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INSTRUMENTACIÓN DE PROCESOS INDUSTRIALES
Evolucionando hacia procesos digitales y el procesamiento de señales
Por Equipo de Prensa de Revista ElectroIndustria
La instrumentación tiene un papel decisivo en los procesos industriales y es una de las piedras angulares del control de procesos. La innovación, crecimiento y desarrollo de los sistemas informáticos y de comunicación de las últimas décadas, y la integración de estas tecnologías en la instrumentación de procesos, vienen a convertirse en una de las herramientas definitivas para la adquisición de datos y el muestreo de variables de proceso en tiempo real.

En la última década se ha producido una fuerte evolución de la instrumentación de procesos industriales. Si bien es cierto los principios de medición se mantienen, ha existido una evolución con la electrónica utilizada, teniendo cambios drásticos en aspectos como mejor diagnóstico de los equipos, aumento de la precisión por contar con conversores A/D y D/A de mayor resolución, transmisores cada vez más compactos y de mayor confiabilidad. “Esto también va de la mano con la aparición de nuevos materiales para los sensores con mayor resistencia a la corrosión, temperatura y presión, entre otras variables”, explica César Díaz, Instrumentation Sales Specialist de ABB en Chile.

Según añade Francisco Verdugo, Product Manager Instrumentation Siemens Chile, el mayor cambio en la instrumentación industrial está dado en gran medida por la digitalización y el procesamiento de las señales, las que hacen que los equipos puedan entregar una gran cantidad de datos de los procesos industriales y facilitan enormemente las labores de mantenimiento. “Esto lleva a un importante ahorro de tiempo en cada parada de planta. La digitalización plantea otro desafío, el de la comunicación, ya que se hace necesario tener una comunicación robusta y capaz de transmitir una gran cantidad de datos”, señala.

Para Rodrigo Tapia, Gerente de Ventas de Fabelec, principalmente en lo que respecta a la comunicación industrial de los equipos, “la mayoría de los instrumentos de hoy en día tienen un puerto de comunicación para ser incorporado a una plataforma de supervisión y control”.

Otra evolución muy importante está asociada al Internet Industrial de las Cosas (IIoT), asegura Alfredo Matus, Sales Manager en Endress+Hauser. “Actualmente los instrumentos son capaces de decir cómo se sienten o en qué condiciones están, lo que abre un enorme potencial. Mantenimiento predictivo, gestión de la información de activos y configuración de equipos, son solo algunos ejemplos de las oportunidades que la digitalización ofrece a las empresas”, agrega.

A su vez, este fenómeno traerá consigo mejoras en los procesos productivos, el rendimiento, la eficiencia y en los tiempos de respuesta a todo nivel, señala Jaime Castro, Product Manager Automatización en Rhona. “La conectividad y la instrumentación inteligente constituyen otro brazo más de la revolución de la Industria 4.0, que cambiará la forma en la que hacemos las cosas”.


Infraestructura y estándares

En lo que se refiere a estándares o protocolos de comunicación, Profibus, Foundation Fieldbus, DeviceNet y Modbus, son los que cuentan con mayor presencia en la industria, mientras que Ethernet/IP está entrando lentamente en algunas industrias muy específicas, como por ejemplo, Alimentos y Bebidas. La utilización de una u otra tecnología viene muy de la mano de la elección de la marca de los sistemas de control maestro.

“No obstante, factores como el IIoT, han generado con el tiempo que la integración de cada protocolo sea más fácil y que los fabricantes tiendan a diseñar soluciones en Ethernet/IP”, asegura Castro.

Sin duda, cada día las comunicaciones se hacen más relevantes. “En lo que se refiere a instrumentación, los diferentes protocolos digitales permiten a los equipos de campo entregar más datos de proceso y variables que se puedan interpretar para mantenimiento”, asegura Verdugo. Esto conlleva la necesidad de contar con infraestructura necesaria para que esta gran cantidad de información pueda ser transmitida, por lo que es relevante seguir de forma exhaustiva las recomendaciones de fabricantes y organizaciones que dan fuerza a cada uno de estos protocolos de comunicación.

Un ejemplo de colaboración entre proveedores de sistemas de automatización industrial y comunicación de buses de campo, es el programa “Open Integration” de Endress+Hauser. “La idea es fomentar el uso de estándares de comunicación abierta y de integración abierta. De esta forma, nos aseguramos de que una importante selección de productos puede combinarse e integrarse fácilmente en mercados objetivos comunes”, señala Matus.

Tapia añade que el mercado siempre está buscando protocolos estándares y abiertos, para poder integrar diversos dispositivos de terreno. “A mi juicio, actualmente el más utilizado es Modbus/ TCP”, señala.

“A nivel práctico, las ventajas que tienen tanto buses de campo como redes de comunicación industrial, tienen relación con la facilidad, versatilidad, modularidad y capacidad de manejo de datos que entregan para la colección de señales y estados; disminuyen las necesidades de cableado punto a punto, ya que en un mismo bus es posible conectar diferentes equipos de campo y control”, argumenta Castro.

Por ello, hoy en día existe una alta demanda por equipos que puedan conectarse en forma digital a través de un bus de campo con distintos sistemas de control. “Esto va de la mano con información adicional que podemos obtener de distintos equipos de medición, como por ejemplo, status de fallas o de comunicación, horas de trabajo y, principalmente, múltiples variables en forma digital”, explica Díaz.


Mantención

Debido al rol que juegan los equipos de instrumentación en el monitoreo y control de los procesos, es esencial realizar mantenciones que permitan conocer el estado real de los dispositivos y tener así una alta tasa de disponibilidad de operación en los distintos procesos. “Existe una experiencia de cada mantenedor de acuerdo a su proceso; si bien no hay equipos que se automantengan, existe una evolución altamente beneficiosa para los usuarios de instrumentación: gran cantidad de estos dispositivos cuentan actualmente con funcionalidades de autodiagnóstico, que posibilitan saber su estado real en un corto tiempo”, indica Díaz.

“A través de mensajes de diagnóstico claros y estandarizados, es posible mostrar al usuario lo que debe hacer para optimizar los costos de su planta de producción; además, posibilita el mantenimiento predictivo y proporciona pruebas para la confiabilidad de operación y la seguridad del proceso”, enumera Matus.

Para Castro, la mantención es clave, no tan solo para cada instrumento por sí mismo, sino para la planta como un todo. En este sentido, el foco debe estar, en primera instancia, en fomentar una cultura de mantenimiento predictivo, más que correctivo. “El objetivo es que toda detención sea programada y no llegar a detenciones no programadas por fallas en los equipos que afecten la disponibilidad de la planta”, añade.

Coincidiendo con esta postura, Verdugo agrega que la mantención es muy relevante para tener datos confiables y tomar buenas decisiones, aunque algunos equipos se automantienen y otros son libres de mantenimiento. “De todas maneras, siempre es bueno monitorear las funciones de autodiagnóstico, para estar seguros de que la medición que se está obteniendo es confiable; es muy diferente tener una media, a tener una medida confiable”.


Errores más comunes

Los errores más recurrentes tiene relación con el montaje y conexionado, asegura Castro. “Siempre se deben respetar posiciones y distancias recomendadas en el manual del fabricante, además de las consideraciones eléctricas y de conexionado indicadas. Con esto ya se consiguen mejoras en los tiempos de comisionamiento, puesta en servicio y en el largo plazo fiabilidad en la medición de las variables en los procesos a monitorear”, explica.

Díaz aclara que cada instrumento tiene una forma de instalarse de acuerdo a las indicaciones de la marca. “Algunos errores típicos son mala especificación de equipos de medición; mala elección del principio de medición a utilizar; no seguir las indicaciones del fabricante (tanto para instalación y cableado); conexiones deficientes; aterrizamientos no acordes con las especificaciones del fabricante; y configuración errónea de los equipos de medición”, enumera.

Hoy en día, existe mucha gente capaz y con la habilidad técnica para reducir las posibilidades de que los equipos sean mal instalados. Esto no significa que aún no persistan errores muy comunes, señala Verdugo. “El error que sería el más recurrente en lo que se refiere a instalación, es el aterrizamiento de los equipos o sus señales, lo que puede llevar a errores en la medición o a acortar la vida útil de los equipos”, indica.

Para Matus, una de las equivocaciones más comunes es la mala calibración del instrumento, por lo que resulta relevante que tanto ingenieros como técnicos dominen todos los aspectos relacionados con los servicios de calibración.


Buenas prácticas

Los expertos coinciden en que, en general, las mejores prácticas son seguir al pie de la letra las indicaciones del fabricante descritas en los manuales de instalación y configuración para cada uno de los dispositivos de medición. “Existen normas internacionales, como por ejemplo, la norma eléctrica para señales débiles y fuertes que indican claramente las consideraciones que se deben tener al momento de llevar la se- ñal hasta la sala de control”, aclara Díaz. Los equipos deben estar bien especificados desde el momento de la concepción del proyecto, tomando las consideraciones del caso según la aplicación, argumenta Castro. “Entre ellas, encontramos el tipo de material que se va a censar (sólidos granulados o fluidos). Con esta consideración, podemos asegurar un mejor resultado en la medición. El ambiente es otro factor que no se debe dejar de lado al momento, ya que los equipos pueden estar expuestos constantemente a agentes químicos”, sostiene.

Para Matus se debe mantener la documentación en soporte electrónico, la que junto a procedimientos automatizados, aumentan la eficiencia y disminuyen el número de errores/fallos del usuario. “Es fundamental seguir los estándares de calidad para la gestión de las tareas de calibración, mejorar la integración vertical de los datos de calibración desde la instalación en campo hacia el sistema de gestión de la información de activos y hacia el sistema de planificación de recursos empresariales (ERP)”, afirma. Verdugo concluye señalando que existen diferentes estándares o normativas, pero estas están direccionadas desde un punto de vista eléctrico. “En lo que se refiere a instalación, cada fabricante entrega directrices o recomendaciones para la instalación de sus equipos para poder asegurar la calidad y confiabilidad de ellos; se hace muy importante que la persona siempre se acostumbre a leer los manuales”, asevera.

Diciembre 2018
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