Gracias a su capacidad para funcionar como sensores y concentradores de sensores, procesar, almacenar y analizar datos, además de sus capacidades de conectividad, los variadores de frecuencia son elementos vitales en los sistemas de automatización modernos y los sistemas de gestión de edificios (BMS). La funcionalidad integrada de monitorización basada en el estado permite nuevas formas de realizar el mantenimiento, como el mantenimiento predictivo.
Evolución de los sistemas de automatización industrial
En la transición al milenio actual, hemos presenciado un profundo cambio tecnológico que ha dado lugar a una forma de trabajar completamente nueva en un mundo digital. Esta es la cuarta revolución industrial.
La cuarta revolución industrial ha surgido como resultado de la interconexión de ordenadores, personas y dispositivos, impulsada por los datos y el aprendizaje automático. Si bien el término «Industria 4.0» es bastante vago, una posible definición describe la interconexión inteligente de personas, dispositivos y sistemas mediante el aprovechamiento de todas las posibilidades de digitalización a lo largo de toda la cadena de valor.
Tendencias en los sistemas de automatización de la Industria 4.0
El impacto de la Industria 4.0 en los sistemas de motores y de gestión de edificios supone una migración desde la «pirámide de automatización» a los «sistemas en red». Esto significa que los diversos elementos del sistema, como motores, variadores, sensores y controles, están interconectados y conectados a la nube: un centro de datos donde se almacenan, procesan y analizan los datos y se toman decisiones.
En una red de automatización, el volumen de datos es considerable. Dado que los datos se generan principalmente mediante sensores, su número en los sistemas de automatización modernos va en aumento. Los motores y las máquinas accionadas, como ventiladores, bombas y transportadores, no son los participantes más obvios en una red de datos. Por lo tanto, se requieren sensores para recopilar datos de estas máquinas. Los sensores se conectan a la red de datos mediante diversos métodos para utilizar la información. Durante la implementación de un sistema avanzado de monitorización de condiciones, el coste adicional de los sensores y la conectividad suele considerarse un obstáculo.
¿Qué es un accionamiento inteligente?
En la red de la Industria 4.0, el accionamiento desempeña un papel importante y se caracteriza por algunas características habilitadoras:
Conectividad segura: El variador puede conectarse a otros elementos de forma segura. Otros elementos de la red pueden incluir variadores, PLC, sensores y la nube.
- El variador actúa como un sensor: El variador utiliza el análisis de la firma de corriente y voltaje del motor para detectar el rendimiento del motor y de la aplicación.
- El variador actúa como un centro de sensores: El variador adquiere datos de sensores externos relacionados con el proceso que controla.
- El variador actúa como controlador: El variador puede sustituir al PLC siempre que las limitaciones de la aplicación lo permitan.
- Concepto de «trae tu propio dispositivo»: Conectividad inalámbrica a dispositivos inteligentes (teléfono inteligente, tableta).
La información de la unidad se puede identificar de la siguiente manera:
- Señales instantáneas: Señales medidas directamente por el variador mediante sensores integrados. Datos como la corriente del motor, la tensión, la temperatura del variador y su derivada (la potencia, calculada como el producto de la corriente y la tensión) o el par motor. Además, el variador puede utilizarse como concentrador para conectar sensores externos que proporcionan señales instantáneas.
- Señales procesadas: Señales que se derivan de las señales instantáneas. Por ejemplo, distribución estadística (valores máximos, mínimo, medio y desviación estándar), análisis en el dominio de la frecuencia o indicadores del perfil de la misión.
- Señales analíticas: Señales que proporcionan indicaciones sobre el estado del variador, el motor y la aplicación. Estas señales se utilizan para activar el mantenimiento o para mejorar el diseño del sistema.
El concepto de utilizar el variador como centro de sensores implica conectar sensores externos al mismo, eliminando así la necesidad de una pasarela para conectar el sensor físico a la red de datos. Sensores de vibración, presión y temperatura son ejemplos de sensores que se pueden conectar al variador. La ventaja de este concepto no solo radica en el coste, sino también en la posibilidad de correlacionar los datos de los sensores con diferentes tipos de datos presentes en el variador. Un ejemplo claro es la correlación del nivel de vibración de un sensor externo con la velocidad del motor, ya que la vibración depende de la velocidad.
¿Por qué es necesario el mantenimiento basado en la condición?
El mantenimiento correctivo y preventivo se basa en fallos (eventos) o en el tiempo. Por lo tanto, el mantenimiento se realiza en caso de fallos (correctivo) o tras un número preestablecido de horas de funcionamiento (preventivo). Estos tipos de mantenimiento no utilizan información de la aplicación en tiempo real.
Con la llegada de la Industria 4.0 y la disponibilidad de datos de sensores, ahora es posible el mantenimiento predictivo y basado en la condición. Estas estrategias de mantenimiento utilizan datos reales de sensores para determinar el estado del equipo en servicio (mantenimiento basado en la condición) o para predecir fallas futuras (mantenimiento predictivo).
