Mantenimiento preventivo

Condition Monitoring significa mantenimiento predictivo. En la tecnología de máquinas y vehículos, el mantenimiento predictivo mide y evalúa el comportamiento de la máquina desde el sistema de control hasta los componentes. Por un lado, se trata de sustituir las piezas de desgaste sólo cuando el desgaste de la pieza lo requiere. Por otra parte, el mantenimiento predictivo también detecta a tiempo, y antes que genera un problema, los componentes que han modificado sus propiedades por otras causas al al desgaste normal. El mantenimiento predictivo ofrece muchas ventajas no sólo en la ingeniería mecánica, sino también en otros sistemas, como los de suministro de energía y agua, y en los componentes de seguridad de los edificios, como puentes, túneles, torres y edificios de gran altura.

Las plantas de producción, las plantas de conversión y generación de energía, los vehículos, la tecnología de transporte y muchas otras plantas y dispositivos importantes reciben un mantenimiento regular para evitar fallos. A menudo, en el curso del mantenimiento planificado, se sustituyen componentes o materiales de funcionamiento como medida de precaución tras un determinado tiempo fijo o después de un determinado kilometraje, con el fin de garantizar que la planta no falle como consecuencia del desgaste de tales componentes. La composición de algunas piezas o materiales de trabajo envejecen con el tiempo, independientemente del uso que se le dé, mientras que otros componentes envejecen en base al tiempo de funcionamiento y de la posible contaminación u otras cargas. Cuando, gracias al mantenimiento predictivo, esas piezas se sustituyen en el momento que han alcanzado la vida útil, y no simplemente tras un intervalo de tiempo predeterminado, se puede conseguir un enorme ahorro de costes. Para conseguirlo hay que establecer unos criterios bien definidos de los respectivos componentes y supervisarlos periódicamente. El control continuo de la temperatura, el desgaste, la desviación o el grado de contaminación permite sacar conclusiones sobre su evolución. Además, es necesario garantizar la rápida disponibilidad de la pieza de recambio o del material de trabajo, así como su rápida sustitución. Cuando el mantenimiento no pueda realizarse inmediatamente aunque este sea necesario, en algunos casos es posible reducir la carga del sistema.

Las inversiones en equipos para el mantenimiento predictivo del estado de las instalaciones ayudan a detectar a tiempo las averías inminentes de las mismas y evitan las paradas de producción. Los gastos adicionales que produce el mantenimiento predictivo se compensan con la reducción de los costes de personal de reparación, piezas de repuesto y tiempo de inactividad de la planta. Los componentes cuyo estado actual puede provocar situaciones de peligro y daños económicos se detectan rápidamente para poder iniciar a tiempo las contramedidas. La supervisión de las condiciones también conduce a una mayor calidad de la producción y a la fiabilidad de la planificación, ya que ese control también contribuye a mantener la precisión requerida durante la producción.

Mantenimiento preventivo y mantenimiento predictivo
En el mantenimiento predictivo se miden la magnitudes típicas que proporcionan información sobre el estado de los componentes. Entre tales magnitudes se encuentran por ejemplo, la temperatura, el nivel de llenado, la presión, la velocidad de flujo, las oscilaciones, las vibraciones, la velocidad, la frecuencia y el ruido. En el mantenimiento predictivo puede usar sistemas o dispositivos individuales capaces de activar alarmas cuando se alcanzan los valores límite preestablecidos. Eso permite tomar a tiempo las contramedidas, incluso en sistemas que no se controlan permanentemente por el personal operador. El mantenimiento predictivo ayuda a evitar averías, tiempos de parada prolongados y los consiguientes daños, incluso con un uso prolongado de las piezas de desgaste y los materiales de trabajo.

Se denomina como mantenimiento predictivo cuando se determina el momento y el alcance del mantenimiento en función del estado actual de los componentes. El mantenimiento predictivo suele ser más favorable que el mantenimiento preventivo a intervalos fijos y el mantenimiento operativo después de una avería, ya que los componentes y los materiales de funcionamiento se utilizan durante más tiempo, pero no hasta el fallo funcional.

Los sensores actuales pueden medir incluso cambios mínimos en las temperaturas, vibraciones, niveles de sonido o ultrasonidos, o en la composición de los refrigerantes o lubricantes. Con frecuencia tales datos ya se comparan con los dispositivos conectados en base a especificaciones concretas. En el mantenimiento predictivo se almacenan todos los datos de medición y se evalúan para encontrar el momento óptimo para sustituir los componentes.

Para realizar un mantenimiento predictivo puede usar instrumentos de medición portátiles o sensores de instalación fija. Los dispositivos de varios canales permiten medir simultáneamente los valores de los sensores instalados en diferentes puntos de medición. Puede analizar los valores registrados de forma cómoda en su ordenador. Para ello suele disponer de un software especial, o tal vez puede transferir los datos a un software ya existente. Por ejemplo, la visualización en un PC del análisis de las vibraciones permite ver a tiempo las más pequeñas irregularidades de los elementos de accionamiento, como motores, engranajes y rodamientos. Así podrá parar la máquina inmediatamente o en el siguiente momento oportuno para investigar y rectificar la causa del fallo antes de que se produzcan daños. Además del diagnóstico de las vibraciones y el registro de la temperatura, el mantenimiento predictivo incluye también mediciones de ruido, de caudal e inspecciones con cámaras endoscópicas.

Mantenimiento predictivo en la producción automatizada
El Fraunhofer Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM (Instituto Fraunhofer para la fiabilidad y microintegración) también está tratando el tema de los sistemas de mantenimiento predictivo. En el proyecto EcoMoS, bajo la palabra clave "Industria 4.0", se conectan una red de pequeños sensores de bajo coste para formar redes de comunicación inalámbricas autónomas de autosuficiencia energética. El sistema está pensado para cubrir rangos de hasta 100 m y funcionar de forma fiable en condiciones de calor, humedad, suciedad, alta tensión, golpes y rotaciones. Los pequeños sensores inalámbricos utilizados en el proyecto no necesitan mantenimiento y permiten la adquisición de datos de medición incluso en lugares de difícil acceso. La transmisión inalámbrica de datos simplifica la instalación de los sensores. Además, se evita tener que asegurar los cables de conexión de la instalación a controlar. Los sensores interconectados del proyecto se prueban en condiciones reales en una fábrica de papel. Los datos de medición de la monitorización del estado no sólo servirán para el mantenimiento predictivo, sino que también contribuirán a una mejor comprensión de las plantas monitorizadas.

El objetivo es que no sólo el personal trabaje de forma eficiente, sino que también las plantas de producción en la industria se mantengan de tal manera que apenas se produzcan fallos causados por componentes individuales defectuosos. Pero esto es precisamente el reto. El mantenimiento predictivo trata de predecir el comportamiento de la máquina, desde el sistema de control hasta los diferentes componentes individuales. El objetivo es sustituir las piezas justo antes de que dejen de funcionar y no simplemente tras un determinado periodo de tiempo o un determinado número de unidades.

Los componentes sustituidos podrían permanecer intactos durante mucho tiempo. Es importante conocer el estado de las máquinas de producción en todos los ámbitos, para identificar en una fase temprana las posibles causas de averías y poder planificar los trabajos de mantenimiento a tiempo. Si los elementos críticos de la máquina se utilizan al máximo de su capacidad, se puede conseguir un enorme ahorro de costes gracias al mantenimiento predictivo.