Mantenimiento predictivo en compresores de aire: indicadores, alertas, ganancias
El mantenimiento predictivo elimina de media entre el 70 y el 75 % de las averías según el Departamento de Energía de EE. UU., y prolonga la vida útil de los componentes. Estos son los indicadores que hay que vigilar y los umbrales de alerta.
Tres estrategias de mantenimiento: cuál adoptar
El mantenimiento correctivo (se repara cuando se rompe) es el más barato de implantar y el más caro en el uso. Su coste real no es el de la reparación, sino el de la producción perdida durante la parada: es una cifra propia de su planta, y es la primera que debe establecer antes de cualquier decisión.
El mantenimiento preventivo por calendario (revisión cada X meses) reduce las averías y, según la guía de operación y mantenimiento del Departamento de Energía de EE. UU. (2010), ahorra entre un 12 y un 18 % frente al mantenimiento correctivo. Pero consume piezas de más: se cambian componentes todavía en buen estado «por seguridad».
El mantenimiento predictivo (vigilancia de indicadores, intervención cuando se supera un umbral) es el óptimo: se interviene justo antes de la avería y solo se cambia lo que hay que cambiar. Según esa misma guía, un programa predictivo que funciona ahorra además entre un 8 y un 12 % frente al preventivo, elimina de media entre el 70 y el 75 % de las averías, reduce el tiempo de parada entre un 35 y un 45 % y los costes de mantenimiento entre un 25 y un 30 %.
Entre preventivo y predictivo, lo que decide no es tanto el número de horas de funcionamiento como el coste de una parada: en un compresor crítico para la producción y sin máquina de reserva, el predictivo se justifica en primer lugar. El razonamiento se detalla al final del artículo.
Los siete indicadores que hay que vigilar en continuo
| Temperatura del aire a la salida de compresión | Rango normal, alerta y parada: valores del fabricante; seguir la deriva con carga y temperatura ambiente comparables |
|---|---|
| Temperatura del aceite | Umbrales: valores del fabricante; seguir la tendencia más que el valor instantáneo |
| Presión diferencial del filtro de aspiración | Umbral de sustitución: el del fabricante; un filtro colmatado reduce el caudal y el rendimiento (Departamento de Energía de EE. UU.) |
| Presión diferencial del separador aire-aceite | Nuevo: de 2 a 3 psid (≈ 140 a 210 mbar) a plena carga; sustitución recomendada por lo general a 10-12 psid (≈ 690 a 830 mbar), según el Sourcebook del Departamento de Energía de EE. UU. |
| Vibración en el rodamiento del motor | Zonas A a D de la ISO 20816-3 (que sustituyó a la ISO 10816-3), según la potencia y el soporte; el bloque de tornillo queda fuera del ámbito de la norma |
| Consumo específico kWh/m³ comprimido | Medido frente al nominal: alerta si la deriva > 5 % |
| Horas acumuladas frente a horas previstas de revisión | Alerta al 90 % del umbral del fabricante |
Ninguno de estos indicadores se gestiona «a mano» con lecturas puntuales. Todos requieren una adquisición automática y regular, con un histórico de varios meses para detectar las derivas lentas.
Qué sensores añadir, y cuáles ya están presentes
Un compresor gobernado por un controlador electrónico ya mide internamente una parte de estas magnitudes: presión de descarga, temperatura a la salida de compresión, horas de funcionamiento, estado de carga. Cuando el controlador las expone, por ejemplo mediante Modbus RTU o Profinet, el trabajo consiste en abrir el acceso a esos datos mediante una pasarela y, después, en completar lo que falte.
En los compresores más antiguos hay que añadir algunos sensores externos: acelerómetro piezoeléctrico en el rodamiento, sensor de presión diferencial, vatímetro trifásico. Son componentes de catálogo electrotécnico, sin comparación con el precio de la máquina que vigilan.
- Sensor de temperatura: la mayoría de las máquinas ya lo tienen; compruebe el acceso Modbus
- Sensor de presión diferencial: a añadir en el filtro de aspiración y en el separador aire-aceite
- Acelerómetro de 3 ejes: a montar en el rodamiento del motor y en el del tornillo (uno por rodamiento crítico)
- Vatímetro trifásico: a instalar aguas arriba del compresor para seguir el consumo específico
- Contador de horas y sensor de estado (carga/descarga/parada): por lo general ya integrados
Antes de invertir en sensores, haga el inventario de los puntos de medida ya presentes y accesibles. Cada medida ya disponible en el controlador de la máquina es un sensor menos que comprar: solo falta entonces la pasarela que la transmita.
Arquitectura de transmisión: del sensor a la alerta
Una vez instalados los sensores, hay que centralizar los datos para poder activar alertas. Son posibles tres niveles de arquitectura, del más sencillo al más sofisticado.
- Nivel 1, supervisión local: un autómata o un PC industrial lee los sensores, muestra los valores y activa alarmas in situ. Inversión única, pero sin histórico largo ni análisis de tendencias.
- Nivel 2, supervisión remota: una pasarela envía los datos a un servidor, con alertas por correo electrónico y curvas históricas. Suscripción mensual por máquina en lugar de inversión, y es lo que permite ver una deriva lenta.
- Nivel 3, análisis predictivo con ML: los datos alimentan un modelo de aprendizaje automático que detecta las anomalías antes de que se supere un umbral simple. Reservado a parques grandes o a procesos críticos.
Para una planta con un solo compresor de menos de 100 kW, el nivel 2 (supervisión en la nube con umbrales estáticos) cubre lo esencial de los casos de uso y se justifica sin dificultad. El nivel 3 solo resulta pertinente en un parque grande o en procesos críticos 24/7.
Las seis averías previsibles gracias a la instrumentación
- Separador aire-aceite saturado → la ΔP sube progresivamente hasta el umbral de sustitución (10-12 psid según el DOE, véase más arriba). Intervención planificada frente a rotura con aceite en la red.
- Filtro de aspiración colmatado → la ΔP de aspiración aumenta. Consecuencia si no se trata: sobrecalentamiento y pérdida de caudal.
- Rodamiento del tornillo o del motor al final de su vida → la firma vibratoria cambia (aparición de armónicos BPFO/BPFI). Detectable varias semanas, incluso varios meses, antes de la rotura (guía de mantenimiento centrado en la fiabilidad de la NASA, 2008).
- Refrigerador sucio → la temperatura de salida sube progresivamente, por falta de intercambio en el lado del aire o en el lado del agua.
- Válvula de aspiración agarrotada → el consumo específico se degrada bruscamente. Causa de un coste oculto en energía.
- Sensor de presión con deriva → la máquina puede funcionar, pero en modo degradado sin saberlo. Se detecta contrastando varios sensores entre sí.
Estas averías se detectan con una instrumentación modesta y una supervisión que guarde el histórico: las derivas lentas antes de la rotura, los fallos bruscos en cuanto se producen. El cálculo es sencillo: compare ese coste con el de una sola parada no planificada en su planta.
Cuándo se justifica la instrumentación
El interés de una instrumentación predictiva depende de tres parámetros: el coste de una parada no planificada, la criticidad del compresor en el proceso y el coste horario del mantenimiento correctivo.
En una planta con un solo compresor sin reserva, la parada cuesta la pérdida de toda la producción. En una planta con redundancia, el coste se limita a la llamada al técnico de guardia y a la pieza. Cuanto más expuesta está la planta, más se justifica la instrumentación.
| Planta crítica sin máquina de reserva | Una sola parada no planificada cuesta más que la instrumentación |
|---|---|
| Planta con redundancia N+1 | La ganancia está en las piezas y la planificación, ya no en la producción |
| Planta poco solicitada | El preventivo por calendario suele bastar |
Empiece por cuantificar lo que cuesta una parada completa de su planta, incluida la producción perdida. Es la cifra que más pesa, y es propia de su actividad: mientras no esté establecida, ninguna comparación de inversión tiene sentido.
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