Monitorización de maquinaria en buques para mantenimiento predictivo

Por: Francisco Ballesteros Robles, responsable de formación en Preditec. Grupo Álava

Las nuevas filosofías de mantenimiento persiguen la optimización de los procesos para obtener la máxima disponibilidad y fiabilidad al coste mínimo. De entre todas estas filosofías hoy destaca el Mantenimiento Centrado en Fiabilidad (RCM, Reliability Centered Maintenance). El RCM defiende que siempre que un modo de fallo sea monitorizable, la estrategia de mantenimiento óptima será el Mantenimiento Basado en la Condición (CBM o PdM), si no fuese posible aplicar CBM, entonces se plantearía el mantenimiento a intervalos fijos o al fallo. Entiéndase que “monitorizable” significa que técnicamente es posible la monitorización del estado de la máquina y que desde el punto de vista económico, la inversión se justifica.

Las tecnologías de monitorización de la maquinaria rotativa, tanto principal como auxiliar, se han desarrollado de manera muy significativa en los últimos años al verse potenciadas por los avances en los campos de la inteligencia artificial e internet. La incorporación de sistemas basados en diagnóstico automático y diagnóstico remoto, eliminan las dificultades típicas a las que nos enfrentamos cuando pretendemos monitorizar maquinaria crítica en un buque.

Dificultades para monitorizar maquinaria en buques

La mayor de las dificultades que compromete los resultados de un sistema de monitorizado de maquinaria en el sector naval es la imposibilidad de mantener un experto analista predictivo a bordo. Por lo tanto, nos enfrentamos a una mayor dificultad en la medida de los datos necesarios para la monitorización en comparación con la industria, la falta de analistas a pie de máquina que puedan confirmar de manera inmediata los diagnósticos que requieran mediciones adicionales, y la progresiva pérdida de funcionalidad del sistema de monitorizado si éste no se mantiene.

Soluciones para la monitorización de la maquinaria en buques

Las dificultades enumeradas anteriormente son superables si realizamos el diseño adecuado del sistema de monitorizado.

Para ello, el sistema de monitorizado deberá funcionar de manera autónoma, poco asistida. Se requerirá el envío de la información obtenida por los sistemas de monitorización de vibraciones y otros parámetros a un centro de monitorizado en tierra, donde expertos analistas elaboren los informes de diagnóstico predictivo.

Será también conveniente que el sistema de monitorizado cuente con funciones de diagnóstico automático para la detección de las averías más graves y que necesiten acciones urgentes.

Sistemas de mantenimiento basado en la condición para maquinaria crítica de buques

Los sistemas de monitorización de la condición de la maquinaria rotativa y alternativa buscan la predicción de las averías de la maquinaria crítica con semanas, incluso meses de antelación mediante la toma de datos de vibración y su procesamiento. Los sistemas de mantenimiento predictivo basados en colectores portátiles de vibración, han evolucionado hacia sistemas automáticos que no requieren la intervención humana en la fase de toma de datos. La recolección automática de los datos de vibración, produce beneficios en el mantenimiento de la maquinaria por tres razones fundamentales.

La primera de ellas es la reducción drástica de los intervalos de toma de datos. Los sistemas actuales de monitorización pueden tomar datos de manera continua.

La segunda es el menor coste de explotación. La recolección de los datos de forma automática elimina los costes de mano de obra para la recolección de la vibración de la máquina. Además, se automatiza y simplifica la logística de la toma de datos de vibración, al no ser necesaria la colaboración del personal de mantenimiento a bordo.

La tercera, y última, es la mejora de la calidad de los datos tomados. La repetibilidad de los datos guardados es mayor, puesto que siempre se mide en el mismo punto de la máquina, con el mismo sensor y en las condiciones de velocidad y carga que hayamos programado.

La función principal de un sistema de diagnóstico predictivo es identificar los riesgos operacionales a corto y largo plazo para establecer prioridades en los trabajos de mantenimiento. Los sistemas de diagnóstico predictivo facilitan información al personal del buque sobre los riesgos presentes y futuros que provocan pérdidas de disponibilidad de las máquinas y sobre el rendimiento de las mismas.

El beneficio de estos sistemas se traduce en la inmediata detección e identificación de averías para preparar un calendario de las intervenciones de manera precisa, reduciéndose así considerablemente los costes derivados de paradas imprevistas o por un exceso de mantenimiento preventivo y optimizando de este modo la vida de los rodamientos, engranajes y otros elementos mecánicos.

Un sistema de monitorizado de maquinaria no ha de basarse exclusivamente en la información de la vibración. Aunque ésta es muy significativa para establecer prioridades en trabajos de inspección, mantenimiento, modificaciones y paradas programadas, cualquier otro parámetro indicativo del deterioro de la maquinaria debe contemplarse. Para ello se define la “Matriz de Salud del Activo” que permite la visualización en una sola pantalla del estado de los diferentes modos de fallo de cada una de las máquinas. Esta matriz incorpora la información de las diferentes tecnologías (vibraciones, ultrasonidos, análisis de aceites, etc.) para obtener el estado de la máquina en relación a sus modos de fallo más sensibles. La visualización de estos datos en un modo gráfico facilita la localización de alarmas en la maquinaria monitorizada en continuo con el fin de alertar al personal de la posible degradación de la condición mecánica y la pérdida de la condición funcional. De esta manera, se optimizará la operación de la maquinaria, para reducir las paradas no planificadas por averías imprevistas.

La información procesada con la información sobre el estado de la maquinaria crítica se transmite al sistema de información del buque para aparecer en las pantallas del puente.

Algunas sociedades de clasificación han desarrollado programas de aprobación para reconocer a las compañías proveedoras de servicios de monitorización en buques, como el programa no. 416 de DNV-GL.

Modos de fallo detectables mediante la monitorización

La maquinaria rotativa puede monitorizarse para seguir la evolución de fallos potenciales tales como: desequilibrios, desalineaciones, holguras, fallos en rodamientos, fallos en engranajes, problemas en motores eléctricos, problemas en la impulsión de la maquinaria hidráulica, problemas con las correas y poleas de transmisión, bancadas demasiado débiles, o resonancias, entre otros.

Maquinaria monitorizable en un buque

La maquinaria crítica susceptible de ser monitorizada en un buque comprende los motores diésel propulsores, las bombas (aguas dulces, aguas saladas, combustible, aceite de control, aceite de lubricación, aceite hidráulico y contra incendios), ventiladores (impulsión y extracción), turbos, motores eléctricos propulsores, cajas reductoras, generadores, motores diésel generadores, compresores de aire, chumaceras, y fan coils, entre otra.

Beneficios

El paso de la estrategia preventiva (a intervalos fijos) a la estrategia predictiva (según condición) tiene como consecuencia diversos beneficios.
Entre ellos destacan el aumento de la disponibilidad de la maquinaria, la mejora de la fiabilidad global, la reducción del índice de intervenciones/año de los equipos, la reducción de los riesgos de mortalidad infantil (por errores humanos en las reparaciones) al producirse menos intervenciones de mantenimiento, la reducción del gasto en repuestos, pues el número de intervenciones a lo largo del ciclo de vida del activo puede reducirse hasta a la quinta parte (en rodamientos), o la reducción de la mano de obra.

Además, la monitorización tiene como consecuencia la reducción de accidentes y el aumento de la seguridad.

Si aprovechamos los datos de la monitorización para establecer un programa de análisis causa raíz de los fallos (RCFA), reduciremos los fallos en general y especialmente los fallos catastróficos.

Además, disminuirán los costes de los seguros industriales, al alcanzar la planta mejores KPIs y, por lo tanto, reducir el riesgo para la compañía aseguradora.

Conclusión

Las operaciones de mantenimiento a intervalos fijos tienen como consecuencia trabajos innecesarios que elevan los costes de mantenimiento y aumentan el riesgo de averías por errores humanos en las reparaciones innecesarias.

La estrategia predictiva, basada en el estado de la maquinaria del buque, es mucho más racional, pero requiere un buen sistema de monitorizado de la condición. Las tecnologías de la información actuales permiten que desde tierra se realicen diagnósticos predictivos en remoto para optimizar las operaciones de mantenimiento y así conseguir la máxima rentabilidad en el negocio.