Por: Santiago García Garrido
Director Técnico de RENOVETEC

1      El objetivo del análisis de fallos

 

El análisis de averías tiene como objetivo determinar las causas que han provocado determinadas averías (sobre todo las averías repetitivas y aquellas con un alto coste) para adoptar medidas preventivas que las eviten. Es importante destacar esa doble función del análisis de averías:

 

·         Determinar las causas de una avería

·         Proponer medidas que las eviten, una vez determinadas estas causas

 

La mejora de los resultados de mantenimiento pasa, necesariamente, por estudiar los incidentes que ocurren en la planta y aportar soluciones para que no ocurran. Si cuando se rompe una pieza simplemente se cambia por una similar, sin más, probablemente se esté actuando sobre la causa que produjo la avería, sino tan solo sobre el síntoma. Los analgésicos no actúan sobre las enfermedades, sino sobre sus síntomas. Evidentemente, si una pieza se rompe es necesario sustituirla: pero si se pretende retardar o evitar el fallo es necesario estudiar la causa y actuar sobre ella.

 

2      Datos que deben recopilarse al estudiar un fallo

 

Cuando se estudia una avería es importante recopilar todos los datos posibles disponibles. Entre ellos, siempre deben recopilarse los siguientes:

 

•     Relato pormenorizado en el que se cuente qué se hizo antes, durante y después de la avería. Es importante detallar la hora en que se produjo, el turno que estaba presente (incluso los operarios que manejaban el equipo) y las actuaciones que se llevaron a cabo en todo momento.

•     Detalle de todas las condiciones ambientales y externas a la máquina: temperatura exterior, humedad (si se dispone de ella), condiciones de limpieza del equipo, temperatura del agua de refrigeración, humedad del aire comprimido, estabilidad de la energía eléctrica (si hubo cortes, microcortes, o cualquier incidencia detectable en el suministro de energía), temperatura del vapor (si el equipo necesita de este fluido), y en general, las condiciones de cualquier suministro externo que el equipo necesite para funcionar.

•     Últimos mantenimientos preventivos realizados en el equipo, detallando cualquier anomalía encontrada.

•     Otros fallos que ha tenido el equipo en un periodo determinado. En equipos de alta fiabilidad, con un MTBF[1] alto, será necesario remontarse a varios años atrás. En equipos con un MTBF bajo, que presentan bastantes incidencias, bastará con detallar los fallos ocurridos el último año. Por supuesto, será importante destacar aquellos fallos iguales al que se estudia, a fin de poder analizar la frecuencia con la que ocurre.

•     Condiciones internas en que trabajaba el equipo. Será importante destacar datos como la temperatura y presión a que trabajaba el equipo, caudal que suministraba, y en general, el valor de cualquier variable que podamos medir. Es importante centrarse en la zona que ha fallado, tratando de determinar las condiciones en ese punto, pero también en todo el equipo, pues algunos fallos tienen su origen en puntos alejados de la pieza que ha fallado. En ocasiones, cuando el fallo es grave y repetitivo, será necesario montar una serie de sensores y registradores que nos indiquen determinadas variables en todo momento, ya que en muchos casos los instrumentos de medida que se encuentra instalados en el equipo no son representativos de lo que está ocurriendo en un punto determinado. El registro de valores a veces se convierte en una herramienta muy útil, pues determinadas condiciones que provocan un fallo no se dan  en todo momento sino en periodos muy cortos (fracciones de segundo por ejemplo). Es el caso de los golpes de ariete: provocan aumentos de presión durante periodos muy cortos que llegan incluso a superar en 1000 veces la presión habitual.

 

Una vez recopilados todos los datos descritos, se puede estar en disposición de determinar la causa que produjo el fallo.

 

3      Causas de los fallos

 

Las causas habituales de los fallos son generalmente una o varias de estas cuatro:

 

1.    Por un fallo en el material

2.    Por un error humano del personal de operación

3.    Por un error humano del personal de mantenimiento

4.    Condiciones externas anómalas

 

En ocasiones, confluyen en una avería más de una de estas causas, lo que complica en cierto modo el estudio del fallo, pues a veces es complicado determinar cuál fue la causa principal y cuales tuvieron una influencia menor en el desarrollo de la avería.

 

Fallos en el material

 

Se considera que se ha producido un fallo en el material cuando, trabajando en condiciones adecuadas una determinada pieza queda imposibilitada para prestar su servicio. Un material puede fallar de múltiples formas:

 

-          Por desgaste. Se da en piezas que pierden sus cualidades con el uso, pues cada vez que entran en servicio pierden una pequeña porción de material. Es el caso, por ejemplo, de los cojinetes antifricción.

-          Por rotura. Se produce cuando aplicamos fuerzas de compresión o de estiramiento a una pieza sobrepasando su límite elástico. Es el caso del hundimiento de un puente por sobrepeso, por ejemplo. Las roturas a su vez pueden ser dúctiles o frágiles, dependiendo de que exista o no-deformación durante el proceso de rotura. Así, las cerámicas, en condiciones normales presentan roturas frágiles (las piezas pueden encajarse perfectamente tras la rotura), mientras que el aluminio presenta una rotura dúctil, con importantes deformaciones en el proceso que impedirían recomponer la pieza rota por simple encaje de los restos.

-          Por fatiga. Determinadas piezas se encuentran sometidas a esfuerzos cíclicos de presión y/o estiramiento, en el que la fuerza aplicada no es constante, sino que cambia con el tiempo. La diferencia importante con el caso anterior (fallo por rotura) es que estas fuerzas cíclicas están por debajo del límite elástico, por lo que en principio no tendrían por qué provocar roturas. Pero provocan el desarrollo de defectos del material, generalmente desde la superficie hacia el interior de la pieza. De forma teórica es posible estimar la cantidad de ciclos que puede resistir una pieza antes de su rotura por fatiga, en función del tipo de material y de la amplitud de la tensión cíclica, aunque el margen de error es grande. Determinados fenómenos como la corrosión o las dilataciones del material por temperatura afectan a los procesos de fatiga del material.

 

 

Los errores de diseño están normalmente detrás de un fallo en el material. El infradimensionamiento de piezas por error en cálculos, no considerar situaciones puntuales y transitorias en las que las piezas estarán sometidas a unas condiciones más exigentes que las de operación normal y la mala elección de materiales por razones económicas, desconocimiento de las condiciones de trabajo o de los productos existentes en el mercado para una determinada aplicación son las causas más habituales de fallo de piezas por fallo del material.

 

Error humano del personal de producción

 

Otra de las causas por las que una avería puede producirse es por un error del personal de producción. Este error a su vez, puede tener su origen en:

 

-          Error de interpretación de un indicador durante la operación normal del equipo, que hace al operador o conductor de la instalación tomar una decisión equivocada

-          Actuación incorrecta ante un fallo de la máquina. Por ejemplo, introducir agua en una caldera caliente en la que se ha perdido en nivel visual de agua; al no conocerse qué cantidad de agua hay en su interior, es posible que esté vacía y caliente, por lo que al introducir agua en ella se producirá la vaporización instantánea, con el consiguiente aumento de presión que puede provocar incluso la explosión de la caldera.

-          Factores físicos del operador: este puede no encontrarse en perfectas condiciones para realizar su trabajo, por mareos, sueño, cansancio acumulado por jornada laboral extensa, enfermedad, etc.

-          Factores psicológicos, como la desmotivación, los problemas externos al trabajo, etc., influyen enormemente en la proliferación de errores de operación

-          Falta de instrucciones sistemáticas claras, como procedimientos, instrucciones técnicas, etc., o deficiente implantación de éstas

-          Falta de formación

 

Errores del personal de mantenimiento

 

El personal de mantenimiento también comete errores que desembocan en una avería, una parada de producción, una disminución en el rendimiento de los equipos, etc. Una parte importante de las averías que se producen en una instalación está causado por el propio personal de mantenimiento. Entre los fallos más habituales provocados o agravados por el propio personal de mantenimiento están las siguientes:

 

-          Observaciones erróneas de los parámetros inspeccionados. En ocasiones se dan por buenos valores alarmantes de determinados parámetros, que aconsejarían

-          Realización de montajes y desmontajes sin observar las mejores prácticas del sector

-          No respetar o no comprobar tolerancias de ajuste

-          No respetar o no controlar pares de apriete

-          La reutilización de materiales que deben desecharse. Es el caso, por ejemplo, de la reutilización de elementos de estanqueidad

-          Por el uso de repuestos no adecuados: repuesto no original, que no cumple las especificaciones necesarias, repuesto que no ha sido comprobado antes de ser montado

-          Por el uso de herramienta inadecuada. El caso más habitual es el empleo de llaves ajustables que provocan en muchos casos el redondeo de cabezas de tornillos

 

Como en el caso anterior, los errores del personal de mantenimiento también se ven afectados por factores físicos, psicológicos, por la falta de implantación de procedimientos y por la falta de formación.

 

Condiciones externas anómalas

 

Cuando las condiciones externas son diferentes a las condiciones en que se ha diseñado el equipo o instalación pueden sobrevenir fallos favorecidos por esas condiciones anormales. Es el caso de equipos que funcionan en condiciones de temperatura, humedad ambiental o suciedad diferentes de aquellas para las que fueron diseñados. También es el caso de equipos que funcionan con determinados suministros (electricidad, agua de refrigeración, agua de alimentación, aire comprimido) que no cumplen unas especificaciones determinadas, especificaciones en las que se ha basado el fabricante a la hora de diseñar sus equipos.

 

En ocasiones, en una misma avería confluyen varias causas simultáneamente, lo que complica enormemente el estudio del problema y la aportación de soluciones. Es importante tener en cuenta esto, pues con determinar una única causa en muchas ocasiones no se consigue evitar el problema, y hasta que no se resuelven todas las causas que la provocan no se obtienen resultados significativos.

 

4      Medidas preventivas a adoptar en caso de fallo

 

Dependiendo de la causa que provoca el fallo, las medidas preventivas a adoptar pueden ser las siguientes:

 

1.   Fallos en el material

 

Si se ha producido un fallo en el material, las soluciones a proponer son variadas. Entre ellas estarían:

 

-          Si el fallo se ha producido por desgaste, habrá que estudiar formas de reducir el desgaste de la pieza, con una lubricación mayor, por ejemplo. Si no es posible reducir el desgaste, será necesario estudiar la vida útil de la pieza y cambiarla con antelación al fallo. Estas dos acciones corresponden a mantenimiento. También puede rediseñarse la pieza o una parte de la máquina para disminuir este desgaste, o utilizar materiales diferentes

-          Si el fallo se produce por corrosión, la solución será aplicar capas protectoras o dispositivos que la reducen (protecciones catódicas o anódicas). También, hacer lo posible para evitar los medios corrosivos (evitar la humedad, corregir el pH o las características redox del medio, etc.)

-          Si el fallo se produce por fatiga, entre las soluciones a aportar estarán:

 

-          Reducir la energía y/o la frecuencia de las tensiones cíclicas a las que esté sometida la pieza

-          Cambiar el material, por otro con menor número de defectos (grietas, fisuras. Hay que recordar que la fatiga, en general, es el progreso de una grieta ya existente)

-          Pulir la superficie de la pieza, para evitarlas grietas y fisuras provocadas en el proceso de mecanización

-          Realizar tratamientos superficiales, como la nitruración o el granallado, que endurecen la capa superficial

-          Modificar el diseño de la pieza, de manera que se reduzcan los puntos de concentración de tensiones, suavizando curvas, evitando aristas, etc.

 

-          Si el fallo se produce por dilatación, modificar la instalación de manera que se permita la libre dilatación y contracción del material por efecto térmico, bien modificando soportes, bien incorporando elementos que absorban las dilataciones y contracciones del material

-          Si se determina que no es posible corregir las causas que provocan el fallo del material, lo correcto será cambiar el material, el diseño de la pieza o las características de la pieza que falla por otra que pueda funcionar correctamente en las condiciones reales de trabajo (tanto normales como esporádicas). Es posible que el cambio en una pieza lleve aparejados otros cambios (reforma para adaptar la nueva pieza, cambios en otros equipos, etc).

 

 

2.   Error humano del personal de producción

 

Para evitar fallos en el personal de producción, la primera solución preventiva que se debe adoptar es trabajar sólo con personal motivado. Eso quiere decir que la empresa debe hacer los esfuerzos necesarios para motivar al personal, y apartar de determinados puestos en los que la calidad del trabajo depende de la habilidad del operario a aquel personal desmotivado y de difícil reconducción.

 

La segunda solución a adoptar es la formación del personal. Cuando se detecta que determinados fallos se deben a una falta de conocimientos de determinado personal, debe organizarse una rápida acción formativa que acabe con este problema. La formación debe ser específica: un plan de formación[2] basado en cursos de procesadores de texto para personal que trabaja en una máquina de rectificado no parece que acabe con problemas relacionados con averías repetitivas en este tipo de equipos[3].

 

En tercer lugar es posible introducir modificaciones en las máquinas que eviten los errores. Son los llamados Poka-Yoke o sistemas antierror. En general consisten en mecanismos sencillos que reducen a cero la posibilidad de cometer un error. Un ejemplo para evitar los errores de conexionado en máquinas es colocar conectores distintos y de una sola posición para cada grupo de cableado; de esta manera es físicamente imposible conectar de manera inadecuada, ya que los conectores son incompatibles entre sí.

 

3.   Error humano del personal de mantenimiento.  

 

Para evitar fallos del personal de mantenimiento, en primer lugar (igual que en el caso anterior) el personal debe estar motivado y adecuadamente formado. Si no es así, deben tomarse las medidas que corresponda, que serán las mismas que en el caso anterior (la empresa debe hacer todos los esfuerzos necesarios para motivar al personal y si realizado todos los esfuerzos posibles la desmotivación del trabajador supone un riesgo para sí mismo, para otros o para las instalaciones el trabajador debe ser apartado de su responsabilidad).

 

La manera más eficaz de luchar contra los errores cometidos por el personal de mantenimiento es la utilización de procedimientos de trabajo. Los procedimientos contienen información detallada de cada una de las tareas necesarias para la realización de un trabajo. Contienen también todas las medidas y reglajes necesarios a realizar en el equipo. Por último, en estos procedimientos se detalla qué comprobaciones deben realizarse para asegurarse de que el trabajo ha quedado bien hecho.

 

Si se detecta en el análisis del fallo que éste ha sido debido a un error del personal de mantenimiento, la solución a adoptar será generalmente la redacción de un procedimiento en el que se detalle la forma idónea de realización de la tarea que ha sido mal realizada, y que ha tenido como consecuencia el fallo que se estudia.

 

4.   Condiciones externas anómalas.

 

Si se determina que un fallo ha sido provocado por unas condiciones externas anómalas, la solución a adoptar será simple: corregir dichas condiciones externas, de manera que se adapten a los requerimientos del equipo.

 

En ocasiones esta solución es imposible. En estos casos, la solución a adoptar es minimizar los efectos nocivos de las condiciones que no se cumplen. Es el caso, por ejemplo, de turbinas de gas que operan en el desierto. Las condiciones de polvo ambiental superan con mucho las especificaciones que recomiendan los fabricantes de turbinas para el aire de admisión. En este caso, y ya que no es posible modificar las condiciones ambientales, es posible utilizar filtros más exigentes (filtros absolutos, por ejemplo) para este aire de admisión.

 

5.  El stock de repuestos

 

Si un fallo ha provocado que los resultados económicos de la empresa se hayan resentido, no sólo será necesario tomar medidas preventivas acordes con la importancia del fallo, sino minimizar los efectos de éste en caso de que vuelva a producirse. Así, una de las medidas que puede hacer que el impacto económico sea menor es reducir el tiempo de reparación, teniendo a disposición inmediata el material que pueda ser necesario para acometerla.

 

De hecho, al dimensionar un stock de repuestos de una u otra forma se tiene en cuenta lo que ya ha fallado o lo que tiene posibilidades de fallar. Los técnicos más experimentados normalmente recurren no a complejos análisis, sino a su memoria, para determinar todo aquello que desean tener en stock en su almacén de repuesto; y normalmente seleccionan todas aquellas piezas que en el pasado han necesitado.

 

Cuando se dimensiona el stock para hacer frente a averías pasadas o probables hay que tener en cuenta no sólo las piezas principales, sino también las accesorias. A menudo no se tienen en cuenta racores, juntas, tornillería, elementos de fijación y en general, los accesorios que suelen acompañar a la pieza principal. Sin estos elementos adicionales y de bajo coste resulta inútil contar con los principales, pues la reparación no se podrá completar. 

 

5      El análisis metalográfico

 

Un caso muy especial de análisis de fallo lo constituye el análisis metalográfico de piezas que han fallado. El análisis metalográfico, que se realiza en laboratorios especializados, aporta información muy precisa sobre la forma de rotura de una pieza, la zona de inicio del problema, la evolución, y la composición del material que ha fallado.

 

Las técnicas más usuales son las siguientes, aunque hay otras técnicas que pueden emplearse:

 

• Microscopia electrónica de barrido: con esta técnica se llevan a cabo análisis microestructurales, estudios de superficies de fractura, microanálisis químico de EDS (Electron Dispersive Spectroscopy), y estudios de porosidad, entre otros.
• Microscopia óptica: con ayuda del microscopio óptico se realizan análisis microestructurales y estudios de metalografía cuantitativa: (determinación de tamaño de grano austenítico, cantidad de fases, clasificación de inclusiones y cantidad de porosidad).
• Metalografía cuantitativa: análisis metalográficos de determinación de tamaño de grano, cantidad de fases, inclusiones a través de metodologías como el intercepto lineal y conteo de puntos.

 

La conclusión más interesante que aporta el estudio metalográfico es la determinación de las causas que pueden haber provocado el fallo en materiales cerámicos y metálicos, siempre muy conceptuales, pues habitualmente el analista no conoce con detalle el equipo en que está instalada la pieza que ha fallado; y a partir de la determinación del origen del fallo, el analista puede realizar sugerencias sobre el material que podría utilizarse en la pieza que ha fallado para evitar su fallo en las condiciones de uso.

 

6      La contratación de asistencia para el análisis de averías

 

Cuando se produce un fallo que afecta de forma apreciable a la producción, a la calidad de los productos, a la seguridad de las personas o puede provocar un grave impacto ambiental, es conveniente, casi imprescindible, realizar un análisis de averías. Si no se tienen los conocimientos, el personal o el tiempo necesario para realizar este análisis, puede recurrirse a una empresa especializada.

 

Lo habitual es que en primer lugar se recurra al personal de planta, si se confía en su criterio. En segundo lugar, la opinión y el análisis de la situación que puede hacer el fabricante del equipo pueden resultar de mucha ayuda, por el conocimiento que se supone que el fabricante tiene de sus equipos. Hay que tener en cuenta que en muchos casos realizará este análisis de forma gratuita, porque es el primer interesado en conocer cómo y cuando fallan sus equipos.

 

Si se tiene contratado el mantenimiento con una empresa externa y el contrato es de gran alcance, el propietario debe exigir a la empresa contratista no sólo la solución a los problemas que surgen, sino información detallada de los incidentes que ocurren. Muchas empresas contratistas ‘escatiman’ esta información al propietario, pensando que no es bueno que el cliente lo sepa todo. Sólo las empresas más serias son conscientes de que la ocultación de información y la no realización de análisis detallados de los principales incidentes ocurridos y/o la ocultación de los resultados de estos análisis merman la confianza del cliente y favorecen que se vuelvan a repetir una y otra vez los mismos fallos.

 

Por último, puede contarse con una empresa especializada este tipo de análisis, siempre considerando que debe ser imparcial y sin intereses en el esclarecimiento de las causas de una avería, y que debe tener los conocimientos adecuados para abordar las causas que han provocado el fallo.

• Mantenimiento correctivo

• Asignación de prioridades
  
• Análisis de averías