Introducción al Mantenimiento Predictivo (PdM/CBM)

La operación continua de máquinas industriales, es indispensable para que las plantas puedan cumplir con sus compromisos de producción. Pero las máquinas pueden fallar durante la operación, por lo que es importante realizar acciones periódicas de mantenimiento para aumentar su vida útil o mantenerla operativa y productiva.

Existen diversas estrategias de mantenimiento para equipo rotativo industrial, pero entre las más conocidas e implementadas, podemos nombrar al mantenimiento: Correctivo, preventivo y predictivo.

Se le llama mantenimiento correctivo a la estrategia en la que se permite que las máquinas operen hasta su falla, sin tomar ninguna medida preventiva.  Una vez la máquina esté inoperativa es atendida para su rehabilitación. Este enfoque, tiene como ventajas principales que permite el máximo período productivo de las máquinas y que evita el costo de las acciones preventivas. Sin embargo se corre con el riesgo de que el daño producido, genere altos sobrecostos por reparación y horas extras de trabajo no programado, pérdida de producción, largo tiempo improductivo del proceso, entre otros.

El mantenimiento preventivo, es aquel en el que se estima un período de vida útil u operativa de las máquinas y se realizan intervenciones de optimización sobre ellas durante paros programados antes de llegar al límite de tiempo estimado de falla. Este enfoque, tiene como ventajas principales que reduce el número de fallas y paros inesperados, así como, que el mantenimiento se realiza en el momento más conveniente para la empresa. Sin embargo se corre el riesgo de reparar, reemplazar o realizar intervenciones sobre máquinas que no lo necesitan, así como que las intervenciones  sobre las máquinas aumenten su probabilidad de falla.

El mantenimiento predictivo (PdM) o mantenimiento basado en condición (CBM), es aquel en el que se detectan de manera anticipada las fallas, monitoreando variables específicas durante la operación de las máquinas, con la frecuencia necesaria y la tecnología apropiada. Una vez se identifica el potencial de falla, se reporta y se estima el tiempo productivo disponible para planear un paro y realizar las intervenciones necesarias. Este enfoque, tiene como ventajas principales que las intervenciones de mantenimiento, sólo se realizan para los equipos que reportan probabilidad de falla y cuándo se estime conveniente parar, brindando más tiempo de operación eficiente. Adicionalmente, el número de fallas y paros inesperados se reduce y se extiende el tiempo de vida de las máquinas. Dentro de sus desventajas principales puede citarse: el costo de los instrumentos, el tiempo de capacitación del personal y el costo de los servicios de ingeniería asociados a este enfoque.

Las técnicas predictivas o de monitoreo de condición, aplicadas con mayor frecuencia sobre máquinas rotativas industriales,  como parte de una estrategia de mantenimiento predictivo, son las siguientes:

Análisis de vibraciones:

Se basa en el principio de que las máquinas rotativas en operación vibran con cierto patrón e intensidad, en función del estado de sus componentes internos en rotación.

Para medirla se utilizan colectores portátiles y sistemas de monitoreo continuo, colocando sensores de vibración lo más cerca a los apoyos de los ejes de las máquinas y capturando con el instrumento colector el patrón de vibración de los puntos medidos. Si los niveles aumentan y los patrones cambian, es posible detectar si hay un problema así como conocer de qué se trata.

El análisis de vibraciones permite detectar entre otras las siguientes fallas en maquinaria rotativa: Desbalanceo de rotor, desalineación, holguras estructurales y de eje-agujero, problemas en rodamientos y engranajes, cavitación, turbulencia, lubricación pobre o excesiva, fallas eléctricas, problemas en poleas y otros elementos de transmisión, entre otros

Termografía:

Permite relacionar los cambios de temperatura superficial de equipos industriales con incrementos del desgaste, fugas de vapor, cambios eléctricos, entre otros.

Para la ejecución de esta técnica, se utilizan cámaras termográficas que permiten a distancia, obtener imágenes de los objetos coloreadas según la temperatura que se irradie por cada uno en el cuadro.

La termografía permite detectar en maquinaria rotativa el sobrecalentamiento de rodamientos, ejes, conexiones eléctricas de motores, partes móviles de máquinas, entre otros. También es utilizada para detectar fugas de gases, sobrecalentamiento de circuitos eléctricos, transformadores, entre otros.

Ultrasonido:

El sonido o la energía acústica por encima de 20 KHz, se considera ultrasonido y no puede ser percibido por el oído humano. Las fugas de gases, los rodamientos en falla temprana, defectos en cajas de engranajes, defectos de lubricación, entre otros, producen en algunos casos sonidos ultrasónicos, por lo que para su detección, se requiere de un sensor y colector de ultrasonidos para medir las señales y demodularlas a un rango de frecuencia que se encuentre dentro de los niveles audibles por el ser humano.

Análisis de aceites:

El aceite como lubricante y factor esencial para el correcto funcionamiento de algunas máquinas, puede ser extraído de ellas en pequeñas cantidades para ser analizado en un laboratorio y determinar:

• La presencia de metales u otros materiales que corresponden a componentes internos de la máquina y confirmar desgaste.
• Verificar si el aceite se encuentra en buenas condiciones para realizar su trabajo.
• Determinar la presencia de contaminantes que puedan llevar a un desgaste prematuro de la máquina.

Pruebas eléctricas estáticas y dinámicas en motores:

Permiten conocer la calidad del aislamiento, el circuito de potencia, el estator, el rotor, el entrehierro y la calidad de la energía de motores eléctricos, realizando pruebas estáticas o con el motor detenido y pruebas dinámicas o con el motor en operación y con carga.

Para ambas pruebas se utilizan colectores especiales o evaluadores de circuitos, que se conectan en el caso de las pruebas estáticas, directamente a los componentes del motor que conducen la corriente y en el caso de las pruebas dinámicas a componentes del tablero de control de potencia de los motores a analizar.

Inspecciones visuales:

Aunque no son consideradas como una técnica predictiva, definitivamente es una estrategia muy efectiva y económica para detección de fallas en progreso. Consiste en la toma y reporte de registros de incidencias evidentes alrededor de las máquinas tales como: derrames de líquidos, fugas, componentes sueltos, obstrucciones e incluso ruidos y olores, así como la lectura y registro de indicadores de las máquinas como termómetros, manómetros, entre otros.

Cada técnica predictiva tiene alcances específicos e idoneidad para la aplicación en ciertas máquinas o componentes industriales, sin embargo como en la medicina humana, la mejor práctica es correlacionar diferentes técnicas en una máquina para lograr diagnósticos más acertivos y a tiempo.

Debe tener en cuenta que la aplicación de una técnica predictiva por si sola se considera como monitoreo de condición (CM) y para que esta haga parte de una estrategia de mantenimiento predictivo, deben realizarse acciones de corrección y optimización en paros programados sobre las máquinas analizadas y reportadas, así como realizar un seguimiento periódico para mantener bajo control el conocimiento del período productivo de la máquina y contar con el apoyo de la dirección de mantenimiento y sus colaboradores.