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Tendencias en Automatización y Supervisión de Procesos

A medida de que la industria adopte las nuevas tecnologías, se vivirá un importante cambio de paradigma, pasando desde los operadores a cargo de una parte del proceso a pequeños grupos de expertos a cargo de un sistema productivo completo.

La automatización y supervisión de procesos y sistemas industriales está siendo impulsada por los avances tecnológicos en sistemas embebidos, la masividad de la infraestructura disponible de redes de computadores y las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC). Los cada vez más pequeños y potentes microcontroladores han permitido el desarrollo de sistemas “inteligentes” (por ejemplo, sensores y actuadores inteligentes) y controladores industriales compactos con conectividad a redes Ethernet. Esta facilidad permite integrar sistemas inteligentes, sistemas de automatización y redes de instrumentación a redes y sistemas de Gestión (MES, ERP, SAP) en ambas direcciones. Es decir, los Sistemas de Gestión pueden interrogar a estos dispositivos conectados a la red, y a su vez, los dispositivos pueden enviar información entre ellos y a los Sistemas de Gestión.

Esta es la base de lo que se ha denominado Internet Industrial de las Cosas (I²oT) en EE.UU. o Cuarta Revolución Industrial (Industry 4.0) en Europa, donde convergen los sistemas de producción industrial (OT, del inglés “Operational Technologies”) con los sistemas de información (IT, “Information Technologies”), extendiendo los conceptos de comunicación “Máquina a Máquina” (M2M) y de Negocio a Negocio (B2B) en la industria.


El impacto de las TIC

El desarrollo de las TIC ha permitido el acceso a datos remotos y su transformación en información de utilidad, mediante el uso de un único dispositivo (computador, tablet, teléfono móvil) y una aplicación que interactúa con un conjunto de sistemas distribuidos conectados en red, facilitando la gestión de actividades y recursos que, de otra manera, requerirían desplazamiento o acceso individual-presencial. La industria ha visto estos avances como una oportunidad para aumentar la productividad y aunque aún hay riesgos, ya se han visto avances con el surgimiento de productos de uso doméstico (aspiradoras autónomas, sistemas de vigilancia vía web), cuya aplicación puede extenderse al ámbito industrial, donde las exigencias de seguridad, confiabilidad, disponibilidad y tiempo real son críticas [1]. (ver Figura 1).

La diferencia entre lo que hoy se ha constituido como el estándar industrial en la automatización y supervisión de procesos mediante redes de controladores PLC conectados a sistemas DCS mediante redes de control y las aplicaciones SCADA-HMI, es que la nueva instrumentación inteligente incorpora microprocesadores y memoria que le permiten autonomía y conectividad a redes de instrumentación digitales.

Estas capacidades adicionales a la propia función de medir y/o controlar, las que incluso pueden continuar siendo transmitidas a controladores PLC en forma análoga por cables dedicados en lazos de corriente de 4-20mA, permiten enviar información de autodiagnóstico de fallas, alarmas que ocurren de modo asincrónico, estado de las baterías, etc., y también recibir información de calibración y mantención remota a través de redes industriales digitales y su conexión a redes Ethertnet a través de equipos DCS y servidores de conectividad, como por ejemplo OPC y OPC-UA.

Figura 1. Componentes de Internet Industrial de las Cosas.

Así, ahora es posible integrar instrumentación con conectividad a redes de instrumentación, con dispositivos electrónicos de uso masivo con conectividad a redes de computadores por medio de aplicaciones TI, a través de los sistemas de control distribuido DCS, a nivel de controladores PLC o directamente desde el mismo instrumento. Esto abre grandes oportunidades de innovación, como por ejemplo, sistemas de realidad aumentada -donde el equipo se transforma en su propio manual de instrucciones-, sistemas de supervisión remota, diagnóstico preventivo, entre otros, lo que también exigirá contar con técnicos y profesionales con las competencias necesarias para dar soporte y continuidad operacional a estas innovaciones. La instrumentación inteligente (sensores y actuadores) por sí misma, posibilita eliminar la necesidad de cableado punto a punto hasta el controlador (reduciendo costos), o incluso que éste sea parte del instrumento. La infraestructura de redes permite el desarrollo de centros de operación remota en zonas urbanas que eviten el desplazamiento de trabajadores a faenas mineras localizadas a grandes distancias, contribuyendo a la productividad y a su desarrollo social y familiar, como por ejemplo, la operación remota de cargadores frontales semiautomatizados en la minería subterránea.

Estos avances no restringen su aplicación solo a la industria, sino que también abre posibilidades a empresas de ingeniería y servicios, por ejemplo, en mantenimiento remoto de activos para disminuir el tiempo de respuesta, uniformar la calidad y registrar la trazabilidad de las operaciones efectuadas. Además, contar con equipos con capacidad de cómputo distribuido permite aplicar técnicas de control avanzado de procesos, como Control Predictivo basado en Modelos (MPC), para disminuir la variabilidad de los procesos, y de Robótica Industrial, para automatizar tareas repetitivas y potencialmente peligrosas para el ser humano.

Cambiar de paradigma desde operadores a cargo de una parte del proceso a pequeños grupos de expertos a cargo de un sistema productivo completo, será una realidad cuando la industria adopte estas tecnologías. Para esto, será necesario abordar los desafíos, temores y riesgos presentes. Por ejemplo, el entrenamiento de operadores en este nuevo paradigma puede ser crítico, debido a la falta de contacto directo con los sistemas físicos, lo que limita la experiencia sensorial necesaria para el aprendizaje y la seguridad de los equipos. La necesidad de puestos de trabajo de mayor complejidad y calificación exigirá una formación acorde desde la educación media y técnico profesional. También hay que evitar conceptos erróneos: la I²oT beneficiará directamente aspectos organizacionales y de productividad, pero las tecnologías de base para conseguir tal productividad requieren los conocimientos de ingenieros en control de sistemas y automatización de procesos en conjunto con las otras ramas de la ingeniería.


[1] Herman Storey, Rick Bullotta, Daniel Drolet. The Industrial Internet of Things. Mayo 2013.

Extracto de la charla que dictó Manuel Olivares, Dr. Ing., Prof. Depto. de Electrónica y Colaborador del Centro de Automatización y Supervisión para la Industria Minera (CASIM) de la Universidad Técnica Federico Santa María, en “Automatización 2015”.
Diciembre 2015
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Comentarios acerca de este artículo
Lázaro Morales Proyelectro (06/01/2016)
Estimados , excelente articulo, todo indica que se deben incorporar en la educación técnico profesional media ,técnico superior y universitaria nuevas asignaturas o módulos de enseñanza, por ejemplo incorporar tecnologías relacionadas con un acercamiento en la Inmotica y Domotica, para luego realizar capacitación en el área industrial.
Saludos cordiales
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