Sensores inalámbricos en el monitoreo de activos: resistencias y recelos

El refrán “Lo único constante es el cambio”, aunque cliché, nunca ha tenido más sentido que en los tiempos presentes.

El mundo digital está lleno de variables y los cambios se producen con relativa frecuencia, siendo la tecnología el motor de muchos de ellos.

A pesar de que el cambo es cada vez más una constante y forma parte de nuestra vida cotidiana, la gente tiende a resistirse. Y es comprensible. Puede resultar difícil adaptarse a algo nuevo, a una nueva rutina, a una nueva tecnología.

Desde un nuevo miembro del equipo que se incorpora al grupo, otro que se marcha o quizás la propia empresa que atraviesa algún tipo de cambio organizativo, adoptando nuevas tecnologías y procesos. Todo ello conlleva cierto grado de complejidad y dificultad para las personas involucradas.

Desde un punto de vista más personal, en Dynamox, una empresa de tecnología centrada en la monitorización de activos, sentimos dicha resistencia a diario. Hace unos años, introdujimos en el mercado sensores inalámbricos de vibración y temperatura. Podemos decir, sin falsas modestias, que fuimos pioneros en este tipo de tecnología, junto a otros pocos actores del mercado mundial.

Naturalmente, no faltaron los recelos, algunos de los cuales persisten todavía. Muchos analistas, acostumbrados al método tradicional de recopilación de datos de vibraciones, con ordenadores de mano, en rutas fuera de línea -cada quince días, cada mes o incluso más espaciadas-, miraban con incredulidad una nueva tecnología completamente inalámbrica y una plataforma de análisis basada en la nube. Y, en efecto, se trata de algo verdaderamente disruptivo, que, con el tiempo, ha cambiado la rutina con la que llevaban muchos años trabajando los analistas más experimentados.  

Sabemos que muchos líderes encuentran resistencia a la hora de implantar nuevas tecnologías en sus equipos, y que muchos técnicos se encuentran con colegas que también pueden resistirse a nuevas formas de trabajar. A continuación, enumeramos algunas de las principales fuentes de resistencia que hemos escuchado a lo largo de los años y nuestra humilde opinión sobre cada una de ellas, con la esperanza de que este texto pueda ayudarle a superar algunos de estos obstáculos.

“¿Con estos sensores inalámbricos veré los mismos datos de vibración que con el sistema tradicional?”

Son tecnologías distintas, con el mismo principio, pero con componentes electrónicos y mecatrónicos distintos. Incluso la forma de instalación puede cambiar en relación con los sistemas tradicionales (imán versus pegamento versus tornillo). El número y la colocación de los sensores inalámbricos también pueden cambiar si pensamos en una comparación uniaxial (tradicional) versus la triaxial (sensor inalámbrico).

Sin embargo, seguramente estas variaciones no deberían ser discrepantes hasta el punto de perjudicar el análisis (considerando sensores inalámbricos de calidad). La identificación de los datos de frecuencias excitadas en la máquina debe ser la misma o muy similar, ya que se trata de la mecánica del activo.

En Dynamox, con el fin de garantizar la exactitud de los datos recopilados, hacemos varias comparaciones de nuestro sistema con los sistemas tradicionales/acelerómetros de referencia calibrados.

En suma, sí, con el cuidado de utilizar la misma frecuencia máxima, los mismos filtros y parámetros, los datos recogidos por los sensores inalámbricos de calidad deben ser muy similares o incluso idénticos a los sistemas tradicionales, como se puede ver en el siguiente ejemplo sobre los datos recogidos en una bomba, para el espectro de velocidad y los gráficos de autocorrelación de forma de onda.

“Así que, con sensores inalámbricos, ¿podré detectar los mismos fallos que con mi sistema tradicional?”

Creemos que el análisis asertivo es una combinación de los siguientes factores: 1) un buen sistema de recopilación de datos; 2) buenas herramientas de análisis y detección en el sistema de monitorización; 3) buenos ajustes para optimizar el uso del sistema; y 4) un buen analista de vibraciones.

Suponiendo que se cumplan los tres primeros puntos -y creemos que el sistema Dynamox ofrece la calidad necesaria para ello- seguirá siendo importante que haya un analista cualificado para realizar el análisis (o doble comprobación), así como la acción recomendada. Y ahí volvemos al tema de la resistencia que comentábamos antes. Suele pasar que el analista ha trabajado toda su vida con el mismo sistema de análisis y está acostumbrado a manejarse en esa rutina. Es natural que el cambio a otro sistema se vea con alguna cautela, pero entonces queda la siguiente pregunta: ¿es el analista un analista de una única plataforma o realmente tiene la formación y los conocimientos técnicos para el análisis? 

A lo largo de los años, hemos visto que incluso los analistas más exigentes pueden adaptarse a un nuevo sistema, si es de calidad y aporta ventajas que justifiquen el cambio del sistema X al sistema Y. Es decir, sí, con un buen sistema inalámbrico de monitorización y personas capacitadas para manejarlo, se podrán detectar los mismos fallos que con el sistema tradicional. Y lo mejor, todo ello con sistemas de recopilaciones mucho más frecuentes y sin la necesidad de inspectores en el campo, lo que optimiza la mano de obra, sumando puntos positivos en favor de nuestro producto.

“No confío en que los datos se guarden en la nube, prefiero que el almacenamiento sea local”

Esta resistencia es quizá una de las más fuertes. Normalmente, la escuchamos más en los equipos de TI, pero no es algo restringido y suele ser una opinión compartida con otras áreas.

En Dynamox, creemos que lo que garantiza la seguridad son los procesos y las personas cualificadas y no el hecho de trabajar en un servidor local. Además, ¿cuál es la probabilidad de que un servidos local sobreviva al mismo número de ciberataques que un servidor en línea de uno de los cuatro grandes players del marcado (Google, Amazon, Azure, Oracle) sabiendo que la proporción es de 1 a 10.000?

Otro punto es que trabajar en la nube tiene diversas ventajas. Por citar algunas:

• No hay necesidad de mantener una infraestructura física, sujeta a desastres naturales ni tampoco mantenimiento in situ;
• Disponibilidad y facilidad de acceso: en términos de acceso, al estar en la nube, se puede acceder al software de análisis desde cualquier lugar y en cuestión de segundos y no sólo dentro de la empresa, como ocurre en el caso de los servidores locales;
• Seguridad de los datos: en los últimos años, se ha evolucionado mucho en encriptación y controles de acceso. Esta línea Dynamox cuenta con varias certificaciones de seguridad de datos para garantizar que se siguen las mejores prácticas: ISO 27001, ISO 27701 y ISO 27018;
• Gestión de alarmas: el sistema en la nube facilita la gestión en línea, con el envío de casos críticos por correo electrónico, por ejemplo, posibilitando acciones inmediatas a fin de evitar averías o corregirlas;
• Integración de datos: los datos en la nube también facilitan las integraciones entre software y la centralización de datos.

“Esta automatización de las recopilaciones mediante sensores inalámbricos hará que yo, como inspector, pierda mi trabajo”

Este es, a veces, un temor de las personas implicadas en este proceso de recopilación de datos de las máquinas en campo. Pero hemos visto con nuestros clientes que hay una gran demanda de mano de obra en el mercado, sobre todo de mano de obra cualificada. Lo que vemos, por lo tanto, es una reasignación de mano de obra, especialización y mejora técnica, para tareas que producen aún más valor añadido.

“¿Este software tiene todas las herramientas que tiene mi software tradicional? ¿Perderé calidad de análisis?”

Es cierto que la primera versión del software de Dynamox, anterior a 2019, carecía de herramientas más especializadas para el análisis. Sin embargo, poco a poco se fueron haciendo actualizaciones, con la incorporación de nuevas herramientas de análisis, nuevos gráficos, nuevos cuadros de mando y cosas así, siempre escuchando a nuestros socios y clientes.

Nadie nace grande, ¿verdad?

Y estas actualizaciones frecuentes son uno de los mayores beneficios de una plataforma en la nube, ya que las actualizaciones son transparentes para los usuarios, lo que significa que no hay necesidad de descargar un nuevo programa, una nueva actualización ni tampoco de pagar por una nueva licencia.

Volviendo a la cuestión de las herramientas, hoy en día, el software Dynamox dispone de varias herramientas de vibración capaces de ayudar a los analistas más exigentes en un diagnóstico asertivo. Por nombrar algunas:

⦁ Telemetría con recopilaciones de hasta 1 en 1 minuto con frecuencia máxima de hasta 13 kHz;
⦁ Gráficos de tendencias por bandas con alarmas;
⦁ Envolvente Espectral;
⦁ Forma de onda circular;
⦁ Autocorrelación;
⦁ Cepstrum;
⦁ Orbitales;
⦁ Cascadas de todos los gráficos espectrales;
⦁ Base de rodamientos para registro de modelos;
⦁ Filtros de paso alto, paso banda, paso bajo y frecuencia central;
⦁ Distintas métricas: pico, pico a pico, RMS, curtosis, factor de cresta, factor de cresta plus.

Además, el sistema cuenta con un módulo de detección automatizada, dashboards para gestionar la vista de los procesos de mantenimiento e integraciones con diversas plataformas. Otro punto por comentar es la integración con el módulo sensorial del sistema, responsable de guardar todos los registros de las inspecciones de campo realizadas por los usuarios del sistema a través de la Aplicación Móvil.

“¿Cómo se calibran los sensores inalámbricos? ¿Qué garantiza que generarán datos fiables?”

Los sensores inalámbricos, debido a la facilidad de instalación y al hecho de que suelen estar instalados de manera fija en las máquinas, caracterizan una nueva realidad en términos de cantidad, es decir, es habitual que las empresas adopten de manera masiva la instalación de cientos y miles de sensores. Por lo tanto, es altamente inviable calibrar periódicamente cada uno de ellos, como se hace con los colectores offline.

Sin embargo, la buena noticia es que, para la tecnología utilizada en los sensores Dynamox, que emplea acelerómetros capacitivos MEMS con salida digital, esta calibración periódica ni siquiera es necesaria.

Todos los sensores presentes en los DynaLoggers (data loggers de Dynamox), ya sean acelerómetros o sensores de temperatura, están calibrados por los respectivos fabricantes, es decir, los dispositivos ya se calibran en el propio proceso de producción. Además, los fabricantes de los acelerómetros MEMS utilizados en los DynaLoggers corrigen la ganancia y la sensibilidad de cada acelerómetro con rutinas de compensación almacenadas en la memoria interna del sensor. Cada vez que se activa el dispositivo, se cargan los valores de compensación, lo que evita la necesidad de calibraciones posteriores.

Otro punto es que los DynaLoggers se someten a comprobaciones dentro de nuestro riguroso proceso de calidad, en el que Dynamox cuenta con la certificación ISO 9001.

La tecnología MEMS tiene una gran fiabilidad en relación con las caídas y los impactos sobre el sensor. Algunos estudios muestran que el mecanismo de fallo más común en los acelerómetros MEMS se debe a la fatiga, lo que significa que la degradación del dispositivo se produce más comúnmente debido a problemas de uso del sensor. Las investigaciones también muestran que el tiempo medio hasta el fallo (MTTF) por fatiga de los elementos mecánicos de un acelerómetro MEMS es de aproximadamente 1,9×1081 s (en el peor de los casos), lo que indica que los sensores MEMS tienen una gran resistencia a la fatiga mecánica. Incluso en condiciones de degradación acelerada (a alta temperatura, frecuencia y amplitud), la tasa de fallo estimada se ve poco comprometida. Por lo tanto, basándonos en varios estudios de robustez disponibles en la literatura y en la validación práctica con nuestros clientes, se puede afirmar que, con una vida útil estimada en torno a los 5 años, un DynaLogger no sufre cambios en su respuesta en este periodo.

Prueba de ello es el siguiente gráfico de la respuesta en frecuencia de un DynaLogger que fue probado antes de su instalación en campo, poco después de su fabricación (línea azul) y posteriormente probado de nuevo años más tarde, con varias marcas de uso (imagen de al lado) en la curva resaltadas en rojo punteado.

Los analistas de mantenimiento predictivo y otros profesionales del sector ya han señalado las ventajas y beneficios de implantar sensores inalámbricos para supervisar los activos. Joel Nunes, especialista en vibraciones de Dynamox, afirma:

“En los más de 30 años que llevo en el área predictiva, he utilizado muchos tipos de captadores de vibraciones.  Estas tecnologías de monitorización inalámbrica fueron una grata sorpresa y han sido grandes aliadas para aumentar la seguridad y fiabilidad de los activos. Desde hace algunos años dedico, junto a Dynamox, mis esfuerzos al desarrollo de tecnologías en este ámbito. ”

Y, por último, Antonio Marcos Silva, analista de vibraciones de Alcoa, añade:

“Los sensores inalámbricos han cambiado la cultura de mi lugar de trabajo. Un dispositivo sencillo, robusto, de bajo mantenimiento, que proporciona información democrática, sin perder calidad y fiabilidad. Pasos sólidos hacia la Industria 4.0. Hoy, uso el sistema Dynamox en mi día a día y una de las principales ganancias de este sistema es la retirada del inspector del área de riesgo, permitiendo destinar más tiempo al análisis asertivo y, consecuentemente, mejorar los resultados para la empresa.”

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