Cuando una máquina falla o debe pararse para realizar un mantenimiento, el precio a pagar es muy elevado. Y no hablamos solamente del coste del trabajo de reparación y de las piezas de repuesto, sino más bien de los ingresos que se pierden cada minuto que una línea no es productiva. Al ayudar a detectar daños inminentes antes de que se produzcan, puede valer mucho la pena invertir en el mantenimiento predictivo. Además de evitar la pérdida de ingresos, el mantenimiento predictivo amplía la vida útil de la máquina e incluso abre nuevos modelos de negocio.
En las máquinas de banda continua, como las utilizadas en las industrias de impresión y de embalaje, la hoja de material se guía a través de un laberinto de rodillos. Un desequilibrio mecánico o una mayor fricción de los rodamientos en uno de dichos rodillos podría suponer unas oscilaciones incontroladas que interfieren con la tensión de la banda en toda la máquina. Ello afecta negativamente a la calidad del producto e incluso podría provocar un fallo total de la máquina. Una manera eficaz de evitar que esto suceda es utilizar un sistema de mantenimiento predictivo, que permite detectar posibles fallos antes de que se produzcan. Se detectan a tiempo los desequilibrios o los desgastes de los rodamientos para planificar las reparaciones necesarias antes de que el rodillo falle y se detenga la máquina. Después de todo, solo si la maquinaria y los equipos funcionan correctamente pueden cumplirse los objetivos económicos.
Evitar tiempos de inactividad
Una solución de mantenimiento predictivo se basa en una amplia variedad de datos recopilados en la máquina. Estos datos se recopilan a través de un proceso de monitorización continua del estado, luego se analizan y evalúan para que el sistema de mantenimiento predictivo pueda calcular con precisión la probabilidad de que se produzcan ciertos eventos. "El mantenimiento predictivo no solo permite ahorrar costes, sino que también ayuda a maximizar la productividad porque los componentes se sustituyen antes de que empiecen a afectar al rendimiento de la máquina", explica Martin Staudecker, experto en desarrollo de software en el área de control en lazo cerrado de B&R.
No obstante, el mantenimiento predictivo no se limita únicamente a controlar el comportamiento de un solo rodillo. Ofrece una perspectiva integral del estado de toda la máquina y pronostica la probabilidad de que se produzcan fallos en los componentes. Pueden registrarse la velocidad del motor, el nivel de ruido y la temperatura, y cualquier vibración inusual o desequilibrio mecánico puede detectarse en sus primeras etapas. También pueden realizarse análisis de vibración detallados de componentes específicos que son propensos al desgaste.
Algoritmos de análisis inteligentes
Para realizar un pronóstico fiable acerca del estado de una máquina, el primer paso es recopilar la mayor cantidad de datos posible y evaluarlos mediante algoritmos de análisis inteligentes. Cuantos más datos tenga el sistema para trabajar, mejor podrá detectar fallos inminentes antes de que se produzcan. "Ello significa, no obstante, que se debe utilizar un sistema que permita almacenar y analizar unos volúmenes de datos tan enormes". Además de los datos del estado de la propia máquina, el mantenimiento predictivo también puede utilizar parámetros del entorno circundante, tales como la temperatura y la humedad. Estos datos también deben incorporarse al análisis para maximizar la fiabilidad de sus predicciones.
El mantenimiento predictivo de B&R utiliza unos módulos de E/S especiales para la monitorización del estado, junto con sofisticados algoritmos de análisis de su kit de herramientas mapp Technology. Los módulos de monitorización del estado son fáciles de configurar e identifican las áreas donde puede ser necesario el servicio. Lo que diferencia a los módulos de B&R es su capacidad integrada de análisis de vibraciones. Los datos recibidos de los módulos de monitorización del estado pueden prepararse y utilizarse fácilmente para optimizar los procesos actuales. Estos módulos forman parte de la familia de controles X20 de B&R y son totalmente compatibles con cualquier topología de control de máquina.
Procesamiento de datos orientado a los resultados
Los datos recogidos se evalúan utilizando los sofisticados algoritmos de análisis del paquete de software mapp Control. "El procesamiento de datos de alto rendimiento y orientado a los resultados es la clave para un análisis efectivo", observa Staudecker. "Y eso es exactamente lo que permite mapp Control". La mayor parte de los análisis pueden realizarse directamente en el control. Esto reduce enormemente el volumen de datos a transferir, ya que solo es necesario transmitir los resultados.
Sintonización automática para la predicción de fallos
Otra forma de detectar los fallos prematuramente es utilizando procedimientos de sintonización. "mapp Control incluye métodos de sintonización basados en modelos que identifican el comportamiento del sistema y luego crean un control adecuado sobre esa base", explica Staudecker. Cuando la sintonización se realiza a intervalos regulares, no solo se mantienen actualizados los parámetros de control, sino que también se pone de manifiesto cualquier cambio en el comportamiento del sistema. Basándose en las desviaciones de las propiedades estáticas, la dinámica del sistema o las frecuencias resonantes, pueden sacarse conclusiones acerca de los desarrollos en el proceso de la máquina, las fugas o los componentes desgastados.
Detectar el desgaste
El mantenimiento predictivo permite a los operarios sustituir los componentes desgastados cuando sea más conveniente, en vez de interrumpir la producción en curso. Con el paso del tiempo, el desgaste mecánico afecta gradualmente a componentes como las válvulas hidráulicas, lo que afecta negativamente al control de los ejes hidráulicos. El paquete mapp Hydraulics de B&R incluye un componente de software para la detección precoz de este tipo de desgaste. "El componente mide automáticamente la curva característica de la válvula, que describe la relación entre la apertura de la válvula y el caudal de flujo del aceite", explica Staudecker. "No solo nos avisa cuando hay desgaste, sino que también optimiza el rendimiento del control".
Monitorización de la intensidad de la calefacción
Especialmente con máquinas altamente complejas, como las utilizadas en el sector del plástico, la calidad del producto acabado depende de la perfecta ejecución de cada paso del proceso. Uno de los subprocesos que se siguen normalmente en la producción de plásticos es la extrusión. Si el elemento calentador de una extrusora es defectuoso podría afectar a toda una línea de producción, causando unas grandes cantidades de residuos y unos costes inmensos.
"Si se utilizan los componentes de software de B&R para implementar el mantenimiento predictivo, la máquina se mantiene en condiciones óptimas y se maximiza la productividad a largo plazo de todo el sistema", comenta Staudecker. El paquete mapp Temperature de B&R compara las corrientes de calentamiento con los valores de referencia a intervalos libremente configurables. Ello facilita la detección de cambios en el circuito calentador que indican las primeras señales de daños en los elementos calentadores o en los relés.
Desarrollo de nuevos modelos de negocio
El mantenimiento predictivo también abre nuevos modelos de negocio potenciales para los fabricantes de máquinas, especialmente en la esfera de servicios. Por ejemplo, utilizando los datos de la máquina recogidos durante períodos de tiempo más largos, es posible pronosticar con mayor precisión los ciclos de mantenimiento. Los fabricantes de máquinas pueden ofrecer a sus clientes un servicio personalizado que mantenga las máquinas sobre el terreno en óptimas condiciones en todo momento. "Los datos también pueden utilizarse para optimizar el diseño de la propia máquina", comenta Staudecker. Con el mantenimiento predictivo, los fabricantes de máquinas pueden ofrecer un paquete de servicio integral y, al mismo tiempo, realizar mejoras específicas y efectivas en sus máquinas.
Autora: Carola Schwankner, editora de comunicaciones corporativas de B&R
La tecnología mapp de B&R está revolucionando la creación de software para maquinaria y equipos industriales. Los componentes mapp -mapps, para abreviar- son tan fáciles de usar como una aplicación para smartphone. En vez de escribir líneas y más líneas de código para crear un sistema de gestión de usuarios, un sistema de alarma o una secuencia de control de movimiento desde cero, los desarrolladores de software para máquinas simplemente configuran los mapps ya preparados con unos pocos clics del ratón. Los algoritmos complejos son fáciles de manejar. Los programadores pueden concentrarse totalmente en el proceso de la máquina.
Fácil manejo del control avanzado
Todas las funciones de control, desde un control PID básico hasta una grúa de gran complejidad o un control hidráulico, son accesibles a través de una interfaz uniforme y fácil de usar con mapp Control. Los controles adaptativos, la sintonización automática y la detección virtual ayudan a optimizar los parámetros de control y a ajustarlos con precisión durante el funcionamiento.