Industria 4.0: soluciones inteligentes de rodamientos

Las soluciones inteligentes de rodamientos permiten evaluar las condiciones importantes de funcionamiento de una máquina, una planta o un producto y transmitir los datos a una unidad de control. Como fabricante de rodamientos, Schaeffler y sus productos desempeñan un papel decisivo en la Industria 4.0. Puesto que los rodamientos se responsabilizan del guiado y el posicionamiento y, al mismo tiempo, soportan las fuerzas y los movimientos, en dichos rodamientos se detectan inmediatamente muchas variaciones del proceso de producción o de los mismos productos. Ello también incluye las variaciones en el estado de desgaste y lubricación de los rodamientos. La medición precisa de los datos de Condition Monitoring (estado de la lubricación, las partículas de desgaste, la temperatura, las vibraciones y las frecuencias), así como de las fuerzas, los pares motores y las velocidades, permite obtener una imagen virtual precisa del estado de la máquina, de la mayoría de procesos (monitorización de procesos) y del estado de producción.

La digitalización y las TI sientan las bases para una conexión completa de la red de desarrollo, producción, los productos acabados y el mantenimiento; éste es el objetivo de la iniciativa Industria 4.0. Con ello se pretenden reducir los costes de producción, los tiempos de desarrollo y el tamaño de los lotes. El propósito general es que la producción se organice autónomamente, que los productos sepan en todo momento su posición en los procesos de producción y que las máquinas tengan sus propias unidades independientes de control. Para conseguir esta red de producto/máquina y máquina/máquina es necesaria una estrecha colaboración de dos disciplinas técnicas que hasta ahora no habían tenido mucho que ver la una con la otra: la ingeniería mecánica y las TI.

La condición básica para una producción inteligente y conectada en red es poder contar al 100% con la maquinaria de producción y poder planificarla con seguridad. Una producción que sepa organizarse por sí misma también requiere métodos completamente nuevos en materia de control de calidad. En una producción conectada en red y automatizada, las paradas no programadas y las piezas defectuosas conducen rápidamente a una situación caótica. La monitorización del estado de la máquina y de los múltiples procesos de producción es el reto principal de la ingeniería mecánica en la iniciativa Industria 4.0.

En primer lugar, mediante sensores, datos y software, la maquinaria y los productos estarán en mejores condiciones para “autodiagnosticar” su estado y, con ello, sus necesidades de mantenimiento. En teoría, ello permitirá equilibrar y mejorar la ocupación de las máquinas, así como la precisión y disponibilidad de los procesos. Sin embargo, la condición previa para todo esto es la capacidad de convertir los datos registrados en información útil y medidas concretas. A su vez, ello supone que el comportamiento de los procesos de producción, las máquinas y los productos pueda preverse cuantitativa y cualitativamente. ¿Cómo se consigue?

La nueva tecnología de sensores de Schaeffler permite medir las tensiones del material directamente en los ejes motrices y convertirlos en una señal precisa de par motor. ¿Por qué tiene tanta importancia para la Industria 4.0? En muchas máquinas, la unidad de control calcula el par motor como valor nominal para el motor y lo establece electrónicamente. Los sensores del par motor funcionan con mayor precisión y pueden montarse exactamente en el punto en que se deban medir un par motor determinado. Así, las temperaturas ya no ejercen ninguna influencia sobre los sistemas hidráulicos o el rozamiento en los reductores interconectados. La tecnología de los sensores del par motor ya se aplica en la maquinaria agrícola.

Los sensores no solo permiten medir el par motor, sino también la velocidad, de modo que se puede calcular la transmisión de potencia. El par motor, la velocidad y la potencia se pueden monitorizar constantemente. A través de estos datos es posible determinar el historial de las cargas que han tenido que absorber los rodamientos y el mecanismo completo de transmisión y, de este modo, extraer conclusiones adicionales, por ejemplo, acerca de la vida útil residual.

El FAG SmartCheck de Schaeffler es un sistema online que proporciona información completa sobre el estado de los componentes de la máquina, mientras tiene en consideración otros parámetros, como el par motor. Este dispositivo forma parte de la unidad de control de la máquina y, por consiguiente, está integrado en el proceso de monitorización.

El FAG Wear Debris Check monitoriza el incremento de partículas o contaminantes en los circuitos de aceite, por ejemplo en los reductores industriales, y evalúa esta información según su tamaño y material. Estos sistemas de sensores se pueden integrar fácilmente en los sistemas de control y monitorización. Si se combinan con el análisis de vibraciones, se pueden identificar los componentes defectuosos de un reductor. Esto permite automatizar por completo la planificación de los plazos de entrega, los pedidos de recambios y las reparaciones.

El paso siguiente será poder predecir el momento en que deberán cambiarse los materiales para el servicio o la sincronización y el alcance de las reparaciones necesarias gracias al Condition Monitoring y a la monitorización de los procesos. O también el grado en que habrá que ajustar la ocupación de la máquina para poder realizar el mantenimiento simultáneo de varias máquinas de la misma línea de producción.

Los modelos innovadores de negocio representarán un progreso importante para la iniciativa Industria 4.0, puesto que el funcionamiento en red requiere el intercambio de información entre los fabricantes, los fabricantes de maquinaria, los explotadores y los equipos de mantenimiento. Este intercambio de información no sólo comportará que los fabricantes de rodamientos ofrezcan soluciones de rodamientos a sus clientes, sino también la monitorización, el diagnóstico y los paquetes de servicio. Sin embargo, esto únicamente funcionará como modelo de negocio si las máquinas y los componentes mecánicos tuvieran una vida útil máxima y su ejecución permitiera el mantenimiento y otros servicios adecuados. Todo ello comportará cambios importantes en los departamentos de diseño. Temas como el consumo energético, las máquinas modulares, la facilidad de servicio y la redundancia cobrarán un significado absolutamente nuevo.