Modos de fallo 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 ningún fallo. Comprenda los tipos que ocurren con frecuencia y sus causas principales para facilitar la vida y disminuir el riesgo.
Resumen 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 más importantes de fallos es crucial, ya que se deben considerar medidas básicas para prevenir tales casos y asegurar la fiabilidad del sistema.
Error humano: la causa raíz de los fallos en la automatización
El error humano sigue encabezando la lista de causas principales en fallos de sistemas de automatización. Varias responsabilidades de un operador incluyen HMI - Interfaz Hombre-Máquina, SCADA - Control Supervisor y Adquisición de Datos, y gestión del rendimiento del sistema; por lo tanto, los operadores pueden cometer errores en un entorno de alta presión y estrés debido a la fatiga o falta de capacitación. Los factores comunes que contribuyen son el estrés por turnos prolongados, personal mal o poco capacitado manejando un sistema sofisticado, HMI no amigable para el usuario, por lo tanto muy confuso.
- Falta de SOPs
Errores de programación: una amenaza silenciosa para 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 conducir a inconsistencias o fallos en las operaciones que no se descubren hasta que interrumpen el sistema. Estos resultan en un manejo incorrecto de datos, lógica de proceso defectuosa o incluso apagones del sistema.
Ejemplos de problemas relacionados con la programación incluyen:
- Límites de contador configurados incorrectamente que causan que los contadores se congelen
- Mala planificación a largo plazo donde la expansión futura del sistema excede los límites del diseño inicial
Fallos de hardware: la vulnerabilidad física
Los componentes de hardware como PLCs, HMIs y VFDs son vitales para el funcionamiento de los sistemas de automatización. Con el tiempo, la exposición a ambientes hostiles, sobretensiones y daños físicos pueden causar fallos de 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 a calor, humedad o polvo
- Sobretensiones o cortocircuitos
- Daños físicos durante el manejo 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 dispositivo a dispositivo. La falla de la red debido a conexiones rotas, mala calidad de señal o incluso ciberataques resulta en pérdidas de datos y perturbaciones en el rendimiento del sistema. La mala seguridad de la red también pone al sistema en riesgo de ciberataques.
Los factores que contribuyen a la falla de la red incluyen:
- Pérdida de energía en routers y switches de red
- Cables de comunicación de mala calidad o antiguos
- Falta de medidas de ciberseguridad
Fallos de instrumentos de campo: los sensores de primera línea
Los instrumentos de campo incluyen todas las válvulas, sensores y actuadores que juegan un papel indispensable en la recopilación de datos y el control de los procesos. Su fallo para funcionar correctamente debido al desgaste, factores ambientales o calibración incorrecta conduce a lecturas incorrectas de la salida, por lo tanto, un mal funcionamiento del sistema y mala calidad de producción.
Algunas causas comunes de fallos en instrumentos de campo son las siguientes:
- Desgaste con el tiempo
- Errores de calibración o deriva en la precisión del sensor
- Daños físicos por factores externos
Fallos en el panel PLC: la ruptura del centro de control
El panel PLC, que alberga todos los componentes eléctricos y electrónicos, es central para la operación del sistema. Los fallos en el panel debido a voltaje incorrecto, picos eléctricos o daños físicos pueden detener la operación del sistema, necesitando servicios de reparación especializados. Tales fallos a menudo conducen a costosos tiempos de inactividad.
Las causas comunes de fallos en el panel PLC incluyen:
- Voltaje de suministro incorrecto
- Picos eléctricos o interferencia de ruido
- Exposición ambiental o daños físicos
Fallos por edad: el deterioro silencioso del sistema
A medida que los sistemas de automatización industrial envejecen, sus componentes se deterioran y pueden fallar. Los horarios de mantenimiento deficientes y la falta de repuestos para componentes 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 de fallos por edad incluyen:
- Desgaste mecánico en partes móviles
- Deterioro de componentes electrónicos debido a la edad
- Falta de mantenimiento proactivo
Fallos gráficos: consecuencias en la interfaz de usuario y operaciones
Los operadores dependen mucho de los gráficos y las interfaces de usuario de los sistemas HMI o SCADA. Un fallo en estos sistemas, como pantallas táctiles no responsivas o pantallas parpadeantes, puede obstaculizar seriamente la capacidad del operador para controlar o monitorear el sistema. Esto resulta en operaciones ineficientes y riesgos de seguridad.
Los problemas comunes relacionados con gráficos son:
- Pantallas táctiles no responsivas o pérdida de funcionalidad táctil
- Pantallas parpadeantes o distorsionadas
- Mal funcionamiento de la pantalla que afecta puntos críticos de control
Conclusión: abordando los fallos en la automatización industrial
Si bien los fallos en los sistemas de automatización industrial son inevitables, entender sus causas y prepararse para ellos puede minimizar su impacto. El mantenimiento regular, la capacitación de empleados y las actualizaciones del sistema son esenciales para asegurar que el sistema de automatización opere de manera fluida y eficiente.
