DIPLOMA: MANTENIMIENTO, CONFIABILIDAD Y ANÁLISIS DE FALLAS EN

EQUIPOS MECÁNICOS

 

 

MÓDULO 1: ANÁLISIS DE ELEMENTOS DE

MÁQUINAS

 

 

  

INTRODUCCIÓN.

Las máquinas industriales están expuestas a grandes esfuerzos en todos los elementos que la componen. La evaluación de los esfuerzos en cada una de las partes de una máquina adquiere relevancia cuando los esfuerzos alcanzan niveles de riesgo.

Las fallas de estos elementos están íntimamente asociadas a su correcta evaluación y permiten que el mantenedor tenga una visión crítica de cualquier sobre esfuerzo que se genere en la máquina, asociándolos a las posibles fallas que puedan ocurrir.

Los conceptos de factores de seguridad, factores de servicio, el cálculo a la falla por fatiga entre otros es aplicado en elementos de máquinas y estructuras, tales como pernos, rodamientos, engranajes, ejes, soldaduras, etc.

OBJETIVO.

Capacitar al asistente en la evaluación de esfuerzos estáticos y dinámicos en los principales elementos mecánicos que componen las máquinas industriales, asociando dichos esfuerzos a las fallas comunes que ocurren en la práctica.

Los asistentes podrán cuantificar el uso correcto de las máquinas y las buenas prácticas respecto a la mantención de dichos equipos, aumentando la mantenibilidad en ellos.

Los alumnos estarán capacitados para evaluar de que manera alteraciones en las variables de funcionamiento pueden originar fallas en máquinas y estructuras.

METODOLOGÍA.

Clases presenciales y resolución de problemas prácticos (30 horas). Evaluación mediante prueba escrita al final del módulo. Aprobación con 75%.

TEMARIO.

1. Introducción 1.1. Consideraciones generales en el cálculo de elementos de máquinas 1.2. Relaciones estáticas y dinámicas 1.3. Velocidades y aceleraciones 1.4. Fuerzas y momentos

2. Mecánicas de Sólidos 2.1. Resistencia de materiales 2.2. Teorías de fallas a la fluencia 2.3. Cálculo a la fatiga 2.4. Factores de seguridad y factores de servicio 2.5. Otros tipos de fenómenos (Pandeo, presiones de contacto, efecto de temperatura)

3. Uniones

3.1 Uniones apernadas 3.2 Chavetas, pasadores, ejes estriados, 3.3 Uniones por interferencia 3.4 Cálculo de soldaduras

4. Cálculo de resortes

5. Cálculo de ejes

6. Selección de rodamientos

7. Geometría y cálculo de engranajes

8. Transmisiones por correas y cadenas

9. Cálculo de cables

10. Frenos, embragues y acoplamientos

RESEÑA DE RELATOR.

El Profesor Mario Razeto es Ingeniero Civil Mecánico de la Universidad Técnica Federico Santa María. Integrante del cuerpo de profesores del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Concepción desde el año 1977, donde ha dedicado su trabajo a las áreas de mecánica de sólidos, análisis de vibraciones y análisis de fallas. Recibe el grado de Doctor en Ciencias Aplicadas en la Universidad de Liéja (Bélgica) el año 1994. Con más de 30 años como jefe del Laboratorio de Mecánica de Sólidos ha prestado asesorías y capacitación a la industria nacional en las áreas de cálculo estructural, vibraciones, mecánica de sólidos y en forma especial en análisis de fallas.

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EQUIPOS MECÁNICOS

 

 

MÓDULO 2: ANÁLISIS DE FALLAS

 

 

 

INTRODUCCIÓN.

El análisis de fallas es una herramienta fundamental en el mantenimiento de una empresa ya que está orientado a determinar la(s) causa(s) origen(es) de fallas en equipos de procesos, máquinas y estructuras y recomendar acciones para que la falla no vuelva a presentarse. En un principio, el análisis de fallas se centró en determinar problemas de materiales, sin embargo, las causas de las fallas pueden tener diferentes orígenes: diseño, mantenimiento, operación, materiales y fabricación, lo que hace del análisis de fallas una herramienta multidisciplinaria. En este módulo se entregan las herramientas básicas desde el punto de vista mecánico para aplicar las metodologías del análisis de fallas.

 

OBJETIVO. Incorporar en los mantenedores de la empresa, la relevancia del análisis de fallas, para: Optimizar la confiabilidad de los equipos, incrementar disponibilidad y disminuir los time-off en la planta

Proporcionar al personal herramientas necesarias para la identificación de diferentes tipos de falla con énfasis en equipos industriales, así como, los medios para encontrar las causas que originan estos fenómenos.

METODOLOGÍA. Clases presenciales y resolución de problemas prácticos (30 horas). Evaluación mediante prueba escrita al final del módulo. Aprobación con 75%.

TEMARIO. 1. Introducción

1.1. Introducción al análisis y prevención de fallas 1.2. Definiciones y conceptos de fallas 1.3. Principios y práctica del análisis de fallas 1.4. Comportamiento de materiales y análisis de fallas 1.5. Causas de fallas (materiales, diseño, mantención, operación)

2. Conceptos Generales de Materiales y Teorías de Fallas 2.1. Análisis estático y dinámico 2.2. Comportamiento de materiales, ensayos mecánicos. 2.3. Esfuerzos debido a tracción – compresión. corte, torsión y lexión. 2.4. Esfuerzos de contacto. 2.5. Teorías de falla a la fluencia. 2.6. Teorías de falla a la fatiga.

3. Metodología del Análisis de Falla 3.1. Procedimiento general. 3.2. Objetivo de la investigación de la falla. 3.3. Etapas de análisis. 3.4. Análisis metalográficos, químicos, 3.5. Ensayos no destructivos 3.6. Síntomas vibratorios. 3.7. Modelación numérica. 3.8. Planteamiento de hipótesis.

4. Identificación de Tipos de Fallas. 4.1. Fracturas dúctiles y frágiles. Teorías de fallas. 4.2. Fallas por fatiga. 4.3. Fallas por desgaste. 4.4. Fallas por erosión. 4.5. Fallas por corrosión. 4.6. Fallas por daño con hidrógeno. 4.7. Fallas por fatiga a la corrosión. 4.8. Fallas por temperaturas elevadas.

5. Casos de aplicación de análisis de fallas en equipos industriales 5.1. Fallas en reductores: engranajes, ejes y rodamientos 5.2. Fallas en estanques de presión 5.3. Fallas en calderas 5.4. Cables 5.5. Fallas en soldaduras

6. Aplicación a Casos industriales, determinación causa origen y recomendaciones RELATOR. El Profesor Mario Razeto es Ingeniero Civil Mecánico de la Universidad Técnica Federico Santa María. Integrante del cuerpo de profesores del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Concepción desde el año 1977, donde ha dedicado su trabajo a las áreas de mecánica de sólidos, análisis de vibraciones y análisis de fallas. Recibe el grado de Doctor en Ciencias Aplicadas en la Universidad de Liéja (Bélgica) el año 1994. Con más de 30 años como jefe del Laboratorio de Mecánica de Sólidos ha prestado asesorías y capacitación a la industria nacional en las áreas de cálculo estructural, vibraciones, mecánica de sólidos y en forma especial en análisis de fallas.

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MÓDULO 3: ANÁLISIS DE VIBRACIONES

 

 

  

INTRODUCCIÓN. El análisis de las vibraciones generadas en las máquinas representa la herramienta de mayor utilidad en el diagnóstico de su estado de funcionamiento. El analista sintomático tiene la misión de medir e interpretar las vibraciones de las máquinas y emitir un informe de diagnóstico respecto de su estado de salud. Para poder realizar esto con efectividad, es necesario poseer un conocimiento amplio no sólo sobre distintas máquinas y su comportamiento dinámico, sino también sobre instrumentación, medición y procesamiento de las señales vibratorias.

OBJETIVO. El principal objetivo de este módulo es entregar al alumno una visión general del análisis de vibraciones como parte del programa integral de mantenimiento. Se entregan los fundamentos de las vibraciones, su medición y procesamiento. Se presentan las vibraciones típicas en las máquinas rotatorias más comunes encontradas en la industria como motores eléctricos, bombas centrífugas, engranajes y rodamientos. Se contempla la aplicación práctica a partir de mediciones en un banco de ensayos.

Resultados de aprendizaje esperados:

‐ Comprender, con fundamentos, el rol del análisis de vibraciones en un plan de mantenimiento. ‐ Conocer el proceso de medición de vibraciones. ‐ Conocer las características de las vibraciones de las principales máquinas rotatorias con y sin

fallas. ‐ Evaluar la severidad vibratoria en base a normas internacionales. ‐ Ser capaz de implementar un plan básico de mantenimiento predictivo basado en análisis de

vibraciones.

METODOLOGÍA. Clases presenciales obligatorias (30 horas). Evaluación mediante una prueba escrita al final del curso. Aprobación con 75%.

TEMARIO. 1. Introducción: El mantenimiento predictivo y el análisis de vibraciones 2. Conceptos básicos de las vibraciones mecánicas

a. Modelo masa-resorte-amortiguador b. Dominio temporal: Forma de onda (desplazamiento, velocidad y aceleración) c. Dominio frecuencial: Espectro de magnitud y fase d. Frecuencia natural, fenómeno de resonancia

3. Medición de vibraciones a. Cadena de medición b. Sensores de vibración y acondicionadores c. Adquisición de señales d. Recolectores y analizadores de vibración

4. Vibraciones producto de elementos comunes de máquinas rotatorias a. Desbalanceamiento b. Desalineamiento c. Rodamientos

5. Vibraciones en motores eléctricos de inducción a. Principio de funcionamiento, tipos y usos b. Frecuencia sincrónica, de rotación del rotor y de deslizamiento c. Vibraciones normales en motores de inducción d. Diagnóstico de fallas en motores de inducción

6. Vibraciones en engranajes a. Principio de funcionamiento de transmisiones de engranajes. Tipos y usos b. Vibraciones normales en transmisiones de engranajes. c. Periodo y frecuencia de engrane d. Diagnóstico de fallas en transmisiones de engranajes

7. Vibraciones en bombas centrífugas a. Principio de funcionamiento. b. Fuerzas que actúan sobre el rodete c. Vibraciones normales en bombas centrífugas. d. Frecuencia de paso de álabes e. Diagnóstico de fallas en bombas centrífugas

8. Normas de severidad vibratoria 9. Análisis de casos históricos y aplicación en banco de ensayos

RELATOR. El Prof. Cristián Molina Vicuña es Ingeniero Civil Mecánico de la Universidad de Concepción. El 2006 finaliza su Magíster en vibraciones mecánicas en la misma Universidad. El 2010 recibe el grado de Doctor en Ingeniería (Dr.-Ing.) con especialización en análisis de vibraciones y emisiones acústicas por la Universidad RWTH de Aachen, Alemania, aprobando con distinción máxima. El Prof. Molina realiza asesorías y capacitaciones a la industria relacionadas al diagnóstico de fallas de máquinas mediante el análisis de vibraciones y emisiones acústicas. Sus áreas de investigación actuales están relacionadas con el diagnóstico de fallas en reductores epicicloidales y el análisis cicloestacionario de señales.

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MÓDULO 4: LUBRICACIÓN

 

 

  

OBJETIVO. Este módulo permite capacitar a los asistentes en el correcto uso y selección de lubricantes en equipos mecánicos. Adicionalmente se entregan las bases teórico prácticas del análisis de aceite y del sistema de limpieza según normas establecidas. La aplicación de estas herramientas permitirá al alumno evaluar la conveniencia técnico - económica en el uso de distintos tipos de lubricantes. METODOLOGÍA. Curso presencial de 30 horas de duración. Basado en libro de apuntes entregado a cada alumno donde aparecen todas las materias tratadas. En forma adicional se entrega material para aplicaciones prácticas en los temas que lo ameriten. Se evalúa en base a una prueba final que debe ser aprobada con un mínimo de un 75%. TEMARIO.

1. Lubricantes. 1.1. Origen 1.2. La fricción desde el punto de vista de la selección económica de lubricantes 1.3. Principales características que debe tener un lubricante base. Normas

asociadas 1.4. Aditivos principales. Sus aplicaciones prácticas

2. Características de los aceites bases.

3. Grasas y aceites.

3.1. Selección de grasas. Uso de catálogos. Cálculos de tipos de grasas a usar en cada caso

3.2. Selección de aceites lubricantes comerciales 3.3. Cálculos térmicos asociados a un lubricante

3.4. Selección de aceites para reductores de engranajes. Consideraciones para los rodamientos

3.5. Selección de aceites para cojinetes lisos

4. Análisis de aceites 4.1. Conteo de partículas 4.2. Oxidación 4.3. TBN, TAN, herrumbre, etc. 4.4. Clasificación según tipo de partículas

5. Códigos de limpieza

5.1. Selección de filtros 5.2. Sistema ISO 5.3. Recomendaciones para las distintas máquinas.

6. Introducción a la confiabilidad de los lubricantes.

RELATOR. El profesor Gabriel Barrientos es Ingeniero Civil Mecánico de la Universidad de Concepción y está adscrito al Departamento de Ingeniería Mecánica. Tiene un Magister en Ciencias de la Ingeniería Mecánica también en la Universidad de Concepción y su doctorado en Ciencias Mecánicas lo obtuvo en la Universidad Católica de Rio de Janeiro. Trabaja desde hace más de 20 años en el área de Análisis de fallas de equipos mecánicos y ha participado en un sinnúmero de estudios relacionados al tema y cursos de capacitación a empresas. Actualmente dicta el curso de Lubricación a los alumnos de la carreara de Ingeniería Civil Mecánica de nuestra Universidad.  

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MÓDULO 5: GESTION DEL MANTENIMIENTO

 

 

  

OBJETIVO. Conocer los métodos de mantenimiento basado en confiabilidad de equipos y asociarlo con la gestión de mantenimiento. Percibir los beneficios del RCM y cómo poder motivar al personal en su uso e implementación. METODOLOGÍA. Curso presencial de 30 horas de duración. Basado en libro de apuntes entregado a cada alumno donde aparecen todas las materias tratadas. En forma adicional se entrega material para aplicaciones prácticas en los temas que lo ameriten. Se evalúa en base a una prueba final que debe ser aprobada con un mínimo de un 75%. TEMARIO.

1. Definiciones del mantenimiento centrado en confiabilidad (RCM) 2. Definición de funciones

2.1. Descripción de funciones 2.2. Tipos de funciones 2.3. Fallas funcionales 2.4. Consecuencias de las fallas

3. El mantenimiento predictivo y las tecnologías de diagnóstico 4. Mantenimiento según RCM 5. Análisis de modos de falla:

5.1. FMECA 5.2. Análisis de Pareto 5.3. Diagramas Causa – efecto (Ishikawa) 5.4. Diagramas de priorización: Jack Knife

6. Análisis de confiabilidad: 6.1. La disponibilidad 6.2. La confiabilidad

6.3. La mantenibilidad 7. Uso de Distribución de Weibull en equipos mecánicos 8. Consecuencias de las fallas 9. Implementación de RCM

9.1. La auditoría del RCM 9.2. Implementación de los cambios 9.3. Sistemas de planificación y control

10. Beneficios 10.1. Medición del desempeño en el mantenimiento 10.2. Efectividad 10.3. Eficiencia 10.4. Evolución del RCM

RELATOR. El profesor Gabriel Barrientos es Ingeniero Civil Mecánico de la Universidad de Concepción y está adscrito al Departamento de Ingeniería Mecánica. Tiene un Magister en Ciencias de la Ingeniería Mecánica también en la Universidad de Concepción y su doctorado en Ciencias Mecánicas lo obtuvo en la Universidad Católica de Rio de Janeiro. Trabaja desde hace más de 20 años en el área de Análisis de fallas de equipos mecánicos y ha participado en un sinnúmero de estudios relacionados al tema y cursos de capacitación a empresas. La gestión de activos surge como una necesidad de integrar estos conocimientos a los alumnos de Ingeniería Civil Mecánica de nuestra Universidad, ya que un gran porcentaje de ellos trabaja en la actualidad en el área de mantenimiento.

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MÓDULO 6: MATERIALES Y SOLDADURA

 

 

  

INTRODUCCIÓN

Para el buen funcionamiento de la industria, la soldadura es un proceso fundamental que permite: unir, mantener, reparar y recuperar partes y piezas. Siendo un proceso que en su ejecución requiere de ciclos térmicos de altas temperaturas, genera una cantidad importante de defectos que es necesario predecir para evitarlos o bien una vez que se producen es necesario ver la forma de eliminarlos o minimizarlos.

En este modulo se entregaran las herramientas y metodología, necesarias para el análisis del efecto de la soldadura sobre los materiales a utilizar, la forma de evitar fallas y como repararlas en caso que se produzcan.

OBJETIVO. Incorporar en los participantes las competencias para desarrollar procedimientos de soldadura y su respectiva calificación, respondiendo a las preguntas de: ¿cómo actuar cuando los materiales que se están soldando son de distinto espesor? ó ¿cuando son materiales diferentes? ó ¿Cuándo son materiales especiales?

Proporcionar herramientas necesarias para el análisis e identificación de diferentes tipos de fallas de soldadura que se producen en equipos industriales y determinar la ó las causas que la provocaron.

METODOLOGÍA. Clases presenciales y resolución de problemas prácticos (30 horas). Evaluación mediante prueba escrita al final del módulo. Aprobación con 75%.

TEMARIO. 1. Introducción

1.1. Conceptos básicos de materiales y su comportamiento. 1.2. Conceptos básicos de soldadura. 1.3. Conceptos básicos de tratamientos térmicos 1.4. Definiciones y conceptos de defecto y falla en soldadura. 1.5. Principios que intervienen en la calidad de la soldadura.

2. Ensayos aplicables de acuerdo a normas a las uniones soldadas. 2.1. Ensayo de doblado. 2.2. Ensayo de Tracción. 2.3. Ensayo de dureza. 2.4. Análisis metalográfico. 2.5. Otros análisis.

3. Soldadura de aceros al carbono. 3.1. Procedimiento General. 3.2. Cálculo de precalentamiento. 3.3. Utilización de los diagramas de enfriamiento continuo y TTT. 3.4. Selección del tipos de electrodo a utilizar. 3.5. Selección de parámetros a utilizar.

4. Soldadura de aceros inoxidables. 4.1. Tipo de aceros inoxidables. 4.2. Tipo de defectos a los cuales están expuestos. 4.3. Origen de los defectos que se presentan en los aceros inoxidables. 4.4. Utilización de los diagramas para la selección de electrodos.

5. Soldadura de materiales diferentes. 5.1. Metodología de análisis. 5.2. Solución a la soldadura de aceros bajo carbono – aceros inoxidables. 5.3. Selección de electrodos para soldar aceros bajo carbono – aceros inoxidables.

6. Aplicación a Casos Industriales. RELATOR. El Profesor Víctor Osorio es Ingeniero Civil Metalúrgico de la Universidad de Concepción. Integrante del cuerpo de profesores del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Concepción desde el año 1990 desarrollándose en las áreas de soldadura y control y gestión de calidad. Previo a esto se desempeñó como profesor de fundición y soldadura en la Universidad de Santiago de Chile. Recibe el grado de Master of Science en el área de soldadura Universidad de Tennessee (USA) el año 1985. Con más de 30 años de experiencia, ha prestado asesorías y capacitación a la industria nacional en las áreas de soldadura, control y gestión y aseguramiento de la calidad y en forma especial en análisis de fallas en soldadura.