Monitorización de máquinas críticas y ruido generado a través de red de iluminación AIRFAL atenea
Julio Modrego Gil
Líder Innovación (CTO)
AIRFAL International, S.L.
RESUMEN
AIRFAL atenea crea una red de digitalización para entornos ATEX usando las luminarias como punto de acceso a la red.
Cualquier sensor 4..20 mA del mercado puede ser conectado con cable a la luminaria atenea más cercana (cable de 2-3 metros), y la luminaria va a alimentar al sensor, y a recibir el dato. Una vez en la luminaria, el dato se envía de forma inalámbrica a la nube para su presentación y análisis.
En este caso, se presenta la monitorización de un par de máquinas críticas y del ruido generado en el perímetro de la planta durante ciertos procesos.
INTRODUCCIÓN
AIRFAL atenea supone una revolución en torno a los sistemas de iluminación. Ya no se trata únicamente de un sistema de control de iluminación, sino también de una plataforma de digitalización de infraestructuras. De este modo, el sistema de iluminación se convierte en una parte fundamental de la red de adquisición de datos de la instalación.
En este artículo vamos a ver dos casos de uso de este sistema:
a). Monitorización de máquinas críticas
En muchas instalaciones hay máquinas cuyo funcionamiento es crítico para asegurar el proceso productivo. Estas máquinas pueden ser antiguas y disponer de sensorización deficiente; o bien, pueden requerir sensorización adicional para detectar posibles fallos con antelación en base a la experiencia adquirida durante su mantenimiento. Atenea va a permitir añadir de forma sencilla, sin zanjas ni paradas, esa sensorización que nos permita evitar paradas de máquinas y procesos.
b). Medición de ruido en perímetro de planta
Los procesos de una planta productiva pueden ser en muchas ocasiones intensivos en la generación de ruido ambiental, lo que puede provocar condiciones de trabajo penosas, o problemas con vecinos y autoridades. Normalmente, las empresas suelen recurrir a auditorías puntuales de medición de ruidos en lugares concretos, lo cual no evita que incurran en sanciones y denuncias administrativas. Atenea permite conectar sonómetros en las zonas de interés, para monitorizar de forma continua el ruido generado en los procesos industriales. Esto permitirá poner medidas correctoras, y evidenciar ante las autoridades los niveles presentes en todo momento.
METODOLOGÍA DE TRABAJO PREVIA
A continuación, se describen las soluciones concretas adoptadas en cada uno de los casos:
a). Monitorización de máquinas críticas
Una Estación de Depuración de Aguas Residuales (EDAR) cuenta con 2 motores de cogeneración puestos en paralelo. Estos motores se encargan de generar la electricidad que consume la planta a partir del metano generado en los propios procesos de tratamiento de aguas. Por tanto, su disponibilidad es esencial para la eficiencia operativa de la planta en términos económicos.
Dichos motores tienen 20 años de antigüedad, y una sensórica limitada: Avisan de fallo, pero no indican causas.
El equipo de mantenimiento, con la experiencia adquirida a lo largo de los años, ha encontrado un indicador de prevención de fallos: cuando la temperatura en un punto concreto de la culata del motor se sale de un rango de trabajo comprendido entre 310ºC y 400ºC, va a darse un fallo y parada.
Cuando este evento se produce, se para el motor y se activa el motor redundante para empezar a realizar análisis del fallo en el motor principal.
Para evitar estas paradas, cada 2 horas se envía una pareja de operarios a esta sala ATEX donde están los motores para que midan con una pistola termográfica la temperatura de la culata, y lo anoten en un libro de servicio.
b). Medición de ruido en perímetro de planta
Una planta de almacenamiento de gas en el subsuelo, durante la fase de inyección del gas en el subsuelo ha de usar unas turbinas para aumentar la presión. Dichas turbinas generan un nivel de ruido considerable, y molestan a los vecinos, que suelen interponer denuncias durante dichos periodos.
Para mitigar esto, las turbinas se han encerrado en una nave cerrada. Y dos veces al año, durante el periodo de inyección, se realizan auditorías de ruido en las zonas colindantes para comprobar que los niveles son los esperados.
METODOLOGÍA DE TRABAJO PROPUESTA
a). Monitorización de máquinas críticas
Se colocan dos pirómetros ATEX que miden en el rango de 0ºC a 1000ºC con una precisión de 0,1ºC. Están midiendo la temperatura en el punto concreto donde se mide con la cámara termográfica, mostrando una desviación en mediciones inferior a 0,2 ºC.
Cada pirómetro está cableado a la luminaria más cercana, que lo alimenta a 24 VDC, y realiza la lectura de los datos de temperatura cada 5 minutos. Si la temperatura se sale del rango establecido, se genera una alarma que el responsable de planta recibe por e-mail.
Figura 1. Plano de instalación
Adicionalmente se ha colocado en la luminaria central un sensor de temperatura ambiente, para buscar correlaciones entre la temperatura de la sala y los fallos en los motores.
Además, se ha digitalizado todo el histórico de datos, y se le ha aplicado una analítica de datos para buscar correlaciones entre parámetros no detectadas hasta ahora.
b). Medición de ruido en perímetro de planta
Se instalan dos sonómetros con salida 4..20 mA, con auto calibración y aptos para uso en exteriores. Están conectados a dos luminarias viales próximas. Realizan una monitorización continua del ruido generado con lectura de valores cada hora.
RESULTADOS
a). Monitorización de máquinas críticas
La monitorización continua de las temperaturas ha permitido optimizar el trabajo del equipo de mantenimiento, que no ha de realizar la ronda de toma de datos, y se evita el acceso a una zona ATEX con el peligro inherente que conlleva.
Los datos recabados se muestran a continuación:
Figura 2. Datos de temperatura en Motor 1 durante una semana de funcionamiento
Figura 3. Medición de temperatura en la sala de motores a lo largo de la misma semana
Los datos de la Figura 2 muestran lecturas que se salen de umbrales de forma aislada antes de generar el fallo. Por lo que el sistema anterior de prevención no era adecuado, al perderse muchas medidas si se toman datos cada 2 horas.
El estudio de la correlación de los datos entre la Figura 2 y la Figura 3 ha permitido averiguar además que el fallo en los motores presenta una mayor ocurrencia cuando la temperatura de la sala sube por encima de 40ºC. Tras implementar medidas correctoras de este hecho (sistema de ventilación forzada que se activa cuando atenea mide temperaturas por encima de 35ºC), las paradas se han reducido un 23%.
b). Medición de ruido en perímetro de planta
Las mediciones continuas del ruido generado a lo largo de un año se muestran en la Figura 4. Se aprecia una total coincidencia en el aumento en las mediciones de ruido coincidiendo con los meses de primavera/verano, cuando se inyecta gas para su almacenaje en el subsuelo.
En 2023, las medidas superaban en muchas ocasiones los 90 dBA, por lo que se procedió a implementar medidas correctivas para mejorar el aislamiento acústico de la nave en dirección hacia la zona afectada. Como puede verse, en los inicios del proceso de inyección en 2024 no se ha llegado a superar en ningún momento los 90 dBA. Por tanto, se evidencia el cumplimiento normativo, se evitan sanciones y se favorece la convivencia con los vecinos de la planta.
Figura 4. Medición ruido perimetral a lo largo de un año
