Descripción general de la monitorización de condiciones
Monitoreo de condiciones (CM) es la práctica de medir de forma periódica o continua y análisis de tendencias parámetros de funcionamiento del equipo — principalmente vibración, la temperatura y los indicadores de rendimiento, para evaluar el estado de la maquinaria, detectar a tiempo los fallos incipientes y programar el mantenimiento en función del estado real, en lugar de seguir un calendario fijo. Es el motor técnico que hay detrás de mantenimiento predictivo y mantenimiento basado en el estado (CBM): en lugar de reparar una máquina cuando se avería (reactivo) o de someterla a una revisión periódica independientemente de si necesita mantenimiento o no (basado en el tiempo), las intervenciones se programan en función del estado real del equipo.
1. Definición: ¿Qué es la monitorización del estado?
En esencia, la monitorización del estado transforma los datos brutos de los sensores en una imagen actualizada continuamente del estado de las máquinas. Al registrar el comportamiento de una máquina cuando está en buen estado y vigilar las desviaciones respecto a esa referencia a lo largo del tiempo, un analista puede detectar los primeros indicios de una avería —a menudo meses antes de que se produzca— y planificar una reparación adaptándola a la producción, en lugar de a la avería.
La monitorización del estado es fundamental para los programas modernos de mantenimiento centrados en la fiabilidad. Proporciona la base de datos necesaria para tomar decisiones basadas en el estado que maximizan el tiempo de actividad de los equipos, reducen los costes de mantenimiento, previenen fallos catastróficos y optimizan el inventario de piezas de repuesto. El marco general para la puesta en marcha de un programa de este tipo se describe en ISO 17359, en el que se establecen las directrices generales para seleccionar parámetros, fijar límites y actuar en función de los resultados.
2. Monitorización del estado frente a mantenimiento predictivo, preventivo y reactivo
The terms monitorización de condición, mantenimiento basado en condición, mantenimiento basado en la condición y mantenimiento predictivo se utilizan de forma imprecisa y a menudo de manera intercambiable, pero describen cosas distintas. Distinguirlos aclara la mayor parte de la confusión en torno al tema.
- Monitorización de la condición (CM) es el actividad de medición — recopilación y seguimiento de tendencias de parámetros como la vibración y la temperatura para evaluar el estado de una máquina. «Monitorización basada en la condición» y «monitorización del estado de la máquina» hacen referencia a la misma actividad.
- Mantenimiento basado en condición (CBM) es el estrategia de mantenimiento que actúa sobre dichas mediciones: el trabajo se desencadena por el estado medido de la máquina y no por el calendario. El CM aporta la evidencia; CBM la decisión de reparar es el mantenimiento.
- Mantenimiento predictivo (PdM) va un paso más allá: extrapola la tendencia del estado para estimar forecast la vida útil restante, de modo que la reparación puede programarse en el último momento responsable. Mantenimiento predictivo es el CBM con una estimación del tiempo hasta el fallo asociada.
- Mantenimiento preventivo (basado en tiempo) realiza el mantenimiento del equipo según un calendario fijo independientemente de su condición, mientras que el mantenimiento reactivo (hasta el fallo) espera a que se produzca la avería. Ambos ignoran el estado real de la máquina, que es exactamente lo que mide la monitorización de la condición.
En resumen: la monitorización de la condición es el dato, el mantenimiento basado en la condición es la acción y el mantenimiento predictivo es la previsión. Los tres se basan en las mismas mediciones de monitorización descritas a continuación.
3. Tecnologías principales de monitorización
Ninguna técnica por sí sola lo abarca todo. Un programa bien desarrollado combina varias medidas complementarias, de modo que cada una de ellas confirme y perfeccione a las demás.
- Análisis de vibraciones (primario): El indicador más completo del estado de la maquinaria. Detecta defectos mecánicos tales como desequilibrio, desalineación, holgura y defectos de los cojinetes, y ofrece una alerta temprana meses antes de que se produzca el fallo. Entre las técnicas estándar se incluyen la FFT spectrum, análisis de envolvente para detectar fallos incipientes en los cojinetes y analizar la evolución a largo plazo de los niveles generales.
- Control de la temperatura: Registra las temperaturas de los cojinetes y los devanados, e indica problemas de lubricación, sobrecarga o refrigeración. Es una forma sencilla, económica y útil de confirmar la gravedad de una avería que ya se ha detectado mediante la vibración.
- Análisis de aceite: Analiza las partículas de desgaste, la contaminación y la degradación del lubricante. Al tomar muestras de los residuos reales que circulan en el aceite, permite detectar de forma precoz el desgaste interno que las mediciones superficiales podrían pasar por alto.
- Termografía: Imágenes por infrarrojos que revelan puntos calientes en componentes eléctricos y mecánicos desde una distancia segura y sin contacto, lo que resulta ideal para inspeccionar cuadros eléctricos, conexiones y cojinetes.
- Emisión acústica: Detecta las ondas de tensión de alta frecuencia liberadas por el crecimiento de grietas, la fricción y las primeras etapas del daño en rodamientos, identificando a menudo un defecto antes de que aparezca en el espectro de vibración convencional.
- Análisis de la firma de corriente del motor (MCSA): Análisis de la firma eléctrica que detecta defectos en las barras del rotor y problemas en el estator sin necesidad de sensores invasivos, complementando el análisis de vibraciones en los motores eléctricos.
La combinación adecuada depende de la máquina: la vibración es la base de la monitorización de maquinaria rotativa, mientras que el análisis de aceite, la termografía y la emisión acústica amplían la cobertura de modos de fallo que la vibración por sí sola puede no detectar.
4. Sensores y equipos de monitorización de la condición
Todo programa de monitorización de la condición se fundamenta en el hardware que convierte el cambio físico en una señal utilizable. La elección de sensor se deriva directamente del parámetro que se mide y del rango de frecuencia del fallo esperado.
- Acelerómetros son el sensor de vibración predeterminado — robustos, de banda ancha e ideales para las firmas de alta frecuencia de fallos en rodamientos de elementos rodantes y engranajes.
- Sensores de velocidad (a velocímetro) son autogeneradores y están bien adaptados a la banda media donde aparece la mayoría de los fallos en maquinaria rotativa.
- Sondas de proximidad son sensores sin contacto que miden directamente el desplazamiento del eje dentro de los cojinetes de película de fluido (de casquillo) en grandes turbomáquinas.
- Sensores de temperatura (RTD, termopares) y cámaras infrarrojas son compatibles con las técnicas térmicas, mientras que los sensores de calidad del aceite y de partículas son compatibles con la monitorización de lubricantes.
En cuanto a la recopilación de datos, los equipos se dividen en dos familias. Portable colectores de datos and analysers son instrumentos portátiles que se utilizan para recorrer una ruta de medición; una unidad de campo de dos canales como el Balanset-1A tanto registra los datos como actúa a la vez como analizador portátil y equilibrador de campo. Hardware de monitorización en línea consiste en sensores cableados permanentemente que alimentan un rack o dispositivo de borde que muestrea de forma continua y compara cada lectura con sus reglas de alarma. La selección del equipo es en gran medida una cuestión de criticidad, que se trata en los apartados de implementación que figuran a continuación.
5. Anatomía de un sistema de monitorización del estado
Un sistema de monitorización del estado system es algo más que un sensor en un rodamiento. Ya sea portátil o instalado de forma permanente, todo sistema completo se construye a partir de la misma cadena lógica, y son los eslabones posteriores —no el sensor— los que convierten las lecturas aisladas en información útil para la toma de decisiones.
- Sensores instalados en puntos de medición fijos y reproducibles.
- Adquisición de datos — el recopilador de datos o DAQ que digitaliza la señal y calcula el nivel global, espectro y forma de onda temporal.
- A database que almacena cada lectura vinculada a la máquina y al punto, de modo que se pueda acumular un historial.
- Lógica de alarmas y análisis que compara cada nueva lectura con los límites absolutos y con los propios valores de referencia de la máquina’s base.
- Informes y paneles de tendencias que transforman los valores brutos en las líneas de tendencia ascendente sobre las que actúan los equipos de mantenimiento, alimentando el sistema de órdenes de trabajo.
La base de datos y las capas de análisis de tendencias son lo que distingue un verdadero sistema de monitorización de una medición puntual, y son la razón por la que la coherencia del punto, la unidad y el procedimiento resulta tan importante.
6. Enfoques de implementación
La forma en que se recopilan los datos depende de la importancia de la máquina y de la rapidez con la que puede producirse una avería.
Supervisión basada en rutas
Un técnico recorre una ruta fija y recopila datos de cada máquina con un dispositivo portátil colector de datos o analizador portátil con periodicidad semanal, mensual o trimestral. Se trata de una solución rentable que se adapta bien a instalaciones de gran tamaño con numerosas máquinas no críticas.
Monitorización continua en línea
Los sensores instalados de forma permanente alimentan un online system que mide de forma continua o a intervalos automáticos frecuentes, con alarmas en tiempo real. El coste por máquina es mayor, por lo que este enfoque se reserva para maquinaria crítica donde un fallo imprevisto es inaceptable.
Enfoque híbrido
La mayoría de los programas reales combinan ambas cosas: la supervisión en línea de unos pocos activos críticos y la recogida por rutas en el resto de la población. Esto permite optimizar la relación entre el coste y la cobertura y es, con diferencia, la fórmula más habitual en la práctica.
7. El papel de un analizador portátil en campo
El éxito de la monitorización basada en rutas depende totalmente de la calidad del instrumento de campo. Un analizador portátil de dos canales como el Balanset-1A permite a un técnico de fiabilidad registrar los espectros de vibración y los niveles generales en cada punto de medición, compararlos con la firma almacenada de la máquina y decidir en el acto si una desviación justifica la adopción de medidas. Dado que el mismo instrumento también mide 1× amplitud y fase, un fallo que detecta la monitorización de estado —por ejemplo, un aumento de la vibración 1× procedente de desequilibrio — a menudo se puede corregir de inmediato mediante equilibrado de campo en los propios cojinetes de la máquina, cerrando así el ciclo desde la detección hasta la reparación sin necesidad de desplazarse ni acudir a un taller de equilibrado.
8. Implementación del programa y establecimiento de una línea base
La eficacia de un programa de monitorización del estado depende en gran medida de su configuración. Hay tres elementos fundamentales que son los más importantes.
Análisis de criticidad de equipos
Clasifique cada máquina según su impacto en la producción, la seguridad y los costes, y asigne a continuación un nivel de supervisión acorde. Los equipos críticos reciben supervisión en línea; los equipos importantes, rutas mensuales; los equipos generales, rutas trimestrales o ninguna.
Establecimiento de la línea de base
Mida cada máquina cuando se sepa que está en buen estado para registrar su base firma y definir sus parámetros normales de funcionamiento. Esta referencia es la base de todo análisis de tendencias: sin ella, una tendencia al alza no tiene ningún punto de referencia con el que compararse.
Alarm limits
Set niveles de alerta, alarma y desconexión a partir de los valores de referencia y de criterios de gravedad reconocidos, tales como ISO 20816 (la norma que sustituye actualmente a la ISO 10816). Los límites específicos de cada equipo prevalecen sobre los genéricos, y deben perfeccionarse a medida que se acumula experiencia operativa.
9. El marco de la norma ISO 17359
La configuración de un programa no es cuestión de conjeturas: la norma internacional ISO 17359, “Monitorización del estado y diagnóstico de máquinas — Directrices generales”, define el procedimiento que integra todos los elementos anteriores. Su ciclo principal parte de una auditoría del equipo y un análisis de rentabilidad / criticidad, pasando por la selección de los parámetros y técnicas de medición, el establecimiento de la línea base y la fijación de los criterios de alerta y alarma, hasta la adquisición de datos, el diagnóstico y una etapa final de retroalimentación que confirma que la acción de mantenimiento fue efectiva.
La norma es deliberadamente agnóstica respecto a la técnica —regula por igual las mediciones de vibración, temperatura, aceite y otras— y se encuadra en una familia más amplia: la ISO 13379 abarca la interpretación de datos y el diagnóstico, la ISO 13381 abarca el pronóstico (estimación de la vida útil restante), y ISO 18436-2 define la formación y la certificación del personal que realiza el trabajo. El cumplimiento de la ISO 17359 es lo que convierte un conjunto de sensores en un programa de monitorización de estado defendible y auditable.
10. Beneficios y factores de éxito
Si se lleva a cabo correctamente, la monitorización del estado transforma el mantenimiento de reactivo o programado a predictivo y optimizado. Las ventajas se pueden clasificar en tres grupos:
- Operational: mayor tiempo de actividad al evitar averías imprevistas, prolongación de la vida útil de los equipos gracias a una intervención oportuna, continuidad de la producción al programar los trabajos durante las paradas programadas y mejora de la seguridad al prevenir averías catastróficas.
- Economic: una reducción de los costes de mantenimiento al eliminar las tareas preventivas innecesarias, una reducción del stock de repuestos al realizar los pedidos cuando son necesarios en lugar de «por si acaso», la prevención de daños secundarios (colaterales) gracias a una intervención temprana y una mano de obra mejor orientada.
- Knowledge: una comprensión más profunda de los modos de fallo, información que se traduce en mejores diseños y especificaciones, y una base de datos histórica cada vez más amplia que respalda la toma de decisiones basada en datos.
Nada de esto es automático. Hay cuatro factores que determinan el éxito de un programa: la continuidad apoyo de la dirección (recursos y una visión a largo plazo, ya que la rentabilidad de la inversión lleva tiempo); personal cualificado con formación en análisis de vibraciones y comportamiento de la maquinaria —una cualificación acreditada en ISO 18436-2; quality data gracias a procedimientos sistemáticos e instrumentos calibrados; y, sobre todo, actuación en función de los resultados. Un hallazgo sobre el que nunca se actúa carece de valor, por lo que la monitorización del estado debe alimentar el sistema de órdenes de trabajo e incluir un ciclo de retroalimentación para verificar que las reparaciones han sido efectivas.
11. Preguntas frecuentes
¿Qué es la monitorización de condiciones?
La monitorización de estado es la práctica de medir y seguir la tendencia de los parámetros de los equipos —principalmente vibración, temperatura y estado del lubricante— para evaluar la salud de la máquina y detectar averías incipientes de forma temprana, de modo que el mantenimiento pueda programarse en función del estado real de la máquina en lugar de seguir un calendario fijo.
¿Cuál es la diferencia entre la monitorización de estado y el mantenimiento basado en el estado?
La monitorización de estado es la actividad de medición que recoge y sigue la tendencia de los datos; el mantenimiento basado en el estado (CBM) es la estrategia que actúa sobre ellos, desencadenando las reparaciones a partir del estado medido. El mantenimiento predictivo amplía el CBM al pronosticar cuánto tiempo le queda a la máquina antes de la avería.
¿Qué técnicas se utilizan en la monitorización de estado?
Las principales técnicas son el análisis de vibraciones (el indicador primario para la maquinaria rotativa), la monitorización de temperatura, el análisis de aceite y partículas de desgaste, la termografía infrarroja, la emisión acústica y el análisis de la firma de corriente del motor. La mayoría de los programas combinan varias de ellas para que cada una confirme a las demás.
¿Qué sensores y equipos utiliza la monitorización de estado?
Los acelerómetros cubren la mayor parte de la maquinaria con elementos rodantes, los sensores de velocidad son adecuados para lecturas generales de banda media, y las sondas de proximidad miden el desplazamiento del eje en los cojinetes de película fluida. Los datos se recogen bien con analizadores portátiles y colectores de datos en una ruta de inspección, bien con hardware de monitorización en línea instalado permanentemente en los activos críticos.
¿En qué consiste un sistema de monitorización de estado?
Un sistema completo encadena sensores, adquisición de datos, una base de datos histórica, lógica de alarma y análisis, y paneles de tendencias e informes. Son las capas de base de datos y seguimiento de tendencias —no el sensor— las que transforman lecturas aisladas en las tendencias sobre las que puede actuar el equipo de mantenimiento.
¿Qué norma regula el monitoreo de condición?
La ISO 17359 establece las directrices generales para un programa de monitorización de estado —desde la revisión de la criticidad y la selección de parámetros hasta las líneas base, los límites de alarma, el diagnóstico y la retroalimentación— apoyada por la ISO 13379 (diagnóstico), la ISO 13381 (pronóstico) y la ISO 18436-2 (certificación del personal).
