Un análisis de falla de un componente, equipo o estructura mecánica involucra varias disciplinas como el diseño mecánico, la caracterización de materiales, el mantenimiento de equipos, sistemas de control, las condiciones propias de la operación (ingeniería de petróleos, aeronáutica, etcétera), la psicología, la sociología (estas dos disciplinas se requieren cuando se buscan causas de una falla en el comportamiento humano o social), etcétera. Por lo anterior, el escenario ideal es que el análisis sea adelantado por un equipo multidisciplinario de expertos de todas estas áreas, con el fin de poder evaluar con mayor certeza cuál o cuáles son las causas raíces de la falla. Así pues, la visión tradicional de nuestro medio, que deja la responsabilidad del análisis de falla solo a especialistas del área de materiales, es errada, ya que, a este profesional, por su formación, le resulta difícil identificar posibles causas en el ámbito del diseño, el transporte, el montaje, la operación o el mantenimiento.
1.9 EL PAPEL DEL ANÁLISIS DE FALLA EN LA METÓDICA DEL DISEÑO
Una máquina está integrada por decenas, cientos o miles de piezas, las cuales, a su vez, se encuentran agrupadas en sistemas; luego, al hablar del diseño y construcción de una máquina se está hablando en realidad del diseño y construcción de cada uno de sus sistemas y dentro de estos de cada una de sus partes, a lo cual sigue el ensamblaje de las piezas para formar la máquina total (montaje), la prueba del conjunto, la operación y el mantenimiento (figura 1.14).
Figura 1.14 El análisis de falla y su función en la metódica general del diseño
Fuente: elaboración propia.
Un segundo aspecto importante, adicional a la complejidad propia de las máquinas integradas por sistemas y partes, se encuentra en el hecho de que todo diseño que se haga siempre está basado en diseños anteriores (excepto que se trate de una tecnología radicalmente nueva), por ejemplo, los primeros diseñadores y constructores de automóviles y aviones hicieron sus trabajos basándose en la experiencia acumulada por más de un siglo, en el diseño y construcción de maquinaria industrial y de las primeras máquinas de trasporte como las bicicletas, las locomotoras y los barcos de vapor, entre otros; además, es importante hacer énfasis en que los precursores en la construcción de estas máquinas no partieron de cero, ya que si se mira la historia de muchos de ellos, se encuentra que eran técnicos o ingenieros especialistas en una actividad afín. Se pueden mencionar casos famosos como el de los hermanos Wright, inventores del vuelo controlado y propulsado, los cuales eran diestros constructores de bicicletas, o el de Benz, quien antes de presentar su primer carruaje motorizado llevaba una extensa trayectoria en la construcción de motores de combustión estacionarios. Debido a lo anterior, se hace evidente que en el proceso del diseño y construcción de maquinaria es de vital importancia el conocimiento acumulado en los diseñadores de la máquina.
Por lo anterior, es importante tener presente que el conocimiento acumulado es el núcleo fundamental en el proceso de diseño y construcción de máquinas (figura 1.14), por ello, la historia de una industria de punta actual como la espacial no tiene sus raíces en las loables obras de ingeniería realizadas por precursores europeos y americanos durante el siglo XX, sino que proviene de todo un conocimiento acumulado en esos países desde el siglo XVII cuando empezó la Revolución Industrial.
El tercer factor por analizar es el significado del conocimiento acumulado en el proceso de diseño y construcción de máquinas, el cual se puede definir como la forma científica, ingenieril y técnica en que la máquina cumplirá las funciones que se le piden, es decir, es el conocimiento que permite elegir con criterio qué piezas, de qué materiales, con qué sistema de control, etcétera, harán parte de la máquina; adicionalmente, y contrario a lo que se cree, ese conocimiento acumulado no corresponde a las leyes universales formuladas por grandes científicos como Newton, Joule, Einstein, entre otros, las cuales se estudian con una profundidad suficiente en las universidades, sino que hace referencia al detalle técnico, el cual muchas veces no es suficientemente explicado por las leyes físicas, y que obedece sobre todo a la experiencia obtenida durante mucho tiempo por el método empírico. Este último tipo de conocimiento se encuentra en algunas escuelas ingenieriles y técnicas, y especialmente en empresas o institutos constructores de máquinas. Ese conocimiento tecnológico y técnico al cual se hace referencia, está plasmado en las normas, prácticas recomendadas, procedimientos, manuales, etcétera, que cada empresa de construcción genera y renueva constantemente y que representa su mayor capital, el cual, por obvias razones, no es de dominio público.
El último aspecto sobre el cual se debe hacer énfasis está en la forma en la cual el conocimiento acumulado debe evolucionar dentro de una empresa, es decir, la forma en que se optimizan los diseños, las normas, las prácticas de mantenimiento, etcétera; es aquí donde aparece el aporte fundamental del análisis de fallas, ya que la empresa debe preocuparse por hacerle seguimiento a sus diseños en todas las etapas de la metódica general de la figura 1.14, para que al detectarse las fallas, se indaguen sus causas y se replantee así el conocimiento acumulado de la empresa, para mejorar en diseños futuros. Así pues, podemos catalogar al análisis de falla como el sensor que determina las causas técnicas y raíces de falla, permitiéndoles a los diseñadores y a la dirección generar acciones correctivas, vía modificaciones en el conocimiento acumulado o en la organización misma.
Infortunadamente en nuestro medio muy pocas empresas, técnicos e ingenieros aplican el análisis de falla como una rutina obligatoria de trabajo, lo cual, como es obvio, se traduce en una baja calidad de las máquinas generadas o de los servicios prestados de ensamble, operación o mantenimiento. Si queremos alcanzar un nivel alto de competitividad interna y externa, el análisis de falla debe ser una práctica continua e integral de los sistemas de calidad de nuestras empresas.
El análisis de falla debe estar presente en todas las etapas de la metódica del diseño, sin embargo, su participación se hace más fuerte a la hora de las pruebas de las partes, sistemas o máquinas, ya que es aquí donde el fabricante logra establecer con cierto nivel de precisión la vida útil esperada de su producto, para lo cual debe alimentarse de tres fuentes principales: modelos teóricos generados en la propia empresa que predigan la vida; ensayos a escala 1:1 para medir solicitaciones, resistencias, vida, etcétera, y, por último, se debe hacer seguimiento a las máquinas generadas sobre la vida que están mostrando en su lugar de trabajo (figura 1.15). Con lo anterior también se asegura que, al realizar un nuevo diseño, se minimice la probabilidad de ocurrencia de fallas.
El esquema de la figura 1.15 muestra un procedimiento aceptable que asegura diseños de alta calidad en empresas de diseño y construcción de máquinas; sin embargo, en nuestro medio el grueso de los técnicos, ingenieros y empresas de ingeniería no diseñan ni construyen, sino que prestan los servicios de ensamble, operación o mantenimiento, los cuales son los últimos pasos de la metódica general del diseño (figura