ANALISIS Y PREVENCION ANALISIS Y PREVENCION DE FALLOSDE FALLOS

ANGIE BARRERA FERNANDEZMIGUEL REYESTAILY PEREZRODOLFO PARDO

ANALISIS Y PREVENCION DE ANALISIS Y PREVENCION DE FALLOSFALLOS

INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN

En la industria es importante la elección del material En la industria es importante la elección del material mas adecuado para su aplicación, sabiendo:mas adecuado para su aplicación, sabiendo:

• Características y propiedades del material.Características y propiedades del material.

Análisis de fallos: Análisis de fallos: Estudio sistemático de la naturaleza de los distintos Estudio sistemático de la naturaleza de los distintos modos de fallos.modos de fallos.

Prevención de fallos:Prevención de fallos:Aplicar conocimientos proporcionados por el análisis Aplicar conocimientos proporcionados por el análisis para evitar desastres.para evitar desastres.

La información de los materiales es suministrada La información de los materiales es suministrada mediante los ensayos realizados sobre probetas.mediante los ensayos realizados sobre probetas.

Las fallas se pueden dar por:Las fallas se pueden dar por:

• Deficiencia en el Diseño.• Deficiencias en la selección del material• Imperfecciones en el Material• Deficiencias en el Proceso

Tres principios básicos a respetar:• Localizar el origen de la falla.• No presuponer una causa determinada.• No realizar ensayos destructivos sin un análisis previo cuidadoso

Clasificación de ensayos:Clasificación de ensayos:

ENSAYOS

CIENTÍFICOS

DESTRUCTIVOS NO DESTRUCTIVOS

Energía de impacto Rayos X

Rayos γ

Ultrasonidos

Corrientes inducidas

Partículas magnéticas

Líquidos penetrantes

Tenacidad de fractura

Fatiga

Químicos Metalográfico

Físico-químicos Mecánicos

¿QUE ES UN AMEF?¿QUE ES UN AMEF?

El Análisis de modos y efectos de fallas potenciales, AMEF.

Para analizarlo se utiliza un Análisis de árbol de falla

Ensayo CharpyEnsayo Charpy

TENACIDAD DE FRACTURATENACIDAD DE FRACTURA

Tenacidad: Capacidad de un material para absorber energía antes de la fractura.

Tenacidad de fractura: La resistencia a la fractura de un material cuando existe una grieta. Resistencia a ser roto cuando existe una fisura.

Los materiales muy frágiles tienen valores bajos de tenacidad de fractura (KIC ) al contrario que los más resistentes.

FATIGA DE FATIGA DE MATERIALESMATERIALESENSAYO DE FATIGAENSAYO DE FATIGA

Definición de Fatiga y ejemplosDefinición de Fatiga y ejemplos

Fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo Fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas.que con cargas estáticas.

Forma de rotura que aparece en estructuras que están Forma de rotura que aparece en estructuras que están sometidas a fuerzas cíclicas (puentes, aviones o sometidas a fuerzas cíclicas (puentes, aviones o componentes de máquinas)componentes de máquinas)

Es de una gran importanciaEs de una gran importancia

Curvas S-N o de WohlerCurvas S-N o de Wohler

Curva S-N con límite de fatiga:Curva S-N con límite de fatiga: Curva S-N sin límite de fatiga:Curva S-N sin límite de fatiga:

Proceso de roturaProceso de rotura

INICIO:INICIO: Deformación plástica local en la superficie del metalDeformación plástica local en la superficie del metal Discontinuidades acusadas superficialesDiscontinuidades acusadas superficiales Formación de la grietaFormación de la grieta

PROPAGACIÓN:ETAPA I:Propagación de la grieta de forma lenta

ETAPA II:Aumento de la velocidad de propagaciónFormación de marcas de playa y estrías

ROTURA:Aumento de la grieta en anchuraRotura final

Influencia del medioInfluencia del medio

FATIGA TÉRMICA:FATIGA TÉRMICA: A Temperaturas ↑A Temperaturas ↑ Sin aplicación de tensión mecánicaSin aplicación de tensión mecánica Dilatación y contracciónDilatación y contracción

FATIGA CON CORROSIÓN:FATIGA CON CORROSIÓN: Tensión y ataque químicoTensión y ataque químico Reducción del espesorReducción del espesor Aparición de fisuras o picadurasAparición de fisuras o picaduras Corrosión del interiorCorrosión del interior Disminución de la vida a la fatigaDisminución de la vida a la fatiga

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOSENSAYOS NO DESTRUCTIVOS

-Definen la calidad intrínseca de un producto -Definen la calidad intrínseca de un producto sin deteriorarlo.sin deteriorarlo.

-Permiten la inspección del 100% de la -Permiten la inspección del 100% de la producción, y la obtención de datos de todo producción, y la obtención de datos de todo el volumen de un producto o pieza.el volumen de un producto o pieza.

-Contribuyen a mantener un nivel de calidad -Contribuyen a mantener un nivel de calidad uniforme en el producto y en la producción.uniforme en el producto y en la producción.

ENSAYOS POR LIQUIDOS ENSAYOS POR LIQUIDOS PENETRANTESPENETRANTES

-Sirven para detectar grietas en la superficie de sólidos no porosos.-Se utiliza un líquido que por capilaridad penetra en las posibles grietas de la pieza.-Aplicable a materiales no magnéticos: aluminio, magnesio, acero inoxidable, cobres, bronces, latones y otras aleaciones y metales. También cerámicas vitrificadas, vidrio y plásticos.

Etapas básicas del ensayoEtapas básicas del ensayo1. Limpieza y preparación previas de la superficie.

2. Penetración del líquido.

3. Eliminación del exceso de líquido penetrante.

4. Aplicación del Revelador.

5. Observación.

ENSAYOS POR PARTÍCULAS ENSAYOS POR PARTÍCULAS MAGNÉTICASMAGNÉTICAS

-Permiten detectar discontinuidades superficiales y subsuperficiales en materiales ferromagnéticos.

-Las distorsiones atraen a unos polvos procedentes de una suspensión vertida previamente, mostrando por acumulación y de manera visual las grietas del material.

- Se aplica un campo magnético provocará la aparición de distorsiones cuyo componente vectorial será perpendicular al campo externo.

ENSAYOS POR CORRIENTES ENSAYOS POR CORRIENTES INDUCIDASINDUCIDAS

-Comprueban la calidad de los materiales en cuanto a la presencia y la magnitud de heterogeneidades y además ofrecen información sobre la caracterización de los mismos. La caracterización es la comprobación de su naturaleza, de su composición y de su estado estructural. -Constituyen una prueba de uniformidad por su gran sensibilidad y por la aplicación al 100% de la producción.- Son en esencia una mejora del método de las partículas magnéticas por el registro automático de las indicaciones, la velocidad del mismo y la selección rápida de piezas sin grietas.

RAYOS XRAYOS XNATURALEZA DE LOS RAYOS XNATURALEZA DE LOS RAYOS X

Radiación electromagnética penetrante. Radiación electromagnética penetrante. Producida por la transición de eProducida por la transición de e-- internos entre orbitales, desarrollando una internos entre orbitales, desarrollando una

aceleración brusca de estos eaceleración brusca de estos e--.. λλ →→10nm-0,001nm10nm-0,001nm((λλ ↓ que la luz visible ↓ que la luz visible).). ↓ ↓ λλ →→ ↑ energía y poder penetrante. ↑ energía y poder penetrante.

RAYOS RAYOS γγ

NATURALEZA DE LOS RAYOS GAMMANATURALEZA DE LOS RAYOS GAMMA

Radiación producida por un núcleo excitado (radioactivo).Radiación producida por un núcleo excitado (radioactivo). ↓ ↓ λλ que rayos X → ↑ energía y poder penetrante. que rayos X → ↑ energía y poder penetrante. Emisión de partículas alfa y beta asociada a la radiación Emisión de partículas alfa y beta asociada a la radiación γγ.. Poder penetrante: gamma > beta(-) > alfa(+)Poder penetrante: gamma > beta(-) > alfa(+) No poseen carga ni masa → no hay cambio estructural.No poseen carga ni masa → no hay cambio estructural. Emisión Emisión γγ pura pura → isótopos (isómeros nucleares). Ej. Protactinio 234 → isótopos (isómeros nucleares). Ej. Protactinio 234

ULTRASONIDOSULTRASONIDOS

NATURALEZA DE LOS ULTRASONIDOSNATURALEZA DE LOS ULTRASONIDOS

Vibraciones elásticas de frecuencia superior a 20000 Hz.Vibraciones elásticas de frecuencia superior a 20000 Hz. El haz sónico (ondas) posee una frecuencia entre 20 KHz a 20 MHz.El haz sónico (ondas) posee una frecuencia entre 20 KHz a 20 MHz. Requieren un medio con partículas que oscile alrededor de su posición de Requieren un medio con partículas que oscile alrededor de su posición de

equilibrio.equilibrio. Tipos de ondas:Tipos de ondas:

• Ondas longitudinalesOndas longitudinales• Ondas transversalesOndas transversales• Ondas RayleighOndas Rayleigh

Modo de fallosModo de fallos

Metodología e identificación de Metodología e identificación de los diferentes modos de fallos:los diferentes modos de fallos:

Rotura dúctilRotura dúctil

Los materiales Los materiales sobrepasan el sobrepasan el

límite elástico y límite elástico y se rompense rompen

Rotura FrágilRotura Frágil

Propagación Propagación rápida de una rápida de una

grieta sin grieta sin deformación deformación

plástica.plástica.

Fallo por fatigaFallo por fatiga

Tras varios Tras varios ciclos de ciclos de

aplicación de aplicación de una tensión una tensión

menor que la menor que la de roturade rotura

Fallo por corrosión bajo Fallo por corrosión bajo tensióntensión

Tensión no Tensión no cíclica en un cíclica en un

ambiente ambiente corrosivocorrosivo

Fallo por erosión líquidaFallo por erosión líquida

Causado por un Causado por un líquido líquido

produciendo produciendo una zona de una zona de

picaduraspicaduras

Fragilización por hidrógenoFragilización por hidrógeno

EL hidrógeno EL hidrógeno se encuentra se encuentra entre el acero entre el acero produciendo produciendo

grietas grietas imperceptiblesimperceptibles

El análisis de fallos del TitanicEl análisis de fallos del Titanic

La temperatura de transición entre dúctil y La temperatura de transición entre dúctil y frágil era muchas más alta que la que se frágil era muchas más alta que la que se

encontraban en los actuales aceros (Ensayo encontraban en los actuales aceros (Ensayo de impacto Charpy)de impacto Charpy)