La próxima generación de confiabilidad del mantenimiento
Las herramientas, los sensores y el software conectados e integrados brindan un tiempo de actividad maximizado
Frederic Baudart
Amedida que la producción industrial se transforma rápidamente, el Internet Industrial de las Cosas (IIoT) impulsa cambios en toda la planta y mejora el estado del activo y la gestión de mantenimiento. Los gerentes, ingenieros y técnicos de instalaciones deben poder confiar en el funcionamiento de su maquinaria y equipamiento. Monitorear activos y evaluar su estado es una preocupación fundamental para detectar problemas antes de que ocurran fallas catastróficas.
Decisiones más inteligentes, orientadas por medidas rápidas y precisas, antes de las actividades de mantenimiento, reparación o reemplazo, pueden significar considerables ahorros en los costos, mejor operación de la maquinaria y menos riesgos de seguridad. En las instalaciones con mejores prácticas, las inspecciones y el monitoreo de confiabilidad optimizan la eficiencia al reducir las horas de mantenimiento no planificadas y disminuir la necesidad de mantenimiento basado en rutas en favor del mantenimiento basado en la condición impulsado por cambios en los datos de desempeño. En una situación ideal, los propietarios y gerentes pueden:
- recopilar, almacenar y agrupar datos;
- rastrear parámetros clave y capturar fallas;
- vincular lecturas con activos y órdenes de trabajo;
- proporcionar el historial;
- recibir alarmas y proporcionar notificaciones.
Monitorear activos y evaluar su estado es una preocupación fundamental para detectar problemas antes de que ocurran fallas catastróficas
De las aproximadamente 1,3 millones de plantas industriales en todo el mundo, el 70 por ciento tiene más de 20 años. Cada instalación incluye numerosos activos no monitoreados de la lista “dos” (en comparación con las mejores prácticas de la industria de un 80 por ciento de máquinas monitoreadas) y, lo más importante, al menos de siete a ocho activos críticos que no se monitorean o no se inspeccionan regularmente. Eso deja varios millones de activos no monitoreados o no inspeccionados que podrían beneficiarse de los datos de salud y desempeño de los activos, que ahora son posibles gracias a la tecnología conectada de mantenimiento rentable.1
Subsanar las deficiencias
La rentabilidad de la inversión (ROI) y los beneficios de la confiabilidad y el mantenimiento basado en la condición se conocen desde hace décadas, pero solo recientemente se han combinado las tecnologías para hacer métodos predictivos, monitoreo de condiciones inalámbricas y software como un servicio (SaaS) del Sistema Computarizado de Gestión del Mantenimiento (CMMS) disponible a un nivel de precios atractivo. Esto ha sido posible principalmente por el IIoT.
Un sistema o plan que une las capacidades de confiabilidad del mantenimiento actuales para posibilitar la instalación del futuro es ideal. Además, este puede apoyar la generación, recopilación y consolidación de datos de sensores inalámbricos, herramientas portátiles y sistemas existentes con capacidades de monitoreo remoto a través de cualquier dispositivo conectado (p. ej., computadora de escritorio, tableta o teléfono inteligente). Los gerentes, ingenieros y técnicos de instalaciones se beneficiarán de la gestión integrada de datos y mantenimiento.
Mediciones conectadas
Tener herramientas manuales y sensores inalámbricos cuyos datos se acumulan en un lugar es un beneficio para la planta y los gerentes de mantenimiento. Algunos sensores inalámbricos que pueden ser beneficiosos son datos de temperatura, electricidad, potencia, térmicos y de vibración.
Un sistema que conecta de manera inalámbrica sensores y herramientas manuales de prueba a los dispositivos conectados puede proporcionar datos precisos sobre el estado de los activos al gerente de mantenimiento que trata de mitigar las fallas.
Sistema Computarizado de Gestión del Mantenimiento (CMMS) y Gestión de Órdenes de Trabajo (WOM)
Hay muchos Sistemas de Gestión de Activos Empresariales (EAM) y Sistemas Computarizados de Gestión del Mantenimiento (CMMS) disponibles. Un sistema CMMS basado en la nube brinda flexibilidad y facilidad de uso para gestión de activos, gestión del flujo y órdenes de trabajo y generación de informes. Muchos sistemas CMMS basados en la nube pueden estar listos y funcionando casi de inmediato.
Software de integración completa
Otra parte del sistema de gestión de datos crea el camino para la integración con y entre el control de supervisión y adquisición de datos (SCADA) de terceros, el Sistema de Planificación de Recursos Empresariales (ERP) y los sistemas EAM y CMMS, conectando directamente los departamentos de mantenimiento con métricas operativas. La integración de datos combinada con la gestión de datos y una interfaz de control móvil brindan al personal de operaciones y mantenimiento la capacidad de hacer un cruce de referencias entre la información de automatización del proceso con la actividad de mantenimiento y los registros de inventario.
| Tabla 1 – Rendimiento estándar sobre el mantenimiento basado en la condición |
|---|
| Fuente (en inglés): Guía de buenas prácticas del Departamento de Operaciones y Mantenimiento de Energía de EE. UU. de 2010 |
| Rentabilidad de la inversión | 10 veces |
| Reducción en los costos de mantenimiento | 25 % a 30 % |
| Eliminación de averías | 70 % a 75 % |
| Reducción del tiempo de inactividad | 35 % a 45 % |
| Aumento de la producción | 20 % a 25 % |
La diferencia
Agregar tecnologías predictivas o basadas en la condición para activos de la lista “dos” puede ser tan fácil como agregar un solo sensor o una cámara infrarroja con software inteligente, dando al personal de confiabilidad del mantenimiento la capacidad de comenzar con un paso pequeño y gradual hacia métodos predictivos.
Cuando los datos se recopilan y acumulan electrónicamente, los ingenieros de confiabilidad, gerentes de mantenimiento y otros profesionales pueden correlacionarlos desde diferentes tecnologías (p. ej., infrarroja, de vibración, de energía y SCADA) y compartir los datos en toda la empresa.
Los gerentes pueden evaluar la condición de la maquinaria en tiempo real y relacionar de inmediato esos datos con órdenes de trabajo y programar el mantenimiento planificado antes de que se produzca tiempo de inactividad no planificado. Los técnicos se benefician de las ventajas de seguridad del mantenimiento planificado en lugar de respuestas de emergencia. Además, la seguridad está a la vanguardia del uso de sensores inalámbricos que eliminan la necesidad de que el personal permanezca cerca de máquinas peligrosas o altos voltajes.
Parte de la tecnología y el software basados en la nube se puede instalar en paralelo a la red existente, limitando la participación del equipo de informática (TI). En muchos casos, los equipos de mantenimiento pueden adoptar los aspectos que abordan sus necesidades, todo con relativa facilidad, empleando el personal que tienen y escalando según lo deseen. Hasta ahora, realizar instalaciones y programas de este tipo requería de un reacondicionamiento costoso, más recursos humanos y grandes inversiones en la infraestructura de informática (TI). En la actualidad, con la aplicación gradual de tecnologías y la integración con cualquier sistema, esto se puede lograr con relativa facilidad.
Referencia
- 1. ANNUNZIATA, Marco y EVANS, Peter C., Industrial Internet: Pushing the Boundaries of Minds and Machines (informe), Fairfield, General Electric, noviembre de 2012.
Las transmisiones de los partidos de la liga de fútbol americano profesional requieren el monitoreo de la electricidad para asegurar un suministro sin interrupciones
Estudio de caso
El reto: monitoreo de energía en el campo en Green Bay
En septiembre de 2017, en un día inusualmente húmedo en Green Bay, Wisconsin, el equipo de Filmwerks International, Inc. acondicionó un estudio de transmisión televisiva en el estadio Lambeau Field para el partido de la liga de fútbol americano profesional entre los equipos de Green Bay y Chicago. El negocio principal de Filmwerks es proporcionar un sistema de suministro eléctrico ininterrumpido de reserva (UPS) para las estaciones de televisión que transmiten eventos deportivos profesionales y de entretenimiento, incluyendo fútbol americano, lucha libre, golf, artes marciales mixtas y conciertos. Para estos trabajos, todo el equipo de Filmwerks debe recibir alertas basadas en límites de medición personalizados que podrían revelar posibles problemas eléctricos.
Filmwerks opera un sistema UPS con un generador de 500 kilovatios para proveer a sus clientes que transmiten en directo partidos de fútbol americano. Para el trabajo en el Lambeau Field, la empresa utilizó cuatro monitores de electricidad trifásica 3540 FC con sondas de corriente flexibles para controlar el voltaje, los amperios, la frecuencia y la distorsión armónica total.
El monitor de electricidad ayuda a los profesionales a monitorear la entrada y salida de electricidad de las máquinas. Los equipos de trabajo pueden transmitir datos de electricidad vitales a la nube, luego acceder a la información de medición (que se muestra en gráficos que indican líneas de referencia y datos históricos de tendencias) utilizando una aplicación móvil o una interfaz de escritorio. Desde allí, los técnicos y gerentes pueden configurar límites para las alarmas que notifican al equipo de trabajo cuando las mediciones, como el voltaje o la corriente, están fuera del rango aceptado.
El enfoque: evolución del sistema UPS
Rick Fadeley, gerente de sistemas UPS de Filmwerks, se encarga de alertar a los clientes sobre cambios notables en la electricidad antes y durante los eventos. También proporciona informes completos después de que el árbitro da el pitido final. La capacidad de conectar múltiples monitores de electricidad semifijos para observar la entrada y salida trifásica, y que están conectados a la nube, le da a Filmwerks y a sus clientes confianza en el monitoreo de electricidad que provee la empresa.
Configuración de múltiples monitores de electricidad trifásica para garantizar el flujo continuo durante un partido de la liga profesional de fútbol americano
Este monitor de electricidad trifásica asegurará la energía adecuada durante un partido de la liga profesional de fútbol americano el jueves por la noche
“Tradicionalmente, hasta hace un par de años, en el negocio de la transmisión en directo siempre había dos generadores para redundancia. De modo que ni siquiera estaban conectados a la red eléctrica; estaban en modo inactivo en esos camiones de transmisión”, explicó Fadeley.
En muchos sentidos, Filmwerks es pionera en un enfoque más ecológico y confiable al proporcionar tecnología UPS a clientes que no pueden arriesgarse a interrupciones prolongadas debido a que hay mucho dinero de publicidad en juego. La empresa utiliza un diseño modular y bancos de baterías de vanguardia. Además, evita operar generadores y el uso de combustión de diésel, lo que reduce los costos de combustible de sus clientes. Los efectos son la reducción de la huella de carbono y minimización del ruido excesivo de la máquina. Para lograrlo, Filmwerks utiliza sistemas UPS silenciosos con batería de repuesto. Una gran ventaja para los clientes es su conocimiento y capacidad de monitorear de manera remota la transferencia de electricidad.
“A nuestros clientes les gusta y están seguros de que todo funciona bien”, dijo Fadeley. “También lo usamos para registrar datos. Obtenemos un punto de referencia sobre cuáles son las cargas críticas, qué anticipar y cómo conectar y cargar nuestras máquinas. También archiva datos. Podemos retroceder una semana o un mes y ver cómo se realizó ese espectáculo en particular y cómo consumía energía una máquina en específico. Una vez más, toda esta maquinaria está acondicionada para viajar, más o menos cada semana está en un lugar diferente y, a veces, con diferentes cargas eléctricas”.
Instauración: datos en tiempo real
Filmwerks depende de la electricidad de la red pública como principal fuente de alimentación para las operaciones de transmisión, por lo que el señor Fadeley reconoció la apremiante necesidad de contar con datos de energía en tiempo real al alcance del equipo de trabajo. Los remolques de Filmwerks están equipados con ocho unidades de aire acondicionado perso‑nalizadas para mantener los bancos de baterías a una temperatura ambiente estable. Con acceso a monitoreo remoto desde una aplicación móvil de su teléfono inteligente, el señor Fadeley y su equipo de trabajo pueden recibir alertas de cualquier problema de energía que requiera atención inmediata.
El equipo de trabajo de Filmwerks informa los datos de energía a cada cliente por instalación individual, por lo que puede determinar si algún componente eléctrico presentó problemas durante sus visitas anteriores.
El equipo de Filmwerks comienza la instalación en Green Bay
“Los datos son útiles especialmente al usar la electricidad en un muelle o de la red pública donde no se tiene el control. Somos un visitante en esta instalación. Tomamos lo que nos dan y esperamos que sea bueno. Si no lo es, nos gusta tener datos para revisarlos después del evento, especialmente si hay problemas. La próxima vez que tengamos que ir a ese estadio, sabremos a qué nos enfrentamos”, señaló el señor Fadeley.
Los beneficios: tranquilidad con una cámara térmica
Durante el montaje y emisión televisiva en Green Bay, Filmwerks instaló un sensor inalámbrico de imágenes térmicas afuera de uno de sus remolques personalizados. Rodeados por el zumbido de los remolques de transmisión, los miembros del equipo exploraron su mundo a través de un lente infrarrojo, después del asombro inicial que experimentaron. Se centraron en cómo el nuevo sensor de imágenes térmicas podía mejorar la capacidad de captura de datos visuales y, a la vez, entregar informes más completos a sus clientes.
Tras interactuar con el sensor inalámbrico de imágenes térmicas, el técnico de generadores y sistema UPS Dwight Johnson vio de inmediato el valor que el uso de esta cámara ofrece ya que puede verse si la maquinaria se calienta en tiempo real. Esto le da a Filmwerks la capacidad de saber qué sucede y cuándo.
La cámara térmica utiliza tecnología infrarroja para monitorear el cable de eléctrico ubicado en el panel eléctrico del remolque de Filmwerks
“Quiero ponerlo en los paneles de nuestra casa para saber lo que hace cada fase”, dijo el señor Johnson, destacando la importancia de las mediciones de temperatura y la identificación de los puntos calientes. El monitoreo remoto desde sus teléfonos inteligentes es una ventaja para sus clientes, así como la capacidad de registrar datos, configurar alarmas de temperatura y comparar imágenes térmicas con el paso del tiempo. Todos estos beneficios permiten que los técnicos de Filmwerks reaccionen de inmediato ante los problemas.
El equipo de trabajo configuró un sensor inalámbrico de imágenes térmicas para que tomara una imagen infrarroja cada cinco minutos y así monitorear un cable eléctrico ubicado en el panel eléctrico del remolque de la empresa. Normalmente, la exposición al sol puede afectar la medición de la temperatura del sensor térmico. No obstante, la cámara infrarroja se colocó bajo la cubierta del aparellaje eléctrico para que monitoreara durante la noche; por lo que el sensor no estuvo expuesto al calor solar.
Aunque esta sesión de monitoreo no detectó ningún cambio sospechoso en la temperatura de la superficie, el equipo de trabajo de Filmwerks se conformó con saber que recibiría una notificación en caso de un problema.
Stephen Satrazemis, quien supervisa al equipo de montaje de escenarios de Filmwerks, explicó cómo la aplicación ayuda al negocio. “Es muy importante para nosotros poder retirarnos, ir a nuestras habitaciones en el hotel y dormir durante la noche sabiendo que, si algo sale mal, vamos a recibir una alerta y vamos a saber qué sucedió”, expresó. “Si no lo sabemos, constantemente pensamos en eso o tenemos que despedir a alguien”.
