Integración de mínimos cuadrados medios de gradiente en redes bidireccionales de memoria a corto plazo (LSTM) para el diagnóstico de fallos en bolas de rodamientos metalúrgicos

En este artículo se presenta un novedoso método de diagnóstico de fallos de bolas de rodamientos: una implementación sinérgica de una red bidireccional de memoria a largo plazo (LSTM), potenciada por el Gradiente Mínimo Cuadrático Medio. Este método aprovecha el análisis en profundidad de los datos operativos de los rodamientos, permitiendo la identificación precisa de fallos incipientes de bolas de rodamientos en etapas tempranas, mejorando así notablemente la precisión de la predicción. Nuestros resultados empíricos subrayan el rendimiento superior de esta metodología compuesta en la detección precisa de un espectro de cinco tipos de fallos mecánicos de bolas de rodamientos, logrando una mejora sustancial en la precisión del diagnóstico.

INTRODUCCIÓN

En el sector metalúrgico, el principal desafío para la seguridad proviene principalmente de los fallos del equipo y los errores operacionales humanos. Un aspecto crítico de esto es la falla de las bolas de los rodamientos, que son esenciales para la estabilidad y eficiencia de los sistemas mecánicos completos [1]. Es importante destacar que más de la mitad de las fallas en la maquinaria rotatoria tienen una correlación directa con fallos en los rodamientos. Las fallas en los rodamientos de rodillos pueden inducir vibraciones intensas en los equipos, lo que lleva a paradas operacionales, detenciones de producción e incluso a víctimas humanas. La detección temprana de tales fallos, que suelen ser sutiles y complejos en sus etapas iniciales, representa un desafío significativo. El creciente interés en la detección y diagnóstico de fallos de bolas de rodamientos en los últimos años ha puesto en primer plano el análisis de señales de vibración como una herramienta diagnóstica clave y eficaz. La correlación entre la magnitud del desgaste del rodamiento y la amplitud de las señales de vibración es un indicador crucial del rendimiento del sistema. La capacidad de detectar estas vibraciones sin interrumpir los procesos de producción presenta oportunidades significativas de ahorro de costos. El análisis de vibraciones de bolas de rodamientos, por lo tanto, desempeña un papel vital en la detección de fallos y en el contexto más amplio del monitoreo de la salud mecánica.

Autores: Tang, X. F.; Long, Y. B.