¿Qué servicios digitales apoyan la supervisión remota y el mantenimiento predictivo de las plantas de mezclado?
La supervisión remota y el mantenimiento predictivo de las instalaciones de mezclado se basan en el registro continuo, la transmisión segura y la evaluación específica de los datos de funcionamiento y de estado. El objetivo es detectar cambios de forma temprana, reducir las paradas no planificadas y planificar las medidas de mantenimiento en la medida de lo posible según el estado. Sin embargo, las ventajas realmente alcanzables dependen de la calidad de los datos, la sensórica, la criticidad de la instalación y la organización de mantenimiento de la empresa.
La base la constituye una supervisión del estado (condition monitoring) basada en IoT. Los sensores registran datos de estado y de proceso relevantes, como las vibraciones en los cojinetes, las temperaturas en los engranajes y las juntas, el consumo de corriente y el par de los accionamientos, así como la velocidad de giro, el tiempo de mezclado y la evolución de los lotes. Según el tipo de mezclador y el proceso, también pueden ser relevantes la presión, la humedad, el vacío, el caudal o la temperatura del producto. Las pasarelas edge recopilan los datos en la instalación y los transmiten a una plataforma de datos local, híbrida o basada en la nube.
La visualización de los datos en cuadros de mando permite seguir los estados de la instalación, los avisos de alarma y las tendencias a largo plazo con independencia del lugar. Para el mantenimiento resultan especialmente interesantes los cambios graduales, como el aumento de los valores de vibración, las evoluciones de temperatura inusuales, un consumo de potencia modificado o tiempos de mezclado más largos con una formulación invariable. Estas desviaciones pueden indicar desgaste, adherencias de producto, problemas en los cojinetes o ajustes de proceso inadecuados.
El acceso remoto y el teleservicio complementan la supervisión del estado. Los accesos remotos seguros permiten a los especialistas autorizados diagnosticar el control, la visualización y la técnica de accionamiento. De este modo, las averías pueden clasificarse más rápidamente y las intervenciones de servicio pueden prepararse mejor. Sin embargo, las modificaciones de los parámetros, el software o el control solo deben realizarse dentro de procesos de autorización claramente definidos, con los derechos de usuario adecuados y en ventanas de mantenimiento coordinadas.
Un concepto de acceso remoto seguro incluye una separación clara entre la TI de oficina y la red de producción, cuentas de usuario individuales, autenticación multifactor, comunicación cifrada, registro de los accesos y una autorización controlada por el explotador. Unos estándares de comunicación y bus de campo normalizados pueden facilitar la transmisión estructurada de datos. Para la protección de los entornos de automatización industrial, series de normas como la IEC 62443 ofrecen un marco de orientación importante.
El análisis predictivo (predictive analytics) amplía la simple supervisión de valores límite. Los métodos estadísticos y los modelos de detección de anomalías comparan los datos actuales con los estados de funcionamiento históricos. De este modo pueden detectarse patrones inusuales antes de que se produzca un fallo evidente. La capacidad informativa aumenta cuando se dispone de suficientes datos de estados de funcionamiento normales, averías conocidas y condiciones de proceso comparables.
Una previsión fiable de la vida útil restante de componentes individuales solo es posible cuando se dispone de datos adecuados, modelos de desgaste sólidos y suficientes casos comparables. En muchas aplicaciones resulta más realista detectar primero las desviaciones de tendencia y las anomalías. De ahí pueden derivarse inspecciones, el suministro de repuestos y ventanas de mantenimiento. Esto reduce los riesgos, pero no sustituye la evaluación técnica por parte del mantenimiento.
Los sistemas inteligentes de alarma y de tickets ayudan a convertir los datos en medidas concretas. En lugar de supervisar únicamente valores límite individuales, pueden evaluar conjuntamente varias magnitudes de medición. Por ejemplo, un aumento de la potencia del motor es más significativo cuando, al mismo tiempo, aumentan la vibración y la temperatura de los cojinetes. Las comprobaciones de plausibilidad pueden reducir las falsas alarmas y mejorar la priorización de los avisos.
En caso de eventos relevantes pueden enviarse notificaciones al equipo de mantenimiento. La conexión con un sistema de mantenimiento puede apoyar las órdenes de mantenimiento, las solicitudes de repuestos y la documentación de las medidas. Si resulta útil una generación automática de órdenes depende de la criticidad de la instalación y de los procesos internos de autorización.
Los gemelos digitales pueden ampliar el análisis de instalaciones y procesos más complejos. Un gemelo digital es un modelo digital que se conecta con datos de diseño, de funcionamiento y, en su caso, de proceso. Puede ayudar a evaluar escenarios de carga, cambios de formulación o modificaciones de la velocidad de giro y el tiempo de mezclado. Sin embargo, para previsiones de desgaste fiables, el modelo debe contrastarse con datos reales y actualizarse periódicamente. Por ello, un gemelo digital no es un requisito para el mantenimiento predictivo, sino una posible ampliación en aplicaciones complejas o especialmente críticas.
Los portales de servicio digitales complementan el análisis técnico de datos. Pueden poner a disposición documentación específica de la instalación, listas de piezas, esquemas eléctricos, indicaciones de mantenimiento y el historial de servicio. Esto facilita la preparación de los mantenimientos y las reparaciones. Las aplicaciones de realidad aumentada pueden apoyar al personal operario o de mantenimiento en pasos de trabajo individuales, por ejemplo mediante instrucciones visuales. Sin embargo, no sustituyen la cualificación necesaria ni la instrucción de seguridad del personal.
También los datos de energía y de proceso aportan indicios sobre el estado de la instalación. Un consumo de energía creciente, evoluciones del par modificadas o tiempos de mezclado más largos pueden indicar cambios mecánicos, adherencias de producto o propiedades de producto divergentes. Sin embargo, estas magnitudes siempre deben evaluarse junto con la formulación, el grado de llenado, el estado del producto y las condiciones ambientales. Una mayor demanda de energía no es automáticamente una prueba de desgaste.
Las ventajas esenciales de los servicios digitales residen en una mejor transparencia del estado de la instalación, diagnósticos remotos más rápidos, una planificación de mantenimiento más específica y una documentación trazable. En los ámbitos regulados, la base de datos también puede apoyar el aseguramiento de la calidad y la documentación de lotes. Para ello son condiciones necesarias unos derechos de acceso adecuados, registros de auditoría (audit trails) completos, la integridad de los datos y, en su caso, una validación del software y de los procesos de datos empleados.
Mantenimiento predictivo y apoyo remoto en amixon®
El mantenimiento predictivo como opción de servicio específica del proyecto
Las inspecciones periódicas y el mantenimiento preventivo contribuyen de forma esencial a la disponibilidad de la instalación. amixon® puede apoyar conceptos de mantenimiento basados en el estado como opción de servicio específica del proyecto. La base la constituyen los datos de funcionamiento y de estado registrados por el sistema de control o por sensórica adicional. Entre ellos figuran, por ejemplo, los tiempos de funcionamiento, los ciclos, el número de lotes, las evoluciones del par, la desviación radial en la herramienta de mezclado, las temperaturas, las velocidades de giro y los mensajes de proceso.
A partir de estos datos pueden planificarse mejor los intervalos de mantenimiento, las inspecciones y el suministro de repuestos críticos. Los cambios graduales pueden dar indicios de desgaste, adherencias o condiciones de funcionamiento divergentes. Si es posible una previsión fiable del estado de un componente depende de la calidad de los datos, la sensórica, el modo de uso y la disponibilidad de datos de funcionamiento comparables. El alcance del registro de datos, las interfaces y la conexión con los sistemas del explotador se determinan y documentan en la ingeniería del proyecto.
La técnica de mezclado de amixon® está diseñada para una larga vida útil, bajas solicitaciones dinámicas y una buena accesibilidad en los mantenimientos. El órgano mezclador está apoyado exclusivamente en la parte superior. De este modo puede prescindirse de un paso de eje inferior en contacto con el producto. Esto reduce una zona potencialmente exigente en mantenimiento dentro de la cámara de mezclado.
El movimiento de giro lento del órgano mezclador reduce las cargas dinámicas, la fricción y el desgaste. Según el tipo de mezclador y el producto, la velocidad periférica puede situarse en torno a 0,8 metros por segundo. Las construcciones robustas y un número limitado de piezas de desgaste críticas para el producto facilitan un mantenimiento específico. En lugar de prever una supervisión exhaustiva de todos los componentes, el explotador puede concentrar la sensórica en los componentes y parámetros de proceso realmente críticos.
Repuestos y servicio en caso de avería
Las piezas de desgaste críticas pueden suministrarse ya con la primera entrega como paquete de repuestos. Otros repuestos están disponibles en la sede de Paderborn, así como en sedes de servicio internacionales. La disponibilidad a largo plazo de la documentación de diseño y de la información de fabricación apoya la identificación, la evaluación y la refabricación de componentes también en instalaciones con largos periodos de uso.
En caso de avería, los técnicos de servicio de amixon® prestan apoyo en el diagnóstico, la reparación, el mantenimiento y la modernización. La conexión entre el diseño, la fabricación y el servicio puede acortar las vías de coordinación y facilitar una evaluación técnicamente fundamentada de las modificaciones o las soluciones de repuestos. Los tiempos de reacción y las disponibilidades se orientan según la ubicación, el alcance del servicio y la configuración de la instalación correspondiente.
Integración digital de los datos de funcionamiento
Los datos de funcionamiento y de lote pueden conectarse con los sistemas superiores del explotador. Según el proyecto son posibles interfaces con el ERP, el MES o los sistemas de mantenimiento, así como sistemas de código de barras para la identificación de lotes. Con ello pueden vincularse la formulación, el lote y los datos de proceso seleccionados.
Esta base de datos puede apoyar la trazabilidad de lotes, las evaluaciones OEE y la planificación del mantenimiento. Qué magnitudes, mensajes y vías de alarma resultan útiles se define conjuntamente con el explotador. En los accesos remotos son necesarios derechos de usuario claros, arquitecturas de red seguras, transmisión de datos cifrada y procesos de autorización trazables.
Cualificación y documentación
amixon® pone a disposición documentación técnica específica del proyecto y puede apoyar al explotador en las actividades de cualificación. Entre ellas pueden figurar la documentación de diseño, los certificados de materiales, la documentación de soldadura, los protocolos de ensayo, las instrucciones de funcionamiento y los documentos de recepción. La instalación se diseña y fabrica sobre la base de la especificación de requisitos de usuario (User Requirement Specification).
La cualificación en entornos regulados suele comprender la cualificación de diseño (Design Qualification), la cualificación de instalación (Installation Qualification) y la cualificación operativa (Operational Qualification). amixon® puede aportar en este contexto información técnica, documentación y recepciones. La cualificación final, la validación del proceso y la liberación corresponden al explotador.
Los requisitos de las GMP, ATEX, EHEDG, las normas 3-A Sanitary Standards, ASME o las disposiciones de la FDA deben evaluarse de forma específica para cada proyecto. Los requisitos para registros y firmas electrónicos conforme a la norma FDA 21 CFR Part 11 afectan especialmente al concepto de control, de usuarios y de gestión de datos. La implementación concreta se realiza junto con el explotador y, en su caso, con sus socios de automatización o de validación.
Fabricación en Paderborn y verificación en el centro de ensayos
amixon® desarrolla y fabrica sus aparatos en la planta de Paderborn. El control propio del diseño y de la fabricación crea una base para una documentación trazable, un suministro de repuestos a largo plazo y desarrollos técnicos posteriores. Cada aparato se diseña conforme a la tarea de mezclado prevista y a los requisitos de la especificación de requisitos de usuario.
Antes de la inversión, la tarea de mezclado puede probarse en el centro de ensayos de amixon® con el producto original. Allí hay disponibles más de 30 instalaciones de prueba en distintos tamaños constructivos. Los ensayos pueden realizarse con grados de llenado y condiciones de temperatura y presión realistas. Se evalúan, por ejemplo, la calidad de mezcla, la protección del producto, el aporte de energía, la limpiabilidad, el vaciado residual y la reproducibilidad. Los resultados se documentan y sirven de base para el concepto de instalación, el diseño del proceso y la planificación posterior del mantenimiento.