Supervisión del estado de Máquinas-herramienta

El trabajo eficiente y preciso de las máquinas herramienta es de importancia decisiva para la industria manufacturera moderna. El Condition Monitoring, es decir, la supervisión preventiva del estado de las máquinas, evita averías antes incluso de que se produzcan. La detección temprana de posibles problemas permite un mantenimiento eficiente y adaptado a la necesidad y constituye la base del Predictive Maintenance: el mantenimiento predictivo de máquinas. Con este método se pueden evitar tanto paradas imprevistas o daños como desplazamientos innecesarios del personal de servicio. Para ello se requieren datos de sensores exactos y precisos, una tecnología de comunicación fiable y un entorno cloud seguro.

En este contexto, los sistemas para supervisar el estado de las máquinas, como el Condition Monitoring (CM), adquieren cada vez más importancia. Este sistema permite vigilar de forma continua el estado de los componentes de la máquina y avisar con antelación de desgaste o fallos de funcionamiento. La monitorización de vibraciones desempeña aquí un papel clave, ya que se considera uno de los métodos más eficaces de supervisión de condición.

¿Por qué es útil e importante el condition monitoring en máquinas herramienta?

Las máquinas herramienta son los “corazones” de la industria manufacturera. Constituyen la base para la producción de una gran variedad de componentes en sectores muy distintos, por ejemplo en ámbitos clásicos como la construcción de maquinaria y de vehículos. Pero también en tecnología energética, infraestructuras críticas o la industria de bienes de consumo, los requisitos para máquinas herramienta y máquinas de mecanizado son elevados. Su alta precisión y rendimiento son, por tanto, decisivos para la calidad y la eficiencia de la producción.

El condition monitoring permite supervisar en tiempo real el estado de las máquinas y de sus componentes. El objetivo es detectar problemas antes de que provoquen fallos, interrupciones del proceso o reparaciones costosas. Un sistema de condition monitoring que funcione bien no solo minimiza fallos imprevistos, sino que también contribuye a prolongar la vida útil de los equipos y a reducir los costes de producción.

Mediante la captación continua de datos relevantes directamente en la máquina, los operadores pueden identificar con antelación signos de desgaste, fallos de funcionamiento o irregularidades. Así se puede realizar un mantenimiento preventivo antes de que sean necesarias reparaciones costosas. Además, el uso del condition monitoring puede ayudar a optimizar la operación de una máquina, por ejemplo identificando componentes sometidos a sobrecarga y, al mismo tiempo, monitorizando el consumo de energía.

Otro aspecto que avala el uso del condition monitoring es la creciente complejidad de las instalaciones. Las máquinas herramienta modernas constan de una multitud de componentes que interactúan y pueden influirse mutuamente. La supervisión de cada parte de la máquina, especialmente de los componentes más críticos, mediante sensores y sistemas inteligentes ofrece la posibilidad de detectar y corregir problemas directamente antes de que afecten a toda la producción.

El papel de la monitorización de vibraciones en máquinas herramienta

La monitorización de vibraciones es un componente central del condition monitoring. Es especialmente eficaz porque las vibraciones proporcionan una indicación directa del estado de muchos componentes de la máquina. Muchos problemas mecánicos como desequilibrios, rodamientos defectuosos, problemas de accionamiento o desalineaciones generan patrones de vibración característicos. Al registrar las vibraciones en distintos puntos de la máquina, se pueden detectar con antelación irregularidades y daños potenciales. Los sensores de vibración pueden instalarse en diferentes lugares, por ejemplo en rodamientos, ejes de transmisión o husillos. Cada uno de estos componentes tiene un patrón de vibración característico que indica su estado. Un aumento repentino de la amplitud de vibración puede indicar un defecto o desgaste y suele ser un primer indicio de una avería inminente.

El análisis de vibraciones es uno de los métodos más sencillos y rentables para supervisar el estado de una máquina herramienta. Proporciona una retroalimentación directa sobre el funcionamiento de la máquina. Los sensores de vibración modernos pueden aportar mediciones de alta precisión, midiendo tanto la frecuencia como la amplitud de las vibraciones. Con estos datos, las fuentes de fallo pueden diagnosticarse y clasificarse de forma fiable.

Y también de forma remota, independientemente de dónde se encuentre la máquina. No es necesaria una inspección rutinaria in situ; la información está disponible en cualquier momento y lugar para las personas autorizadas. Sobre todo en instalaciones grandes o descentralizadas, esto ahorra recursos humanos y financieros considerables y reduce la huella de CO2 al evitar desplazamientos innecesarios. Los operadores tienen siempre a la vista el estado de sus activos; las empresas de servicio y los fabricantes de máquinas pueden ampliar su cartera de servicios en base a los datos.

En principio, el condition monitoring es adecuado para todas las máquinas. Pero cuanto mayor es la carga mecánica, más importantes se vuelven los datos en tiempo real. El IIoT ya ofrece hoy todas las posibilidades para ello — y muchas aplicaciones de la Industria 4.0 no serían posibles sin él. Por eso, ahora es el momento adecuado para empezar.

Análisis inteligentes del estado en la nube

La base la forman los datos de sensores que se registran en la máquina y se transfieren a la nube. Allí se analizan y evalúan los datos de la máquina. Cualquier desviación respecto a un valor objetivo definido es un posible indicio de una anomalía. Los sistemas más complejos utilizan analítica de datos inteligente basada en IA y machine learning para mirar al futuro: ¿cuándo es el momento óptimo para el próximo mantenimiento?, ¿cuándo llega un componente al final de su vida útil? Las respuestas a estas preguntas las proporcionan normalmente sensores de vibración, sensores de temperatura y sensores de velocidad de giro, aunque también son posibles otros tipos y combinaciones. Los datos de los sensores se transfieren a través de un gateway a un entorno cloud seguro y se evalúan para supervisar el estado de la instalación y predecir posibles fallos. Así, la monitorización de vibraciones es un método probado y fiable para componentes rotativos. Analizando los patrones de vibración se pueden detectar con antelación daños potenciales. Vibraciones elevadas pueden deberse a desequilibrios, problemas de rodamientos o desalineaciones. Estos pueden afectar negativamente al rendimiento de las instalaciones y, en el peor de los casos, provocar fallos.

Pequeña, integrada y autónoma: la tecnología adecuada

Para poder aprovechar plenamente el potencial del condition monitoring en cualquier lugar y en cualquier máquina, necesitas una solución con suministro energético independiente, un diseño compacto y conectividad integrada. El sensor IoT minion es una solución flexible, sin mantenimiento y autónoma de este tipo. No necesita una fuente de alimentación externa, ni infraestructura de red, ni una solución cloud separada, y apenas ocupa espacio. Es fácil y rápida de instalar, incluso en condiciones constructivas desfavorables. Se ofrece directamente una solución cloud. Gracias a estas características, puedes equipar rápidamente y de forma rentable cualquiera de tus máquinas con sensores para recopilar datos operativos importantes, incluso sin conocimientos especializados o de TI extensos.

Ventajas del condition monitoring y de la monitorización de vibraciones en máquinas herramienta

La implementación del condition monitoring — con la tecnología adecuada — puede lograr grandes efectos para tu empresa con un esfuerzo asumible.

Sensores pequeños, gran efecto: ventajas de un vistazo

Entre las ventajas más importantes se incluyen:

• Funcionamiento sin contratiempos y menos tiempos de parada
• Mayor utilización de la máquina y productividad
• Protección de activos valiosos, mayor vida útil de las máquinas
• Gestión eficaz del mantenimiento
• Información valiosa para análisis más complejos

Retos particulares en la supervisión del estado y la monitorización de vibraciones en máquinas herramienta

A pesar de las muchas ventajas, en la práctica también existen diversos retos al implementar el condition monitoring y la monitorización de vibraciones.

Complejidad y variedad de las máquinas

Las máquinas herramienta son muy complejas en su diseño y funcionalidad. Cada máquina es única y tiene requisitos específicos para la supervisión del estado. Por ello, no siempre es fácil seleccionar el sistema de monitorización adecuado para cada máquina. La instalación de sensores y su integración en el sistema de control existente también puede suponer un reto. Para obtener resultados significativos, los sensores deben instalarse en los puntos correctos de la máquina, lo que puede ser problemático especialmente en máquinas complejas o con varias partes móviles. El sensor IoT minion es tu pequeño ayudante en cualquier posición de montaje y se adapta a cualquier máquina. Gracias a su diseño compacto, también puede utilizarse sin problemas en espacios de instalación reducidos. El montaje se hace lo más cómodo posible con adaptadores adecuados y se elimina por completo el cableado engorroso.

Volumen de datos y análisis

Otro problema es la enorme cantidad de datos que se genera al supervisar continuamente una máquina. Los datos recopilados mediante la medición de vibraciones deben almacenarse y procesarse de forma eficiente para poder evaluarlos en tiempo real. Esto requiere infraestructuras de TI potentes y herramientas de análisis avanzadas para derivar decisiones fundamentadas a partir de los datos en bruto. Los algoritmos de machine learning y la inteligencia artificial ofrecen nuevos enfoques, pero también plantean nuevas exigencias a la tecnología y al know-how de los usuarios. O bien utilizas nuestro minion y consigues el máximo impacto con el mínimo esfuerzo: tras la instalación, el minion está listo para usar de inmediato y lleva los datos capturados directamente a autosen.cloud o, a través de un broker MQTT, al entorno cloud que elijas. Sin intervenir en la infraestructura de TI, sin herramientas de análisis adicionales y sin conocimientos de programación.

Costes de implementación

La instalación de un sistema de condition monitoring basado en la monitorización de vibraciones requiere inversiones iniciales. Estas incluyen los costes de los sensores, el hardware para la recopilación y el procesamiento de datos, y el software para el análisis y la evaluación. A menudo se suma un esfuerzo de personal no despreciable para configurar hardware y software. Especialmente para empresas pequeñas que no disponen de un gran presupuesto, estas inversiones pueden ser una barrera. Sin embargo, los ahorros a largo plazo gracias a la reducción de costes de mantenimiento y a una mayor disponibilidad de las máquinas suelen hacer que esta inversión resulte económicamente razonable.

Conclusión: una cuestión de competitividad

En toda empresa de fabricación, la productividad, la eficiencia y la rentabilidad dependen en gran medida de la fiabilidad de las máquinas utilizadas y de un servicio técnico optimizado. El uso del condition monitoring aporta ventajas competitivas en términos de costes operativos, de ciclo de vida y de mantenimiento, capacidad de suministro y rendimiento. Por tanto, la supervisión de máquinas herramienta supone un gran reto, pero una oportunidad aún mayor. Según la aplicación, las posibilidades van mucho más allá de la mera supervisión: desde la planificación de trabajos de mantenimiento y la detección de desgaste hasta la captura y documentación de KPIs operativos importantes como la Overall Equipment Effectiveness (OEE).

El condition monitoring y, en particular, la monitorización de vibraciones son herramientas imprescindibles en la tecnología de fabricación moderna. Permiten la detección temprana de fallos, medidas de mantenimiento preventivo y una optimización a largo plazo del tiempo de funcionamiento de las máquinas. Las ventajas son evidentes: mayor disponibilidad de las máquinas, menores costes de mantenimiento y mejora de la calidad del producto.

Los retos asociados a la implementación y uso de estos sistemas, como la complejidad de las máquinas y el análisis de grandes volúmenes de datos, requieren una planificación cuidadosa y el uso de tecnologías adecuadas. Aun así, las ventajas superan a los retos, especialmente en una industria cada vez más dependiente de la automatización y la eficiencia.