Análisis de Fallas - Fallas por Desgaste

Liomary L.

5 Aug 201906:16

Summary

TLDREl guion del video discute los factores principales de fallas en sistemas industriales, como el desgaste por desgaste, corrupción, oxidación a altas temperaturas, fatiga mecánica y daño por hidrógeno. Expone cómo estos procesos, que incluyen abrasión, adhesión, corrosión química y electroquímica, afectan la integridad de los materiales y resultan en significativas pérdidas económicas. Se enfatiza la importancia de las acciones de mantenimiento para prevenir y controlar estos fenómenos, citando casos de fallas en aeronaves debido a la fatiga y la corrosión.

Takeaways

🔧 La desgaste en sistemas industriales es una de las principales causas de fallas, relacionadas con corrupción, oxidación a altas temperaturas, desgaste y fatiga, lo que conlleva a pérdidas significativas en costos operacionales.
💰 Aproximadamente el 25% de los costos operacionales de las plantas están asociados a acciones de mantenimiento, destacando la importancia de la prevención y reparación de desgaste.
🛠 El desgaste mecánico es causado por factores mecánicos, térmicos y químicos, y puede manifestarse a través de la abrasión o adhesión, afectando la integridad de las superficies de los materiales.
🔨 La fatiga es un proceso de degradación que ocurre cuando un material se somete a cargas cíclicas, lo que puede resultar en fallas incluso por debajo de la resistencia a la tracción del material.
✈️ Un ejemplo de fatiga es la falla de los fuselajes de aeronaves, causada por la presurización y el uso de materiales delgados en componentes como ventanas, lo que llevó a accidentes en los años 50.
🔥 La corrosión es una destrucción de materiales por interacción con el ambiente, y puede ser química, electroquímica o por oxidación a altas temperaturas, afectando las propiedades mecánicas del material.
🌐 La corrosión representa una carga económica significativa, alcanzando hasta el 5% del PIB en países industrializados, y es crucial para su control y prevención en industrias como la petrolera.
🛡️ Para prevenir la corrosión, se pueden aplicar métodos como recubrimientos, protección catódica, protección a nodica e inhibidores de corrosión, asegurando su correcto funcionamiento.
⚔️ El daño por hidrógeno ocurre cuando los iones H+ penetran y difunden a través de la estructura cristalina del metal, causando distorsión y potencial agrietamiento o embollo.
💥 El empollamiento por hidrógeno es un proceso en el que los iones H+ se reagrupan formando burbujas de H2 dentro del material, lo que puede causar daños prematuros y fallas.
⏹️ La erosión es el proceso de eliminación de metal por la incidencia de partículas sólidas sobre una superficie, donde el ángulo de incidencia de las partículas es un factor clave en el grado de desgaste.

Q & A

¿Cuáles son las principales causas de fallas en sistemas industriales debido a desgaste?
-Las principales causas de fallas por desgaste en sistemas industriales incluyen corrupción, oxidación a altas temperaturas, desgaste mecánico y fatiga, lo que conlleva a pérdidas significativas en términos de reposición de componentes y reparación de equipos.
¿Cuánto del costo operativo de las plantas se asocia con acciones de mantenimiento?
-Aproximadamente el 25 por ciento de los costos operacionales de las plantas se encuentran asociados a acciones de mantenimiento.
¿Qué es el desgaste mecánico y cómo se produce?
-El desgaste mecánico es el daño producido en la superficie o material debido a factores mecánicos, térmicos y químicos. Puede ocurrir por abrasión, como el efecto de corte de un material duro y agudo a través de la superficie de un material más suave, o por adhesión, donde los enlaces superficiales se rompen y se transfieren de la superficie blanda a la más dura.
¿Qué es la fatiga y cómo afecta a un material sometido a cargas fluctuantes?
-La fatiga es el fenómeno de degradación que se produce cuando un material es sometido a cargas cíclicas o fluctuantes. Inicia con la formación de una grieta en la superficie de la pieza y puede causar falla incluso a un valor de esfuerzo menor que su resistencia a la fractura después de ser cargado un determinado número de ciclos.
¿Cómo pueden causar daños en aeronaves el uso de materiales delgados y la presurización cíclica?
-El uso de materiales delgados en aeronaves, combinado con la presurización cíclica, puede causar daños por fatiga del metal, lo que ha llegado a provocar accidentes aéreos, como se menciona en el caso de las aeronaves Comer de Havilland.
¿Qué es la deformación por flujo y cómo se relaciona con las temperaturas altas?
-La deformación por flujo es la deformación lenta y progresiva producida bajo el efecto combinado de esfuerzo y temperaturas elevadas. Es mayor cuando el material está a una temperatura superior al 40% del punto de funcionamiento, medido en grados kelvin.
¿Cuál es la importancia de la corrosión en términos económicos para los países industrializados?
-La corrosión alcanza hasta el 5 por ciento del producto interno bruto en los países industrializados, lo que muestra su impacto significativo en la economía.
¿Qué es la oxidación a altas temperaturas y en qué industrias se encuentra?
-La oxidación a altas temperaturas es una forma de corrosión que ocurre en presencia de gases secos y ciertas presiones, y se encuentra en industrias como la petrolera, donde se encuentran ambientes con monóxido y dióxido de carbono, hidrógeno y agua, y oxígeno.
¿Cómo ocurre la corrosión electroquímica y en qué condiciones se da?
-La corrosión electroquímica ocurre a temperatura ambiente y requiere la presencia de un electrolito, un medio que permite el intercambio iónico en el material. Se da una reacción anódica en una parte del metal donde se liberan electrones y una reacción catódica en otra zona donde se aceptan dichos electrones.
¿Qué es el daño por hidrógeno y cómo afecta a la estructura metálica?
-El daño por hidrógeno ocurre debido a la interacción de la molécula H+ con la superficie metálica. Estos iones pueden penetrar y difundir a través de la estructura cristalina del metal, produciendo daños como la fragilización y el empollamiento por hidrógeno, que incluyen agrietamiento y formación de burbujas internas.
¿Qué es la erosión y cómo está relacionada con el ángulo de incidencia de partículas sobre una superficie metálica?
-La erosión es el proceso de eliminación de metal provocado por la incidencia de partículas sólidas sobre una superficie. El grado de desgaste por erosión tiene una relación directa con el ángulo de incidencia de las partículas respecto a la superficie, lo que afecta la intensidad y la extensión del daño.

Outlines

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🔧 Desgaste y Fatiga en Sistemas Industriales

El primer párrafo aborda las principales causas de fallas en sistemas industriales, que incluyen corrupción, oxidación a altas temperaturas, desgaste mecánico, fatiga y la influencia térmica. Se menciona que aproximadamente el 25% de los costos operacionales están asociados a acciones de mantenimiento. El desgaste mecánico se produce por factores mecánicos, térmicos y químicos, y puede ser por abrasión o adhesión. La fatiga se refiere a la degradación de un material sometido a cargas fluctuantes, lo que puede llevar a la formación de grietas y falla incluso a esfuerzos menores a la resistencia a la fluencia. Se da un ejemplo de fatiga en la aviación, donde el metal del fuselaje de aeronaves se deteriora por los ciclos de presurización. La termal influencia y la corrosión también se discuten, destacando que la corrosión puede ser química, electroquímica o por oxidación a altas temperaturas, y afecta significativamente a la economía industrial.

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💦 Daño por Hidrógeno y Erosión en Metales

El segundo párrafo se enfoca en el daño por hidrógeno y erosión en metales. El daño por hidrógeno ocurre cuando los iones H+ se concentran en la red cristalina del metal, causando distorsión y agrietamiento bajo esfuerzos de atracción. El empollamiento por hidrógeno se produce cuando los iones H+ se reagrupan formando moléculas H2, lo que genera burbujas internas y falla prematura del material. La erosión se describe como la eliminación de metal por la incidencia de partículas sólidas sobre una superficie, y se destaca que el grado de desgaste está directamente relacionado con el ángulo de incidencia de las partículas. Este párrafo resalta la importancia de comprender estos procesos de degradación para mejorar la resistencia de los materiales y reducir las fallas en aplicaciones industriales.

Mindmap

Keywords

💡Desgaste

El desgaste es el proceso por el cual la superficie de un material se deteriora con el tiempo debido a la interacción con el ambiente o el uso. Es un concepto central en el video, ya que se relaciona con la degradación de componentes industriales, lo que conlleva a costos significativos en mantenimiento y reemplazo de piezas. En el guion, se menciona que el desgaste mecánico es causado por factores mecánicos, térmicos y químicos, y se ejemplifica con la abrasión y la adhesión.

💡Fatiga

La fatiga se refiere al deterioro de un material sometido a cargas cíclicas o fluctuantes. Es fundamental en el tema del video, ya que es una de las causas de fallas en estructuras y componentes industriales. Se ilustra con el caso de las aeronaves de la compañía dehavilland, que sufrieron daños en el fuselaje debido a la fatiga del metal, lo que resultó en accidentes aéreos.

💡Corrosión

La corrosión es la degradación de un material, generalmente metal, por interacción con el ambiente. Es un tema importante en el video, ya que es una causa significativa de fallas en sistemas industriales y puede representar hasta el 5% del PIB en países industrializados. El guion menciona varios tipos de corrosión, incluyendo la química, la electroquímica y la oxidación a altas temperaturas.

💡Oxidación a altas temperaturas

La oxidación a altas temperaturas es un tipo de corrosión que ocurre en presencia de gases como el monóxido y dióxido de carbono, hidrógeno y agua, y oxígeno. Es relevante en el video porque se encuentra en industrias como la petrolera y es una forma de degradación que puede afectar significativamente la integridad de los materiales.

💡Corrosión electroquímica

La corrosión electroquímica es un proceso en el que la corrosión se produce por medio de reacciones químicas que involucran electrones en el material. Es mencionada en el guion como un fenómeno que ocurre a temperatura ambiente y requiere la presencia de un electrolito, siendo un factor clave en el mantenimiento de estructuras metálicas.

💡Daño por hidrógeno

El daño por hidrógeno es causado por la interacción de la molécula de hidrógeno con la superficie metálica, lo que puede resultar en la formación de iones y la posterior difusión a través de la estructura cristalina del metal. En el video, se relaciona con la fragilización y el empollamiento por hidrógeno, ejemplificando cómo estos procesos pueden llevar a la falla de materiales.

💡Erosión

La erosión es el proceso de eliminación de material metal por la incidencia de partículas sólidas sobre una superficie. En el video, se relaciona con el desgaste y se menciona que el grado de erosión tiene una relación directa con el ángulo de incidencia de las partículas, lo que es crucial para entender cómo se produce esta forma de degradación.

💡Mantenimiento

El mantenimiento es la acción de cuidar y reparar equipos o sistemas para prevenir fallas y prolongar su vida útil. En el video, se destaca que aproximadamente el 25% de los costos operacionales de las plantas están asociados a acciones de mantenimiento, subrayando la importancia de este proceso en la prevención de fallas.

💡Desgaste mecánico

El desgaste mecánico es una forma específica de degradación de un material causada por factores mecánicos, como la abrasión y la adhesión. En el guion, se describe cómo este tipo de desgaste puede resultar en daños significativos en componentes industriales, afectando su rendimiento y vida útil.

💡Afluencia

La afluencia es mencionada en el contexto de la deformación lenta y progresiva de un material bajo el efecto combinado de esfuerzo y temperaturas elevadas. Es un término técnico que se utiliza para describir el fenómeno de deformación en metales a altas temperaturas, que es un aspecto importante de la resistencia de los materiales a la degradación.

💡Protección catódica

La protección catódica es un método utilizado para prevenir la corrosión en metales, haciendo que el metal actúe como el catodo en una célula galvánica. En el video, se sugiere como una práctica de mantenimiento para controlar y prevenir la corrosión, destacando su importancia en la preservación de la integridad de los materiales.

Highlights

Las fallas por desgaste en sistemas industriales están relacionadas con problemas de corrupción, oxidación a altas temperaturas, desgaste mecánico y fatiga, lo que conlleva a pérdidas significativas en costos operacionales.

Aproximadamente el 25% de los costos operacionales de las plantas se asocian con acciones de mantenimiento debido a fallas por desgaste.

El desgaste mecánico es causado por factores mecánicos, térmicos y químicos, y puede manifestarse a través de la abrasión o adhesión.

La abrasión produce ralladuras y deformación plástica en la superficie de materiales más suaves por el efecto de corte de materiales duros.

La adhesión en el desgaste mecánico implica la transferencia de material de una superficie a otra, causando daños en la superficie blanda.

La fatiga es un fenómeno de degradación que ocurre cuando un material es sometido a cargas cíclicas, lo que puede resultar en la formación de grietas y fallas estructurales.

La corrupción térmica es una deformación lenta y progresiva causada por el efecto combinado de esfuerzo y temperaturas elevadas.

La corrupción electroquímica ocurre a temperatura ambiente y requiere la presencia de un electrolito para el intercambio iónico, causando daños en la estructura metálica.

La corrupción por hidrógeno se produce por la interacción de moléculas de hidrógeno con la superficie metálica, lo que puede causar fragilización y empollamiento del metal.

La erosión es el proceso de eliminación de metal causado por la incidencia de partículas sólidas sobre una superficie, con el grado de desgaste dependiendo del ángulo de incidencia de las partículas.

La oxidación a altas temperaturas es una forma de corrupción que se da en presencia de gases como el monóxido y dióxido de carbono, hidrógeno y agua.

La importancia de los mecanismos de falla en la industria se refleja en que la corrupción en los países industrializados puede representar hasta el 5% del producto interno bruto.

Para el control y prevención de la corrosión, es fundamental verificar que los métodos seleccionados, como recubrimientos o protección catódica, funcionen correctamente.

Los daños por hidrógeno pueden causar agrietamiento en el material debido a la concentración de iones H+ en zonas de la red cristalina.

El empollamiento por hidrógeno se produce cuando los iones H+ se reagrupan formando moléculas H2, lo que genera burbujas internas y causa daño prematuro en el material.

La erosión es un proceso de desgaste que se ve directamente influenciado por el ángulo de incidencia de partículas sólidas sobre la superficie metálica.