AFA Mod. 04 Desgastes - Fundamentos

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Desgastes aplicada al analisis de fallas.

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mÓdulo 04 desgastes

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mÓdulo 04 principios bÁsicos de desgaste 1 bienvenidos nuevamente a nuestro seminario en esta sección estudiaremos los desgastes anormales y las condiciones que los producen veremos la relación que existe entre ciertas condiciones negativas y determinados tipos de desgaste si logramos establecer el tipo nos será más fácil saber en qué circunstancias se produjo estudiaremos las claves o indicios de los siete tipos más comunes de desgaste para poder reconocerlos al examinar los problemas 2 el análisis de fallas es mucho más fácil si antes de que se presenten los problemas nos familiarizamos con los clientes y sus equipos es importante conocer los equipos y saber cómo se utilizan operan y mantienen con frecuencia los clientes no cumplen con sus responsabilidades reuniéndonos con ellos haciendo una lista de sus equipos ayudándoles a adquirir las guías necesarias y respondiendo a sus preguntas nos aseguramos de que sean conscientes de sus responsabilidades y nos preparamos además para analizar los problemas y determinar más rápidamente sus causas 3 las piezas de caterpillar han sido diseñadas para desgastarse gradualmente mientras prestan buen servicio por lo general se consideran reutilizables si el desgaste está dentro de los límites permitidos de vez en cuando sin embargo se produce un desgaste anormal y debemos examinar la falla para determinar su origen si seguimos un procedimiento de análisis de desgaste ya establecido estaremos en mejores condiciones de encontrar la causa principal -1afa mod 04 desgastes fundamentos e soto ­ 6 sigma ­ desarrollo tÉcnico

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4 al comenzar el examen deberíamos utilizar los 8 pasos aplicables al análisis de las fallas porque nos ayudarán a recordar las etapas importantes de un análisis lógico y porque nos ahorrarán tiempo y evitarán confusiones y errores para cada una de las etapas es necesario obtener todos los datos pertinentes incluyendo el análisis de las partes desgastadas después de haber estudiado esos datos en forma lógica estaremos en condiciones de responder a las preguntas siguientes ¿qué tipo de desgaste se produjo ¿por qué se desgastó la pieza y ¿quién es responsable del desgaste una vez que hayamos determinado la causa principal pasaremos a ejecutar los pasos 6 7 y 8 es decir a obtener la recompensa noten el signo de exclamación alrededor de los ocho pasos para indicar la importancia que tiene la solución de un problema este signo aparecerá con frecuencia en esta presentación y en las siguientes 5 muchas veces el desgaste es anormal como resultado de lubricación contaminada o mal funcionamiento de algún sistema hidráulico de enfriamiento de admisión de aire o de combustible a medida que recogemos datos debemos informarnos sobre la cantidad y calidad de los aditivos acondicionadores y fluidos utilizados además de las temperaturas y presiones de operación los datos sobre mantenimiento de sistemas tales como intervalos de servicio y procedimientos de reacondicionamiento son útiles también posteriormente cuando consideremos todos estos datos nos ayudarán a definir el problema y a guiarnos a la causa original -2afa mod 04 desgastes fundamentos e soto ­ 6 sigma ­ desarrollo tÉcnico

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6 las informaciones sobre la calidad y cantidad de los lubricantes son muy valiosas porque la lubricación también sirve para enfriar los componentes por ejemplo si preguntamos ¿había aceite en el carter la respuesta será si o no pero seguiremos sin saber la cantidad o la calidad del aceite para llegar a la causa principal del problema es necesario hacer el tipo de preguntas siguientes ¿cuál era el nivel del aceite en la varilla ¿cuánto aceite había en el carter qué tipo de aceite se utilizaba o ¿qué sugirió el análisis periódico del aceite a medida que obtenemos estos datos debemos anotarlos 7 al observar las piezas desgastadas es necesario que determinemos y anotemos dónde se encuentra el desgaste qué tipo de desgaste se ha producido y qué carga lo ha ocasionado por ejemplo un desgaste descentrado puede sugerir que las piezas están desalineadas o dobladas el desgaste se va acumulando y las picaduras indican cierto movimiento de las superficies la inspección con lupa de las áreas desgastadas puede ayudarnos a reconocer las diferentes formas de desgaste como las formas de desgaste dependen de la carga la identificación de configuraciones anormales de desgaste nos puede guiar a la identificación de condiciones de carga perjudiciales los datos que obtengamos no deben guardarse en la memoria sino meticulosamente en el papel para que el grupo que hace el análisis de fallas pueda utilizarlas -3afa mod 04 desgastes fundamentos e soto ­ 6 sigma ­ desarrollo tÉcnico

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8 hay muchos tipos de desgaste pero los siete que damos a continuación son los más comunes por abrasión por adherencia corrosión erosión erosión por cavitación fatiga por contacto desportillamiento por rozadura cada uno de ellos tiene su propia apariencia y proviene de condiciones específicas por lo tanto al reconocer un tipo determinado de desgaste estamos reconociendo indirectamente las condiciones que lo causaron 9 el desgaste por abrasión es el más común se produce cuando partículas duras y más grandes que la película de lubricante se introducen entre dos superficies móviles esas partículas cortan las superficies blandas las rayan y producen desechos secundarios las superficies duras no se cortan tan fácilmente pero al rozar con los desechos pueden generar más calor con buena lubricación se disipa el calor generado y se produce poca elevación del calor en las superficies si el desgaste por abrasión aumenta las superficies se ponen ásperas pueden entrar en contacto a pesar del lubricante y generar más calor del que éste puede enfriar esto ocasionará desgaste secundario por adherencia la persona que examine la pieza deberá hacerlo cuidadosamente para distinguir el desgaste secundario por adherencia y el que se origina por abrasión -4afa mod 04 desgastes fundamentos e soto ­ 6 sigma ­ desarrollo tÉcnico

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10 ejemplos de partículas abrasivas son las virutas de acero y aluminio la arena para machos restos de pintura suciedad y otras materias extrañas si esas partículas son grandes es posible que se hayan producido durante la fabricación el mantenimiento o las reparaciones si son pequeñas pueden haber entrado durante la operación o por un mantenimiento inadecuado el desgaste por abrasión se determina fácilmente pero lo que se busca es la causa es decir ¿qué tipo de desechos son y de dónde provienen por lo tanto en un análisis del desgaste por abrasión es muy importante tener todos los datos sobre las partículas abrasivas porque esto nos lleva a su origen y a comunicarnos con el miembro del equipo responsable de la falla 11 la superficie blanda de este cojinete de biela de la familia 3600 no sólo está rayada profundamente y con partículas duras incrustadas sino que tiene incrustados desechos secundarios el cojinete principal contiguo a éste no se dañó por lo tanto los residuos deben haber quedado en los conductos de lubricación al perforar el cigüeñal o en el cojinete mientras se armaba la persona que examine la pieza deberá sacar algunas de las partículas duras que están incrustadas y anotar su tamaño forma propiedades magnéticas y color por lo general estos datos son suficientes para determinar de dónde provienen los desechos o para ponernos a buscar datos en otra dirección -5afa mod 04 desgastes fundamentos e soto ­ 6 sigma ­ desarrollo tÉcnico

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12 las partículas de desgaste no se incrustan fácilmente en las superficies duras pero pueden producir rayaduras por abrasión aquí vemos un ejemplo de esto en un anillo superior de un pistón empecemos por lo más importante y preguntemos ¿qué apariencia tiene actualmente el anillo ¿qué apariencia tenía originariamente ¿cuál es el grado de desgaste ¿cuánto tiempo hace que el anillo está en uso y ¿entraron materias extrañas en el sistema de admisión de aire o en alguna otra parte si los otros anillos superiores están en condiciones similares es posible que haya una contaminación en el sistema de admisión de aire y deberíamos buscar allí datos de entrada de suciedad es necesario anotar el tamaño la forma ubicación y frecuencia de las rayaduras también debemos examinar otras piezas que pudieran haber estado expuestas a materiales abrasivos y anotar todos los datos obtenidos durante ese examen 13 el desgaste por adherencia es el que más rápido se desarrolla se produce cuando dos superficies móviles entran en contacto sin adecuada lubricación ni refrigeración al rozar una con la otra generan calor por fricción elevan la temperatura de la superficie hasta el punto de fusión y se adhieren -6afa mod 04 desgastes fundamentos e soto ­ 6 sigma ­ desarrollo tÉcnico

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14 cuando la superficie mas débil aparece pulida o manchada estamos frente al primer indicio de desgaste por adherencia si hay manchas quiere decir que la superficie ha alcanzado temperaturas de fusión recordemos sin embargo que debido a la conducción del calor al entrar en los niveles más profundos del metal las temperaturas descienden rápidamente y la fusión se produce sólo en las capas superficiales si varias piezas tienen manchas de adherencia es necesario buscar las causas en los sistemas los indicios quedan grabados en las piezas y nos llevan a los problemas que tiene el cliente estos cojinetes funcionaron durante cinco minutos sin presión de aceite produciéndose daño permanente por adherencia 15 a medida que avanza el desgaste una de las superficies se atasca y se suelda a la otra sacándole a la más blanda pedazos de metal este faldón de pistón se adhirió a la camisa del cilindro por lo que se rompieron las secciones recalentadas y debilitadas como no vemos atascamiento en el área de los anillos sabemos que este desgaste comenzó en el faldón esto nos sugiere que examinemos los otros pistones y que reunamos datos sobre los sistemas y las condiciones que pudieron haber causado las altas temperaturas del faldón si los demás pistones están bien hay que reunir datos sobre la lubricación y la refrigeración del pistón averiado -7afa mod 04 desgastes fundamentos e soto ­ 6 sigma ­ desarrollo tÉcnico

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16 si la pieza sigue funcionando el desgaste por adherencia producirá temperatura de fusión que terminará por reducir la resistencia del metal y ocasionar una rotura aunque la pieza esté hecha pedazos la limpieza cuidadosa el orden y examen de los pedazos nos revelarán las causas este pistón funcionó hasta que se destruyó en un motor sin refrigerante 17 se produce erosión cuando los fluidos de movimiento rápido acarrean partículas que chocan contra las superficies a alta velocidad y producen un impacto muy fino y daño por abrasión por lo general la superficie desgastada tiene una apariencia granallada o sin brillo el desgaste por erosión ocurre en todos los sistemas del motor los filtros y los intervalos de cambio de filtros han sido diseñados con el fin de controlar el desgaste por erosión y el desgaste por abrasión para mantenerlo dentro de los límites aceptables cuando los clientes utilizan filtros de la competencia pueden perder el control de desechos y cuerpos extraños que se logra con los filtros caterpillar en consecuencia se puede producir desgaste por erosión o por abrasión a limites inaceptables -8afa mod 04 desgastes fundamentos e soto ­ 6 sigma ­ desarrollo tÉcnico

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18 si las piezas se rompen o se aflojan el desgaste por erosión puede empezar rápidamente en este ejemplo se rompió el retén del pasador de biela y las piezas flojas erosionaron gravemente el agujero para el pasador de biela al estudiar el daño nótese que la erosión es peor en la parte superior del agujero esto se debe a la carga y al movimiento del pistón contra el retén roto el movimiento descendente del pistón es más violento y súbito que el ascendente 19 aquí vemos un caso de desgaste por erosión producido por la fractura de un anillo de pistón nótese nuevamente que el daño es mayor encima del anillo que debajo del mismo después de reunir los datos sobre el desgaste debemos estudiar las posibles causas de la fractura del anillo -9afa mod 04 desgastes fundamentos e soto ­ 6 sigma ­ desarrollo tÉcnico

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20 la erosión por cavitación se produce cuando se rompen burbujas gaseosas contra superficies metálicas todos los líquidos contienen gases disueltos que forman burbujas en áreas de baja presión en condiciones anormales de uso se pueden producir más burbujas gaseosas que las previstas cuando entran en las áreas de alta presión las burbujas revientan por la presión produciendo un chorro de fluido que da contra la superficie metálica a velocidades supersónicas esto forma a veces grietas finas que se unen entre sí hasta que pequeñas partículas se desprenden dejando el metal con picaduras se pueden formar burbujas cuando 1 los líquidos llegan al punto de ebullición 2 los fluidos pasan por las cavidades con mucha rapidez principio de bernoulli 3 las piezas se mueven dentro de un fluido creando áreas de baja presión ej vibración de una camisa de cilindro 4 las presiones estáticas del sistema son bajas ej tapa de radiador en mal estado funcionamiento del motor a grandes alturas 5 las restricciones de admisión producen cavitación en la bomba de fluidos 6 las pérdidas en la línea de aspiración dejan entrar burbujas de aire 7 los bajos niveles del fluido producen aeración del mismo estas condiciones son normales en los motores diese1 y por lo general ocurren al mismo tiempo en los sistemas de enfriamiento se usan acondicionadores para crear una capa de protección que impide a las burbujas entrar en contacto con los metales al tratar de determinar la causa principal de la erosión por cavitación es importante recordar estos datos 21 esta camisa áspera se ha picado por cavitación solo una parte de la camisa esta dañada al desarmarla vemos que esa parte va entre las camisas deberíamos preguntarnos i1¿a cuántas condiciones de uso diferentes se debe la erosión por cavitación de esta camisa para responder hay que informarse debidamente 10 afa mod 04 desgastes fundamentos e soto ­ 6 sigma ­ desarrollo tÉcnico

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22 los cojinetes usados de un motor suelen estar erosionados por cavitación la rotación del eje y la presión de los gases en los cojinetes de biela y cojinetes de bancada crean áreas de baja y alta presión la 3ra condición mencionada anteriormente las zonas de baja presión producen burbujas de vapor y las de alta presión hacen que esas burbujas exploten cuando esto ocurre la superficie del metal sufre un esfuerzo y se desarrollan grietas finas que una vez unidas forman picaduras las diferentes aplicaciones de los motores producirán distintos tipos de erosión por cavitación 23 esa erosión puede dañar las cajas de aluminio de los sistemas de enfriamiento especialmente si hay restricciones en la succión que reducen la presión y producen cavitación por los fluidos en el rodete de la bomba las burbujas se forman del lado de baja presión succión y revientan violentamente en el lado de presión alta descarga 24 al agrandar esta imagen vemos una superficie centelleante picada y como cristalizada típica del aluminio fundido 11 afa mod 04 desgastes fundamentos e soto ­ 6 sigma ­ desarrollo tÉcnico

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25 la fatiga por contacto se produce cuando una superficie se desliza o rueda contra otra desarrollando un esfuerzo elevado un movimiento de las superficies y grietas por fatiga en una o ambas superficies estos esfuerzos se producen si 1 la carga es excesiva 2 las superficies de desgaste están desalineadas y concentran los esfuerzos normales en un punto o 3 la calidad o cantidad del lubricante no corresponde y la lubricación es deficiente se puede producir desplazamiento de las superficies si las cargas aplicadas son excesivas o si la pieza misma es demasiado débil y no puede aguantar las cargas normales los movimientos cíclicos continuos que sobrepasan los limites de las especificaciones de diseño ocasionan grietas picaduras y descascarillado designados fatiga por esfuerzos de contacto 26 si hay contacto por deslizamiento la carga va en la dirección del deslizamiento y crea un movimiento cíclico de tire y afloje en las superficies si ese movimiento es demasiado grande empiezan a formarse grietas que se agrandan hasta picar las superficies esta nueva condición crea un esfuerzo mayor lo que a su vez aumenta las picaduras las materias que se desprenden pueden entrar en el sistema de lubricación y producir desgaste secundario por abrasión 27 si hay contacto por rodamiento la carga es perpendicular a la superficie lo cual crea flexión cíclica de la superficie más dura contra el núcleo más blando este movimiento de la superficie produce grietas por fatiga entre la superficie y el núcleo las grietas se unen y avanzan hacia arriba a la superficie dejando que se desprendan pedazos grandes de material y que la superficie se descascarille 12 afa mod 04 desgastes fundamentos e soto ­ 6 sigma ­ desarrollo tÉcnico

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28 ¿qué tipo de carga ocasionó fatiga por contacto en este árbol de levas rodamiento o deslizamiento ¿cuáles podrían haber sido las causas 29 ¿qué tipo de carga produjo fatiga por contacto en este cojinete rodamiento o deslizamiento ¿cuál podría haber sido la causa 13 afa mod 04 desgastes fundamentos e soto ­ 6 sigma ­ desarrollo tÉcnico

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30 la corrosión es un cambio químico y representa un deterioro de la superficie metálica el mineral no afinado es metal oxidado el mineral se afina para producir metal puro pero éste es menos estable los metales tienen la tendencia a oxidarse nuevamente es decir a hacerse más estables eso ocurre cuando están en presencia de un electrolito solución líquida que tiene elementos químicos eléctricamente positivos y negativos la corrosión es por lo tanto el proceso de volver a un estado oxidado más estable 31 toda corrosión es de naturaleza electroquímica la actividad electroquímica requiere la presencia de un cátodo área menos activa del metal y un ánodo área más activa rodeados por un electrolito estos son los mismos componentes básicos de las baterías que usamos todos los días las superficies metálicas pueden tener numerosas áreas anódicas y catódicas debido a las impurezas o imperfecciones de la estructura granular del metal durante la corrosión el metal anódico pasa al electrolito donde se combina con oxígeno para formar óxidos metálicos en este proceso se desprende hidrógeno que se acumula en el cátodo protegiéndolo contra la remoción de metal esta actividad continúa hasta que quedan destruidas las áreas anódicas o hasta que se saca el electrolito 32 mencionemos a continuación algunos de los numerosos tipos de corrosión 1 corrosión general donde un metal se expone a un electrolito 2 corrosión galvánica donde dos metales diferentes están presentes dentro de un electrolito 3 por alta temperatura donde la superficie caliente del metal está expuesta al aire y se oxida 14 afa mod 04 desgastes fundamentos e soto ­ 6 sigma ­ desarrollo tÉcnico

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