El mantenimiento de la mayor parte del material rodante utilizado para el transporte de pasajeros en Sídney corre a cargo de la empresa de ingeniería Downer Rail & Transit Systems, filial de Downer Group, con 150 años de historia empresarial. En el gigantesco Auburn Maintenance Centre, situado en el corazón geográfico de la ciudad, se encarga del mantenimiento de los trenes Waratah A-Set propiedad de Sydney Trains, así como de trenes propiedad de otras entidades.

“Nuestra responsabilidad abarca todos los componentes del tren: desde las ruedas, las cajas de grasa, los motores de tracción y los bogies hasta el exterior e interior de los vagones, las puertas y el pantógrafo del techo”, explica Frank Lukacevic, ingeniero mecánico sénior de Downer.

Mantenimiento basado en el tiempo y la distancia

Como la mayoría de las operaciones ferroviarias del mundo, tradicionalmente Downer ha estructurado sus programas de mantenimiento en torno a modelos basados en el tiempo y la distancia. Los componentes de los trenes se sustituyen cuando se acercan al final de la vida útil recomendada por el fabricante. Sin embargo, ante el crecimiento de los viajes de pasajeros, tanto Downer como los propietarios del material rodante que mantiene están buscando formas de incrementar el tiempo operativo y la disponibilidad.

Lukacevic y Christian Douglas, jefe de estrategia de activos de Downer, son los encargados de encontrar nuevas formas de reducir el tiempo improductivo y alargar la vida útil de los componentes de manera segura. Les han interesado especialmente los beneficios potenciales del monitoreo de condición. Y se preguntaron: el monitoreo de componentes en tiempo real, ¿podría ayudar a reducir la sustitución prematura de piezas, reducir costos sin incrementar el riesgo de fallas y disminuir las necesidades de mantenimiento?

Prueba de sistemas de monitoreo de condición

Así, en 2020, cuando SKF ofreció a Downer dos sistemas de monitoreo de condición para material ferroviario que habían dado buen resultado con otros clientes a nivel mundial, naturalmente quisieron saber más. Y aceptaron probar las tecnologías.

Lokesh Jain, jefe de desarrollo del negocio ferroviario de SKF, explica que el primero, SKF Insight Rail, es un sistema inalámbrico autoalimentado que monitorea la condición de los rodamientos de los bogies de los trenes de pasajeros. Acoplado a la caja de grasa, recopila datos sobre vibración y temperatura, y los envía a través de una conexión inalámbrica a una interfaz de usuario.

En cambio, SKF IMx-Rail es un sistema multicanal más sofisticado que monitorea la condición de una amplia gama de activos ferroviarios como rodamientos de ejes, ruedas, cajas de engranajes y motores de tracción. Los datos se envían continuamente a la nube de SKF y se analizan en un centro de diagnóstico remoto. Los clientes reciben alertas desde el equipo de diagnóstico y pueden ver los datos clave a través de una interfaz fácil de usar.

Para la prueba de Downer, se instaló IMx-Rail en dos bogies de un tren Waratah A-Series de Sydney Trains. Además de enviar datos sobre los ocho rodamientos en su interior, recopiló y transmitió información exhaustiva sobre la condición de los dos motores de tracción y las cajas de engranajes.

SKF Insight Rail es un sistema más sencillo: se acoplaron 64 unidades a las cajas de grasa de un tren de ocho vagones para monitorear cada uno de los 64 rodamientos de ruedas. Y se instalaron otras 32 unidades para monitorear los rodamientos de ruedas de otro tren de cuatro vagones.

Con cada sistema, Downer esperaba lograr objetivos diferentes, explica Douglas. Concretamente, a él y Lukacevic les interesaba evaluar la idoneidad de Insight como posible sistema de monitoreo de condición para toda la flota. Con el sistema IMx-Rail, esperaban recopilar datos basales sobre los componentes de los bogies y utilizarlos en estudios realizados con centros de investigación y que podrían servir, en un futuro, para justificar la implementación del monitoreo de condición en toda la flota.

Multitud de datos

Tras más de un año de pruebas, los dos sistemas han dado resultados alentadores. Al equipo de Downer, le ha impresionado sobre todo la calidad de los datos suministrados por el sistema IMx, que, según dice, ha ampliado enormemente sus conocimientos sobre el envejecimiento y deterioro de los componentes.

“Existen sistemas acústicos que se colocan al lado de las vías para monitorear los rodamientos de ruedas. Sin embargo, hasta ahora, era imposible saber qué estaba pasando con los motores de tracción y la caja de engranajes”, dice Lukacevic. “Gracias a IMx-Rail, esto ha cambiado y hemos podido detectar algunas fallas en los engranajes. Posteriormente, hemos podido seguir su evolución a lo largo del tiempo. Si luego resulta que el deterioro es muy lento, podríamos llegar a tener la certeza suficiente para afirmar que la caja de engranajes puede seguir funcionando durante algún tiempo más sin que sea necesario tomar medidas”.

Detección de desperfectos en las vías

Además de la gran calidad de los datos y los análisis, otro beneficio importante de IMx-Rail para Downer ha sido la capacidad de detección de desperfectos. El hecho de estar tomando y transmitiendo datos continuamente permite al sistema identificar lugares donde las vías pueden estar dañadas.

“En todos los puntos donde pasa [el tren], podemos cartografiar la red e identificar puntos calientes de vibración, algo que era imposible hacer antes”, afirma Douglas. “Eso nos permite acudir a [los operadores de la red] e indicarles lo que hemos detectado. Como prestación de valor agregado, refuerza la relación con el cliente”.

Hasta ahora, era imposible saber qué estaba pasando con los motores de tracción y la caja de engranajes
Frank Lukacevic, ingeniero mecánico sénior de Downer

Sacar el máximo partido al sistema Insight en la red de Sídney ha sido más problemático, al menos inicialmente. Según el equipo de Downer, en su configuración actual, el sistema no siempre ha tenido oportunidades suficientes para captar y enviar datos útiles, debido a la poca distancia entre algunas estaciones de la red. Para solucionar este problema, se aplicó una configuración mejorada, pero a costa de acortar la duración de la batería.

SKF ha asumido los desafíos de Downer y sigue colaborando estrechamente con los ingenieros de la empresa para realizar modificaciones y adaptar el sistema a las necesidades locales.

Detección temprana de fallas

A pesar de algunos problemas iniciales, también ha habido éxitos alentadores. Por ejemplo, Insight detectó una falla en los rodamientos de ruedas casi dos semanas antes de que la detectaran los sensores colocados al lado de las vías.

Según Lukacevic, esta capacidad avanzada de detección puede convertirse en una herramienta poderosa en el futuro. “Como detectamos los problemas antes, tenemos más tiempo para planificar el mantenimiento”, continúa. “Eso, a su vez, significa que podemos trabajar sin interrumpir otras actividades ni tener trenes inmovilizados en espera del mantenimiento”.

Mientras tanto, continúa la colaboración estrecha entre Downer y SKF en las pruebas de los sistemas.

Futuro prometedor

Aunque se trata de un proyecto en una fase incipiente, tanto Lukacevic como Douglas coinciden en que el monitoreo de condición desempeñará un papel esencial en el mantenimiento de los trenes de pasajeros.

“El monitoreo de condición es el futuro por los beneficios que ofrece en términos de eficiencia y competitividad”, afirma Douglas. “Si no se necesita sustituir componentes tan rápido, se consumen menos recursos y menos electricidad, y se ahorra dinero y tiempo”.

Nigel Herbert, jefe de negocios de SKF para el sector ferroviario en Queensland, Nueva Gales del Sur y Nueva Zelanda, elogia a Downer por querer investigar el potencial de los sistemas de monitoreo de condición.

“El sector ferroviario en general tiende a ser reacio a probar cosas nuevas, pero se ha demostrado que sistemas como SKF Insight e IMx-Rail mejoran significativamente la eficiencia y reducen los costos de mantenimiento de las flotas ferroviarias”, afirma. “Downer nos está ayudando a llevar esta tecnología a Australia; estamos seguros de que disfrutarán de los muchos beneficios que ofrece”.