ANALISIS DE FALLAS 1-INTRODUCCION (1).ppt

7/23/2019 ANALISIS DE FALLAS 1-INTRODUCCION (1).ppt

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R.E. Campos CambranisR.E. Campos Cambranis Analisis de FallasAnalisis de Fallas 11

Anlisis de FallasAnlisis de Fallas

M.C. Rafael E. Campos CambranisM.C. Rafael E. Campos CambranisFacultad de IngenieraFacultad de IngenieraInstituto de MetalurgiaInstituto de Metalurgia

UASLUASL


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!R.E. Campos Camb Analisis de Fallas

Analisis de FallasAnalisis de Fallas

"b#eti$o%"b#eti$o% Se proporcionarn al alumno las basesSe proporcionarn al alumno las baseste&rico'prcticas de las causas ms frecuentes dete&rico'prcticas de las causas ms frecuentes defalla de los materiales como son la fractura frgil(falla de los materiales como son la fractura frgil(

la fatiga ) la termofluencia( e*ceptuando lala fatiga ) la termofluencia( e*ceptuando lacorrosi&n( para +ue posea los principioscorrosi&n( para +ue posea los principiosfundamentales en +ue se deber apo)ar su criteriofundamentales en +ue se deber apo)ar su criterio+ue deber aplicar para in$estigar las causas de+ue deber aplicar para in$estigar las causas de

falla de un material.falla de un material.


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,R.E. Campos Camb Analisis de Fallas

Anlisis de FallasAnlisis de FallasContenido temticoContenido temtico

-. Introducci&n al anlisis de fallas( , oras.

!. Fractura frgil en los materiales( -- oras.

,. ruebas de impacto ) temperatura de

transici&n( -- oras.

/. Causas de fragili0aci&n ms frecuentes( ,

oras.

1. principios de fractomecnica( / oras. 2. fatiga en los materiales( -! oras.

3. 4ermofluencia( / oras.


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/R.E. Campos Camb Analisis de Fallas

Anlisis de FallasAnlisis de Fallas5ibliografa5ibliografa

Failure Anal)sis and re$ention( 6ol. --( ASM

7andboo8( ASM International.

Undersatanding 7o9 Components Fail( !nd.Edition( :onald ;. e$ille


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1R.E. Campos Camb Analisis de Fallas

Anlisis de FallasAnlisis de FallasIntroducci&nIntroducci&n

Bu es un anlisis de fallaDBu es un anlisis de fallaD

El proceso de interpretar las caractersticas de un sistema oEl proceso de interpretar las caractersticas de un sistema o

componente deteriorado para determinar por+ue )a no es capa0 decomponente deteriorado para determinar por+ue )a no es capa0 dereali0ar la funci&n para la cual fue diseadoGreali0ar la funci&n para la cual fue diseadoG

>e$ille e$ille


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Bu es un anlisis de fallaDBu es un anlisis de fallaD


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Objetivo del anlisis de fallaObjetivo del anlisis de falla

La in$estigaci&n ) el subsecuente anlisis de una falla tieneLa in$estigaci&n ) el subsecuente anlisis de una falla tienepor ob#eto determinar laHs causaHs primariaHs de la falla( )por ob#eto determinar laHs causaHs primariaHs de la falla( )tomando como base lo encontrado( se debe iniciar accionestomando como base lo encontrado( se debe iniciar accionescorrecti$as para e$itar +ue ocurran otra $e0 fallas similares.correcti$as para e$itar +ue ocurran otra $e0 fallas similares.

Es importante considerar que en la mayora de los casos deEs importante considerar que en la mayora de los casos defalla de un componente, existen varias causas o razonesfalla de un componente, existen varias causas o razonesque provocan la falla.que provocan la falla.

>. Sacs propone +ue a) tres clases generales de causas>. Sacs propone +ue a) tres clases generales de causaso races de una falla% causas fsicas( causas umanas )o races de una falla% causas fsicas( causas umanas )causas o races latentes Hdebilidades del sistema.causas o races latentes Hdebilidades del sistema.


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JR.E. Campos Camb Analisis de Fallas


Clases generales de causas o races de una falla%Clases generales de causas o races de una falla%

Causas fsicas%Causas fsicas%es el mecanismo fsico +ue pro$oc& la falla( por e#emploes el mecanismo fsico +ue pro$oc& la falla( por e#emploun e#e +ue falla por fatiga complicada con corrosi&n ) concentraci&n deun e#e +ue falla por fatiga complicada con corrosi&n ) concentraci&n deesfuer0os.esfuer0os.

Causas umanas%Causas umanas%esto es como la esto es como la intervencin humana inapropiadaintervencin humana inapropiadaGG

pro$oc& la causa fsica. En el e#emplo( el ingeniero de diseo no pre$i&pro$oc& la causa fsica. En el e#emplo( el ingeniero de diseo no pre$i&la condici&n corrosi$a ) seleccion& un material inadecuado. Ella condici&n corrosi$a ) seleccion& un material inadecuado. Eldepartamento de mantenimiento no aline& bien el e#e ) ocurri& unadepartamento de mantenimiento no aline& bien el e#e ) ocurri& una$ibraci&n e*cesi$a.$ibraci&n e*cesi$a.Causas o races latentes Hdebilidades del sistema%Causas o races latentes Hdebilidades del sistema%estas son lasestas son las

polticas o acciones de la organi0aci&n +ue permiten o promue$enpolticas o acciones de la organi0aci&n +ue permiten o promue$enacciones umanas inapropiadasG. or e#emplo( el ingeniero de diseoacciones umanas inapropiadasG. or e#emplo( el ingeniero de diseofue presionado por su super$isor para terminar rpido el traba#o. Elfue presionado por su super$isor para terminar rpido el traba#o. ElKerente de Mantenimiento no super$is& +ue el e+uipo ubiera sidoKerente de Mantenimiento no super$is& +ue el e+uipo ubiera sidoinstalado usando alineamiento mediante laser.instalado usando alineamiento mediante laser.


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=R.E. Campos Camb Analisis de Fallas



Causa o ra0 fsica%Causa o ra0 fsica%es el mecanismo fsico +ue pro$oc& la falla. Eles el mecanismo fsico +ue pro$oc& la falla. Elanlisis de falla debe comen0ar por determinar con precisi&n la ra0 oanlisis de falla debe comen0ar por determinar con precisi&n la ra0 ocausa fsica de la falla. Sin este conocimiento ( las causas umanas )causa fsica de la falla. Sin este conocimiento ( las causas umanas )latentes no pueden ser detectadas ) corregidas.latentes no pueden ser detectadas ) corregidas.

Causa o ra0 umana%Causa o ra0 umana%son a+uellos errores umanos +ue originaron lason a+uellos errores umanos +ue originaron lafalla fsica.falla fsica.

errare humanum esterrare humanum est

En general en cual+uier falla( a) una contribuci&n substancial del errorEn general en cual+uier falla( a) una contribuci&n substancial del errorumano. Los e*pertos en e$aluar el error umano dicen +ue la personaumano. Los e*pertos en e$aluar el error umano dicen +ue la persona

promedio ace apro*imadamente seis errores significantes porpromedio ace apro*imadamente seis errores significantes porsemana. HUn error significante es a+uel +ue puede pro$ocar unasemana. HUn error significante es a+uel +ue puede pro$ocar unaprdida econ&mica significante o un dao al personal.prdida econ&mica significante o un dao al personal.


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-?R.E. Campos Camb Analisis de Fallas



Causa o ra0 umana%Causa o ra0 umana%son a+uellos errores umanos +ue originaronson a+uellos errores umanos +ue originaronla falla fsica.la falla fsica.

La ma)ora de las personas considera onestamente +ue cometeLa ma)ora de las personas considera onestamente +ue cometeuna cantidad muco menor de errores significantes +ue lo +ueuna cantidad muco menor de errores significantes +ue lo +ue

afirman los e*pertos.afirman los e*pertos.

Una de las cosas +ue comnmente se encuentra al reali0ar anlisisUna de las cosas +ue comnmente se encuentra al reali0ar anlisisde fallas es +ue la reacci&n tpica ante una falla es la culpa la tienende fallas es +ue la reacci&n tpica ante una falla es la culpa la tienenlos otrosGlos otrosG

Los operadores creen sinceramente +ue los de mantenimientoLos operadores creen sinceramente +ue los de mantenimientoinstalaron mal el componente) los de mantenimiento piensan +ueinstalaron mal el componente) los de mantenimiento piensan +uela m+uina fue mal operada.mientras +ue los super$isoresla m+uina fue mal operada.mientras +ue los super$isoresconsideran +ue ambos contribu)eron a la falla.consideran +ue ambos contribu)eron a la falla.


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Anlisis de FallasAnlisis de Fallas''Introducci&nIntroducci&nClases generales de causas o races de una falla%Clases generales de causas o races de una falla%

Causa o ra0 umanaCausa o ra0 umana%%son a+uellos errores umanos +ue originaron la fallason a+uellos errores umanos +ue originaron la fallafsica. En un estudio( se di$idieron los principales errores umanos en seisfsica. En un estudio( se di$idieron los principales errores umanos en seiscategoras%categoras%

-.-. :iseo:iseo(( +ue puede ser por omisi&n o por comisi&n.+ue puede ser por omisi&n o por comisi&n.Un error de diseo por omisi&n es a+uel en el cual el ingenieroUn error de diseo por omisi&n es a+uel en el cual el ingeniero de diseode diseofalla al no darse cuenta de un defecto de diseo +uefalla al no darse cuenta de un defecto de diseo +ue pro$oca una fallapro$oca una falla

prematura.prematura.!.!. ManufacturaManufactura(( ocurre cuando una m+uina est bien especificada )ocurre cuando una m+uina est bien especificada )diseada pero es fabricada de un modo inapropiadodiseada pero es fabricada de un modo inapropiado

,.,. MantenimientoMantenimiento(( cuando una m+uina adecuadamente diseada ) fabricada(cuando una m+uina adecuadamente diseada ) fabricada(es reparada de un modo inapropiado.es reparada de un modo inapropiado.

/./. Instalaci&nInstalaci&n(( cuando una m+uina bien diseada ) fabricada se instala de uncuando una m+uina bien diseada ) fabricada se instala de unmodo incorrecto.modo incorrecto.

1.1. "peraci&n"peraci&n(( cuando una m+uina es puesta a traba#ar en condiciones fueracuando una m+uina es puesta a traba#ar en condiciones fueradel inter$alo para el cual se dise&.del inter$alo para el cual se dise&.2.2. Situaci&n de cegueraSituaci&n de ceguera( son errores +ue ocurren cuando una situaci&n ob$ia( son errores +ue ocurren cuando una situaci&n ob$ia

de problema se ignora( asta +ue ocurre una falla ma)or.de problema se ignora( asta +ue ocurre una falla ma)or.


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-!R.E. Campos Camb Analisis de Fallas

Anlisis de FallasAnlisis de Fallas''Introducci&nIntroducci&n


Causa o ra0 latenteCausa o ra0 latente%%son a+uellos acciones o practicas del sistemason a+uellos acciones o practicas del sistema

+ue permiten +ue ocurran las causas fsicas ) umanas.+ue permiten +ue ocurran las causas fsicas ) umanas.

Algunos e#emplos%Algunos e#emplos%

LosLos ingenieros son ingenierosGingenieros son ingenierosGas como losas como los mdicos sonmdicos sonmdicosGmdicosG

Un ingeniero mecnico +ue traba#a en una planta +umica ) +ue noUn ingeniero mecnico +ue traba#a en una planta +umica ) +ue noentiende o desconoce el problema de corrosi&n intergranular delentiende o desconoce el problema de corrosi&n intergranular delacero ino*idable.acero ino*idable.

Una empresa +ue no tiene polticas bien establecidas deUna empresa +ue no tiene polticas bien establecidas de

inspecci&n para materiales ) componentes usados en elinspecci&n para materiales ) componentes usados en elmantenimiento de la planta.mantenimiento de la planta.


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Mecanismos de fallaMecanismos de falla

Keneralmente los cuatro mecanismos +ue pro$ocan la falla de unKeneralmente los cuatro mecanismos +ue pro$ocan la falla de une+uipo mecnico son%e+uipo mecnico son%

SobrecargaSobrecargaFatigaFatiga:esgaste:esgaste

Corrosi&nCorrosi&n

En ocasiones ms de un mecanismo est in$olucradoEn ocasiones ms de un mecanismo est in$olucrado

Es crtico entender que el componente que falla siempre cuenta una historiaEs crtico entender que el componente que falla siempre cuenta una historiaprecisa de lo que ocurri. El problema con el analista es que con frecuenciaprecisa de lo que ocurri. El problema con el analista es que con frecuencia

sucumbe a la debilidad humana y salta a una conclusin antes de leer todasucumbe a la debilidad humana y salta a una conclusin antes de leer todala historia. Un buen analista necesita la capacidad de observacin dela historia. Un buen analista necesita la capacidad de observacin deherloc! "olmes, un entendimiento de las operaciones alrededor de unaherloc! "olmes, un entendimiento de las operaciones alrededor de una

falla# y la habilidad, diplomacia, y tenacidad para cuestionar y hacerfalla# y la habilidad, diplomacia, y tenacidad para cuestionar y hacerpre$untas de todopre$untas de todo

%. achs%. achs


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Anlisis de Fallas'Introducci&nAnlisis de Fallas'Introducci&nMecanismos de fallaMecanismos de falla

FallaFalla

SobrecargaSobrecarga DesgasteDesgaste CorrosinCorrosinFatigaFatiga

Efecto de

temperatura

6elocidad

de carga

:ctil

Frgil

Influencia de

corrosi&n

Influencia decargas estticas

Efecto de inter$alo

de esfuer0os

Fatiga de

ciclo corto

Fatiga de

ciclo largo

Esfuer0os

residuales

Abrasi&n

Adesi&n

Erosi&n

Uniforme

Kal$nica

icadura

Intergranular

7endiduraErosi&n'

corrosi&n

Asistida por

esfuer0o


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-1R.E. Campos Camb Analisis de Fallas


En busca de las causas fsicasEn busca de las causas fsicas

En el estudio de cual+uier anlisis de falla( el analista debeEn el estudio de cual+uier anlisis de falla( el analista debeconsiderar un amplio espectro de posibilidades o ra0ones paraconsiderar un amplio espectro de posibilidades o ra0ones parala ocurrencia de la falla. Con frecuencia un gran nmero dela ocurrencia de la falla. Con frecuencia un gran nmero defactores( casi siempre interrelacionados( deben ser entendidosfactores( casi siempre interrelacionados( deben ser entendidos

para determinar la causa de la falla original o primaria.para determinar la causa de la falla original o primaria.

El analista de una falla debe cuidadosamente e*aminar )El analista de una falla debe cuidadosamente e*aminar )e$aluar toda la e$idencia disponible ( preparar entonces unae$aluar toda la e$idencia disponible ( preparar entonces unaip&tesis N o una posible cadena de e$entos N +ue pudieraip&tesis N o una posible cadena de e$entos N +ue pudiera

aber causado la falla prematura o inesperada delaber causado la falla prematura o inesperada delcomponente.componente.


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Anlisis de FallasAnlisis de Fallas''Introducci&nIntroducci&nEn busca de las causas fsicasEn busca de las causas fsicas

Se debe establecer siempre un procedimiento o secuencia de pasosSe debe establecer siempre un procedimiento o secuencia de pasospara lle$ar a cabo la in$estigaci&n de una falla.para lle$ar a cabo la in$estigaci&n de una falla.

Es crtico +ue el analista llegue al sitio lo ms rpido posibleEs crtico +ue el analista llegue al sitio lo ms rpido posible

7a) +ue acer nfasis en +ue la7a) +ue acer nfasis en +ue la etapa inicial m&s importante paraetapa inicial m&s importante pararealizar cualquier investi$acin de un an&lisis de falla esrealizar cualquier investi$acin de un an&lisis de falla es NO HACERNO HACERNADANADA( sino simplemente estudiar la e$idencia( pensar acerca de la( sino simplemente estudiar la e$idencia( pensar acerca de laparte o partes falladas( discutir con el personal in$olucrado ) solicitarparte o partes falladas( discutir con el personal in$olucrado ) solicitarsu opini&n( reali0ar preguntas mu) detalladas acerca de las partes( )su opini&n( reali0ar preguntas mu) detalladas acerca de las partes( )de la ma+uinaria misma en la cual estn instaladas( as como de lasde la ma+uinaria misma en la cual estn instaladas( as como de las

circunstancias ba#o las cuales ocurri& la fallaO es necesario tomarcircunstancias ba#o las cuales ocurri& la fallaO es necesario tomarnotas de todas las respuestas obtenidas.notas de todas las respuestas obtenidas.

7a) +ue tomar mucas fotografas del sitio ) de las pie0as ) cuando7a) +ue tomar mucas fotografas del sitio ) de las pie0as ) cuandosea posible( es mu) recomendable estudiar a la parte o partes consea posible( es mu) recomendable estudiar a la parte o partes confalla mediante un microscopio de ba#os aumentos N !1 & 1?falla mediante un microscopio de ba#os aumentos N !1 & 1? NN

cuidando las condiciones de iluminaci&n empleadas.cuidando las condiciones de iluminaci&n empleadas.


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En busca de las causas fsicasEn busca de las causas fsicas

Es necesario acer nfasis en aplicarEs necesario acer nfasis en aplicarcuidadosamente durante un anlisis de falla( los trescuidadosamente durante un anlisis de falla( los tresprincipios siguientes%principios siguientes%

'ocalizar el ori$en(es) de la fractura'ocalizar el ori$en(es) de la fractura..>ingn proce'>ingn proce'dimiento de laboratorio debe estorbar al esfuer0o pordimiento de laboratorio debe estorbar al esfuer0o porlocali0ar el sitioHs donde la fractura tu$o su origen.locali0ar el sitioHs donde la fractura tu$o su origen.

4ambin es mu) deseable( en caso de ser posible(4ambin es mu) deseable( en caso de ser posible(tener ambas superficies de fractura lo me#ortener ambas superficies de fractura lo me#orpreser$adas ) con el menor dao posible.preser$adas ) con el menor dao posible.


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'ocalizar el ori$en(es) de la fractura'ocalizar el ori$en(es) de la fractura

.

.


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-=R.E. Campos Camb Analisis de Fallas


%o pon$a las dos partes de la superficie de fractura nuevamente en%o pon$a las dos partes de la superficie de fractura nuevamente encontacto.contacto.i esto es necesario, h&$alo con mucho cuidado y precaucini esto es necesario, h&$alo con mucho cuidado y precaucin ..

PLas partes se a#ustanPLas partes se a#ustanre+uete bienQre+uete bienQ An en las me#oresAn en las me#orescircunstancias( lascircunstancias( lassuperficies desuperficies defractura sonfractura sone*tremadamentee*tremadamentedelicadas ) frgilesdelicadas ) frgiles) se daan con) se daan confacilidad( desde unfacilidad( desde unpunto de $istapunto de $istamicrosc&pico.microsc&pico.


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!?R.E. Campos Camb Analisis de Fallas


%o pon$a las dos partes de la superficie de fractura%o pon$a las dos partes de la superficie de fracturanuevamente en contacto.nuevamente en contacto.

PBu biense $en mis

uellas enla fracturaP

Mucos e*menes

pueden frustrarse por

un reposicionamiento

incorrecto de laspartes fracturadas(

por daos a las partes

al empacarlas )

embarcarlas( ) poruna inadecuada

protecci&n contra la

corrosi&n( inclu)endo

en esto al contacto

con los dedos.


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*iense muy bien antes de realizar a las partes pruebas*iense muy bien antes de realizar a las partes pruebasdestructivas. %+ "- % /UE %+ E *UEdestructivas. %+ "- % /UE %+ E *UEE"0E1.E"0E1.

Una $e0 +ue una parte se corta( )a no se puede pegarG( unaUna $e0 +ue una parte se corta( )a no se puede pegarG( una$e0 +ue se ace un taladro( )a no se puede rellenarO despus$e0 +ue se ace un taladro( )a no se puede rellenarO despusde desbastar o rectificar una parte( )a no se puedede desbastar o rectificar una parte( )a no se puededesrectificarG. En general( las pruebas destructi$as s&lo sedesrectificarG. En general( las pruebas destructi$as s&lo se

deben reali0ar despus de +ue toda la posible informaci&n adeben reali0ar despus de +ue toda la posible informaci&n asido e*trada de la parte en la condici&n original ) despus desido e*trada de la parte en la condici&n original ) despus de+ue todas las caractersticas importantes an sido+ue todas las caractersticas importantes an sidocuidadosamente documentadas mediante fotografas.cuidadosamente documentadas mediante fotografas.


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!!R.E. Campos Camb Analisis de Fallas


*iense muy bien antes de realizar a las partes pruebas*iense muy bien antes de realizar a las partes pruebasdestructivas. %+ "- % /UE %+ E *UE E"0E1.destructivas. %+ "- % /UE %+ E *UE E"0E1.

6ean( se puede

remo$er el peda0o

&nle cido


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!,R.E. Campos Camb Analisis de Fallas


Aun+ue la secuencia especfica +ueda su#eta a $ariaci&nAun+ue la secuencia especfica +ueda su#eta a $ariaci&ndependiendo de la naturale0a de la falla ( las principalesdependiendo de la naturale0a de la falla ( las principalesetapas +ue constitu)en un anlisis de falla son lasetapas +ue constitu)en un anlisis de falla son lassiguientes%siguientes%

-. Recopilaci&n de datos e informaci&n detallada de la-. Recopilaci&n de datos e informaci&n detallada de lafalla ) selecci&n de muestras.falla ) selecci&n de muestras.

!. E*amen preliminar $isual de la parte fallada.!. E*amen preliminar $isual de la parte fallada. ,. Ensa)os no destructi$os.,. Ensa)os no destructi$os. /. ruebas mecnicas Hinclu)endo dure0a ) pruebas de/. ruebas mecnicas Hinclu)endo dure0a ) pruebas de

tenacidad.tenacidad.

1. Selecci&n( identificaci&n( preser$aci&n )o limpie0a de1. Selecci&n( identificaci&n( preser$aci&n )o limpie0a delos especmenes ) su comparaci&n con partes +ue nolos especmenes ) su comparaci&n con partes +ue noa)an sufrido falla.a)an sufrido falla.

A li i d F ll


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2. E*amen macrosc&pico ) anlisis ) documentaci&n2. E*amen macrosc&pico ) anlisis ) documentaci&n

fotogrfica Hsuperficies de fractura( grietas secundarias )fotogrfica Hsuperficies de fractura( grietas secundarias )otros fen&menos superficiales.otros fen&menos superficiales. 3. E*amen microsc&pico ) anlisis Hpuede ser necesario3. E*amen microsc&pico ) anlisis Hpuede ser necesario

reali0ar microscopa electr&nica.reali0ar microscopa electr&nica. J. Selecci&n ) preparaci&n de secciones metalogrficas.J. Selecci&n ) preparaci&n de secciones metalogrficas.

=. E*amen ) anlisis de especmenes metalogrficos.=. E*amen ) anlisis de especmenes metalogrficos. -?. :eterminaci&n del mecanismo de falla.-?. :eterminaci&n del mecanismo de falla. --. Anlisis +umicos Hgenerales( locales( de productos de--. Anlisis +umicos Hgenerales( locales( de productos de

corrosi&n superficiales( de dep&sitos o recubrimientos( )corrosi&n superficiales( de dep&sitos o recubrimientos( )microanlisis mediante E: o

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