Con una historia que se remonta a más de 8000 años, Ningbo, en la provincia de Zhejiang, en la costa oriental de China, es una de las ciudades más antiguas del país. Los viajes y el comercio han sido pilares de la identidad de Ningbo desde siempre. La ciudad fue uno de los destinos de la Ruta de la Seda hace 2000 años, y su puerto es un centro de comercio marítimo desde hace más de un milenio. El puerto de Ningbo sigue siendo uno de los más activos del mundo, y el área metropolitana de la ciudad, actualmente, cuenta con una población de más de 2 millones de personas, a la que deben sumarse más de 7 millones que viven en las ciudades satélite y los suburbios que rodean la metrópolis.

Para garantizar la movilidad, las autoridades locales de Ningbo están escribiendo un nuevo capítulo en la historia del transporte de la ciudad: están construyendo una gran red de más de 200 kilómetros que unirá Ningbo y las regiones circundantes, con conexiones rápidas y cómodas por ferrocarril. Las obras de Ningbo Rail Transit comenzaron en 2009, y se inauguró para el transporte de pasajeros en 2014. Cinco de las ocho líneas previstas ya funcionan, y está previsto tener toda la red acabada para 2026.

Programa de mejoras

Aunque Ningbo Rail Transit es una de las redes ferroviarias urbanas más modernas del mundo, los 200 trenes que circulan por su Línea 1, de 46 kilómetros de longitud, se acercan rápidamente a los 10 años de explotación comercial. Y los equipos de mantenimiento que gestionan Ningbo Rail Transit Co. han emprendido una serie de proyectos destinados a mejorar la confiabilidad y rentabilidad de la flota a largo plazo.

Uno de los factores clave que determinan la confiabilidad de los activos ferroviarios es la vida útil de los rodamientos instalados en los bogies, motores de tracción y cajas de engranajes. Cualquier falla de los rodamientos durante el uso puede provocar problemas serios y costosos de solucionar. Por ello, los rodamientos suelen sustituirse de acuerdo con un calendario riguroso. En el caso de los trenes de Ningbo, la sustitución estaba programada inicialmente para después de 800 000 kilómetros.

Como parte de los esfuerzos por mejorar la rentabilidad del sistema, Ningbo Rail Transit quería ver si era posible alargar el intervalo de sustitución de los rodamientos hasta 1 millón de kilómetros. Conseguirlo sin aumentar la frecuencia de fallas de los rodamientos podía suponer un ahorro importante en costos de mantenimiento y repuestos, al tiempo que mejoraría la disponibilidad de la flota.

Ningbo Rail Transit preguntó a varios proveedores si podían suministrar rodamientos capaces de funcionar durante un millón de kilómetros entre revisiones. Solo SKF pudo ofrecer una solución, que estudia conjuntamente con el cliente.

La propuesta de SKF se basaba en un enfoque integral de la confiabilidad de los rodamientos. Incluía cambios en las especificaciones, como, por ejemplo, la implementación de rodamientos híbridos con elementos rodantes cerámicos en las cajas de engranajes de los trenes. SKF también sugirió cambios en la grasa utilizada para lubricar los rodamientos. Por último, en una primicia mundial para la industria ferroviaria, propuso una tecnología que había desarrollado hacía poco.

Conectividad inalámbrica

La nueva tecnología, llamada Insight Metro, es un sistema de monitoreo de condición portátil y totalmente inalámbrico diseñado para usarlo selectivamente en rodamientos que se acercan al final de su vida útil prevista.

La solución Insight Metro incluye sensores que miden la velocidad, la temperatura y los niveles de vibración de los rodamientos. Esos datos se preprocesan en la computadora de a bordo del dispositivo y, a continuación, se transmiten a través de una red móvil 4G a un servidor, donde se utiliza una combinación de algoritmos avanzados y análisis de expertos para identificar las primeras señales de un posible problema. El monitoreo de condición es un método probado que se utiliza ampliamente en sistemas ferroviarios de todo el mundo. Los operadores utilizan sensores de ruido y temperatura colocados al lado de las vías para detectar problemas en los trenes que pasan, y algunos trenes avanzados incorporan sensores y sistemas de adquisición de datos instalados permanentemente para asegurar un monitoreo continuo de los equipos críticos.

Sin embargo, cada uno de estos métodos tiene sus inconvenientes. Los dispositivos que se colocan al lado de las vías son baratos y pueden monitorear un número ilimitado de trenes, pero carecen de la sensibilidad necesaria para identificar o diagnosticar problemas en una fase incipiente. Por el contrario, los sistemas de monitoreo de condición de a bordo pueden recopilar un volumen ingente de datos, pero, para proporcionar información útil, deben instalarse grandes cantidades de equipos en cada tren y dotarlos de amplios recursos analíticos.

La solución Insight Metro, desarrollada íntegramente en China, pretende ofrecer un punto medio entre los dos métodos. Cuenta con la sensibilidad y la gran capacidad de recopilación de datos de un sistema avanzado de monitoreo de condición de a bordo. Pero también es compacto, ligero y fácil de instalar y, de este modo, ofrece a los operadores una opción rentable para controlar rodamientos específicos.

El sistema puede funcionar durante unos seis meses, alimentado con una batería interna. Cada unidad Insight Metro informa del estado de su batería junto con otros datos, de modo que puede programarse la carga de esta mucho antes de que se agote. La capacidad de carga inalámbrica permite cargar las unidades in situ en las cocheras durante la noche.

Camino al millón de kilómetros

Desde agosto de 2022, Ningbo Rail Transit ha instalado 96 unidades Insight Metro en la flota que recorre la Línea 1. Las unidades se instalan en rodamientos que se acercan al final de su vida útil. De este modo, SKF y su cliente pueden recopilar datos sobre el rendimiento de esos rodamientos y garantizar la detección precoz de cualquier problema.

“El sistema está programado para recopilar datos para su análisis ocho veces al día”, explica Hower Fan, gerente de proyectos digitales de SKF. “Las unidades Insight Metro utilizan los datos de velocidad y vibración para identificar los momentos más oportunos para la recopilación de datos, cuando el tren está circulando a una velocidad estable”.

Insight Metro recopila unos 100 megabytes de datos para los análisis rutinarios y, luego, los transmite de forma inalámbrica al servidor a través de su conexión a la red 4G. Las unidades también pueden enviar señales de alarma si los niveles de temperatura o vibración superan repentinamente unos umbrales prefijados.

“En nuestro centro de diagnóstico remoto, revisamos los datos de cada unidad, aplicando una combinación de algoritmos automatizados y análisis realizados por expertos en monitoreo de condición”, explica Fan. “En la mayoría de los casos, proporcionamos a nuestro cliente un informe mensual rutinario sobre la condición del rodamiento, pero si vemos algún indicio de un problema grave, enviamos una alerta y sugerimos que se desmonte el rodamiento para inspeccionarlo lo antes posible”. Los equipos de mantenimiento de Ningbo Transit también pueden acceder directamente a los datos sobre el rendimiento de los rodamientos a través de un portal en línea.

Durante sus primeros seis meses de funcionamiento, el sistema identificó correctamente problemas con dos rodamientos y permitió a los ingenieros de mantenimiento de Ningbo Transit realizar los cambios oportunos con un impacto mínimo sobre la programación de los trenes. “Tener implementado Insight Metro en una red activa también nos está ayudando a optimizar el proceso de monitoreo de condición”, explica Fan. “Por ejemplo, hemos podido alargar los tiempos entre cargas de las baterías. Y estamos trabajando con el cliente para probar protocolos nuevos con menos intervalos diarios de recopilación de datos. De este modo, las unidades de monitoreo podrán funcionar durante más tiempo antes de volver a cargarlas”.