Los rodamientos inteligentes dotan de inteligencia a las máquinas

2015 febrero 04, 08:30 CEST

La revolucionaria tecnología de los rodamientos inteligentes respaldará la creación de máquinas inteligentes, afirmó Filippo Zingariello, Director de Desarrollo Estratégico Global de SKF. 

Definir una máquina inteligente no es una tarea fácil. Al principio de la era de la computación, se pensaba que se trataba de una computadora cuyas respuestas eran idénticas a las de un ser humano. En este sentido, se dio a la palabra “máquina” el significado de “computadora”. Si buscamos “máquina inteligente” en Google, todavía encontraremos muchísimos trabajos futuristas en esta línea.

El diccionario de términos científicos y técnicos de McGraw-Hill ofrece la siguiente definición: “Una máquina que utiliza sensores para monitorear el entorno y ajustar sus acciones para llevar a cabo tareas específicas ante la incertidumbre y la variabilidad”. Los ejemplos citados incluyen a los robots industriales equipados con sensores y a los vehículos autoguiados que dependen de la visión, más que a las líneas pintadas.

En el campo de la ingeniería, pensamos que una máquina inteligente es un sistema mecánico que puede cuidar de sí mismo: una máquina capaz de autodiagnosticarse de manera precisa, que puede comunicar rápidamente su condición a un operario, para que el problema pueda resolverse lo antes posible. Podría ser cualquier cosa, desde un coche de alta gama hasta una máquina compleja en una línea de producción. Esto es lo que se sobreentiende por “incertidumbre y variabilidad”: además de reaccionar frente a los cambios de su entorno, una máquina inteligente debe cuidar de sí misma, para poder seguir trabajando con la máxima eficiencia.

Esto no quiere decir que una máquina inteligente no necesite mantenimiento, lo que sí es un sueño futurista, sino que utiliza su inteligencia incorporada para detectar posibles problemas y agilizar los procedimientos e intervalos de mantenimiento. Por supuesto, todas las piezas mecánicas son susceptibles de presentar fallas. El truco es detectar esto de manera proactiva, como parte de un régimen previsto de monitoreo de condición, y tomar medidas con antelación, en lugar de esperar a que falle la máquina, con la consiguiente pérdida de tiempo y dinero para repararla.

Las máquinas inteligentes dependerán de varios factores críticos. El más importante, por mucho, es la información. Sin datos, no puede haber inteligencia ni diagnóstico. Es necesario reunir estos datos y transmitirlos para su análisis y procesamiento, lo que a su vez requiere sensores, transmisión de datos y potencia de procesamiento. En SKF, ya tenemos amplia experiencia en todas estas áreas y estamos listos para pasar al siguiente nivel.

Presentación de SKF Insight 

La respuesta inmediata parece ser simplemente un mejor monitoreo de condición, al que se le añade una serie de sensores para leer sus signos vitales y luego transmitirlos por WiFi a un punto central. Pero ahora existe una solución mucho más eficaz, que se ha dado en llamar SKF Insight: la solución recopila y transmite los datos del proceso independientemente, desde el mismo corazón de la máquina, utilizando un componente fundamental de la ingeniería: el rodamiento.

SKF Insight convierte un simple rodamiento en una central de diagnóstico. Esto se logra incluyendo un diminuto sensor inalámbrico, autoalimentado, que transmite en tiempo real información sobre las condiciones del proceso. Perfecciona el monitoreo de condición mucho más de lo que era posible en el pasado. La tecnología, presentada en Hanover en 2013, requirió tres años de intensa investigación, que incluyó la fabricación de sensores más pequeños, la superación de los retos de la generación de energía y el desarrollo de un singular envasado para los sensores y la electrónica.

El monitoreo de condición convencional detecta los primeros signos de falla a través de la medición de las vibraciones provocadas por los cambios en la superficie del rodamiento. Pero esto significa que ya se ha comenzado a producir el daño. En lugar de localizar este deterioro, SKF Insight detecta la condición que provoca la falla del rodamiento antes de que pueda afectarlo, e inmediatamente pone esta información a disposición de los operarios.

Los circuitos electrónicos en miniatura, impulsados por el movimiento del mismo rodamiento, transmiten estos datos del proceso a través de un enlace inalámbrico. No es necesario el suministro externo de energía. Esto hace que la tecnología sea sumamente discreta, porque no hay cables que entren para suministrar energía, ni cables que salgan para enviar las señales. Esto significa que puede funcionar en lugares donde anteriormente hubiera sido imposible. Imagínese, por ejemplo, tratar de obtener señales de un engranaje giratorio: sería un verdadero desastre, con cables enredados por todas partes. Con SKF Insight, se pueden obtener señales desde cualquier lugar. Además, ya estamos desarrollando soluciones para aplicaciones exigentes en turbinas eólicas y en la industria siderúrgica.

Desarrollamos SKF Insight porque sabemos que los rodamientos raramente fallan mientras están en funcionamiento en condiciones normales como consecuencia de factores como la fatiga subsuperficial. En cambio, las causas de las fallas son generalmente el mal uso o la negligencia: lubricación insuficiente, por ejemplo, o hacer funcionar el rodamiento en condiciones diferentes de las originalmente especificadas. El sensor incorporado de Insight mide los parámetros críticos que provocan la falla temprana del rodamiento, como la contaminación del lubricante o la temperatura, lo que permite a los operarios tomar las medidas correctivas, mientras la maquinaria sigue funcionando. La consecuencia directa es que se evitan fallas costosas y perjudiciales, con lo que se reduce el costo total de propiedad de los activos y se prolonga la vida útil de las máquinas. También ayuda a los ingenieros a valorar con mucho más detalle las diversas causas que pueden afectar el cálculo de la vida útil del rodamiento.

Al aplicar los sensores directamente en el interior del rodamiento, SKF Insight identifica el riesgo de falla incluso antes de que se produzcan daños microscópicos.

Los algoritmos y el diagnóstico de SKF pueden identificar las variaciones de rendimiento, la contaminación del lubricante y problemas de lubricación, lo que permite modificar las condiciones de funcionamiento para evitar que se produzcan daños.

Al integrar servicios de diagnóstico de activos y evaluación de la salud del rodamiento en SKF Insight, podemos enviar información sobre las condiciones reales de funcionamiento a servidores en la nube para un diagnóstico remoto. Esto permite comprender mejor los riesgos de daños y fallas futuros.

Replantear el mantenimiento

SKF Insight ofrece a los ingenieros de mantenimiento una nueva herramienta poderosa, para mantener la maquinaria en perfectas condiciones, con muchas más funciones que el tradicional monitoreo de condición. Esto significa que el mantenimiento se puede llevar a cabo en el momento justo (incluso podemos llamarlo “mantenimiento adaptable”), en lugar de guiarse por un programa estricto, sin relación con la condición real de la maquinaria o sus componentes.

La tecnología inalámbrica inteligente en el interior del rodamiento permite su configuración en redes inteligentes, que se comunican entre sí a través de puertas de enlace inalámbricas. La puerta de enlace puede ser local para la máquina o para la planta.

El cliente recibe la información del sistema para su análisis con SKF @ptitude Analyst, o dicha información se envía a un centro de diagnóstico remoto a través de la nube de SKF. Desde aquí, se pueden suministrar tableros de mando e informes al operario de la planta, al fabricante de la máquina, a SKF o a cualquier otra persona autorizada con acceso a Internet. La inclusión de SKF en la lista de “destinatarios” es un punto importante, ya que su asistencia para recopilar e interpretar datos será vital gracias al profundo conocimiento de la empresa en materia de rodamientos y máquinas.

Como los rodamientos son autónomos, pueden utilizarse en el mismo corazón de una máquina, donde antes era imposible incluir sensores. Este es un gran progreso para el mantenimiento basado en la condición en tiempo real, que también proporciona una comprensión mucho mejor del entorno operativo. Contar con un conocimiento tan profundo de las condiciones de funcionamiento, en tiempo real, incluso podría permitir la actualización de una máquina, la prolongación de su vida útil o el aumento de su potencia más allá de su especificación inicial.

Los sensores se comunican entre sí y con la puerta de enlace inalámbrica; de ese modo, se crea una “red en malla” que proporciona información de toda la máquina y de toda la planta.

SKF Insight hace que el monitoreo de condición esté ampliamente disponible para muchas aplicaciones, especialmente en aquellas en las que anteriormente era imposible. Gracias a esto, se está probando en sectores como el de la energía eólica, los ferrocarriles y la siderurgia.

Condiciones difíciles

SKF Insight también ofrece enormes beneficios potenciales a sectores como el de la energía eólica, en el que los costos de mantenimiento son astronómicos. En algunas aplicaciones de energía eólica en el mar, cambiar el rodamiento principal de una turbina eólica es tan costoso que debilita el caso empresarial, hasta el punto de poner en riesgo la construcción misma de la turbina. En este caso, el uso de rodamientos inteligentes permitiría monitorear las cargas y las condiciones de lubricación en funcionamiento, lo que ayudaría notablemente a prevenir el desarrollo de daños en las condiciones del proceso.

Ya estamos trabajando con nuestros clientes en el desarrollo de SKF Insight para el monitoreo de turbinas eólicas. La solución obtiene información dinámica del rodamiento en el estado de funcionamiento real, que posteriormente comunica de manera inalámbrica a los centros de monitoreo remotos o a los equipos locales de mantenimiento. La solución que se está estudiando realizará el monitoreo de la velocidad, la vibración, la temperatura y la lubricación del rodamiento. Lo más importante es que puede retroadaptarse, por lo que podría mejorar el potencial operativo de las turbinas nuevas y de las miles que ya están en funcionamiento en todo el mundo.

Se está desarrollando una solución similar, para más adelante, para utilizar en rodamientos de cubos de ruedas en el segmento ferroviario. Estos componentes fundamentales normalmente se cambian a intervalos fijos, independientemente de su condición. SKF Insight crea una manera rentable de recopilar datos de monitoreo de condición, para que la vida útil del rodamiento y los intervalos de cambio puedan determinarse en función de las condiciones reales de funcionamiento, en lugar de las previstas.

La capacidad de monitorear y transmitir información sobre las condiciones de funcionamiento revolucionará el sector de los rodamientos, en términos de planificación de mantenimiento, costo total de propiedad y maximización de la eficiencia de las máquinas. Los rodamientos han sido considerados durante mucho tiempo el corazón de la maquinaria giratoria. Ahora, al conferirles inteligencia, SKF Insight los convierte también en el cerebro. Va más allá del tradicional monitoreo de condición, a lo que podría llamarse la “confiabilidad del futuro”: localizar posibles problemas antes de que se produzcan y tomar inmediatamente las medidas correctivas.

SKF Insight ya se está utilizando en aplicaciones de alto rendimiento, como las turbinas eólicas. Pero pensemos en la máquina en la que pasamos la mayor parte de nuestro tiempo: el automóvil. Pensemos en todos los problemas que podrían evitarse con este tipo de inteligencia avanzada, así veremos por qué la tecnología plasmada dentro de SKF Insight es verdaderamente una revolución: unir los rodamientos al monitoreo de condición.

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