Monitoreo de vibraciones para fabricantes farmacéuticos
Introducción
La captura precisa de datos es esencial como parte de un plan de mantenimiento predictivo en la fabricación farmacéutica actual. Las técnicas y la tecnología modernas de monitoreo de vibraciones se pueden utilizar para maximizar el rendimiento.
Monitoreo de vibraciones: Tecnología probada y comprobada
El monitoreo de vibraciones se ha empleado desde hace algún tiempo y se utiliza desde hace casi dos mil años. El sensor de vibraciones más antiguo conocido por los historiadores fue un sismógrafo inventado por el astrónomo chino Chang Heng en el siglo II d. C.
Este dispositivo respondía a perturbaciones distantes depositando una bola de bronce desde la boca de uno de los ocho dragones colocados alrededor de una gran urna, indicando la dirección de un terremoto distante y potencialmente salvando vidas.
El monitoreo de vibraciones es una de las soluciones más antiguas en el entorno de ingeniería, con un linaje que supera a otras tecnologías por siglos. Los sistemas actuales de monitoreo de vibraciones se centran menos en el impacto visual y más en el rendimiento.
La creciente demanda de productividad ha impulsado la necesidad de sensores de vibración sofisticados que maximicen el rendimiento de los procesos de ingeniería. Los sensores modernos ofrecen una fiabilidad excepcional y se presentan en carcasas resistentes y compactas adecuadas para una amplia gama de aplicaciones.
Monitoreo de vibraciones en acción
Los sensores de vibración se utilizan ampliamente en la fabricación farmacéutica.
El control del aire es un método de fabricación de medicamentos que es más antiguo que el propio monitoreo de vibraciones, aunque los procesos antiguos ya no representan los estándares farmacéuticos modernos.
Hoy en día, el manejo eficaz del aire requiere maquinaria capaz de mantener condiciones precisas de flujo, temperatura y humedad del aire durante la fabricación. La falla mecánica puede provocar una degradación de las normas de aire, pérdida de producción, sanciones por pedidos atrasados y insatisfacción del cliente.
Aprovechamiento del monitoreo de vibraciones
Los sistemas de monitoreo de vibraciones ayudan a los ingenieros a proteger las unidades de tratamiento de aire contra fallas inesperadas.
Los factores clave incluyen instalar correctamente los acelerómetros, recopilar y analizar adecuadamente los datos, y tomar las medidas oportunas. En algunos casos, la respuesta correcta puede ser no tomar ninguna medida.
A medida que el monitoreo de condición se ha vuelto más común, la capacitación en el uso de sensores de vibración es proporcionada por organizaciones como el Instituto Británico de Ensayos No Destructivos.
Incluso los sensores de alto rendimiento solo son tan eficaces como su instalación. Los ingenieros deben comprender los métodos de montaje, como la perforación, el roscado o el encolado, y cómo estos pueden afectar a las garantías.
Con la orientación adecuada, los elementos giratorios de las unidades de tratamiento de aire se pueden monitorizar de forma rentable, lo que permite la detección temprana de la degradación y un mantenimiento planificado con una interrupción mínima.
Una mirada más cercana a los sensores de vibración
Un acelerómetro contiene un elemento de cristal piezoeléctrico unido a una masa. Cuando se somete a una fuerza de aceleración, la masa comprime el cristal, produciendo una señal eléctrica proporcional a la fuerza aplicada.
Esta salida se amplifica y acondiciona mediante componentes electrónicos integrados para producir una señal adecuada para sistemas de adquisición de datos o control de nivel superior.
Un sistema en línea mide y analiza los datos de los sensores, conectándose directamente con un PLC.
Un sistema fuera de línea monta sensores en la maquinaria y los conecta a una caja de interruptores, lo que permite a los ingenieros recopilar lecturas utilizando un recolector de datos portátil.
Tipos de acelerómetros utilizados
Hay dos categorías principales de acelerómetro.
Los acelerómetros de CA se utilizan normalmente con colectores de datos para supervisar activos de mayor valor, como los sistemas de procesos críticos.
Los acelerómetros de 4 a 20 miliamperios se utilizan comúnmente con PLC para medir activos de menor valor, como motores, ventiladores y bombas.
Ambos tipos pueden identificar desalineación, el estado de los rodamientos y desequilibrio. Los acelerómetros de CA también detectan defectos en engranajes, problemas de correas, holgura y cavitación.
Dentro de la unidad de tratamiento de aire
Una unidad de tratamiento de aire típica consta de un ventilador de impulsión, un ventilador de extracción, serpentines de calefacción y refrigeración, filtros de aire y una gran carcasa metálica con paneles desmontables.
Los conjuntos de ventilador y motor están encapsulados, lo que permite a los ingenieros acceder a ellos para realizar tareas de mantenimiento.
Los ventiladores de accionamiento directo pueden requerir sensores de vibración tanto en los cojinetes del extremo de accionamiento como en los del extremo opuesto. Los ventiladores que no son de accionamiento directo pueden requerir acelerómetros adicionales en los cojinetes de deslizamiento del eje de engranajes.
Técnicas de monitorización para unidades de tratamiento de aire
Una técnica rentable para identificar el desequilibrio y la falta de alineación utiliza sensores de 4 a 20 miliamperios montados en cojinetes y ejes.
Las lecturas de velocidad se retroalimentan a un PLC, lo que permite monitorizar las tendencias generales de vibración.
Los sensores de doble salida pueden proporcionar tanto una salida de 4 a 20 miliamperios como una salida de CA, lo que permite realizar un análisis exhaustivo de las vibraciones mediante un registrador de datos.
Los conectores M12 con conjuntos de cables independientes constituyen una opción compacta y eficaz para las unidades de tratamiento de aire.
Otra opción son los sensores de CA fijos, conectados directamente a las cajas de conmutación situadas en el exterior de la unidad, lo que permite recopilar datos desde las mismas posiciones de forma sistemática.
Especificación e instalación
Las cajas de interruptores de acero inoxidable suelen ser obligatorias en aplicaciones farmacéuticas.
Los acelerómetros deben montarse directamente sobre la superficie de la máquina, que debe ser plana, lisa, sin pintura, libre de grasa y aceite, y más grande que la base del sensor.
Los sensores deben colocarse lo más cerca posible de la fuente de vibración.
El método de montaje preferido es taladrar y roscar una rosca directamente en la máquina, lo que permite atornillar en su lugar acelerómetros con roscas de montaje integrales.
También se pueden utilizar pernos de montaje. Hay disponibles kits de instalación especializados para taladrar, roscar y fresar asientos.
Se debe tener cuidado de apretar los sensores dentro de los niveles de torque recomendados. Un apriete excesivo puede dañar los sensores, mientras que un apriete insuficiente conduce a lecturas imprecisas.
Si no es posible realizar taladrado y roscado, se puede utilizar montaje con adhesivo, con una selección de adhesivo basada en la temperatura de operación.
Gestión de cables y fiabilidad a largo plazo
Los cables del acelerómetro deben sujetarse al cuerpo del sensor mediante bridas para evitar tensiones y lecturas erróneas causadas por el movimiento del cable.
La especificación y la instalación correctas permiten que las unidades de tratamiento de aire mantengan un control constante del aire y pueden prolongar su vida útil más allá de los intervalos de mantenimiento recomendados.
Esto reduce el riesgo de averías provocadas por las vibraciones, los tiempos de inactividad y la disminución del volumen o la calidad de la producción.
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