. Priestly dijo que “ninguno de los proyectos del departamento para fortalecer las carreteras abordó los problemas de debilidad…” en las juntas del puente. Algunos expertos coincidieron en que se podría haber hecho más para prevenir este desastre. El programa está bajo críticas por hacer “el fracaso más grave”. [4]
Un producto debe poder funcionar incluso en los escenarios más difíciles. Esto es muy importante en productos fabricados para construcciones costosas, como edificios o aviones. Si estas piezas fallan, pueden causar daños graves y/o problemas de seguridad. Un producto comienza a diseñarse "... para minimizar los peligros asociados con este "peor de los casos". Discernir el peor de los casos requiere una comprensión completa del producto, su carga y su entorno de servicio. Antes de que el producto entre en servicio, Un prototipo a menudo se somete a pruebas de laboratorio que demuestran que el producto resiste el peor de los casos, como se esperaba". [6] Algunas de las pruebas realizadas hoy en día en motores a reacción son muy intensivas para comprobar si el motor puede soportar:
Estas pruebas deben ser más duras que las que experimentará el producto en uso. Los motores se llevan al máximo para garantizar que el producto funcione como debería sin importar la condición. El análisis de fallas en ambos lados tiene que ver con la prevención de daños y el mantenimiento de la seguridad.
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