Norma ISO 24032:2020 monitoreo de salud estructural en grúas

Arquitectura del sistema de monitoreo de salud estructural

La norma ISO 24032:2020 define una arquitectura de cuatro capas para el sistema de monitoreo de salud estructural de grúas. La capa de detección está compuesta por sensores instalados en los puntos críticos de la grúa: sensores de vibración (acelerómetros que miden el valor eficaz y el pico de aceleración en cajas de engranajes, rodamientos y motores), sensores de temperatura (termopares o PT100 que miden la temperatura en devanados del motor, soportes de rodamiento y aceite hidráulico), sensores de deformación (galgas extensiométricas que miden la tensión en secciones críticas de la viga principal), sensores de desplazamiento (telémetros láser que miden la Flecha en el centro del vano de la viga principal), sensores de fuerza (que miden la tensión del cable de elevación y la presión de puesta a tierra en los estabilizadores) y sensores de emisión acústica (que detectan las señales de ondas de alta frecuencia liberadas durante la iniciación y propagación de grietas en la estructura de acero). La capa de adquisición de datos emplea módulos de adquisición con ADC de alta precisión y circuitos de acondicionamiento de señal, con una frecuencia de muestreo ≥10 kHz para señales de vibración y ≥1 Hz para señales lentas como temperatura o deformación. La capa de transmisión de datos utiliza Ethernet industrial o redes inalámbricas 5G/4G para enviar los datos al centro de monitoreo. La capa de análisis de datos, basada en una Plataforma en la Nube, emplea algoritmos de procesamiento de señales (FFT, análisis tiempo-frecuencia, análisis wavelet, análisis de envolvente) y modelos de IA (aprendizaje profundo para detección de anomalías y clasificación de fallas) para evaluar en tiempo real el estado de salud de la grúa. La norma también recomienda la configuración mínima de sensores para cada tipo de grúa: un Puente Grúa requiere al menos 8 sensores (deformación en el centro del vano de la viga principal ×2, vibración en reductores ×2, temperatura en motores ×2, vibración en el gancho con polea ×2), mientras que una Grúa Torre requiere al menos 12 sensores (deformación en los cordones principales de la torre ×4, vibración en la corona de giro ×2, vibración en el reductor de elevación ×2, velocidad y dirección del viento ×1, desplazamiento horizontal de la punta de la torre ×1, asentamiento de cimentación ×2).

Análisis de datos y Diagnóstico de Fallas

Los métodos de análisis de datos y diagnóstico de fallas recomendados por la norma incluyen: análisis de señales de vibración — análisis en el dominio del tiempo (cálculo del valor eficaz Vrms, valor pico Vp y factor de curtosis; cuando el valor eficaz supera los límites de la ISO 10816 o el factor de curtosis es >4, se indica la presencia de una falla incipiente), análisis en el dominio de la frecuencia (transformada FFT para convertir la señal temporal en espectro; la identificación de bandas laterales alrededor de la frecuencia de engrane (GMF) confirma desgaste o fractura de dientes) y análisis de envolvente (demodulación de la señal para extraer las frecuencias características de falla de rodamiento — BPFI/BPFO/BSF/FTF — que permiten detectar descascarillado por fatiga en los aros interior y exterior, desgaste de elementos rodantes o fractura de la jaula). Análisis de temperatura — seguimiento de las tendencias en cada punto de medición; cuando la temperatura supera en más de 10°C el valor normal en las mismas condiciones de operación, indica daño en rodamientos, problemas de disipación de calor o falla de lubricación. Análisis de deformación — evaluación de la variación de Rigidez de la viga principal mediante el historial de datos de las galgas extensiométricas; la comparación de la deformación entre plena carga y en vacío permite detectar daño por fatiga en la viga principal. Análisis de emisión acústica — mediante el conteo y los parámetros de energía detectados por los sensores de emisión acústica, se identifican actividades de iniciación y propagación de microgrietas en la estructura de acero. La norma establece tres niveles de umbral de alarma: nivel de atención (Over Level) — anomalía leve (20%~30% por encima del valor normal) — el sistema notifica automáticamente al personal de mantenimiento para programar una inspección. Nivel de alarma (Alarm Level) — anomalía significativa (50%~80% por encima del valor normal) — el sistema notifica automáticamente al supervisor de mantenimiento y recomienda detener la grúa para inspección. Nivel de peligro (Danger Level) — anomalía crítica (>100% por encima del valor normal) — el sistema activa automáticamente la parada de emergencia y desconecta la Alimentación Eléctrica.

Evaluación de condición y predicción de vida residual

Los métodos de evaluación de condición y predicción definidos por la norma incluyen: Índice de Salud (Health Index — HI) — comparación del valor actual de cada parámetro monitoreado con su valor de referencia normal (valor inicial de equipo nuevo o tras una revisión general) para calcular un índice de salud de 0 a 100. Un HI≥80 indica estado saludable y permite continuar la operación normal. 60≤HI<80 indica estado de atención y requiere programar una inspección. 40≤HI<60 indica estado anormal y requiere detener la grúa para inspección lo antes posible. HI<40 indica estado peligroso y requiere parada inmediata. Evaluación de Vida Remanente (Remaining Useful Life — RUL) — para componentes con deterioro progresivo (como desgaste de engranajes y rodamientos), se utilizan modelos de predicción de tendencia basados en datos históricos (regresión lineal, regresión exponencial o modelos de aprendizaje automático) para estimar el tiempo restante hasta alcanzar el umbral de falla (es decir, las horas de servicio seguras restantes). La norma recomienda programar la sustitución del componente cuando la RUL sea inferior a 500 horas. Recomendaciones de Mantenimiento Predictivo — el sistema debe generar automáticamente recomendaciones de mantenimiento basadas en la evaluación de condición y la predicción de vida, como «la tendencia ascendente del valor de vibración en el rodamiento del eje de entrada del reductor es evidente; se recomienda sustituir el rodamiento en las próximas 200 horas» o «el valor de deformación en el centro del vano de la viga principal ha aumentado un 8% respecto al valor de referencia; se recomienda programar una inspección estructural». La norma enfatiza que el sistema de monitoreo de salud estructural no sustituye las inspecciones legales periódicas de la grúa (como la inspección anual o las pruebas de carga), pero sí cubre la «zona ciega» entre inspecciones periódicas (durante los hasta 12 meses entre dos inspecciones, los cambios en la condición de la grúa podrían pasar desapercibidos), proporcionando una alerta temprana más oportuna mediante el monitoreo continuo en tiempo real.

Integración de sistemas y gestión centralizada

Las recomendaciones de la norma para la integración y gestión del sistema de monitoreo de salud estructural incluyen: gestión centralizada de múltiples grúas — en grandes plantas industriales y puertos, decenas de grúas pueden gestionarse de forma centralizada mediante una plataforma unificada; el índice de salud de cada grúa se muestra en el panel de instrumentos de la pantalla de monitoreo principal con código de colores — verde (saludable), amarillo (atención), rojo (alarma) — y al hacer clic se accede a los datos detallados de monitoreo y las tendencias históricas de esa grúa. Gestión de alarmas — el sistema debe disponer de clasificación de alarmas y notificación de alarma: las alarmas de nivel de atención se envían al departamento de mantenimiento (informe resumen diario); las alarmas de nivel de alarma se notifican inmediatamente al supervisor y al operador (mediante SMS o notificación push en la aplicación móvil); las alarmas de nivel de peligro activan automáticamente la parada remota (mediante el relé de desconexión remota del sistema de control de la grúa). Almacenamiento y gestión de datos — los datos brutos de monitoreo deben conservarse al menos 3 meses; los datos de características y los registros de alarma deben conservarse hasta el desecho del equipo. Los datos generados por el sistema de monitoreo de salud estructural constituyen la entrada fundamental para la evaluación de vida según la ISO 12482; el espectro de carga real y el estado de daño registrados mediante monitoreo continuo permiten una Evaluación de Vida Remanente precisa. La norma también exige que el sistema disponga de interfaces de datos abiertas (mediante API REST o protocolo OPC UA) para integrarse con el MES (sistema de ejecución de fabricación) y el CMMS (sistema computarizado de gestión de mantenimiento) de la planta, logrando una integración perfecta entre la gestión de salud de las grúas y la gestión de producción. Kelude Industrias Pesadas ofrece a sus clientes soluciones integrales de sistemas de monitoreo de salud estructural para grúas.

Preguntas frecuentes sobre el sistema de monitoreo