Santa María Tonantzintla, Puebla, a 22 de enero. Detectar fallas mecánicas y eléctricas en tiempo real en motores de uso industrial mediante el procesado digital de señales es uno de los objetivos de un proyecto desarrollado en el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE).

    Este proyecto es liderado por el doctor José de Jesús Rangel, investigador de la Coordinación de Electrónica de este Instituto. El doctor Rangel cursó la licenciatura en la Universidad de Guanajuato, donde también obtuvo su título de maestría. Asimismo, realizó estudios de doctorado en la Universidad Autónoma de Querétaro. Desde que era estudiante se ha dedicado al análisis y detección de fallas en motores de inducción y al análisis de vibraciones en tiempo real para maquinaria CNC.

    Sus líneas de investigación abarcan el procesamiento digital de señales con FPGA, monitoreo y análisis de variables eléctricas, análisis de vibraciones e instrumentación.

    En entrevista, el doctor Rangel expresa que el proyecto de detección de fallas se centra en motores de inducción tipo jaula de ardilla, que usualmente presentan rompimiento de una de las barras, lo que provoca que el motor consuma más corriente y genere vibraciones.

    “Primero, con un amperímetro de gancho medimos la corriente de una de sus fases, son motores trifásicos, y con una acelerómetro medimos sus vibraciones en los tres ejes. Con diferentes técnicas de procesamiento de señales podemos determinar si el motor tiene una o más barras rotas o si está en buen estado”, explica.

    Para ello realizan trabajo de laboratorio, en el que adquieren primero la firma digital del motor  en buen estado en cuanto a corriente y vibraciones. Después dañan el motor para ver cómo se comportan la corriente y las vibraciones y con base en ello plantean los algoritmos para detectar fallas.

    “Primero todo lo hacemos en Matlab, en software y, una vez que tenemos probado el algoritmo, lo llevamos a un circuito digital implementado FPGA. Todo lo desarrollado en software lo hacemos en un circuito, lo programamos y lo probamos en un sistema. Esto nos permite identificar la falla mediante la señal que otorgan los sensores”, abunda.

    El doctor Rangel menciona que ha estado trabajando en este proyecto desde su tesis de maestría y que ha pasado por diversas etapas. “Al inicio lo que detectábamos eran dos barras rotas, después una barra rota. Primero iniciamos con corriente, después metimos vibraciones, después hicimos una mezcla de las dos y ahora lo que estamos haciendo es detectar daño parcial, es decir, la barra no necesariamente tiene que estar rota en su totalidad. De hecho hicimos un experimento en el que la dañábamos de manera externa y progresiva con una fresadora y un taladro”.

    Actualmente, en el proyecto colaboran estudiantes de maestría y doctorado. “Uno de ellos (Victor Aviña), que ha trabajado con la industria en Los Cabos, me dice que por ejemplo las empresas que trituran la piedra usan este tipo de motores y es muy común que se dañen por el esfuerzo. Ahí se presenta otra falla que también queremos analizar, que es el daño en los baleros. Al dañarse de manera grave los baleros, estos desbalancean el rotor provocando en casos severos que llegue a caerse. Vamos a tratar de detectar esa falla y a trabajar con motores más grandes para detectar el daño del balero antes de que dañe el motor”.

    Asimismo, indica que se busca que el sistema que están desarrollando monitoree en línea los motores incluso cuando están operando. “Queremos dar una señal de alarma de que ya está fallando un motor y entre más pronto detectemos la falla mejor. Generalmente esa falla, como es mecánica, se detecta con vibraciones, pero si el  motor está triturando piedra será complicado de hacer”.

    También se está desarrollando el control del motor y la detección de fallas en un solo sistema que controle y detecte.

    Finalmente, agrega que aunque es un tema muy estudiado, las aportaciones principales de su proyecto se basan en el procesamiento digital de la señal y la implementación en FPGA, “porque al fin y al cabo es una aplicación eléctrica pero todo lo llevamos al circuito digital para su detección en línea y en tiempo real”.

_______________________

Acerca del INAOE:

El Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica es un centro de investigación científica de prestigio internacional. Está ubicado en Santa María Tonantzintla, Puebla, y pertenece al Sistema de Centros Públicos de Investigación del CONACYT. Sus objetivos principales son realizar investigación de frontera en Astrofísica, Óptica, Electrónica y Ciencias Computacionales, formar recursos humanos de primer nivel en las citadas áreas, e identificar y resolver algunos de los problemas científicos y tecnológicos más importantes en el país y en el mundo. Para mayor información consultar www.inaoep.mx

PRIMER DÍA: Por una gripe mal cuidada, tan fuerte que parecía dengue, zica o chicongunyia (todas juntas más bien) y algún otro virus que últimamente esté de moda, me encuentro en cama. Tan fuerte me ha dado, que ya me dejó, como secuela, una tos perniciosa que obliga a suspender cualquier actividad al aire libre. Con decirles que mi perro inició trámites para adoptarme como uno más de la manada.

SEGUNDO DÍA: De madrugada. La tos ya mejoró mucho, como que estuve ensayando toda la noche. Aún suena horrible, eso sí. Pero lo bueno es que se oye muy fuerte. Tanto, que desperté a más de un vecino y ya vino la patrulla policiaca a investigar.

Y AL TERCER DÍA… Hube de salir a la calle, a todos los que encuentro los saludo al estilo hindú (uniendo las manos al frente, a la altura del plexo y pronunciando –namasté-) y como vivo en México, han de decir que estoy más loco que de costumbre. Evito todo contacto con mis seres queridos. Incluso contacto visual, por la ansiedad que me pueda ganar. Con la suerte que traigo, ahora solo falta que me ataque un virus informático. Me despido dejándoles un consejo de mi abuela que, por sentirme Supermán y no seguirlo; estoy como estoy: “De limpios y tragones, están llenos los panteones”. Un abrazo…perdón, -namasté-.

Corolario: Como bien dicen que “no hay mal que por bien no venga”; el disfraz de hallowen (“calaveras” in spanish.) para ir a pedir –mole, mole para el campanero- ya lo tengo. En la figura de mapache, por aquello de las ojeras o bien caracterizado, como el año pasado, de oso panda.