Mantenimiento predictivo IIoT: de los datos de los sensores a las alertas sobre el terreno en tiempo real

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Lucas Moreau
Lucas Moreau
Ingeniero de redes OT/IT

El mantenimiento predictivo no es exclusivo de las fábricas nuevas equipadas con sensores IoT integrados. Se puede implementar en equipos ya existentes, con sus controladores actuales, en tan solo unos días, y recibir las primeras alertas relevantes ya desde la primera semana.

¿Por qué el mantenimiento correctivo es tan caro?​

Un equipo que se avería en plena producción provoca una serie de consecuencias en cadena:

  • Coste de la avería: pieza + mano de obra (de 300 a 2 000 €)
  • Parada no planificada: de 30 minutos a varios días
  • Pérdida de producción: a menudo entre 10 y 50 veces el coste de la reparación
  • Urgencia: técnico de guardia por la noche o durante el fin de semana (+50 % de la tarifa por hora)

El mantenimiento preventivo (revisiones programadas) resuelve parcialmente el problema: se interviene demasiado pronto (se sustituyen piezas que aún están en buen estado) o demasiado tarde (el equipo se avería antes de la revisión prevista).

El mantenimiento predictivo busca el punto medio: intervenir cuando los datos indiquen un deterioro, ni antes ni después.

Los datos que avisan de una avería antes de que se produzca​

Indicadores tempranos universales​

ParámetroEquipo afectadoSeñal de deterioro
Temperatura de los cojinetesMotores, bombas, compresoresDesviación de +10 °C respecto al valor habitual
Corriente del motorTodos los motores eléctricosAumento progresivo (carga mecánica)
VibracionesMotores, ventiladores, husillosAumento de la amplitud o nuevas frecuencias
Presión diferencialFiltros, bombas, intercambiadoresAumento = obstrucción
Consumo energéticoTodos los equiposDesviación fuera del rango nominal
Tiempo de cicloPrensas, transportadores, líneasAlargamiento = desgaste mecánico o problema de calidad

Lo que ya recogen los autómatas​

La buena noticia es que la mayoría de estos parámetros ya se miden en tus controladores y variadores. Se almacenan en registros Modbus, pero nadie los lee de forma continua.

Variateur Schneider ATV320 — registres Modbus accessibles :

Registro 0x0054: Corriente del motor (A × 10)
Registro 0x0C14: Temperatura del radiador (°C)
Registro 0x0C16: Tiempo de funcionamiento (h)
Registro 0x0018: Frecuencia de salida (Hz × 10)
Registro 0x002C: Tensión de red (V)
Registro 0x0068: Número de arranques
Registro 0x2100: Código de error activo
Registro 0x2101: Historial de los últimos 8 fallos

Todo esto está disponible sin necesidad de modificar el programa del controlador lógico programable. Basta con leerlo.

Arquitectura IIoT para el mantenimiento predictivo​

Configurar la detección de anomalías​

Umbrales estáticos frente a umbrales dinámicos​

Umbrales estáticos: se define un valor límite absoluto.

# Alerta simple con umbral fijo
alerts:
  - tag: temperature_roulement
    condition: "value > 85"
    severity: critical
    message: "Température roulement Moteur-1 critique : {value}°C"
    channels: [sms, email]
    delay: 0

Umbrales dinámicos: la alerta se activa cuando el valor se desvía de su comportamiento habitual.

# Alerta de desviación — más inteligente
alerts:
  - tag: courant_moteur
    condition: "value > baseline_30d * 1.15"
    # Alerta si el caudal es superior al 115 % de la media de los últimos 30 días
    severity: warning
    message: "Courant Moteur-2 en dérive : {value}A (référence 30j : {baseline}A)"
    channels: [email]
    delay: 30min   # Solo se activa si la condición persiste durante 30 minutos

Los umbrales dinámicos detectan deterioros sutiles que los umbrales fijos no detectan, en particular las desviaciones progresivas a lo largo de varias semanas.

Caso práctico: detección de obstrucción del filtro​

Datos históricos — Filtro hidráulico Presse-3:

Semaine 1 : ΔP = 0,8 bar  → Normal
Semaine 3 : ΔP = 1,1 bar  → Normal (acceptable)
Semana 5: ΔP = 1,4 bar  → Se ha generado una alerta WARNING
Semana 6: ΔP = 1,8 bar  → Alerta CRÍTICA (umbral absoluto)

Acción: sustitución del filtro prevista para la semana 5
→ Intervención en horas de trabajo, pieza solicitada con antelación
→ Cero paradas no programadas

Sin una supervisión continua, este filtro se habría sustituido en la siguiente revisión mensual —o habría provocado una avería hidráulica—.

Alertas sobre el terreno: el mensaje adecuado, a la persona adecuada​

Jerarquía de las notificaciones​

NivelPlazo de envíoDestinatariosCanal
INFODiario (resumen)Responsable de mantenimientoCorreo electrónico
ADVERTENCIA< 5 minTécnico de guardiaCorreo electrónico + aplicación
CRÍTICO< 1 minTécnico + supervisorSMS + correo electrónico
URGENTEInmediatoTodo el equipoSMS + llamada

Contenido de una alerta útil​

Una alerta eficaz debe contener:

[EZIWAN — ADVERTENCIA] Desviación de corriente en el motor 2 — Atelier Nord

Equipamiento: Motor compresor Atlas Copco (Atelier Nord)
Valor actual: 18,4 A (normal: 15,8 A — desviación del +16 %)
Duración de la anomalía: 45 min
Evolución: valor estable desde hace tres meses, con una tendencia a la baja desde ayer por la mañana

Medida recomendada: comprobar el filtro de aspiración y la temperatura ambiente

→ Acceso directo a la VPN: https://app.eziwan.com/sites/atelier-nord
→ Historique complet : https://app.eziwan.com/charts/moteur-2

El técnico dispone de toda la información necesaria para decidir si la intervención es urgente o si puede esperar hasta el siguiente turno.

ROI calculado sobre un periodo de 6 meses​

Resultados observados en una empresa fabricante de cuadros eléctricos (45 máquinas, 3 talleres):

IndicadorAntesDespués de 6 meses
Averías no planificadas al mes3,20,8
Tiempo de inactividad no planificado (h/mes)28 h6 h
Coste medio de una avería urgente1 200 €800 € (preventivo)
Desplazamientos del técnico de guardia12/mes3/mes
Ahorro mensual estimado—5 500 €

La implantación (6 puertas de enlace, configuración y formación) se amortizó en 3 meses.

Por dónde empezar​

  1. Elige 3 equipos críticos: aquellos cuya avería resulte más costosa
  2. Identifica los registros Modbus disponibles: normalmente entre 10 y 20 por equipo
  3. Implementa una pasarela en fase piloto: 1 día de trabajo de un técnico
  4. Observe durante 2 a 4 semanas — establezca sus valores de referencia (baselines)
  5. Configure las primeras alertas — comience por los umbrales críticos evidentes
  6. Afine progresivamente — añada alertas de desviación a lo largo del tiempo

Análisis de vibraciones: monitorización avanzada para bombas y motores​

La vibración es el indicador más temprano del deterioro mecánico, a menudo detectable entre 6 y 12 semanas antes de que se produzca una avería. En el caso de los equipos rotativos críticos (bombas, compresores, ventiladores), el análisis de vibraciones es el complemento natural de la monitorización Modbus.

Los indicadores vibratorios fundamentales​

IndicadorSignificadoSeñal de fallo
RMS (Root Mean Square)Energía total de vibraciónAumento progresivo > 20 % del valor nominal
Factor de crestaRelación pico/RMS> 3,5: inicio de daños en los rodamientos
PeakValor de picoGolpes puntuales, impactos
KurtosisDetección de golpes periódicos> 4,5: fallo incipiente en los rodamientos (bolas)

Ejemplo concreto — bomba centrífuga:

Semaine 1  : RMS = 2,8 mm/s   Crest = 2,1  Kurtosis = 2,8  → Normal
Semaine 5  : RMS = 3,4 mm/s   Crest = 2,3  Kurtosis = 3,2  → Surveiller
Semana 9: RMS = 4,1 mm/s   Cresta = 3,2  Curtosis = 5,8  → Alerta WARNING: hay que inspeccionar el rodamiento
Semana 11: RMS = 6,2 mm/s   Cresta = 4,7  Curtosis = 8,4  → Alerta CRÍTICA: avería inminente

El deterioro ya era visible seis semanas antes de la avería en los indicadores de curtosis y factor de cresta, mientras que el RMS por sí solo no habría activado la alerta hasta la semana 9.

Sensores de vibraciones industriales para el IoT​

Para implementaciones de IIoT sin cableado complejo, los sensores de vibración inalámbricos transmiten los datos a través de MQTT o RS-485:

  • SKF Enlight Collect IMx-1: BLE + pasarela WiFi/Ethernet, cálculo integrado de RMS/curtosis
  • Samsara VT100: LTE integrado, GPS + vibración, autonomía de 7 años con batería
  • Bosch CISS: BLE, sensor multiparamétrico (vibración + temperatura + humedad)
  • VibraWave WM-100: RS-485 Modbus, montaje magnético, apto para armarios industriales
Sensores sin cableado para modernización

En los equipos existentes a los que no se puede acceder fácilmente para el cableado, un sensor magnético de vibraciones con transmisión MQTT, Wi-Fi o LoRaWAN se instala en 30 segundos en la carcasa del motor. Los datos se transmiten a la pasarela Eziwan a través de su broker MQTT local.

Perfiles de supervisión por tipo de equipo​

Bomba centrífuga (supervisión completa)​

# Perfil de Eziwan — Bomba centrífuga
equipement: pompe-centrifuge
collecte:
  modbus:
    - registre: "courant_moteur"      # Variateur ATV320 : 0x0054
      seuil_warning: "+15% baseline"
      seuil_critical: "+30% baseline"
    - registre: "pression_aspiration"  # Sensor 4-20 mA → 0-10 bar
      seuil_warning: "< 0.3 bar"
    - registre: "pression_refoulement" # Sensor de 4-20 mA
      seuil_warning: "< setpoint × 0.9"
    - registre: "temperature_palier"   # Pt100 → sonde roulement
      seuil_warning: "> 75°C"
      seuil_critical: "> 85°C"
  capteur_vibrateur:
    - parametre: "rms_radial"
      seuil_warning: "> 4.5 mm/s"
      seuil_critical: "> 7.1 mm/s"  # ISO 10816, Classe II
    - parametre: "kurtosis"
      seuil_warning: "> 3.5"
alertes:
  - condition: "pression_aspiration < 0.3 AND courant_moteur > 120%"
    message: "Risque cavitation — pompe {id}"
    canal: [sms, email]
    priorite: critical

Compresor de tornillo (supervisión de corriente y temperatura)​

equipement: compresseur-vis
collecte:
  - courant_phase_L1_L2_L3           # Desequilibrio de fases → fallo en el bobinado
  - temperature_huile                 # > 100 °C: problema de refrigeración
  - pression_sortie                   # Caída anómala: filtro de aire obstruido o fuga
  - heures_fonctionnement             # Desencadenante de mantenimiento programado
  - nombre_demarrages                 # Desgaste del motor de arranque si > N/día
alertes:
  - condition: "heures > 3000"        # Vidange huile constructeur
    message: "Entretien 3000h requis — Compresseur {id}"
    canal: [email]

Errores frecuentes que hay que evitar​

1. Querer supervisarlo todo desde el principio La tentación de conectar todos los equipos de una sola vez es real, pero contraproducente. Empieza por tres equipos críticos. Aprende a interpretar los datos, calibra tus valores de referencia y, a continuación, amplía progresivamente. Una prueba piloto bien llevada a cabo con tres máquinas es mejor que una implantación caótica con treinta.

2. Descuidar la fase de referencia El mantenimiento predictivo se basa en la comparación del estado actual con un estado de referencia. Si configura alertas sin dejar tiempo para recopilar los datos de funcionamiento normal (un mínimo de 2 a 4 semanas), generará falsas alertas, y los equipos acabarán ignorando el sistema.

3. Confundir datos brutos con información útil Un registro Modbus que devuelve «18423» no significa nada sin su unidad, su factor de escalado y su contexto. Documenta para cada variable: unidad física, rango normal y significado de un valor alto o bajo. El tiempo invertido en la configuración inicial se amortiza diez veces en los años siguientes.

4. Olvidarse de las alertas sobre la calidad de los datos Si un sensor falla o se rompe un cable RS485, el sistema mostrará ceros o valores erráticos. Configura alertas sobre la calidad de la comunicación (ausencia de respuesta Modbus durante N minutos) para no confundir un sensor inactivo con un equipo «en buen estado».

5. Alertas demasiado sensibles = alertas ignoradas Si el equipo recibe 20 alertas al día, las ignorará todas, incluidas las reales. Ajusta tus umbrales para que la tasa de falsas alertas sea inferior a 2-3 por semana durante tu primer periodo de implementación. Ve perfeccionándolos progresivamente.

Preguntas frecuentes​

¿Es necesario modificar el programa del controlador lógico para recopilar los datos? No. La pasarela Eziwan lee los registros Modbus en modo pasivo (solo lectura). Interroga al controlador lógico o al variador como un maestro Modbus, sin que sea necesario modificar el programa. Solo hay que configurar en el panel de control de Eziwan la dirección Modbus del equipo y los registros que se desean leer.

¿Se pueden recopilar datos de equipos que no disponen de puerto RS485? Sí, existen varias opciones: (1) si el equipo tiene un puerto Ethernet, suele estar disponible el protocolo Modbus TCP; (2) los transmisores de 4-20 mA con convertidor RS485 permiten conectar sensores analógicos; (3) los contadores de impulsos pueden convertir señales digitales (on/off) en datos Modbus. Ponte en contacto con nuestro equipo para realizar una auditoría de compatibilidad.

¿Cómo puedo saber qué registros Modbus debo leer en mi equipo? El manual de comunicación Modbus del equipo (a menudo denominado «Communication Manual» o «Modbus Register Map») enumera todos los registros disponibles. Para los equipos más habituales (Schneider ATV, Siemens SINAMICS, ABB ACS, WEG CFW), Eziwan ofrece perfiles preconfigurados disponibles directamente en el panel de control.

¿Funciona el mantenimiento predictivo en equipos electromecánicos antiguos? Sí, a menudo incluso mejor que en los equipos recientes, ya que los antiguos tienen ciclos de deterioro más lentos y predecibles. La clave está en tener acceso a los parámetros de funcionamiento, incluso a través de un sensor de corriente externo (transformador de corriente en el cable de alimentación) si el equipo no dispone de un protocolo de comunicación nativo.

¿Cuál es la diferencia entre el mantenimiento predictivo y el mantenimiento condicional? El mantenimiento condicional activa una intervención cuando se cumple una condición (por ejemplo: temperatura > 85 °C). El mantenimiento predictivo analiza las tendencias para anticipar el deterioro antes de que se alcance el umbral crítico (por ejemplo: alerta si la temperatura aumenta 3 °C por semana desde hace tres semanas, aunque todavía esté a 72 °C). El mantenimiento condicional es reactivo, mientras que el mantenimiento predictivo es proactivo.

Para profundizar en el tema​

Iniciar el controlador de mantenimiento predictivo → · Documentación sobre Modbus y RS485 →

Recursos adicionales​