Introducción
⌅La sociedad contemporánea en general y la disponibilidad de imprescindibles servicios y producciones de bienes de consumo, se encuentran íntimamente vinculadas con la disponibilidad energética, la cual, por el cada vez más agudo impacto del cambio climático y el cada vez más cercano agotamiento de los combustibles fósiles, requiere su uso más eficiente. En este contexto representa importancia trascendental el aseguramiento de elevados niveles de confiabilidad de la tecnología industrial instalada, ya no solo para el uso más eficiente de los portadores energéticos, sino también para el aumento de la productividad y la seguridad operacional, y la reducción del impacto ambiental. La estrategia más sintonizada con esta cuestión lo constituye el mantenimiento basado en la condición, para lo cual se requiere monitorear regularmente la condición de los sistemas para tomar decisiones en función de la desviación de su funcionamiento en relación con su comportamiento esperado; es una estrategia de mantenimiento predictivo (Pérez Rondón, 2021Pérez Rondón, F. A. 2021. “Conceptos generales en la gestión del mantenimiento industrial”.; Pérez & Gassinski, 2022Pérez, F. M. & Gassinski, L. 2022. “La eficiencia energética y el papel del mantenimiento en la misma: Energy Efficiency and the Role of Maintenance on it”. Ingeniería Energética, 43(2): 11–11, ISSN: 1815-5901.).
Existen ejemplos de empresas cubanas donde se ha aplicado de manera limitada tecnología foránea moderna de monitoreo y diagnóstico, adquirida a precios apreciablemente elevados, que no se encuentra adaptada a las características propias del contexto industrial nacional. Por otro lado, también existen muchas empresas nacionales que no están utilizando la tecnología más actualizada. A este contexto se suma el hecho de que los fabricantes de los sistemas que se encuentran en uso en el país, por ejemplo, PRUFTECHNIK y SCHENK, o han sido asimilados por firmas estadounidenses, o han decidido no extender los vínculos con nuestro país, por tanto, se puede plantear categóricamente que los sistemas introducidos han perdido sus contactos con sus proveedores, sin poder acceder a los necesarios servicios de postventa, mantenimiento, entre otros.
Esta situación aleja aún más al país de la posibilidad de aprovechar los beneficios que la aplicación de esta tecnología brinda, sobre todo cuando esta tecnología se enfoca al paradigma de Industria 4.0, en cuyo caso no se alcanzaría la mayor integralidad en el desarrollo de soluciones con base en las necesidades del negocio (Hernández-Montero et al., 2023Hernández-Montero, F. E.; Calderón, C. A. & Ruiz-Barrios, M. L. 2023. “El camino hacia la implementación del mantenimiento predictivo 4.0 en Cuba”. Ingeniería Industrial, 44(3): 1–12, ISSN: 1815-5936.).
En este contexto se viene desarrollando, con una proyección claramente en sintonía con el paradigma de Industria 4.0, tecnología de monitoreo y diagnóstico industrial en Cuba, la cual incidiría favorablemente en los indicadores de eficiencia y productividad de la industria nacional cubana. De manera concreta, en el siguiente trabajo se aborda la propuesta consistente en un sistema portable de monitoreo y diagnóstico industrial, lo cual es uno de los resultados recientemente obtenidos en el marco del proyecto Desarrollo de Tecnología de Monitoreo y Diagnóstico Industrial, asociado al PNCTI Desarrollo Energético Integral y Sostenible (Montero et al., 2023Montero, F. E. H.; Barrios, M. L. R.; Suárez, J. R. R.; Martínez, M. E. I.; Gómez, J. P.; Uribe, V. A.; Marín, E. P.; Mancilla, J. C. G.; Hernández, Y. P.; Lorenzo, A. R.; Román, J. H.; Soberao, M. H. & Rodríguez, I. D. 2023. “Contribución al desarrollo nacional de tecnología de monitoreo y diagnóstico industrial”. Anales de la Academia de Ciencias de Cuba, 13(3): 1282, ISSN: 2304-0106.).
Materiales y métodos
⌅Características Técnicas
⌅El sistema portable de monitoreo y diagnóstico se diseñó siguiendo determinados requerimientos técnicos básicos:
En general, se desarrolló un sistema en esquema portable, el cual, por su concepción constituye una alternativa más económica para lograr implementar el monitoreo y diagnóstico industrial de un modo más económico y adaptado a las características de la mayoría de las industrias de nuestro país.
Este requerimiento es necesario por cuanto ya existe cierta experiencia en el empleo de sistemas similares adquiridos en mercados foráneos, y, por tanto, en algunas esferas se ha creado una cultura en el empleo de esta tecnología. El sistema diseñado pretende seguir el modo general de utilización de esta tecnología, en la modalidad concreta a desarrollar (Martínez Castro, 2011Martínez Castro, V. H. 2011. “Monitoreo y diagnóstico de sistemas de automatización SIMATIC.”).
Desde el diseño se ha previsto el logro de cierto grado robustez del sistema, motivado por el ambiente de explotación adverso al cual está expuesto.
Módulos principales del sistema. Concepto
⌅El sistema está compuesto esencialmente por 3 módulos principales, que se emplearán según esquema mostrado en Figura 1. Los módulos son los siguientes:
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Aditamento de fijación del teléfono móvil (interfaz Sensor de Aceleración - Teléfono Móvil)
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Teléfono Móvil
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Computadora
El Aditamento tendrá capacidad para conectar un sensor piezoeléctrico de aceleración y tendrá la función de digitalizar la señal y entregarla al teléfono para su procesamiento y registro. Este Aditamento, en conjunto con el Teléfono Móvil, constituyen el dispositivo portable colector y preanálisis de la vibración. En el Teléfono Móvil estará corriendo un programa que estará interactuando con el especialista y ejecutando algunas funciones útiles para esta etapa del proceso. Después de la campaña de registro y preanálisis, será posible descargar los datos en una base de datos en la Computadora. Un programa en la Computadora estará permitiendo la realización de un análisis más profundo de los datos con el propósito de diagnosticar la condición de los sistemas bajo supervisión.
Resultados y discusión
⌅Elementos de diseño
⌅Diferentes aspectos fueron abordados para llegar a una concepción de diseño lo más completa posible y que se encuentra actualmente ya en fase de construcción de prototipo.
Circuito Eléctrico del Aditamento
⌅El esquema eléctrico del dispositivo portable de diagnóstico y monitoreo industrial está constituido por los siguientes componentes (ver Figura 2):
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Acelerómetro piezoeléctrico, que es el encargado de transformar las vibraciones de la maquinaria a diagnosticar en impulsos eléctricos mediante el efecto piezoeléctrico.
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Conversor Analógico/Digital (A/D), el cual recibe la señal analógica proveniente del sensor piezoeléctrico mediante un cable coaxial, y tendría el encargo de digitalizar la señal analógica.
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Kit de Microcontrolador, el cual recibe la señal digital proveniente del Conversor A/D y la transmite al Teléfono Móvil a través de la interfaz USB.
Software/Funcionalidades
⌅Se ha desarrollado un software con el objetivo de disponer de las diferentes funcionalidades previstas. De modo general, además de cuestiones propias de la disponibilidad de interacción con el usuario, estas funcionalidades fueron las siguientes:
Tanto en el Teléfono Móvil, como en la Computadora, los datos se almacenan en una base de dato, y para controlar el acceso a los datos se asignaron usuarios a roles de seguridad.
En la Figura 3, se muestra un el diagrama de una de las actividades que corre en el Teléfono Móvil, mientras que en la Figura 4, se muestra una de las ventanas que se visualizan, asociadas a esta actividad.
Diseño Industrial del Aditamento
⌅El Aditamento presenta tiene las dimensiones 21.0 cm x 8.0 cm x 5.5 cm con la finalidad de alcanzar una adecuada convivencia con otras herramientas de trabajo en el cinturón del uniforme del especialista durante su traslado. En la zona trasera del Aditamento se concibió una cavidad con dimensiones superiores a la anterior para almacenar el cable coaxial y el sensor mientras no se requiera su utilización (Valdés et al., n.d.Valdés, M. S. D. R. H.; Montero, C. F. E. H.; Luna, D. R. D. H. & Ruiz, D. V. A. n.d. “Diseño para el monitoreo y diagnóstico industrial.”).
En la figura 5 se muestran algunas imágenes del diseño realizado.
Conclusiones
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Se ha presentado una propuesta de desarrollo de sistema portable de monitoreo y diagnóstico industrial, que ya se encuentra en construcción.
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Esta propuesta constituye una de las vertientes que se viene abordando en lo relativo al desarrollo de tecnología de monitoreo y diagnóstico industrial en Cuba. Desde su concepción, el sistema se presenta como una alternativa más económica para lograr implementar el monitoreo y diagnóstico industrial más adaptado a las características de la mayoría de las industrias de nuestro país, para lo cual se siguió el modo general de utilización de esta tecnología, en la modalidad concreta a desarrollar. Al mismo tiempo se previó cierto grado robustez del sistema, motivado por el ambiente de explotación adverso al cual estaría expuesto.
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El sistema está compuesto por varios módulos, y se espera que el concepto plasmado pueda generar tiempos de construcción, y, por tanto, de puesta en marcha, muy cortos. La línea de diseño industrial concebida sigue tendencias internacionales y está en sintonía con las características funcionales y de uso del dispositivo.