El mantenimiento predictivo y la industria

Una empresa debe asegurar el correcto funcionamiento de sus equipos para garantizar la seguridad laboral de sus empleados. Así, evita reducir su productividad a toda costa. El mantenimiento predictivo evalúa en todo momento la condición de la máquina. De esta forma, se puede identificar cualquier problema presente o inminente. En consecuencia, predice cuándo deberían tomarse las medidas correctivas. Por lo tanto, las técnicas de mantenimiento predictivo son herramientas para lograr este objetivo.

La industria es un sector cuya misión es transformar una materia prima en un consumo final o intermedio. Así, la productividad es la columna vertebral de la industria. Por lo tanto, se necesita una cantidad de trabajo, capital y maquinaria enfocados en la transformación de las materias primas. Entonces, ser productivos garantiza una mejor posición en el mercado respecto a la competencia. Consecuentemente, aumenta el ingreso de capital. De esta forma, mejorar los pagos a los trabajadores e invertir en equipos de mayor calidad.

En la mayoría de los casos, las empresas optan por aplicar la “filosofía del bombero”. Es decir, dejar a las máquinas funcionar hasta el fallo y luego repararlas para seguir con la producción. Esta estrategia se llama mantenimientoreactivo y es poco práctico para muchos procesos industriales. Aplicar mal el mantenimiento reactivo resulta contraproducente para el proceso industrial. Debido a que dejar una máquina funcionar hasta el fallo implica altos costos en reparación o incluso tener que adquirir equipo nuevo.

Tipos de mantenimiento

El mantenimiento de los equipos de trabajo es fundamental para conservar e incluso aumentar la producción. Es importante resaltar que existen varias estrategias de mantenimiento. Entonces, elegir cuál usaremos dependerá de la misión y objetivos de la empresa. Entre los tipos tenemos:

Mantenimiento reactivo

En primer lugar, tenemos al mantenimiento reactivo, el cual se produce cuando la máquina o estructura ya ha presentado la falla. Una vez identificada la causa, se procede a sustituir la pieza afectada o incluso a sustituir por completo el equipo. No obstante, en la mayoría de los casos, se dejan funcionar a los equipos hasta el fallo por falta de planificación profesional.

Mantenimiento preventivo

Luego, el mantenimiento preventivo consiste en realizar reparaciones de componentes o piezas útiles de la unidad cada cierto tiempo o según criterios pre acordados. Naturalmente, el objetivo es reducir la probabilidad de avería y mantener el rendimiento del equipo.

Mantenimiento proactivo

Este tipo de mantenimiento está basado en detectar y minimizar la raíz de las fallas de la máquina. Así, se busca de maximizar la vida útil de la unidad.

Mantenimiento predictivo

Por último, el mantenimiento predictivo se basa en el conocimiento de la unidad mediante la medición continua de algún síntoma que emita al exterior.

Técnicas de mantenimiento predictivo

Existen muchas ventajas al utilizar una buena estrategia de mantenimiento predictivo, entre estas tenemos:

• Detectar fallas a tiempo para evitar problemas mecánicos mayores, los cuales podrían resultar caros o incluso catastróficos.
• La detección anticipada de fallas permite una mejor planificación de necesidades de mantenimiento.
• El diagnóstico temprano de la posible falla de una máquina permite evitar abrirla cada cierto periodo de tiempo para revisar. De esta forma, evitar pérdidas de tiempo innecesarias.

Análisis periódico de vibraciones

El concepto de vibración puede resumirse como la oscilación o movimiento repetitivo de un objeto alrededor de una posición de equilibrio. La posición de equilibrio es aquella donde la fuerza que actúa sobre un cuerpo es cero.

El rango de movimiento de un objeto depende de su traslación en los tres ejes ortogonales x, y y z; y rotaciones alrededor de los ejes x, y y z. Decimos que cualquier movimiento complejo posee seis grados de libertad. Veremos una representación visual de los planos de movimiento a continuación:

Los análisis de vibraciones como técnica de mantenimiento predictivo

El análisis y la medicióndevibraciones son la piedra angular del mantenimientopredictivo. Entonces, una buena medición de vibración puede arrojar más información del funcionamiento de una máquina que cualquier prueba no destructiva. De esta forma, la interpretación de las vibraciones le indica al técnico de mantenimiento los pequeños errores mecánicos antes que pueda presentarse cualquier falla mayor. Por lo tanto, la detección anticipada de las posibles mal funciones permite un mayor tiempo de respuesta para corregir el problema sin afectar la producción.

Naturalmente, los análisis en tiempo real de las vibraciones están basados en la adquisición digital de datos y el análisis espectral usando la transformadadeFourier. La transformada de Fourier es una función matemática que permite obtener la conexión matemática entre la función frecuencia de vibración-tiempo y viceversa. El inicio del diagnostico de fallas en máquinas rotatorias consiste descomponer la señal en sus componentes espectrales o frecuenciales en la función tiempo captada por un sensor de vibraciones. Posteriormente, asociar las componentes con las fuerzas dinámicas que actúan sobre la máquina.

El análisis de vibraciones son muy eficaces con máquinas rotatorias y pueden detectar fallas como:

• desalineación,
• desequilibrio,
• roces,
• ejes doblados,
• poleas excéntricas,
• rodamientos,
• engranajes desgastados.

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Análisis de aceite y de partículas de desgaste

Naturalmente, cuando las superficies de dos cuerpos sólidos están en contacto requieren que una fuerza sea aplicada a uno de ellos para iniciar el movimiento. Entonces, si dos bloques de hierro sin lubricar están en contacto el movimiento comenzaría cuando una fuerza igual o mayor a un quinto del peso de uno de los bloques sea aplicada. La fuerza que dificulta el movimiento entre las piezas se conoce como fricción. La función principal del lubricante es disminuir considerablemente la fricción entre dos piezas para facilitar su movimiento. De esta forma, se evita desgaste por rozamiento.

Por esta razón, los análisis de lubricantes son importantes para detectar el deterioro del mismo, la entrada de agentes contaminantes y cualquier presencia de partículas de desgaste. Existen diversos equipos diseñados para el análisis rápido de muestras de aceite. Estos equipos de análisis rápido muestran los siguientes parámetros:

• evaluar el nivel de deterioro del lubricante mediante el índice de detracción química,
• evaluar el deterioro del lubricante y su contaminación usando la constante dieléctrica,
• contenido en agua,
• viscosidad,
• indicador de partículas férricas,
• índice de desgaste férrico.

Termografía

Naturalmente, todo cuerpo con temperatura mayor al cero absoluto (-273,15ºC) emite energía o radiación. La termografía es una técnica de mantenimiento predictivo usada para monitorear la condición de máquinas, estructuras y sistemas. Usa instrumentación diseñada para medir la emisión de energía infrarroja para detectar anomalías térmicas en los equipos.

Para el análisis termográfico se usan estas tres herramientas:

Termómetros infrarrojos

Los termómetros infrarrojos están diseñados para dar la temperatura de una superficie de un punto especifico de la maquina o superficie. El uso del termómetro infrarrojo en un programa de mantenimiento predictivo es más eficaz en conjunto con instrumentos de detección de vibración basados en microprocesadores. Así, obtener datos de la temperatura en puntos críticos de los equipos industriales.

Escáner de línea

Este tipo de instrumento infrarrojo provee una sola línea de radiación comparativa. Este tipo de medición provee un amplio rango de vista de la superficie de la máquina. Sin embargo, está limitado solamente a aplicaciones de mantenimiento predictivo.

Imágenes por infrarrojo.

Las imágenes por infrarrojo escanea por completo las emisiones de las máquinas, procesos o equipos en un corto periodo de tiempo. Esta herramienta funciona como una cámara, proporcionando la información en tiempo real.

Análisis de ultrasonido

El análisis de ultrasonido es muy similar al de análisis de vibraciones. Ambas técnicas de mantenimiento predictivo monitorean el ruido generado por las máquinas o sistemas para determinar su estado de funcionamiento. Sin embargo, el análisis de vibraciones estudia las frecuencias más bajas y el ultrasonido las frecuencias más altas. El rango de frecuencias manejado por el análisis de ultrasonido oscila entre los 20,000 y 100 kHz.

La aplicación principal del análisis de ultrasonido es la detección de fugas, porque el flujo turbulento de fluidos por un orificio produce señales de muy alta frecuencia. Por lo tanto, pueden identificarse fácilmente con el ultrasonido.

Resumen

Como vimos, el mantenimiento predictivo es una forma económica y eficaz de mantener los equipos industriales funcionando correctamente, evitando posibles fallas graves y accidentes. De esta forma, los técnicos pueden anticipar cualquier mal función y abordarla con éxito y a tiempo. Graves accidentes han ocurrido a lo largo de la historia por una máquina o estructura en mal estado.

En resumen, explicamos algunas de las técnicas usadas en el mantenimiento predictivo y cómo funcionan. No obstante, existen más de las mencionadas. El mantenimiento predictivo es un área con técnicas de diagnostico muy extensas y cada una digna de estudios académicos profundos. Por lo tanto, para emplearlas correctamente debemos tener claras nuestras metas y prioridades para poder aplicar cada estrategia de mantenimiento según nos convenga. Siempre buscando la productividad, seguridad y eficacia.