Sistemas de Monitoreo en Línea | ¿Cómo Elegir?

26 de marzo de 2019

Acelerómetro inalámbrico PHANTOM® y sensor de temperatura para monitoreo de condición en línea de equipos rotativos

¿Qué es el Monitoreo en Línea?

El monitoreo en línea es el proceso de utilizar sensores montados de forma permanente para verificar regularmente el estado de una máquina. El monitoreo en línea no debe limitarse únicamente a sensores de vibración. Dado que existen muchos modos de falla diferentes, es mejor utilizar una variedad de tipos de sensores para monitorear las variables necesarias y garantizar una advertencia temprana de fallas.

Los sistemas de monitoreo en línea pueden ser cableados o inalámbricos. Con los recientes avances en tecnología de baterías y transmisión inalámbrica, el monitoreo en línea inalámbrico del estado de las máquinas se ha vuelto más fácil, menos costoso y tecnológicamente avanzado en comparación con las soluciones cableadas tradicionales.

¿Qué es el Análisis de Vibraciones?

El análisis de vibraciones es una herramienta muy útil y poderosa que se utiliza para identificar condiciones problemáticas dentro de un sistema mecánico. Es muy fácil identificar problemas en maquinaria rotatoria basándose en la geometría conocida de los componentes rotativos del sistema combinada con las condiciones de operación. Comparar la firma de análisis de vibraciones del sistema a lo largo del tiempo con lecturas anteriores o patrones conocidos basados en parámetros y alarmas industriales establecidos puede ayudar a planificar y programar el mantenimiento.

Diferentes Tipos de Parámetros de Monitoreo en Línea:

El análisis de vibraciones periódico o basado en tiempo se realiza utilizando un instrumento portátil. Existen varios tipos diferentes de instrumentos portátiles, incluidos medidores generales, recolectores de datos basados en rutas, recolectores de datos multicanal y más. Para obtener más información sobre los recolectores de datos de vibración, consulte nuestro artículo: El Mejor Analizador de Vibraciones.

El análisis de vibraciones por monitoreo en línea utiliza un sistema de sensores montados permanentemente para permitir el registro de mediciones de vibración sin intervención humana. Existen dos tipos principales de monitoreo de vibración en línea: Monitoreo en línea y monitoreo de vigilancia.

Sistemas de monitoreo de vibración en línea:

Los sistemas de análisis de vibraciones por monitoreo en línea son sistemas de protección. Estos sistemas son típicamente sistemas cableados con sensores montados permanentemente que se utilizan para proteger los equipos. Los sistemas de protección de monitoreo en línea cumplen con el estándar de la industria API (American Petroleum Institute) 670. Estos sistemas son muy costosos de adquirir, instalar y mantener en comparación con sus equivalentes de monitoreo de reconocimiento.

Los sistemas de análisis de vibraciones por monitoreo de reconocimiento son sistemas de vigilancia de vibraciones. Estos sistemas están ganando una popularidad abrumadora a medida que el costo de la tecnología continúa disminuyendo.

Estos sistemas también han sido tradicionalmente cableados, pero con los nuevos avances tecnológicos están adoptando rápidamente una variedad de opciones inalámbricas. Los sistemas de vibración de monitoreo de reconocimiento no son sistemas de protección API; sin embargo, son muy adecuados para la mayoría de los equipos mecánicos rotativos.

Monitoreo en Línea de Análisis de Vibraciones por Cable:

Al seleccionar el sistema adecuado para su aplicación, se deben considerar algunos factores clave. ¿Se encuentra la máquina que requiere monitoreo en una atmósfera peligrosa? ¿O rodeada de fluidos? Si es así, hay pocas opciones inalámbricas disponibles y los sensores de análisis de vibraciones cableados probablemente sean la única opción para la aplicación.

Del mismo modo, si la máquina es crítica (según lo determinado por su potencial de que las fallas afecten la salud, la seguridad, el medio ambiente, la calidad o los costos de operación y mantenimiento), entonces se pueden seleccionar soluciones de análisis de vibraciones cableadas, siempre que el equipo pueda cumplir o superar los requisitos técnicos. Para comprender mejor los requisitos técnicos, considere leer nuestro artículo: Fundamentos del Análisis de Vibraciones.

Monitoreo en Línea de Análisis de Vibraciones Inalámbrico:

Al evaluar sistemas de análisis de vibraciones inalámbricos, se deben contemplar las mismas consideraciones anteriores. Además, se debe considerar:

Topología de red: ¿El sistema considerado es un sistema inalámbrico punto a punto o de malla? Los sistemas punto a punto requieren comunicación directa entre cada sensor y su receptor designado. En los sistemas de sensores inalámbricos en malla, todos los sensores se comunican entre sí o se comunican con una combinación de repetidores y gateways para lograr una transmisión de señal exitosa.

Protocolo de comunicaciones: ¿Qué protocolos de comunicaciones o combinaciones de protocolos de comunicaciones utiliza el sistema inalámbrico? ¿Podría este protocolo interferir con otras señales o procesos dentro de la instalación? ¿El protocolo o la combinación de protocolos cumple con los requisitos de transferencia de datos deseados?

Existen muchos tipos diferentes de protocolos de comunicaciones a considerar, incluidos, entre otros, Bluetooth, Bluetooth de Baja Energía (BLE), 900 MHz, celular, Wi-Fi, Ethernet, sistemas de control y más. Para los sistemas de monitoreo de vibraciones inalámbricos, el estándar BLE más nuevo es, con diferencia, el mejor. Bluetooth de Baja Energía ofrece un consumo de energía muy bajo, una tasa de transferencia de datos muy alta y una distancia de transferencia de datos alcanzable muy larga.

Requisitos de energía: Como con cualquier sistema, es muy importante comprender qué requisitos de energía tendrá el sistema. En muchos entornos industriales, 24 VDC es la alimentación de control común y 110/220 VAC es la alimentación de servicios general. El consumo no es la única consideración en dispositivos con batería, sino también en dispositivos de alimentación permanente como los receptores inalámbricos. Un estándar nuevo y emergente es 5 VDC, que coincide con la alimentación del puerto USB. Este nuevo estándar es, con diferencia, la opción más aceptada universalmente, implementada y la mejor para el consumo.

Para dispositivos alimentados por batería como sensores inalámbricos, es verdaderamente un equilibrio entre sus necesidades de reconocimiento de máquinas y la duración de la batería. Wi-Fi, 900 MHz, celular y Bluetooth tradicional no son amigables con la batería.

Bluetooth de Baja Energía puede lograr una vida útil de batería de 4 a 6 años con una batería de 3.7V 1/6 de celda D y aún así realizar lecturas de 3,200 líneas de resolución 8 veces al día. Por el contrario, la misma batería puede lograr una duración de 9 meses a 1 año realizando las mismas lecturas de resolución cada 10 minutos.

¿Qué tan Accesibles son sus Datos de Análisis de Vibraciones?

Bases de datos abiertas: Sus datos son suyos, las bases de datos deben ser totalmente abiertas. Debe poder acceder a sus datos sin preocupaciones ni penalizaciones como resultado de la tecnología propietaria. Con nuestros sistemas PHANTOM®, puede acceder a su base de datos con cualquier software basado en SQL o MySQL, dándole la opción de vincularlos a otros software como Scada, Historian y más.

¿Es desarrollador? Utilice nuestros sensores de monitoreo de vibraciones en su propio sistema. Ofrecemos APIs para que los desarrolladores integren PHANTOM® a su propio framework. La arquitectura de las APIs de PHANTOM® le permitirá acceder y controlar un número infinito de sensores y gateways para configurar alarmas y tiempos de grabación.

¿Qué Tipos de Sensores Están Disponibles?

No se trata solo del análisis de vibraciones: aunque el análisis de vibraciones es una herramienta poderosa, no es el único indicador de las etapas tempranas de una falla. Es muy importante considerar otras variables que deben medirse, como temperatura, velocidad, corriente y otras variables de proceso como presión y flujo. La tecnología más reciente como la que se encuentra en el sistema PHANTOM® ofrece la mayor variedad de tipos de entrada de sensores, incluido un sensor de uso general inalámbrico.

¿Diagnósticos de Aprendizaje Automático e Inteligencia Artificial?

¿Pueden los sensores y la tecnología subyacente soportar los últimos protocolos IIoT (Internet Industrial de las Cosas)? Las alarmas ISO y de frecuencia de falla de rodamientos ya no son suficientes. Con el monitoreo inalámbrico en línea PHANTOM®, el sistema aprenderá el comportamiento de su máquina y sus parámetros de operación medidos por los sensores para determinar qué es normal y alertarle cuando algo no sea normal.

PHANTOM® incluye 3 tipos de aprendizaje:

RMS: Es el proceso de aprendizaje más simple (pero no menos confiable). Durante este período, PHANTOM® rastreará el RMS de velocidad, aceleración y envolvente de aceleración para definir un comportamiento posterior.

Alarmas de envolvente: Durante el proceso de aprendizaje, nuestro sistema de monitoreo en línea evaluará cada uno de los espectros para determinar un comportamiento normal en cada una de las frecuencias correspondientes. Así, en el futuro, PHANTOM® sabrá cuándo aparece una frecuencia desconocida o cualquier otra frecuencia conocida aumenta en amplitud.

Fallos preestablecidos de rodamientos y cajas de engranajes: Se hace énfasis en el seguimiento de fallos preestablecidos de rodamientos y cajas de engranajes.

Conclusiones:

Como puede ver, hay muchas variables que se deben considerar al evaluar y seleccionar en última instancia un sistema de monitoreo en línea inalámbrico para la evaluación del estado de los activos. No todos los sensores o software son iguales, así que considere las mejores opciones para su caso de uso y tome una decisión informada.