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Estudio de Falla por Fatiga – Parte 1 Análisis de Causa Raíz

Asignatura: Análisis de Fallas Sección: 821 - 7D Nombre del docente: Rodolfo Aguirre Muñoz Nombre de los integrantes del grupo: Diego Rojas Rojas David Suarez Tejo Erick Salgado Quintana Fecha de entrega: Martes 12 de Junio, 2018.

Contenido 1. Introducción

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2. Objetivos

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3. Desarrollo

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4. Conclusión

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5. Bibliografía

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I. Introducción Los engranajes son elementos mecánicos de gran importancia ya que constituyen uno de los mejores medios para transmitir movimiento rotatorio de un eje a otro y por ende se encuentran presentes en prácticamente todas las máquinas rotativas. Un engranaje se define como un órgano dentado destinado a mover otro, o a ser movido por él, por la acción de los dientes al venir en contacto sucesivo. El mecanismo elemental constituido por dos engranajes se denomina “par de engranajes”. De este par de engranajes se puede diferenciar el piñón (aquel con menor número de dientes), de la corona (aquel con mayor número de dientes). Entre piezas y componentes mecánicos, como el piñón y corona, que están sometidos a cargas cíclicas o variables, la rotura por fatiga es una de las causas más comunes de agotamiento de los materiales. El caso que analizaremos trata de un engranaje conducido central del tren de engranajes de un torno paralelo que presenta una fractura en fondo del diente y constantes grietas que buscan el centro del componente. Donde se realizarán técnicas de causa raíz para llegar al origen del problema.

II. Objetivo 

Analizar Caso.



Implementar diagrama de Ishikawa y Pareto.



Identificar la causa raíz del problema.



Generar un plan de acción según las conclusiones del caso.

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III. Desarrollo

Figura nº 1. Engrane fracturado.

1. Evidenciar los acuerdos de como seleccionaron y aplicaron la metodología de análisis de causa raíz en forma colaborativa según caso asignado. El torno paralelo está compuesto por varios elementos. En este caso nos concentraremos en la caja Norton que es donde está inserto el problema que estamos evaluando. Según la metodología de análisis causa raíz, será evaluado en primera instancia según un histórico de fallas de un torno paralelo donde se concentrarán las fallas más comunes y serán ordenadas según nivel de criticidad a través de una ponderación de fallas, seleccionando las causas más importantes y revisándolas a profundidad a través de un diagrama de flujo o árbol raíz. Si lo anterior no fuese suficiente para encontrar la causa raíz del problema, se empleará un diagrama de Ishikawa o espina de pescado, concentrándonos en una lluvia de ideas y aplicación al mismo tiempo de los “cinco ¿Por qué?” para completar cada aspecto que pudiera inferir en la causa raíz del problema. Al tener identificado todos los sectores, se realizará finalmente un gráfico con diagrama de Pareto. Con todos estos pasos se puede analizar la causa más probable que esté produciendo el efecto.

Definición de torno paralelo El torno paralelo es una máquina herramienta que permite transformar un sólido cualquiera en una pieza o cuerpo bien definido en cuanto a su forma y dimensiones. Para ello, hace girar dicho sólido alrededor del eje de simetría de la forma buscada y arranca material en forma de viruta y periféricamente.

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Figura 2. Torno Paralelo

Definición de caja Norton La caja Norton es un mecanismo compuesto de varios engranajes, que fue inventado y patentado en 1890, que se incorpora a los tornos paralelos y dio solución al cambio manual de engranajes para fijar los pasos de las piezas a roscar. Esta caja puede constar de varios trenes desplazables de engranajes o bien uno basculante y un cono de engranajes, y conecta el movimiento del cabezal del torno con el carro portaherramientas que lleva incorporado un husillo de rosca cuadrada. Una de las tareas que se pueden ejecutar en un torno paralelo es efectuar roscas de diversos pasos y tamaños tanto exteriores sobre ejes o interiores sobre tuercas. Para ello los tornos paralelos universales incorporan un mecanismo llamado caja Norton, que facilita esta tarea, y evita montar un tren de engranajes cada vez que se quiera efectuar una rosca.

Figura 3. Caja Norton

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2. Argumentar el desarrollo de la causa raíz del problema. A continuación, se presentan los históricos desde el año 2009 con respecto al equipo torno paralelo (fallas de operación). Estas fallas presentadas fueron traducidas para su mayor lectura debido a que todos los registros de los equipos son anotados en una bitácora donde colocan todos los sucesos a día calendario sin importar su tipo o importancia.

Figura 4, histórico de fallas torno paralelo.

Tabla 1, matriz de ponderación (torno paralelo). A través de esta matriz de ponderación se establece el nivel jerárquico que tienen las distintas fallas presentadas. El resultado de las ponderaciones respectivas son las mostradas a continuación en la tabla donde las que alcanzaron puntaje mayor a “9” son las que van a ser exploradas con más profundidad para determinar la solución respectiva.

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Tabla 2, ponderación de fallas (torno paralelo)

Realización de árbol raíz Rotura de correa

Figura 5, Árbol raíz falla torno paralelo (rotura de correa)

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Solución resultante de la rotura de correa 

Establecer políticas de mantenimiento preventivo que incluya el cambio de repuestos y piezas para asegurar el continuo proceso operativo.

Desalineación

Figura 6, Árbol de falla torno paralelo (Desalineación) Solución resultante desalineación 

Realizar un sistema de gestión que comprenda manuales de procedimientos para la puesta en marcha de cualquier equipo en planta.

Los procedimientos utilizados hasta ahora no son suficientes para encontrar la solución a nuestro caso, por esto se aplicará ahora un diagrama de Ishikawa para la caja Norton del torno paralelo, para así tener una visión mas exacta del porque se debe la causa de la falla en el engrane y finalmente con estos datos un diagrama de Pareto para enfocarnos en el 20% más importante de las fallas, que causan el 80% restante.

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Figura 7, Diagrama de Ishikawa del caso.

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Causa raíz Falla por fatiga Velocidades mal puestas Desgaste Falla por fatiga en el engrane Cambio de aceite Revisión de Temperatura Mal mecanizado Mal revenido en engrane Mala selección del material Mal calculo en fabricación de engranes Humedad en la caja Total

Frecuencias (Anuales) Nueve Veces Ocho veces Cuatro veces Cuatro veces Tres veces Dos veces Una Vez Cero Cero Cero

Porcentaje

Porcentaje acumulado

29,03% 25,80% 12,90% 12,90% 9,67% 6,45% 3,22% 0% 0% 0%

29,03% 54,83% 67,73% 80,63% 90,30% 96,75% 99,97% 99,97% 99,97% 99,97%

Cero 0% Treintaiuna 100% fallas anuales Tabla 3, Datos para generar diagrama de Pareto.

99,97%

Diagrama de Pareto según datos de tabla.

Diagrama de Pareto 30 25 20 15 10 5 0

100.00% 80.00% 60.00% 40.00%

20.00% 0.00%

Frecuencias (Anuales)

Porcentaje acumulado

Figura 8, Gráfico de Pareto del caso analizado.

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3. Identificar y proponer un plan de acción según la causa raíz concluida en el ítem anterior. Según los diagramas utilizados (Ishikawa y Pareto), es posible identificar la causa raíz mas exacta para nuestro caso, la cual seria una falla por fatiga que es generada por una sobrecarga que superó el limite de fatiga a causa de una mala operación realizada por el operario, ya que este poseía muy poca experiencia en el torno paralelo. Otro punto importante que se analizara serán las velocidades mal puestas (mal seleccionadas), que en este caso se debería a distracciones de los operarios al momento de operar en el torno. El plan de acción es solucionar los problemas mas frecuentes que existen en la caja Norton, las que serian el 20% del total de las fallas que posee la máquina. Este plan se explicará en el siguiente punto del informe. 4. Desarrollar el proceso y/o las etapas del plan de acción determinado. Para empezar, se realizará la solución a la causa raíz principal, donde los operadores sin experiencia serán habilitados a utilizar la maquina correctamente a través de capacitaciones para tener un mejor manejo del torno, con esto, evitar que algún operador no cuente con la experiencia suficiente para manejar el torno paralelo y pueda tener una producción apropiada sin detenciones de maquina ni pérdida de tiempo en contratar personal calificado. Las velocidades mal puestas o mal seleccionadas para los trabajos fueron generadas por causa de distracciones en nuestros trabajadores, en general estar revisando sus celulares, los cuales para evitar su uso se implementará un área designada para su uso personal, un tiempo definido y/o restricción para estar conectado con sus dispositivos personales, con esto evitar accidentes ocasionados por esta distracción en la empresa.

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IV. Conclusiones En el caso analizado se utilizaron diversas técnicas de análisis causa raíz, las que nos ayudaron a tener una mejor visión e identificación de las causas que generaban el problema en nuestro caso. La aplicación de estos métodos nos demuestra que se complementan para mejorar el estudio de caso según los requerimientos necesarios, el ejemplo mas claro es la realización del diagrama de Ishikawa y sus espinas, que fueron deduciéndose a través de los 5 ¿Por qué?, y al mismo tiempo entre Ishikawa y Pareto, donde este último ayudo a profundizar aun mas las causas principales que perjudicaban al buen manejo del torno, provocando finalmente la falla. Estas técnicas también nos facilitan la tarea de saber el mejor plan de acción para afrontar las causas mas frecuentes, con el fin de no perder grandes recursos ni horas hombre al momento de implementar estos planes de acción, ayudándonos a enfocar los recursos directamente a la causa raíz del problema.

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V. Referencias bibliográficas 

Historial de fallas de torno paralelo, disponible en: http://www.cidar.uneg.edu.ve/DB/bcuneg/EDOCS/TESIS/TESIS_PREGRADO/INFO RMES%20DE%20PASANTIAS/IP95132011CDSaavedraMiguel.pdf



Definición de torno, disponible en: https://profex.educarex.es/profex/Ficheros/RiesgosLaborales/FORMACION/Carp eta_6/Tornoparalelo.pdf



Definición de caja Norton, disponible en: http://www.academia.edu/9771166/LA_CAJA_NORTON



Plan de acción para celulares, disponible en: http://www.achs.cl/portal/ACHS-Corporativo/newsletters/pymes-achs-aldia/Paginas/Estar_siempre_conectados_los_riesgos_en_el_trabajo.aspx#.Wx9Xjx On9PY



Plan de acción para celulares, disponible en: https://www.cuidatudinero.com/13138280/maneras-para-combatir-el-abusodel-uso-de-telefonos-celulares-en-el-trabajo

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