Estrategias Avanzadas para el Mantenimiento Predictivo Industrial y sus Aplicaciones

Técnicas Avanzadas de Mantenimiento Predictivo

Análisis Termográficos

La cámara termográfica dispone de un sensor térmico especializado llamado microbolómetro que, al recibir la radiación infrarroja emitida por un objeto, se calienta y experimenta un cambio en su resistencia eléctrica. Este cambio de resistencia se mide con precisión y se correlaciona con una determinada temperatura. A cada valor térmico se le asigna un color específico, formando así la imagen coloreada (termograma) que se visualiza en la pantalla del dispositivo. Una ventaja significativa de estos sensores es su capacidad para operar a temperatura ambiente sin necesidad de sistemas de refrigeración complejos, lo que los hace considerablemente más económicos en comparación con los sensores de uso militar, que a menudo requieren criogenia. Su principio de funcionamiento consiste, básicamente, en la captura de imágenes termográficas y su posterior evaluación detallada.

Aplicaciones de la Cámara Termográfica

La detección de estas radiaciones infrarrojas, invisibles para el ojo humano, representa una ventaja crucial en numerosas situaciones y contribuye significativamente a la prevención de una amplia gama de incidentes no deseados. La falta de uniformidad en la distribución de temperaturas en un equipo o sistema suele ser un indicador de una falla potencial o un punto crítico. Esto puede manifestarse, por ejemplo, como un aumento del riego sanguíneo en una lesión interna de un animal, detectable por el calor localizado, o como una fuga de calor en un punto débil de una tubería industrial. A continuación, se detallan diversas aplicaciones:

Sector Industrial

Identificación de calentamiento anómalo en componentes eléctricos defectuosos.
Detección de fricciones excesivas en motores, rodamientos o máquinas eléctricas.
Predicción de incendios o evaluación de daños potenciales por sobrecalentamiento.
Verificación de desequilibrio de cargas en sistemas eléctricos trifásicos.
Localización de fugas térmicas u obstrucciones en conducciones y tuberías.
Inspección de conexiones eléctricas mal realizadas o corroídas.
Detección de sobrecargas en circuitos eléctricos.
Medición de niveles en depósitos y tanques (basado en diferencias térmicas).
Identificación de puntos críticos (calientes o fríos) en conductos y hornos.
Monitoreo de reacciones químicas exotérmicas o endotérmicas potencialmente peligrosas.

Construcción y Edificación

Auditorías de eficiencia energética en edificios.
Detección de fugas de calor o infiltraciones de aire frío.
Localización de humedades en estructuras y aislamientos.
Evaluación de la calidad y continuidad de aislamientos térmicos deficientes.
Identificación de escapes en sistemas de climatización.
Verificación de la correcta distribución de temperaturas en sistemas de calefacción y refrigeración.

Medicina y Veterinaria

Detección de inflamaciones o lesiones por el aumento del riego sanguíneo localizado.
Localización de seres vivos en entornos difíciles.
Detección inmediata y no invasiva de la temperatura corporal (p. ej., para cribado de fiebre causada por infecciones como la gripe A).
Soporte a análisis médicos no invasivos para diversas patologías.
Detección de nidos o presencia de animales invasores en edificaciones (con implicaciones para la salud animal o humana).

Seguridad y Otras Aplicaciones

Detección de seres vivos en situaciones de emergencia (rescate en aludes, terremotos, derrumbes, etc.).
Identificación de focos de posibles incendios o puntos calientes en áreas extensas.
Apoyo en investigaciones forenses o de otra índole.
Detección de polizones ocultos en vehículos o contenedores en pasos fronterizos.
Vigilancia de perímetros de seguridad.
Detección de animales invasores en el hogar o instalaciones (por seguridad o control de plagas general).
Observación de fauna salvaje (estudios de comportamiento, censos) y otras actividades recreativas o científicas.

Análisis Boroscópicos

Las inspecciones boroscópicas son procedimientos de inspección visual que se realizan en lugares inaccesibles para el ojo humano, utilizando para ello un equipo óptico especializado denominado boroscopio. Esta técnica se desarrolló inicialmente para el sector industrial y, posteriormente, inspirada por el éxito de las endoscopias en el campo de la medicina, su aplicación se extendió a inspecciones en seres humanos y animales. El boroscopio, también conocido como videoscopio o videoboroscopio cuando incorpora una cámara de vídeo, es un instrumento óptico con forma de tubo, que puede ser rígido o flexible, y generalmente de diámetro reducido. En el interior de este tubo se aloja un sistema óptico telescópico, compuesto por numerosas lentes, que proporciona una imagen de alta definición de la zona inspeccionada. Además, está equipado con una potente fuente de luz para iluminar las áreas oscuras.

La imagen obtenida puede visualizarse directamente a través del ocular del instrumento, en un monitor externo, o bien ser registrada en un dispositivo de videograbación para su posterior análisis detallado y documentación. Su uso no se limita a tareas de mantenimiento predictivo rutinario; también es fundamental en auditorías técnicas para determinar el estado interno de un equipo antes de una operación de compra, para la evaluación de una empresa contratista, o para conocer el estado de una instalación antes de acometer una ampliación o la renovación de equipos. Entre las ventajas de este tipo de inspección destacan la facilidad para su ejecución, requiriendo un desmontaje mínimo o nulo de los componentes, y la posibilidad de almacenar las imágenes capturadas para consultas y comparaciones futuras, permitiendo un seguimiento evolutivo del estado de los activos.

Detección de Fugas por Ultrasonido

Se denomina ultrasonido a aquellas ondas sonoras cuyas frecuencias se encuentran por encima del umbral de audición del oído humano (generalmente superior a 20 kHz). El detector de fugas ultrasónico es un instrumento que capta estas señales de ultrasonido, generadas por las turbulencias en los fluidos (gases o líquidos) al escapar por una fuga, y las convierte en frecuencias audibles para el ser humano. Además, suele mostrar la intensidad de la señal, lo que ayuda a localizar la fuente de la fuga, a menudo mediante una indicación luminosa o una lectura digital.

Una fuga puede producirse tanto en un sistema presurizado (donde el fluido escapa hacia una zona de menor presión) como en un sistema en vacío (donde el aire o gas ambiente ingresa al sistema). En ambos casos, la turbulencia del flujo a través del orificio de la fuga genera ultrasonido. La principal diferencia radica en que una fuga en un sistema de vacío genera una señal ultrasónica de menor amplitud en comparación con una fuga en un sistema presurizado, incluso si el caudal de la fuga es el mismo. Esto se debe a que la turbulencia generada por una fuga de vacío se produce dentro de la cámara de vacío, mientras que la turbulencia de una fuga en un sistema presurizado se genera hacia la atmósfera, que actúa como medio de propagación más eficiente para la detección externa.

Aplicaciones del Ultrasonido para Detección de Fugas

Revela pérdidas de aire comprimido, vapor y diversos gases no inflamables (como nitrógeno, argón, helio, etc.) en sistemas como tuberías, conexiones, válvulas, cilindros y recipientes a presión.
Detección de arcos voltaicos y efecto corona en sistemas eléctricos de alta tensión, que también generan ultrasonido.
Detecta fugas de refrigerante en sistemas de aire acondicionado y refrigeración.
Localiza pérdidas en sistemas de frenos neumáticos de vehículos, así como en tubos, cámaras, neumáticos y radiadores.
Detecta fugas en sistemas de vacío, como los utilizados en procesos industriales o laboratorios.

Los equipos de ultrasonido detectan el flujo turbulento producido por el movimiento de un gas desde una zona de alta presión a una zona de más baja presión a través de una fuga. El uso de ultrasonido para localizar fugas es un método rápido y sencillo gracias a las siguientes características inherentes a estas ondas:

Direccionalidad: Las ondas sonoras de alta frecuencia son altamente direccionales, lo que facilita la localización precisa de la fuente del sonido (la fuga).
Variación de Intensidad: La intensidad de la señal ultrasónica aumenta a medida que el detector se aproxima a la fuente de la fuga, permitiendo un rastreo efectivo.
Selectividad de Frecuencia: La capacidad de ajustar la frecuencia de detección (o el uso de filtros) permite aislar el sonido característico de la fuga incluso en ambientes industriales con altos niveles de ruido de fondo.

Características Principales y Beneficios para el Cliente

Fácil de utilizar, generalmente no requiere una capacitación extensa o compleja.
Permite la detección de fugas a distancia, incluso en entornos industriales ruidosos y en zonas de difícil acceso.
Algunos modelos con pantallas LED a color o displays digitales facilitan el ajuste de los parámetros de sensibilidad y la visualización de los valores de medición (intensidad de la fuga).
Contribuye a la reducción de costos de energía (especialmente en fugas de aire comprimido o vapor) y mantenimiento mediante la pronta identificación y reparación de fugas.
Generalmente son dispositivos livianos, portátiles y ergonómicos, a menudo con auriculares industriales de alta calidad incluidos para aislar el ruido ambiental.
La sensibilidad del sensor y el volumen de los auriculares suelen ser ajustables independientemente para optimizar la detección.
El uso de una sonda flexible o parabólica (concentrador) ayuda a encontrar fugas en lugares de difícil acceso o a detectar fugas muy pequeñas o distantes.

Análisis de Aceites

El análisis de aceites lubricantes y fluidos hidráulicos es una técnica de diagnóstico fundamental que proporciona información crucial sobre tres aspectos principales:

Diagnóstico de Problemas en el Lubricante y en la Máquina: Permite identificar la naturaleza del problema (p. ej., contaminación, degradación del aceite, desgaste de componentes), su origen, determinar su severidad y evaluar si se requiere una intervención o si el problema tiene solución.
Seguimiento del Progreso de Fallas: Indica si una máquina está experimentando un desgaste acelerado o una falla incipiente, y si requiere una reparación, un cambio de aceite o un reemplazo inminente de algún componente.
Análisis Post-Falla (Autopsia del Aceite): En caso de una falla catastrófica, el análisis del aceite puede ayudar a comprender qué ocasionó el fallo (causa raíz) y si esta se podría haber evitado con acciones preventivas o predictivas.

Funciones del Aceite Lubricante

El aceite lubricante cumple múltiples funciones esenciales en la maquinaria:

Controlar la fricción: Separando las superficies en movimiento relativo para minimizar el contacto directo.
Controlar el desgaste: Minimizando el desgaste abrasivo, adhesivo, por fatiga y corrosivo de los componentes.
Controlar la corrosión: Protegiendo las superficies metálicas contra el ataque de sustancias corrosivas (ácidos, agua, etc.).
Controlar la temperatura: Absorbiendo el calor generado por la fricción y otras fuentes, y disipándolo hacia el exterior o a un sistema de enfriamiento.
Controlar la contaminación: Manteniendo en suspensión y transportando partículas de desgaste, hollín, productos de la combustión y otros contaminantes hacia los filtros y separadores para su eliminación.
Transmitir potencia: En sistemas hidráulicos, el fluido transmite fuerza y movimiento de manera eficiente y controlada.

Propiedades Esenciales de los Lubricantes

Un lubricante eficaz debe cumplir con las siguientes funciones y poseer ciertas características:

Enfriar los componentes.
Mantener la limpieza del sistema, evitando la formación de depósitos.
Proteger eficazmente contra la corrosión y la herrumbre.
Sellar adecuadamente para evitar fugas y la entrada de contaminantes externos.
Prevenir la formación de herrumbre en las superficies metálicas.
Reducir el desgaste entre superficies en contacto.
Mantener una viscosidad adecuada dentro del rango de temperaturas de operación.

Características a Evitar en los Lubricantes

Un lubricante no debe presentar las siguientes características indeseables:

Evaporarse fácilmente a temperaturas de trabajo (alta volatilidad).
Atacar o degradar sellos, empaquetaduras o filtros del sistema.
Generar espuma excesiva, lo que reduce su capacidad lubricante y de enfriamiento.
Retener humedad o permitir la emulsificación con agua (salvo en aceites específicos).
Presentar cambios drásticos de viscosidad con las variaciones de temperatura (bajo índice de viscosidad).
Degradarse u oxidarse prematuramente.

Aplicación en el Mantenimiento Predictivo

El análisis de aceite es fundamental en el mantenimiento predictivo para:

Establecer la frecuencia óptima para el cambio de aceite (mantenimiento basado en la condición), evitando reemplazos prematuros (costosos) o tardíos (riesgosos).
Asegurar la selección y uso del lubricante adecuado para cada tipo de equipo y condición operativa.
Verificar la calidad del lubricante nuevo antes de su uso.

Al monitorear la condición de la maquinaria mediante el análisis de aceite, se pueden detectar de forma temprana:

Problemas relacionados con el lubricante: Tipo incorrecto de aceite, mezcla de aceites incompatibles, degradación por oxidación o cizallamiento, contaminación (agua, polvo, combustible, refrigerante, otros aceites, partículas metálicas).
Problemas incipientes en la maquinaria: Desgaste excesivo de componentes específicos (rodamientos, engranajes, cilindros), desalineación, desbalanceo, sobrecalentamiento, problemas de combustión, fugas internas, entre otros.

Análisis de Gases de Escape

Consiste, fundamentalmente, en la medición y evaluación de la composición de los gases de escape emitidos por motores de combustión interna (tanto diésel como de gasolina/gas). Al tomar muestras de estos gases bajo diferentes regímenes de funcionamiento del motor (ralentí, carga parcial, plena carga), es posible obtener observaciones valiosas sobre la eficiencia de la combustión, el estado de los sistemas de alimentación de combustible y aire, el sistema de encendido (en motores de gasolina) y los sistemas de postratamiento de gases (catalizadores, filtros de partículas). Esta información permite identificar con precisión dónde se requieren ajustes (p. ej., en la mezcla aire/combustible) o intervenciones de mantenimiento (p. ej., limpieza de inyectores, reemplazo de sensores). Este enfoque permite optimizar la programación de paradas de mantenimiento, haciéndolas más efectivas, e incluso realizar predicciones sobre la evolución de otras características del motor, como un posible aumento en el consumo de combustible, pérdida de potencia o incremento en el consumo de lubricante debido a problemas de sellado.

Análisis de Aire Ambiental

Consiste, esencialmente, en la medición mediante muestreo de características específicas del aire ambiente dentro de un recinto, planta industrial o entorno de trabajo. Esta evaluación es crucial, ya que ciertas condiciones del aire (presencia de partículas, gases tóxicos o inflamables, niveles de oxígeno, humedad, temperatura) pueden ser perjudiciales no solo para la salud y seguridad de las personas, sino también para la integridad, fiabilidad y el funcionamiento óptimo de las máquinas y equipos electrónicos sensibles presentes. Aunque existen diversas técnicas de muestreo y análisis (continuo o puntual, pasivo o activo), lo fundamental es definir con claridad qué parámetros se necesitan medir en función de los riesgos identificados, comprender las implicaciones cuando los valores medidos alcanzan ciertos umbrales (límites de exposición, niveles de alarma) y establecer las acciones correctivas o preventivas a tomar cuando dichos valores se consideran críticos. Si bien su aplicación más extendida se relaciona con el cumplimiento de normativas de higiene industrial, seguridad y calidad del aire ambiental (control de la contaminación), el análisis de aire ambiental también puede emplearse eficazmente como una técnica de mantenimiento para proteger los activos y asegurar condiciones operativas adecuadas.

Telemetría en Mantenimiento

La telemetría consiste en el monitoreo de variables y parámetros de funcionamiento de máquinas y equipos en tiempo real, frecuentemente de forma remota, utilizando sensores, sistemas de adquisición de datos y tecnologías de comunicación. Esta técnica, cuyo uso se ha expandido notablemente gracias a los avances en el Internet de las Cosas (IoT), la sensórica y las comunicaciones inalámbricas, se combina a menudo con el análisis de registros históricos y algoritmos de inteligencia artificial para conformar una herramienta de mantenimiento muy sólida y eficaz. Permite ajustar con precisión los periodos de intervención planificada (pasando de un mantenimiento basado en tiempo a uno basado en condición) y se constituye como una poderosa técnica de mantenimiento predictivo, al posibilitar la detección temprana de anomalías y la predicción de fallos. La industria moderna tiende a ejercer un control cada vez mayor sobre los parámetros operativos (vibraciones, temperaturas, presiones, consumos, etc.) y otras variables que inciden directamente en las estrategias de mantenimiento, dada su alta efectividad para obtener un conocimiento certero sobre la condición actual del activo, la ubicación de las fallas potenciales y la evaluación de su criticidad, facilitando la toma de decisiones proactiva.