Auditorías de mantenimiento, y mantenimiento predictivo en ascensores
Enric Sánchez Teixidó
Consultor en Elevación
TÜV SÜD IBERIA S.A.U.
1. RESUMEN
La consultoría en elevación surge en TÜV SÜD por la necesidad de facilitar un servicio al cliente que desea obtener informes y dictámenes de tercera parte experta e independiente, sobre diversas problemáticas de sus instalaciones en lo referente al estado de sus instalaciones, el mantenimiento, las averías, o ante la necesidad de efectuar reparaciones, modernizaciones o nuevas instalaciones.
Los trabajos efectuados por TÜV SÜD para realizar este tipo de actividades, pueden consistir en la realización de Auditorías (enfocadas a los requerimientos del cliente), Controles de calidad del servicio y funcionamiento de los ascensores, Estudios de tráfico
(tanto de los activos existentes como los que estén en fase de planificación o diseño), Medidas de gasto energético con evaluaciones de Eficiencia Energética, e incluso una gestión completa de las instalaciones para mejorar las prestaciones en mantenimiento y disponibilidad, que incluya un control y seguimiento continuados utilizando la herramienta de solución de tipo IoT integral TÜV SÜD Lift Manager, idónea para realizar el mantenimiento predictivo.
El equipo de expertos en ascensores y analítica de TÜV SÜD está preparado para ayudar a propietarios, gestores de edificios y personal de mantenimiento a aplicar las nuevas tecnologías inteligentes para una conseguir operación fluida y fiable de las instalaciones.
2. CONTENIDO
Figura 1. El Mantenimiento de los Ascensores
Los problemas de mantenimiento de los ascensores representan un reto constante para los propietarios y gestores de los edificios. Esto es especialmente cierto cuando se producen interrupciones de servicio y pérdidas de disponibilidad debidas a fallos y paros imprevistos de los equipos, por causas no detectadas en los mantenimientos preventivos.
2.1. Problemática y desafíos de un propietario y operador de ascensores
En muchas ocasiones no es posible detectar a tiempo deterioros, fallos de componentes mecánicos o desgastes, y aunque a veces se perciben de forma bastante clara problemas relacionados con la calidad del confort, ruidos extraños o fallos de comportamiento de los equipos, generalmente las causas no pueden ser validadas con precisión o no se puede transmitir de forma completa la información a los mantenedores de ascensores para evaluar el alcance de las potenciales averías o los servicios a prestar para evitarlas.
Como resultado de todo ello, se producen fallos impredecibles y periodos de inactividad imprevista en los equipos, que los propios programas de mantenimiento preventivo no consiguen eliminar, por su naturaleza predominantemente reactiva y la falta de planificación para la realización de un mantenimiento predictivo.
Las inspecciones periódicas que los Organismos de Control realizan a los ascensores se enfocan en la evaluación de los cumplimientos normativos a los que están sujetas estas instalaciones, así como al testeo y comprobación de sus mecanismos y sistemas de seguridad, pero no entran en aspectos tales como la calidad de la prestación y del funcionamiento, ni tampoco en la valoración del mantenimiento realizado.
El Cliente – Titular – Gestor del Edificio, necesita poder tomar el control de sus activos de elevación, para poder asegurar al usuario la continuidad del servicio, así como la fiabilidad y la seguridad de los equipos, además de la calidad del funcionamiento y la eficiencia energética de las instalaciones, para reducir, tanto los costes energéticos como los de operación y mantenimiento. Con ello, además, se logrará la satisfacción del usuario.
TÜV SÜD, como organismo de tercera parte experta, imparcial e independiente, dispone de los recursos y herramientas necesarias para ayudar al cliente realizando Consultoría de Elevación y dar el asesoramiento técnico necesario para evaluar el estado de los ascensores y el mantenimiento realizado, (que le permita además la toma de decisiones), así como chequear y medir diversos parámetros de funcionamiento en vistas a la mejora y el incremento de la calidad del servicio.
2.2. Las auditorías de ascensores
Se pueden considerar como la parte principal del trabajo de Consultoría realizado por TÜV SÜD. Para su realización se cuenta con expertos técnicos capaces de ofrecer al cliente informes con dictámenes precisos y claros.
Las auditorías son concebidas como documentos que aportan valor en cuanto a la gestión de los activos verticales y para la toma de decisiones, pues se adaptan a las necesidades de los clientes, pudiendo tratar aspectos tales como:
- Desgaste y uso de componentes y sistemas.
- Estado de servicio de las instalaciones.
- Evaluación del mantenimiento.
- Estudios de tráfico vertical (en núcleos de ascensores).
- Análisis de disponibilidad, control de calidad y confort de funcionamiento.
- Medida de la eficiencia energética.
Los informes generados para Nuevas Instalaciones y Modernizaciones en fase de diseño, pueden contemplar también el dimensionado del sistema de transporte, el detalle de los núcleos de ascensores en el edificio, la especificación técnica de los equipos a instalar, la revisión de los proyectos o pliegos de licitación, así como el examen de documentación y proyectos técnicos (incluidos planos y cálculos), el control de calidad e inspecciones en obra o fabricación, y la recepción (tras la realización de pruebas finales y la conformidad previa a la puesta en marcha).
También se ofrece el servicio de redacción o valoración de pliegos de mantenimiento y el estudio de planes de inversión en activos verticales.
Entre las comprobaciones más habituales realizadas en las auditorías de ascensores, destacan las referentes al funcionamiento y estado de las puertas, los sistemas y componentes de guiado de cabina y contrapeso, el mantenimiento y estado de funcionamiento de las máquinas de tracción, la nivelación de las cabinas en las plantas, el desgaste y estiramiento de los cables, las incidencias en las maniobras de los ascensores, o la limpieza y el orden de las instalaciones.
Figura 2. Estudio de tráfico de Ascensores
Por su parte, el Control de Calidad de funcionamiento de los ascensores tiene por objeto facilitar un informe – dictamen de la calidad del confort de viaje y operación de los elevadores, con recomendaciones para la mejora y optimización del rendimiento. Para ello, analiza las vibraciones en los tres ejes durante los recorridos, así como los ruidos, el confort de funcionamiento y las prestaciones. Entre los resultados y conclusiones que ofrece se incluyen los datos de velocidad, aceleración y Jerk de cada ascensor analizado.
Figura 3. Gráficos de Informe de vibraciones en los ejes X, Y, Z
Finalmente, el Control y medida de la Eficiencia Energética en ascensores cuantifica el gasto energético de cada equipo y lo categoriza en una clase, que puede ir de la A a la
G. Los cálculos se pueden realizar usando la Norma VDI 4707, o la ISO 25745 (Eficiencia energética de los ascensores, escaleras mecánicas y andenes móviles). Esta última Norma es más actual y de mayor aceptación.
El cliente puede utilizar los resultados proporcionados para optimizar los parámetros de funcionamiento de los ascensores, reducir los consumos energéticos adoptando medidas de ahorro para bajar el gasto energético, y utilizar los datos como indicadores válidos para la gestión utilizando la norma ISO 50001 (Sistemas de gestión de la energía), en el caso que ésta esté implementada en el edificio donde se hallen los elevadores.
Figura 4. Etiqueta de Eficiencia Energética de un Ascensor
Son numerosas las ventajas que obtiene el cliente, como resultado de la realización y puesta en práctica de las soluciones definidas en las auditorías. Entre ellas, cabe destacar:
- Mejora de la eficiencia energética y ahorro en consumo de las instalaciones.
- Obtención de un plus en seguridad.
- Aumento de la calidad y el confort de funcionamiento.
- Optimización del tráfico vertical.
- Reducción de averías e incidencias repetitivas y mejora de la disponibilidad.
- Ayudas a la toma de decisiones futuras para la gestión de los activos.
2.3. El Mantenimiento predictivo
Tradicionalmente, en el campo de los mantenimientos, siempre se ha hablado del mantenimiento correctivo (para reparaciones y subsanación de averías), y del mantenimiento preventivo (como indica la palabra, para prevenir, basado en actuaciones periódicas sobre los elementos o partes de las instalaciones, que pueden implicar la comprobación de su funcionamiento, engrase, estado de uso…).
El modelo del mantenimiento preventivo se basa principalmente en calendarios de revisión, (en el caso de los ascensores, se adaptan según sus características), que establecen una planificación de trabajos a realizar y componentes a revisar según estadísticas y aspectos técnicos para tener en cuenta. Dicho modelo establece igualmente la substitución de piezas, dispositivos y mecanismos según la vida útil estimada o en función del estado en que se encuentren en el momento de efectuar el chequeo.
No obstante, la experiencia en el campo de los Ascensores ha demostrado que este modelo no es totalmente eficaz, pudiendo ocurrir que por causas imprevistas y/o no detectadas se produzcan fallos e interrupciones del servicio, que provocan pérdidas de disponibilidad asociadas a molestias e inconvenientes para los usuarios. En consecuencia, aumentan los costes de mantenimiento para realizar correctivos y solucionar averías, a la vez que se pierden horas en la resolución de dichas averías y se genera insatisfacción del cliente y los pasajeros.
Por ello, en los últimos tiempos ha empezado a tomar importancia el concepto del Mantenimiento Predictivo, que propone la realización de un monitoreo continuo de cada instalación con el fin de anticipar fallos y desgastes de los componentes de los ascensores y realizar preventivamente y en caso necesario, la substitución de tales componentes.
Figura 5. Realización del mantenimiento de un ascensor
El Mantenimiento Predictivo ejecuta un seguimiento continuo de la condición de los ascensores 24/7 y supervisa los parámetros clave como el estado, la utilización y la sensación de confort del usuario durante los viajes de los elevadores. Como resultado de ello, se detectan rápidamente los parámetros que están fuera de rango normal y se puede mejorar de forma rápida el tiempo de respuesta a cualquier anomalía de tipo mecánico (mal funcionamiento de puertas, nivelación incorrecta, problemas de guiado o rodadura, desgaste de ranuras de poleas…), a la vez que se efectúa un análisis predictivo para prever fallos y se identifican causas raíz sobre las incidencias detectadas, con orientaciones y recomendaciones de reparación y mantenimiento.
Para conseguir los objetivos que se persiguen con el Mantenimiento Predictivo, se utiliza la tecnología IoT (Internet de las cosas), en una solución integral basada en la conexión de objetos físicos a través de sensores que recopilan datos sobre su estado, condición y utilización, procesan dichos datos y presentan listas para usar en forma gráfica. Posteriormente, se realiza un análisis de estos datos mediante algoritmos de Inteligencia artificial (IA), para finalmente facilitar resultados y recomendaciones de mantenimiento sustentados en la experiencia, el dominio (know how), los requisitos normativos, la tecnología, el diseño técnico, las funciones y los procesos operativos.
2.4. TÜV SÜD Lift Manager
TÜV SÜD Lift Manager es la herramienta ofrecida por TÜV SÜD para la realización de un mantenimiento predictivo basado en algoritmos que recogen la práctica digital en tres áreas: IoT, análisis de datos y ciencia data, combinándolos con el amplio conocimiento y experiencia de la Compañía en el sector de la elevación.
La solución proporciona tres capacidades cruciales a los operadores de ascensores y personal de mantenimiento:
- Monitorización remota de las operaciones (por ejemplo: viajes, movimientos de apertura y cierre de puertas, nivelación…), facilitando también los parámetros de velocidad, aceleración, recorridos, tiempo y estadísticas de contaje.
- Detección de anomalías y generación de alertas y alarmas (por ejemplo: paradas de emergencia, desgaste, defectos…).
- Análisis predictivo con vistas al mantenimiento (por ejemplo: vibraciones excesivas de las puertas, que avisen de la substitución de un rodillo; o bien ruidos u oscilaciones, que anticipen la substitución de algún guiador o rozadera de la cabina…).
La realización de estas capacidades a través del Lift Manager brinda a los operadores de ascensores, mantenedores y proveedores de servicios una solución única e independiente del fabricante (incluso también independiente de la maniobra eléctrica que tenga el ascensor). Este enfoque permite obtener a todas las partes interesadas una gran ventaja, tanto técnica como analítica, al posibilitar la integración de una cartera entera de ascensores en una única solución de plataforma IoT, accesible con cualquier navegador web en cualquier momento y lugar.
Gracias a las técnicas no invasivas de colocación de los sensores en la parte superior de la cabina y en las cercanías de los operadores de las puertas de cabina, es posible aplicar el sistema tanto en ascensores nuevos como existentes de cualquier tipo y características. Asimismo, las capacidades de Edge Computing de Lift Manager y su API estándar configurable pueden conseguir una fácil integración con otras soluciones de plataforma y dar al cliente un alto nivel de flexibilidad.
2.4.1. Arquitectura del sistema Lift Manager
La estructura de Lift Manager comprende los siguientes elementos:
- Kit de Sensores
- IoT-Gateway (dispositivo de pasarela)
- Sistema de procesamiento analítico (Software inteligente, de tipo Saas, basado en la nube).
Figura 6. Estructura General IoT de Lift Manager
En la implementación de un entorno IoT avanzado, los sensores son instalados encima de la cabina y en las proximidades de los operadores de cada una de las puertas de sus accesos. Su función es encargarse de registrar los parámetros de funcionamiento diario en tiempo real. Entre estos parámetros se incluyen las vibraciones en los tres ejes y los ruidos.
El dispositivo de pasarela (IoT-Gateway), hace de puente para conectar los sensores con la nube.
El sistema de procesamiento analítico recoge la información leída por los sensores, la procesa con algoritmos de cálculo, avanzados modelos probabilísticos y aplicaciones de Inteligencia Artificial (IA), para finalmente mostrar los resultados en un dashboard (panel de control), de forma cómoda, entendible y eficiente para el operador del software.
2.4.1. Análisis y modo de funcionamiento de Lift Manager
Lift Manager es una combinación única de sensores y experiencia en IoT, así como de un análisis de datos independiente e integrador, añadiendo además el volumen y bagaje de la experiencia y dominio de la elevación de TÜV SÜD.
Se desarrolló un enfoque de dos niveles que integra una aproximación inductiva (datos recogidos mediante análisis), con una estructura lógica derivada deductivamente (conocimientos y experiencia de TÜV SÜD en elevación).
Figura 7. Modo de funcionamiento de Lift Manager
La función analítica central se basa en el principio d-i-p (descriptivo- interpretativo-predictivo). Combina la experiencia adquirida de lo que sucedió durante el funcionamiento del ascensor, con lo que sucederá posteriormente, utilizando datos empíricos y de procedimientos analíticos. Esta es una forma totalmente nueva de evaluar y pre-interpretar los datos, que proporciona resultados de alta precisión y fiabilidad, a la vez que la capacidad de poder realizar predicciones después de un breve periodo de aprendizaje.
La estructura lógica deductiva se denomina LSL (Lift Scenario Library), (Librería escenario de Ascensores), y usa aproximaciones probabilísticas de FTA (Fault Tree Analysis), (Análisis de árbol de fallas), siguiendo la norma EN 61025 (Análisis por árbol de fallos AAF), y Análisis de Árbol de Eventos ETA (Event Tree Analysis), siguiendo los requerimientos de NUREG-CR-2815 (Probabilistic Safety Analysis Procedures Guide), (Guía de Procedimientos de Análisis de Seguridad Probabilísticos). La LSL contiene datos y sistemática elaborada referida a fallos de ascensores, defectos y deficiencias, los cuáles han sido recopilados por TÜV SÜD a lo largo de más de 80 años de testeo, inspección y certificación. La estructura lógica no solo procesa e interpreta los eventos más relevantes monitoreados, sino que también proporciona recomendaciones de mantenimiento y las prioriza basándose en los resultados de los módulos de mantenimiento predictivo. Esto es una clara ventaja que diferencia Lift Manager respecto a otras soluciones similares.
El valor añadido permite al personal de mantenimiento que trabaja in-situ, disponer de información concreta para aumentar la eficiencia de su labor.
La retroalimentación in-situ cierra el ciclo, permite la optimización de los algoritmos y aumenta igualmente la eficiencia.
El módulo de mantenimiento predictivo de Lift Manager envía una alerta al dashboard, categorizada en función del tiempo restante hasta la parada (RTD), cuando se detecta un proceso potencialmente anormal. El resultado es un régimen de mantenimiento más eficiente, una reducción de la tasa de fallos y del tiempo de inactividad de los ascensores.
Figura 8. Tipos de alertas de Lift Manager
Existen tres categorías de alertas que indican la urgencia con la que deben tomarse las acciones recomendadas:
- Verde. Las acciones recomendades pueden ser acometidas a posteriori, en el momento de realización del mantenimiento preventivo programado.
- Naranja. Se deben realizar las acciones recomendadas a la mayor brevedad posible (en un periodo de tiempo no superior a 5 días)
- Rojo. Las acciones recomendadas han de ser ejecutadas de forma inmediata (en plazo inferior a 5 días).
La LSL también contiene información referente a los eventos observados o predichos:
- LSL de Causas Raíz. Referida a hechos o eventos observados o predichos como consecuencia de deficiencias en los sistemas o componentes de los ascensores, que han de ser reparados o reemplazados antes de que se puedan producir fallos, restricciones de operación o problemas de seguridad.
- LSL de Acciones Recomendadas. Los eventos y causas raíz se enlazan con una lista de recomendaciones priorizadas de acciones de mantenimiento.
A lo largo del tiempo los datos generan nuevo conocimiento. Además, los algoritmos de Lift Manager realizan un aprendizaje y adaptación desde la base de datos de lecturas de sensores y las validaciones de las predicciones obtenidas in situ en las visitas de mantenimiento efectuadas por técnicos expertos.
Los algoritmos avanzados de Inteligencia artificial (IA), tales como el reconocimiento de patrones y el aprendizaje sobre la máquina, mejoran la precisión y fiabilidad de futuras predicciones. Después de un periodo de pocos meses, el sistema de Lift Manager puede llegar a ser plenamente confiable en su monitoreo y capacidad de análisis predictivo.
2.4.3. Ventajas obtenidas con Lift Manager
Entre las principales ventajas y beneficios que se obtienen con el uso de Lift Manager, se encuentran las siguientes:
- Funcionamiento posible en cualquier tipo y condición de ascensor, inclusive con independencia de su maniobra eléctrica.
- Se puede obtener una precisión de mantenimiento predictivo superior al 80% en unos 6 meses desde la implementación.
- Mejora evidente de la disponibilidad de los ascensores y la transparencia, con una disminución de fallos superior al 30% tras la implementación.
- Disminución de costes de mantenimiento, al menos en un 20% o más.
- El desarrollo continuo y la retroalimentación del sistema posibilitan el incremento del rendimiento.
TÜV SÜD Lift Manager representa un nuevo concepto avanzado de mantenimiento predictivo, que provocará un nuevo enfoque en el futuro:
- Mantenimiento bajo demanda (evolución respecto al mantenimiento preventivo basado en la periodicidad).
- Mantenimiento basado en datos de funcionamiento (priorizando al preventivo, que tiene en cuenta los cheklist de comprobación).
- Posibilidad de aprovisionamiento planificado de piezas y recambios, que optimiza el stock y aumenta la disponibilidad, al minimizar los tiempos de avería y/o reparación.
- Posibilidad de adaptar los contratos de mantenimiento y apoyarlos también en el rendimiento obtenido y la calidad.
3. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- Guía CIBSE (Guide D: 2020. Transportation systems in buildings)
- Norma ISO 8100-32 (Lifts for the transportation of persons and godos. Part 32: Planning and selection of Passenger lifts to be installed in office, hotel and residential buildings).
- Norma VDI 4707 (Elevators, energy effiociency)
- Norma ISO 25745 (Eficiencia energética de los ascensores, escaleras mecánicas y andenes móviles).
- Norma ISO 8100-34 (Measurement of ride quality)
- Norma EN 61025 (Análisis por árbol de fallos AAF)
- NUREG-CR-2815 (Probabilistic Safety Analysis Procedures Guide)
