MEMs


El Mantenimiento Predictivo de aquellos activos que inciden directamente en la producción permite anticiparse a las averías y planificar su corrección, realizando además menos mantenimiento (preventivo y correctivo) y de esta manera reducir costes. Sin embargo, en la actualidad, el 60% del Mantenimiento que se realiza sigue siendo mantenimiento correctivo y sólo un 5% de los equipos críticos se someten a planes de mantenimiento predictivo. Entre las causas que impiden una mayor penetración de estas técnicas se encuentra los elevados costes de adquisición de los sistemas de captura de información para una monitorización en continuo de los sistemas de producción. ver más

Una de las técnicas más potentes, por su capacidad de diagnosis, utilizadas en el Mantenimiento Predictivo de máquinas rotativas (motores, generadores, ventiladores, multiplicadoras, bombas,….).es la medida y análisis de vibraciones. Dentro de este contexto, el principal objetivo del proyecto ha sido demostrar la viabilidad técnico-económica de un nuevo sistema inalámbrico de monitorizado en continuo basado en sensores de vibración tipo MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems).

El presente proyecto ha llevado el estado actual de esta tecnología hasta un prototipo demostrador en su entorno operacional que ha sido instalado en una planta de producción de automóviles perteneciente a Volkswagen Navarra (VWN). Esta empresa ha actuado como empresa tractora del proyecto poniendo a disposición del mismo las instalaciones del Taller de Pintura, generando las especificaciones del sistema y evaluando los resultados obtenidos.

En el desarrollo del proyecto han colaborado A.I.N. y CEMITEC. A.I.N ha aportado su experiencia como usuario y desarrollador de hardware y software de sistemas de monitorización en tiempo real orientados al Mantenimiento Predictivo. También la instrumentación y equipos de ensayos para validar los sistemas en desarrollo. Por su parte CEMITEC aportó su know-how y amplia experiencia en desarrollo de producto electrónico y sistemas de comunicaciones.

La solución de compromiso a la que finalmente se ha llegado optimiza la calidad de señal y coste del sensor a la vez que su consumo, ya que el sistema funciona de manera autónoma mediante baterías. Se ha separado el sensor de la parte de adquisición para alejar a esta última del foco de temperatura y vibración que pueden ser generados por las máquinas a medir, así como para buscar una mejor ubicación al nodo inalámbrico para mejorar el enlace de las comunicaciones. Las principales tareas que se han realizado para conseguirlo han sido:
– Búsqueda y selección de un sensor MEMs que cumpliese con las especificaciones técnicas necesarias.
– Búsqueda y selección de componentes electrónicos “low-cost” y de bajo consumo para el desarrollo de la
electrónica de acondicionamiento de señal, alimentación y protecciones del sensor MEMs
– Búsqueda y selección de componentes electrónicos “low-cost” y de bajo consumo para el diseño de los nodos de
adquisición y comunicación.
– Desarrollo de los algoritmos de los procesados de la información necesarios para minimizar los tiempos de
computación, así como la información a enviar a través de la red de sensores, reduciendo al máximo el consumo
eléctrico total en cada uno de los nodos de comunicación del sistema.
– Tests de los componentes seleccionados en laboratorio, y algunos de ellos también en el entorno real de trabajo
(sensor y sistema de comunicaciones).
– Tras la validación de cada parte del sistema global, se han diseñado y fabricado las placas PCBs, encapsulados
y sistemas de cableados necesarios.

A lo largo del 2017 se han instalado los prototipos demostradores desarrollados por el área de Mecatrónica de AIN en una instalación real facilitada por la empresa tractora (Volkswagen Navarra), para comprobar tanto la fiabilidad de las medidas, como la durabilidad de los prototipos desarrollados. Los resultados que se han obtenido en la instalación real han sido satisfactorios:
– Se ha comprobado el alcance de las comunicaciones inalámbricas, unos 70 m sin línea de visión directa, lo que supera la limitación de los sistemas cableados usados hasta ahora.
– Se ha desarrollado tanto un hardware como el software para minimizar el consumo, ya que el sistema se alimenta con baterías. Se pueden conseguir autonomías de hasta 5 o 6 años.
– Además los prototipos desarrollados tienen un coste menor que los sistemas anteriores. Dependiendo de las cantidades de fabricación se ha calculado un ahorro en los costes de fabricación e instalación de hasta el 40%.

Resumiendo, lo que se ha conseguido es validar los prototipos demostradores en su entorno real de trabajo, el cual es un entorno industrial en el que se pueden tener perturbaciones electromagnéticas, vibraciones y temperaturas elevadas.
El siguiente paso en esta línea de trabajo por parte del área de Mecatrónica de AIN será transferir esta tecnología a una empresa del sector electrónico que esté interesada en realizar mejoras, seguir reduciendo costes, enfocándolo a la fabricación y futura comercialización de los sistemas desarrollados.

  • Año: 2017
  • Sector estratégico: #EnergíasRenovablesyRecursos
  • Líder del proyecto: AIN (Asociación de la Industria Navarra)
  • Socios del proyecto: CEMITEC (Ejecución años 2015 y 2016) y Volkswagen Navarra