Mantenimiento preventivo y predictivo con un PLC Arduino
3 junio, 2020 por
Mantenimiento preventivo y predictivo con un PLC Arduino
Andrei Postolache

Mantenimiento preventivo

En un entorno de automatización industrial, el objetivo del mantenimiento preventivo es evitar las averías actuando antes de que ocurran. Esto se hace generalmente reemplazando las piezas de desgaste antes del final de su vida útil. También puede conseguirse mediante acciones de limpieza o de lubricación. El ejemplo más claro es el mantenimiento de vehículos, en el que el aceite, las correas, los filtros y otros elementos se sustituyen de forma programada, antes de que su desgaste provoque averías.

Este sistema permite planificar la intervención, ya que la máquina o instalación funciona correctamente. Conociendo de antemano los recursos necesarios, puedes planificar una parada preventiva que afecte lo menos posible a la producción.

Mantenimiento predictivo

El mantenimiento predictivo es una variante dentro del mantenimiento preventivo, que consiste en analizar y medir el desgaste de los elementos para sustituirlos en cuanto presentan síntomas que predicen el fallo, antes de que éste se materialice. Se suelen utilizar técnicas analíticas como la termografía, el diagnóstico por vibraciones, mediciones eléctricas (como el aumento del consumo del motor).
Este sistema es el mejor en términos de fiabilidad, porque permite saber con certeza que un elemento debe ser reemplazado.


          Ventajas

          Las principales razones por las que el sector industrial depende del mantenimiento preventivo son:

          • Reducir significativamente el coste de la reparación que incluye: gastos de material, personal, de servicios subcontratados...

          • Evitar los daños en las máquinas o instalaciones, en caso de una reacción en cadena causada por el fallo.

          • Reducir al mínimo las pérdidas de producción, que no sólo se limitan a la cantidad de producto que se ha interrumpido, sino también a la parada de la planificación debido al retraso de las entregas y, especialmente, al mal servicio si la situación afecta a los clientes.

          • Eliminar los riesgos para las personas porque algunas averías pueden causar accidentes muy graves.

          Creación de un sistema de mantenimiento preventivo

          Para crear una estructura capaz de controlar el sistema de mantenimiento preventivo, deben definirse tres aspectos muy importantes:

          • Definir los activos. Numerar cada máquina o instalación, darle un nombre para que todo el personal lo llame de la misma manera... En este paso, sería conveniente definir la criticidad del activo, es decir, lo importante que es, y lo que ocurre si está fuera de servicio. Para ello, es importante tener en cuenta las consecuencias de una parada.

          • Definir los procedimientos. Lo ideal sería empezar con la documentación del fabricante. La mayoría de las acciones están incluidas en el manual de la máquina. Casi siempre será necesario añadir nuevas acciones, porque el entorno y el uso no son exactamente como el fabricante pretendía. Otra herramienta muy útil es el registro de fallos de cada máquina. Con él se puede analizar lo que ha fallado en el pasado, y cómo se puede evitar que el incidente reaparezca inesperadamente.

          • Definir la cadencia. Los fabricantes a menudo dan orientación sobre la frecuencia con la que deben repetirse las acciones. La forma más fácil es aplicar estas directrices y modificarlas con el tiempo, dependiendo de los resultados. En ciertos entornos, las máquinas pueden estar sujetas a un desgaste mayor o menor que el previsto por el fabricante, por lo que es necesario adaptar los períodos para optimizar la relación coste/beneficio.

          Implementación

          Para crear un sistema automatizado, podrías utilizar la última tecnología de Industrial Shields en cuanto a la adquisición de datos y la comunicación; para ello te recomendamos un M-Duino 21+ with GPRS. La idea es simple, hay que instalar sensores en cada máquina en los puntos críticos donde se necesita un mantenimiento preventivo.

          Toma como ejemplo una fábrica con varias máquinas funcionando al mismo tiempo, donde puedes encontrar motores eléctricos, compresores, robots, cintas transportadoras y prensas hidráulicas.
          Tu controlador lógico programable basado en el PLC industrial de Arduino se encargará de recoger la información de los sensores que analizarán los siguientes parámetros:

          • En el caso de los motores, un fallo muy común es la sobrecarga, que puede hacer que el motor funcione mal o se queme. Para ello, debes instalar un medidor de consumo eléctrico que, en caso de superarse sus límites, active una alarma y desconecte el motor para que no se dañe.

          • En muchas fábricas, el aire comprimido se utiliza generalmente para alimentar varias máquinas. Podría interesarte instalar un sensor de presión a la salida del compresor para controlar la presión correcta en todo momento, ya que de lo contrario podría causar un mal funcionamiento de las otras máquinas.

          • En cuanto a los robots, por ejemplo en el caso de la soldadura, es necesario cambiar, aparte de otros elementos, la boquilla de soldadura y su calibración. Para ello, sólo tienes que consultar la guía del fabricante para ver cuántos ciclos hay que hacer. Por medio de un programa, puedes crear un planificador que, con los datos recogidos en relación a los intervalos de cambio, te permita anticiparte antes de que salgan las piezas mal soldadas.

          • La velocidad de las cintas transportadoras es un factor muy importante en cuanto a la producción y por ello, podemos instalar un sensor de presencia en un punto determinado que nos indique las piezas que pasan en un intervalo de tiempo determinado y en caso de no cumplirlo nos indicará que la cinta no está funcionando correctamente y necesita ser revisada, por ejemplo, engrasada.

          • En el caso de las prensas hidráulicas, es muy importante que la presión del aceite sea correcta porque, si no lo es, puede deformar las piezas o el troquel. Para tener el control de este parámetro, puedes instalar un sensor de presión de aceite..

          Esto es solo un ejemplo de la versatilidad que puede tener un sistema de mantenimiento preventivo combinado con IioT, ya que puede aplicarse a todo tipo de máquinas o procesos, añadiendo parámetros de medición como la temperatura en los motores, el espesor de las diferentes piezas, etc.

          Como hemos dicho, el controlador PLC Arduino recogerá los datos de todos los sensores y, cuando se registren los niveles críticos, activará las alarmas. Al mismo tiempo, creará un registro para cada máquina con los intervalos de fallo para que también pueda hacer un mantenimiento predictivo. Estos registros pueden almacenarse en la nube o en un servidor al que la empresa puede acceder desde cualquier lugar.

          A continuación verás un diagrama de conexión para entender mejor el proceso.




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          Mantenimiento preventivo y predictivo con un PLC Arduino
          Andrei Postolache
          3 junio, 2020
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