El monitoreo de condición, encarrilado

El mayor operador ferroviario de Gran Bretaña, Govia Thameslink Railway (GTR), ha instalado un sistema de monitoreo de condición desarrollado por SKF para ayudarle a evitar el mantenimiento no planificado y sus impactos negativos en el servicio de trenes.

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El mantenimiento es fundamental para cualquier operador ferroviario que quiera asegurar el buen funcionamiento del servicio y evitar costosas paradas no planificadas para reparación. Y para el sector ferroviario, las rutinas de inspección y mantenimiento reactivo son imprescindibles para garantizar tanto el funcionamiento seguro del ferrocarril como la seguridad de sus pasajeros y trabajadores.

En otros sectores, el monitoreo de condición, con su detección temprana de posibles fallas de los rodamientos, ha demostrado ser una tecnología clave para reducir los costos de mantenimiento y prolongar los intervalos de mantenimiento. Para dar respuesta a las necesidades específicas del sector ferroviario, SKF ha desarrollado un sistema exclusivo de monitoreo de condición llamado SKF Insight Rail.

Ivan Rochford, gerente de monitoreo de condición ferroviario de SKF en Europa, explica: “el sector ferroviario está considerado como la última frontera para el monitoreo de condición. La complejidad de los sistemas de medición tradicionales ha frenado la implementación de esta tecnología”.

Para superar este obstáculo, SKF ha desarrollado una solución no invasiva que puede instalarse fácilmente en poco tiempo en flotas enteras de trenes. Aplicar el monitoreo de condición a los equipamientos ferroviarios presenta múltiples desafíos, originados por la exposición de estos a impactos y vibraciones de alta intensidad. Conseguir una aceptación de esta tecnología por el sector ferroviario “pasa por contar con un producto que satisfaga la necesidad de resistencia y, a la vez, que sea fácil de instalar y usar. Por lo tanto, adaptar un producto preexistente para que cumpla las exigencias del sector ferroviario no es una opción viable”, dice Rochford.

Govia Thameslink Railway

Govia Thameslink Railway (GTR) es el mayor operador ferroviario del Reino Unido; forma parte de Govia, creada conjuntamente por Go-Ahead Group y Keolis. Govia también es propietaria de Gatwick Express, Great Northern y Southern. GTR asumió la gestión de los servicios ferroviarios en septiembre de 2014. Antes de la pandemia, GTR era responsable del 19% del transporte de pasajeros por ferrocarril en el Reino Unido, gestionaba 239 estaciones y prestaba servicios en 341 millones de trayectos de pasajeros al año. Govia, con 7 000 empleados que trabajan en sus cuatro empresas operadoras, ha completado un programa de inversiones valuado en 2 000 millones de libras esterlinas, que incluirá 1 500 vagones nuevos y el despliegue de trenes Clase 700 en Thameslink y Great Northern.

El desafío del mantenimiento

La primera oportunidad de SKF para probar el sistema de monitoreo de condición surgió en el Reino Unido: el operador ferroviario GTR necesitaba resolver algunos problemas con su avanzada flota de trenes. Como pilar del transporte ferroviario en el sudeste de Inglaterra, cada día múltiples unidades de su flota recorren la red de vías electrificadas.

El mercado ferroviario se enfrenta a desafíos nuevos e importantes, pero puede contar con el apoyo de SKF
Daniele Santomassimo, ingeniero de negocios de SKF

Peter Cooper, ingeniero de flota de GTR, explica: “desde hace años, GTR utiliza guías para mitigar las fallas de los rodamientos. Sin embargo, a pesar de estas precauciones, hubo varias fallas críticas que obligaron a GTR a retirar una unidad del servicio durante meses para efectuar reparaciones”.

Afortunadamente, en 2017, GTR ya había iniciado pruebas de campo con los sensores SKF Insight. Daniele Santomassimo, ingeniero de negocios de SKF que trabajó estrechamente con GTR en la instalación del monitoreo de condición, explica: “GTR es famoso en el Reino Unido por ser un operador ferroviario orientado al futuro y dispuesto a invertir en tecnologías que contribuyan a mejorar el rendimiento y la confiabilidad de su flota”.

Se retira un eje de rueda para sustituir un rodamiento dañado, detectado por un sensor Insight Rail.

Superar los desafíos del tercer riel

A la hora de instalar SKF Insight Rail en los trenes de GTR, surgieron una serie de desafíos por la presencia del tercer riel, utilizado en la red ferroviaria de superficie de Londres para proveer energía eléctrica. Este sistema de alimentación crea un entorno electromagnético agresivo para los sensores utilizados en el sistema. Las dos empresas colaboraron estrechamente en busca de una solución efectiva.

Recuerda Ivan Rochford: “no habíamos previsto el efecto que tendría el tercer riel sobre el funcionamiento de nuestros sensores. El campo magnético asociado al tercer riel activaba los interruptores de activación magnética de los sensores. Como el sensor funciona con baterías, la cantidad de intentos de comunicación se mantiene intencionalmente al mínimo. Sin embargo, esta interferencia magnética obligaba a todos los sensores a comunicarse con el servidor, con el consiguiente agotamiento de las baterías. En poco tiempo, los 32 sensores habían dejado de funcionar. Fue un desastre”.

SKF reconoció la existencia del problema y se volcó en encontrar una solución. Las dos empresas colaboran desde hace varios años en el montaje y desmontaje de rodamientos, y disfrutan de una relación de trabajo fluida. No tardaron en encontrar una solución, y la activación magnética se sustituyó con una activación por comunicación de campo cercano (una tecnología inalámbrica de corto alcance). Como dice Rochford: “es muy similar al mecanismo sin contacto usado para los pagos con tarjeta de crédito. Se sustituyeron todos los sensores en solo seis semanas y se reanudaron las pruebas”. Tras el éxito de las pruebas, se implementó la solución en toda la flota, con la instalación de más de 1 000 sensores.

Los operadores utilizan una aplicación en su iPad para conectar sensores específicos con su lugar de montaje.

Recoger los frutos

Observa Peter Cooper: “como beneficio, señalaría la posibilidad de combinar los sensores con los sistemas de guiado de los rodamientos; después de analizar los modos de falla recientes, hemos instalado sensores en las posiciones más críticas de la flota. Son fáciles y rápidos de instalar y poner en servicio. Con 5 536 extremos de eje en la flota de GTR, el montaje debe ser sencillo. Cuando se detecta un rodamiento defectuoso, acoplamos sensores SKF Insight al bogie en cuestión; eso nos permite saber con seguridad si la unidad puede seguir funcionando. Y una vez determinado cuál de los cuatro juegos de ruedas falla, podemos actuar proactivamente sobre la unidad sin que ello afecte a la disponibilidad de la flota”.

Daniele Santomassimo destaca otras ventajas de la adopción del monitoreo de condición; una de ellas es la posibilidad de comprender los tipos de defectos que sufren los rodamientos. “Cuando los modos de falla están claros, podemos desarrollar cambios de diseño relacionados con la aplicación para aumentar la confiabilidad del juego de ruedas del tren”, dice. “El paso de la corriente eléctrica es uno de los defectos más comunes y un fenómeno ampliamente conocido dentro del sector”.

A corto plazo, los ahorros se concentrarán principalmente en mejorar los pedidos de material y reducir las actividades de mantenimiento no planificadas. A largo plazo, el cliente podrá aplicar un programa de mantenimiento basado en la condición diseñado para minimizar los costos de explotación de los trenes. Sin embargo, dice Santomassimo, “la parte más importante del ahorro, en mi opinión, es la oportunidad de monitorear continuamente un activo clave de la flota. Permite eliminar las paradas no planificadas y aumentar la disponibilidad de los trenes”.

SKF Insight Rail

SKF Insight Rail es un sistema inalámbrico autoalimentado de monitoreo de condición para bogies de trenes de pasajeros. Cuenta con un servicio asociado de análisis remoto para identificar defectos de los rodamientos.

Los sensores miden la temperatura y la vibración, y pueden montarse en la tapa frontal de una caja de grasa en menos de un minuto. Simplemente se quita uno de los pernos de fijación de la tapa frontal y se acopla el sensor SKF Insight con un perno que mide 20 milímetros más de largo. El sensor es un componente que funciona de forma autónoma y no necesita equipos ni accesorios adicionales. El sensor transmite los datos a la nube de SKF mediante telefonía móvil.

Se miden tanto la vibración como la temperatura. La vibración es un parámetro clave que permite la detección temprana de daños en el rodamiento; cuando el rodamiento empieza a calentarse, indica la probabilidad de una falla inminente. Los datos transmitidos por los sensores se revisan automáticamente para detectar indicios de daños de los rodamientos. Un analista experto en vibraciones comprueba los datos para confirmar la detección y, si hay síntomas de daños, emite un informe al cliente que incluye un diagnóstico y las medidas recomendadas.

El producto fue lanzado a fines de 2017 después de realizar pruebas extensas con clientes en Suecia, España, Italia y Rusia. Actualmente se utiliza en más de 25 países de tres continentes y se instaló en 28 clases diferentes de trenes.

Con el panel del usuario, el acceso a los datos es fácil e instantáneo.

El futuro

GTR está estudiando implementar la solución de monitoreo de condición SKF Insight en otra flota suya. “La red de vías electrificadas desgasta mucho los rodamientos”, dice Peter Cooper. “Como industria, creo que no solo debemos monitorear mejor los rodamientos para prevenir fallas catastróficas, sino también encontrar soluciones que prolonguen su vida útil”.

Santomassimo agrega que en el contexto actual de la COVID-19, los operadores ferroviarios británicos necesitan, más que nunca, ofrecer un servicio confiable, puntual y rentable en todas sus flotas. “El mercado ferroviario se enfrenta a desafíos nuevos e importantes, pero puede contar con el apoyo de SKF”, dice.