analisis de fallas

ANÁLISIS DE FALLA
DE COMPONENTES DE INGENIERÍA

Gustavo Tovar S.
Profesor Investigador
Depto Ingeniería Mecánica
Centro de Innovación y Desarrollo Tecnológico (CITEC)
Universidad de Los Andes

automotor llega a una condición de deterioro
tal que la operación del vehículo se vuelve insegura y se requiere reparar y cambiar los componentes que han fallado.

La palabra Falla es un términogeneral que se
utiliza para designar que un componente, equipo ó máquina ha fallado en servicio. Se considera que una pieza, máquina ó equipo ha fallado
cuando ocurre una de las siguientes condiciones:

Las fuentes fundamentales de falla se han identificado a través del tiempo y son principalmente
las siguientes:

I. Cuando se vuelve completamente inoperable.
Por ejemplo, cuando el ejeque mueve las llantas de un automotor se rompe ("descachado"),
el automotor se vuelve completamente inoperable y generalmente, se requiere solicitar una
grúa para transportar el vehículo al taller para
cambiar el componente que falló.

A.

En 1950 cuando se inició la construcción de los
primeros aviones comerciales de reacción (jet),
se presentaron fallas catastróficas en vuelo de
variasaeronaves Comets de fabricación Inglesa.
La causa fue asociada a un defecto de diseño,
debido a los altos esfuerzos alrededor de las ventanas, causados por las esquinas agudas, en las
cuales se iniciaron grietas pequeñas que se propagaron y condujeron a la fractura y a la explosión de las naves en pleno vuelo.

II. Cuando el componente aún es operable pero
no es capaz de cumplir la funciónpara la cual
fue concebido, diseñado y manufacturado. Siguiendo con el ejemplo de los vehículos automotores, cuando se pierden las tolerancias
entre el cilindro y los anillos del pistón en un
motor de combustión interna, por efecto de la
fricción y de la corrosión, por los gases calientes de la combustión, el automotor pierde potencia y se incrementa el consumo de combustible y de aceite. Eneste caso, el vehículo todavía es operable pero no cumple su función
satisfactoriamente.

B.

SELECCIÓN INADECUADA DE MATERIAL

En la década de 1960 a 1970, se presentaron fallas catastróficas en los aviones de combate F111 de la Fuerza Aérea Americana (USAF), en
la unión de las alas al fuselaje, las cuales se debieron a la selección de un material muy frágil
para la unión.

III. Cuando eldeterioro del componente ha llegado a una condición seria que lo hace
inconfiable ó inseguro para continuar su utilización. Por ejemplo, cuando el deterioro del
sistema de freno (pastillas, discos, etc.), de un

Facultad de Ingeniería

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C.

había defectos de manufactura. Sin embargo, al
inspeccionar el montaje del eje del motor al eje
del reductor, se encontró que lossoportes de los
dos componentes estaban desalineados. Esta situación produjo una condición de esfuerzos anormales en el eje que provocaron la ruptura de este
componente.

TRATAMIENTO TÉRMICO DEFECTUOSO

Los tratamientos térmicos deficientes pueden
generar microgrietas y fractura de los componentes después del tratamiento ó al poco tiempo de
servicio. En el caso del componente de unión delas alas al fuselaje de los aviones F-111, en el
transcurso de la investigación se concluyó que no
solamente la selección deficiente del material frágil fue la determinante de la falla, sino que contribuyó además el procedimiento de tratamiento
térmico del acero de alta resistencia D6 AC, el
cual produjo una microestructura desuniforme en
la pieza de la unión.

D.

Existen también muchasfallas que se deben a
operación incorrecta del equipo, por fuera de las
especificaciones de operación y/o diseño. Por
ejemplo, el aumento de 15° C en la operación de
una planta de procesamiento para lograr mayor
producción, produjo la destrucción del equipo en
tres meses. En este caso al sobrepasar la máxima temperatura de diseño del equipo, se aumentó exponencialmente la rata de corrosión...