Modos de falla en sistemas de automatización industrial: un escenario integral
La automatización industrial ha transformado todos los niveles de producción en segmentos más eficientes y precisos. Sin embargo, la automatización, a pesar de sus ventajas, no es resistente a fallos. Comprenda los tipos que ocurren con frecuencia y sus principales causas para facilitar la vida y disminuir el riesgo.
Descripción general de la automatización industrial
Los sistemas de automatización industrial están diseñados para suavizar los procesos de producción, aumentar la fiabilidad y garantizar operaciones precisas. Sin embargo, su alta complejidad y dependencia de varios factores los hacen propensos a ciertos tipos de fallos que tienen un gran impacto en la producción. Conocer los tipos de fallo más importantes es crucial, ya que se deben considerar medidas básicas para prevenir tales casos y garantizar la fiabilidad del sistema.
Error humano: la causa fundamental de las fallas de automatización
El error humano continúa encabezando la lista de las principales causas de fallas en los sistemas de automatización. Varias responsabilidades de un operador incluyen HMI (interfaz hombre-máquina), SCADA (control de supervisión y adquisición de datos) y gestión del rendimiento del sistema; por lo tanto, los operadores podrían cometer errores en un ambiente de alto estrés y presurización debido a la fatiga o la falta de capacitación. Los factores que contribuyen más comúnmente son el estrés debido a turnos prolongados, personal poco o mal capacitado que maneja un sistema sofisticado, HMI no fácil de usar y, por lo tanto, muy confuso.
- Falta de procedimientos operativos estándar
Errores de programación: una amenaza silenciosa a la integridad del sistema
Los errores de programación pueden tener impactos de gran alcance en los sistemas de automatización. Un solo error en la programación de PLC, SCADA o HMI puede provocar inconsistencias o errores en las operaciones que no se descubren hasta que interrumpen el sistema. Esto da como resultado un manejo incorrecto de los datos, un mal funcionamiento de la lógica del proceso o incluso apagados del sistema.
Ejemplos de cuestiones relacionadas con la programación incluyen:
- Límites de contador establecidos incorrectamente que hacen que los contadores se congelen
- Mala planificación a largo plazo donde la futura expansión del sistema excede los límites de diseño inicial
Fallos de hardware: la vulnerabilidad física
Los componentes de hardware como PLC, HMI y VFD son vitales en el funcionamiento de los sistemas de automatización. Con el tiempo, la exposición a entornos hostiles, subidas de tensión y daños físicos pueden provocar fallos en el hardware. El mantenimiento adecuado y el almacenamiento de repuestos son esenciales para evitar tiempos de inactividad prolongados cuando falla el hardware.
Las causas comunes de fallos de hardware incluyen:
- Exposición ambiental al calor, humedad o polvo
- Sobretensiones o cortocircuitos
- Daño físico durante la manipulación o por impactos externos.
Fallos de red: la columna vertebral de los sistemas de automatización
La mayoría de los sistemas de automatización industrial dependen de una infraestructura de red sólida para la comunicación entre dispositivos. La falla de la red debido a conexiones rotas, mala calidad de señal o incluso ciberataques resulta en pérdidas de datos y disturbios en el rendimiento del sistema. La mala seguridad de la red también pone al sistema en riesgo de ciberataques.
Los factores que contribuyen al fallo de la red incluyen:
- Pérdida de energía en enrutadores y conmutadores de red.
- Cables de comunicación viejos o de mala calidad.
- Falta de medidas de ciberseguridad
Fallas de los instrumentos de campo: los sensores de primera línea
Los instrumentos de campo incluyen todas las válvulas, sensores y actuadores que desempeñan un papel indispensable en la recopilación de datos y el control de los procesos. Su incapacidad para funcionar correctamente debido al desgaste, factores ambientales o una calibración incorrecta provoca lecturas incorrectas de la salida, por lo tanto, un mal funcionamiento del sistema y una mala calidad de producción.
Algunas causas comunes de fallas de los instrumentos de campo son las siguientes:
- Desgaste con el paso del tiempo
- Errores de calibración o desviación en la precisión del sensor
- Daño físico por factores externos.
Fallas del panel PLC: la avería del centro de control
El panel PLC, que alberga todos los componentes eléctricos y electrónicos, es fundamental para el funcionamiento del sistema. Las fallas en el panel debido a un voltaje inadecuado, picos eléctricos o daños físicos pueden detener el funcionamiento del sistema, lo que requiere servicios de reparación especializados. Este tipo de fallos suelen provocar costosos tiempos de inactividad.
Las causas comunes de fallos en paneles PLC incluyen:
- Tensión de alimentación inadecuada
- Picos eléctricos o interferencias de ruido.
- Exposición ambiental o daño físico.
Fallos basados en la edad: el deterioro silencioso del sistema
A medida que los sistemas de automatización industrial envejecen, sus componentes se deterioran y pueden fallar. Los programas de mantenimiento deficientes y la falta de piezas de repuesto para componentes más antiguos pueden acelerar aún más el desgaste relacionado con la edad. Este tipo de fallo puede no ser crítico en el momento, pero puede llevar a averías inesperadas si se descuida.
Las causas comunes del fracaso basado en la edad incluyen:
- Desgaste mecánico en piezas móviles.
- Deterioro de los componentes electrónicos debido a la edad.
- Falta de mantenimiento proactivo
Fallos gráficos: consecuencias en la interfaz de usuario y las operaciones
Los operadores dependen mucho de los gráficos y las interfaces de usuario de los sistemas HMI o SCADA. Una falla en estos sistemas, como pantallas táctiles que no responden o pantallas parpadeantes, puede obstaculizar seriamente la capacidad del operador para controlar o monitorear el sistema. Esto da como resultado operaciones ineficientes y riesgos de seguridad.
Los problemas comunes relacionados con los gráficos son:
- Pantallas táctiles que no responden o pérdida de funcionalidad táctil
- Pantallas parpadeantes o distorsionadas
- Mal funcionamiento de la pantalla que afecta a los puntos críticos de control.
Conclusión: abordar las fallas en la automatización industrial
Aunque los fallos en sistemas de automatización industrial son inevitables, entender sus causas y prepararse para ellos puede minimizar su impacto. El mantenimiento regular, la capacitación de los empleados y las actualizaciones del sistema son esenciales para garantizar que el sistema de automatización funcione de manera fluida y eficiente.
