Dos de los términos que van creciendo en popularidad en los últimos años son ‘nativo digital’ e ‘inmigrante digital’. Los nativos son aquellos individuos lo suficientemente jóvenes como para conocer las computadoras y la Internet desde su infancia. Para ellos, tales tecnologías siempre han existido. Los inmigrantes, ya sea por edad o circunstancia, entraron en contacto con estas tecnologías mucho más tarde en su vida. Con suerte, para ellos, tales tecnologías son un agregado bienvenido a su trabajo y su vida, pero todavía pueden recordar los momentos en que la mayoría de las actividades eran más manuales, locales y aisladas.

Al respecto, para quienes trabajan en las industrias de procesamiento, ha habido una división práctica diferente con la informática, y esto es más complicado.

Por ejemplo, la mayoría de quienes trabajan en refinerías tienen experiencia con sistemas de control distribuido (DCSs), o sea con los sistemas de automatización que operan en sus plantas y unidades de proceso. Los que están cerca de la edad de jubilación probablemente puedan recordar los comienzos de los años ’80 cuando estos sistemas eran todavía nuevos, pero nadie dudaba de que la tecnología basada en computadoras era la mejor manera de operar estas instalaciones.

Simultáneamente, también a comienzos de los años ’80, el concepto de informática (IT) se filtraba en nuestras mentes a medida que los sistemas computarizados se trasladaban a oficinas con la introducción de la computadora personal (PC). Con el tiempo, las PCs fueron reemplazando mainframes y minicomputadoras, mientras las unidades de escritorio se hacían presentes en lugares totalmente nuevos.

El mundo de la planta y el mundo de la oficina fueron creciendo en distintas direcciones: hardware y software especializados y propietarios en plantas versus hardware y software cada vez más estandarizados en oficinas y redes corporativas. La primera dirección llevó a lo que se conoce como tecnología de operaciones (OT), con sus distintas prácticas y requerimientos, para diferenciarla de IT.

OT e IT siguieron su camino en paralelo y separados hasta que surgieron dos cambios importantes. Primero, los constructores de DCSs descubrieron que las plataformas IT habían avanzado lo suficiente en potencia, confiabilidad y versatilidad como para soportar muchas de las necesidades de un DCS. También se dieron cuenta de que ya no era necesario elaborar y fabricar tanto hardware y software propietario, especialmente en las plataformas de HMI.

El otro cambio tuvo que ver con la gerencia de una refinería, que comenzó a reunir datos de plantas y unidades de proceso individuales. Los departamentos de IT se conectaban con los sistemas OT para extraer datos, y OT dejaba de estar aislado.

¿Dónde estamos ahora? Ambos mundos se han poblado con sus respectivos nativos digitales, pero es un concepto diferente acerca de lo que significa ‘digital’, con distintos lenguajes y culturas. Las tendencias que comenzaron hace décadas siguen, por lo que la separación dejó de estar si se tiene en cuenta que IT ingresa cada vez más en el mundo OT, reemplazando viejas plataformas propietarias. OT ya no tiene otra opción práctica que aceptar el cambio y aprender el nuevo lenguaje.

Las diferencias culturales no son tan fáciles de resolver, pero se pueden suavizar a medida que la gente de IT vaya aprendiendo qué es OT, particularmente las necesidades especiales de un proceso de manufactura. Los programas de digitalización requieren una amplia combinación de IT y OT, y muchas veces ya no se puede definir la línea divisoria.

Las redes Ethernet cableadas y wireless son parte integral de la infraestructura de una planta y se están volviendo cada vez más generalizadas. Sin embargo, OT todavía está viva y bien presente en los niveles más bajos de las redes de planta. Los dispositivos de campo individuales, tales como instrumentación y actuadores de válvula, siguen comunicándose utilizando protocolos diseñados específicamente en lugar de Ethernet. La mayoría de los dispositivos de campo están cableados, aunque son cada vez más los que se comunican a través de un protocolo wireless industrial, por ejemplo WirelessHART. Los proyectos de digitalización deben cerrar esta persistente brecha de conectividad de hardware y software, en un momento en que los mecanismos para hacerlo están mejorando día a día, con Ethernet wireless (por ejemplo, WiFi) como herramienta clave.

 

Implementar redes industriales para IIoT y digitalización
Figura 1. Hardware robustecido en entornos de planta, con algunas unidades certificadas para ubicaciones peligrosas.

 

Una tarea típica de planta, antes y ahora

Años atrás, los técnicos enviados para reemplazar actuadores de válvula en las unidades de operación de una refinería tenían varias tareas a cumplir: encontrar la válvula específica, verificar su número de tag y contactarse con los operadores de la sala de control mientras realizaban el trabajo mecánico y las conexiones eléctricas. El técnico pedía a los operadores que confirmen que los datos del nuevo actuador aparecían correctamente en las pantallas y luego enviar comandos a la válvula a través del sistema de control para verificar su desempeño correcto desde esa dirección.

En condiciones ideales, esta práctica solía dar buenos resultados. Siempre que los operadores no estuvieran ocupados con alguna otra cosa, por ejemplo una perturbación o un cambio en la calidad de producto, podían brindarle suficiente atención a un técnico bien capacitado trabajando con una lista de chequeo de funciones.

Pero son muchas cosas que pueden salir mal con tales interacciones, o simplemente consumen demasiado tiempo. El progreso es más lento si la sala de control introduce múltiples distracciones o si el técnico encuentra un problema y debe pedir ayuda con un ajuste de configuración o una terminación de cableado poco clara.

Pensemos ahora en la misma tarea, pero esta vez utilizando la tecnología digital más sofisticada disponible hoy en día. Nuestro técnico cuenta con una tableta robustecida (figura 1) que se comunica a través de la red WiFi de la planta. La orden de trabajo aparece en la pantalla, incluido el número de tag del actuador de válvula correspondiente, junto con información detallada del producto. Leyendo un código de barras en el actuador, puede verificar que es la unidad correcta y enviar un mensaje de regreso a la sala de control advirtiendo a los operadores que el dispositivo está cambiando al modo manual, aun cuando la válvula permanezca en su posición actual. Todas las instrucciones y parámetros necesarios para instalar y configurar el actuador se encuentran accesibles en la tableta.

La comunicación desde la tableta con el actuador se realiza a través de la red, trátese de un actuador cableado o que utiliza WirelessHART. Todos los puntos de configuración pueden ser transferidos a través de la red en lugar de ser ingresados manualmente por el técnico.

Todos los tests de verificación, desde el campo o la sala de control, se pueden realizar desde la tableta, que puede asumir cualquiera de las funciones. Esto evita involucrar a la sala de control, aun cuando los operadores pueden ver lo que está pasando, si es necesario, e incluso verificar la ubicación del técnico desde la sala de control, gracias a las tecnologías de reconocimiento de localización.

Una vez completadas la instalación y las pruebas, el técnico concluye la tarea en la tableta para completar automáticamente la orden de trabajo. Luego, procede a restaurar la vista del actuador en la sala de control, haciendo saber que se encuentra de vuelta online y en el modo automático. El reemplazo del actuador queda finalizado y los operadores apenas se pudieron dar cuenta de la situación, ya que poco tuvieron que ver con el procedimiento, más allá de monitorear la actividad del técnico a un alto nivel.

 

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Figura 2. Encontrar información crítica permite ahorrar mucho tiempo durante las tareas de comisionamiento, resolución de problemas y otras actividades.

 

Las rondas

El técnico también podría estar a cargo de realizar rondas de planta en una o más unidades. En el pasado, esto significaba llevar un portapapeles y verificar la lectura de un manómetro y/o nivel de aceite, anotando luego la información en una hoja y enviándola a la sala de control u oficina de mantenimiento.

Es probable que esas funciones sean realizadas ahora por instrumentos, aunque a muchos gerentes de planta todavía les gusta tener personal que camine por la instalación, usando ojos, oídos e incluso narices para notar cosas que quizás a la instrumentación le resulte imposible detectar. Hay veces que las rondas manuales se deban realizar con mal tiempo o en áreas potencialmente peligrosas de la planta, pero es allí donde los proyectos de digitalización pueden ayudar a mejorar estas tareas de baja tecnología.

El tradicional portapapeles es reemplazado ahora por una tableta robustecida, completa con las instrucciones a tener en cuenta (figura 2). El técnico puede comunicarse de vuelta con la sala de control desde cualquier lugar a través de la tableta y puede tomar fotos o un video de algún componente de los equipos para que los operadores o cualquier otra persona de la empresa puedan visualizarlo a través de la red corporativa. Esto es sencillo ya que, con la autorización correcta, es posible acceder a la información a través de la intranet de la empresa y posiblemente a través de la Internet.

Si el técnico necesita información técnica acerca de un componente de los equipos, es sencillo buscarla en la base de datos de la planta o en la documentación original del fabricante en la web. Si es necesario solicitar ayuda al fabricante, es muy sencillo enviar fotos o un video del problema para su evaluación. La situación quizás no requiera que el fabricante envíe algún técnico de servicio, ahorrando tiempo y costo.

Por su parte, la seguridad siempre ha sido y es un tema importante cuando hay personal que se desplaza por una planta, en especial cuando las rondas requieren ir a áreas particularmente peligrosas. Las redes de planta están preparadas para llamadas de emergencia de ‘trabajador caído’, pero también pueden incorporar funciones de reconocimiento de localización, triangulando una fuente de radio a una posición muy exacta en tres dimensiones.

 

Implementar redes industriales para IIoT y digitalización

 

Una mejor cobertura

Los escenarios mencionados no son nada nuevo, pero no todas las refinerías los implementan.

Se ha hablado durante años acerca de trabajadores móviles, localización de personal y otras capacidades por el estilo. En la actualidad, la diferencia está en una mejor cobertura de red y ancho de banda.

Piense en alguien con un teléfono inteligente 10 años atrás. Ese primer teléfono inteligente estaba habilitado para la web, pero tratar de llegar a un sitio web o descargar un documento en un aeropuerto o en la calle era algo muy aleatorio.

Muchos usuarios simplemente se daban por vencidos más veces que no. ¿Por qué? Querían mucha más prestación de lo que tenían. La cobertura de la red en la mayoría de las áreas era demasiado angosta y el ancho de banda demasiado reducido para cumplir con las expectativas.

Muchas redes WiFi en una planta tenían, y quizás todavía tengan, el mismo problema. Teóricamente, había cobertura, pero mover cualquier cantidad de datos era una propuesta dudosa. Asimismo, muchas empresas que implementan redes también subestimaron el uso que tendrían que cubrir y no incluyeron suficiente infraestructura para tener una cobertura completa o suficiente ancho de banda. Pero en los últimos años, el hardware tanto de redes públicas como de redes privadas ha avanzado enormemente en cuanto a cobertura y capacidad de manejo de ancho de banda.

Veamos las redes de planta. En la actualidad, un router WiFi industrial puede soportar más protocolos y más dispositivos, además de operar en condiciones más exigentes que un router de hace solo unos pocos años (Tabla 1) y con un mayor número de diseños modulares más fáciles de implementar (figura 3). Dichos routers soportan redes WiFi de gran ancho de banda y pueden operar junto con dispositivos de campo WirelessHART usando WiFi como red de retorno.

Un router wireless también puede servir como gateway para dispositivos WirelessHART e ISA100 Wireless, si están instalados. Los instrumentos y actuadores wireless todavía se pueden comunicar utilizando sus protocolos dedicados, pero la comunicación con los sistemas host, tales como un DCS o un sistema de gestión de activos, puede realizarse por cable o vía WiFi – en ambos casos, usando normalmente un protocolo Ethernet.

Esta combinación de WiFi y WirelessHART permite implementar conceptos de IIoT, por lo que IT y OT se pueden integrar como nunca antes. Estas redes abarcan dispositivos de campo wireless, sensores inteligentes, soluciones de gestión de activos y analítica, todos preparados para lograr la transformación digital.

Para que esto sea realidad en toda su extensión, se requieren muchos puntos de acceso wireless (WAPs) WiFi usando una tecnología de gran ancho de banda. A la escala de una refinería típica, podría significar entre 100 y 400 WAPs WiFi para conseguir una cobertura completa y sin problemas. Cuando se lo implementa, el acceso está disponible en cualquier lugar, lo que permite desplegar capacidades de trabajadores móviles y tener una implementación rápida de instrumentación wireless.

Los routers simplifican la planificación de la implementación gracias a su diseño modular. Es fácil agregar un gateway WirelessHART o ISA100 a una determinada unidad. Las antenas inteligentes para instrumentación wireless pueden mejorar el alcance, mientras restringen la cobertura al interior de una zona cercada. La mayoría de los routers tienen clasificación Clase 1/División 2, mientras las antenas son Clase 1/División 1 para su extensión a áreas peligrosas.

Algunos usuarios piensan que las redes wireless quizás signifiquen una mayor superficie de ataque para los ciberdelincuentes. Afortunadamente, las redes y su hardware actual incorporan mecanismos defensivos muy fuertes. Por ejemplo, WirelessHART está protegido por una encriptación AES de 128 bits en la capa de red/transporte y un mecanismo de acople de red con dos factores.

El diseño de las redes WiFi e interfaces con otros sistemas normalmente están a cargo de IT, que puede usar las últimas herramientas y prácticas de seguridad para evitar vulnerabilidades en los puntos de transferencia de datos. Las empresas que actualizan como rutina sus routers y otros equipos de red evitan los problemas derivados de tener que mantener un hardware multigeneracional en el lugar, lo que implica el uso de técnicas de seguridad más antiguas.

 

Implementar redes industriales para IIoT y digitalización
Figura 3. Los routers pueden manejar más dispositivos mientras toleran entornos de planta extremos. Su construcción modular facilita su configuración e implementación.

 

Ventajas para los usuarios

¿Cómo poner en práctica estas tecnologías? Las empresas que han implementado programas de mejora con digitalización muestran una variedad de áreas donde han logrado importantes avances:

  • Una mejor infraestructura WiFi y WirelessHART con mayores tasas de transferencia de datos y niveles de confiabilidad;
  • Mayor seguridad del personal con capacidades de localización y reunión;
  • Datos de consumo de energía más detallados, lo que se traduce en ahorros en conservación y costo al ampliar el monitoreo y el análisis de datos;
  • Mayor confiabilidad y disponibilidad de activos de manufactura;
  • Aumento de la productividad a resultas de respuestas rápidas a condiciones anormales utilizando herramientas de trabajadores móviles;
  • Ejecución más rápida de chequeos de lazos durante comisionamiento y puesta en marcha, lo cual puede generar mucho dinero al conseguir tiempo de operación adicional;
  • Mayor disponibilidad de planta al reducirse el número de paradas inesperadas.

Todos estos son elementos de digitalización, y hay muchas más posibilidades, ya que siempre se descubren nuevas ideas. Cuando una infraestructura wireless pueda desempeñarse de un modo que no se tenga que pensar en ello, ya sea a nivel de red de dispositivos o de empresa, es posible lograr un gran progreso. Y cuando los proveedores y usuarios puedan conformar una base instalada con redes wireless, sensores inteligentes y soluciones de gestión de activos, estaremos ante la concreción de lo que realmente es digitalización.

 

Preparado en base a una presentación de Christopher Logue, de Emerson Automation Solutions.

Lo aprendido de la radiodifusión FM y AM se puede aplicar a la medición de nivel en tanques para conseguir una mejor prestación en aplicaciones exigentes.

 

La modulación de frecuencia puede mejorar la medición de nivel por radar
Figura 1. Los nuevos instrumentos de nivel FMCW son compactos y pueden operar en un lazo de dos hilos 4-20 mA estándar. También hay modelos con certificación de seguridad.

 

En 1933, el norteamericano Edwin Armstrong demostraba una nueva tecnología que habría de transformar la radiodifusión: transmisiones con modulación de frecuencia (FM) capaces de brindar un sonido de mayor fidelidad y menos interferencia que la modulación de amplitud (AM). Con el tiempo, la radiodifusión FM se convirtió en un estándar para radio y televisión  con un formato que se usa en las comunicaciones wireless digitales de hoy en día. AM sigue estando pero FM es una clara preferencia en la mayoría de las aplicaciones.

Hay distintas manera de incorporar FM en una gran variedad de aplicaciones, lo que incluye radar para medición de nivel en tanques. El radar básico aprovecha la capacidad de una onda electromagnética de rebotar en distintas superficies, incluyendo líquidos. La medición del tiempo que insume una señal para viajar a la superficie de un líquido, reflejarse y regresar al dispositivo instalado en la parte superior del tanque, permite calcular la distancia recorrida y, por lo tanto, el nivel del líquido en el tanque.

Este es el principio de funcionamiento tanto de la medición de nivel por radar sin contacto (NCR) como por radar de onda guiada (GWR). Los instrumentos de nivel por radar ofrecen una medición de arriba hacia abajo, directa, exacta y confiable de la distancia a la superficie de líquidos, suspensiones, lodos e incluso algunos sólidos.

GWR transmite un pulso hacia abajo a través de una sonda de guía de onda (figura 2), que puede extenderse hasta el fondo del tanque. Esto guía el pulso y permite concentrar la reflexión, de modo que no se vea afectada por los objetos que podrían estar dentro del tanque y causar una reflexión no deseada. El inconveniente es la posibilidad de que la sonda interfiera con objetos en movimiento, por ejemplo un agitador.

La tecnología NCR (figura 3) envía una señal a través del espacio abierto de un tanque hacia la superficie del producto almacenado. Al no tocar el contenido, la medición no se ve afectada por condiciones de proceso, tales como densidad, viscosidad, conductividad, recubrimiento y vapor.

También es una alternativa ideal para tanques con objetos en movimiento, productos corrosivos, amplio rango de temperaturas y condiciones difíciles de presión, ya que la exactitud de la medición no se ve afectada en absoluto. Con capacidades de diagnóstico incorporadas, su comisionamiento directo y sin la presencia de partes en movimiento, los instrumentos NCR ofrecen facilidad de uso y requieren poco mantenimiento.

 

La modulación de frecuencia puede mejorar la medición de nivel por radar
Figura 2. GWR envía un pulso hacia abajo a través de una guía de onda para minimizar la disipación de la señal.

 

Llegó la era de FMCW

Dado que la distancia desde un instrumento de radar a la superficie del contenido de un tanque podría ser un poco más de 0,3 – 0,6 metros, el tiempo que requiere el pulso para viajar es virtualmente instantáneo. Obtener una medición exacta de algo tan rápido implica cierta ingeniería inteligente.

NCR utiliza uno de dos métodos: pulsos u onda continua modulada en frecuencia (FMCW). GWR usa pulsos, pero la señal más enfocada que se consigue con la guía de onda se traduce en características operativas diferentes a NCR.

Los sistemas de pulsos utilizan expansión en tiempo para convertir estos intervalos extremadamente cortos a una escala de tiempo más lenta. El eco de una superficie contiene decenas de miles de cortos pulsos de radar transmitidos desde el instrumento en la parte superior del tanque y dirigidos directamente al material de proceso que está abajo. El instrumento mide el retardo de tiempo entre la señal de eco transmitida y recibida, y un microprocesador incorporado calcula luego la distancia a la superficie del material y, en consecuencia, mide el nivel.

FMCW utiliza el mismo concepto de señal reflejada pero lo aplica de manera diferente. En lugar de medir el tiempo de vuelo de un pulso específico, un instrumento FMCW transmite una señal continua desde la antena en la parte superior del tanque, pero con una frecuencia que cambia constantemente (figura 4). Una vez reflejada la señal por la superficie del contenido, el eco es captado por la antena. Puesto que la señal transmitida varía constantemente en frecuencia, el eco tiene una frecuencia levemente diferente a la de la señal que se transmite en ese momento. La diferencia entre estas frecuencias es directamente proporcional al retardo del eco, lo que permite medir exactamente la distancia.

La comparación entre estos dos conceptos es similar a la radiodifusión AM versus FM. Los sistemas de pulsos se parecen más a AM, ya que la señal es más susceptible a interferencia proveniente de distintas fuentes, tales como estructuras internas de un tanque, espuma, altas concentraciones de vapor y turbulencia. Por ejemplo, si la turbulencia es importante, un pulso puede llegar a dispersarse y perderse por completo debido a una pobre reflexión. El instrumento podría asumir incorrectamente que la reflexión del siguiente pulso es el pulso perdido, pero con un tiempo de retorno muy posterior, lo que equivale a leer una distancia mayor que la real. La exactitud de la medición también se ve afectada por cualquier deriva de la frecuencia del pulso e incluso por la temperatura dentro del tanque.

FMCW captura la información de la variable de proceso en el dominio de frecuencia, lo que soporta una conversión de señal más exacta. Su procesamiento de señal puede ignorar las fuentes de interferencia comunes. Además, FMCW ofrece una mayor sensibilidad de recepción y utiliza señales de mayor intensidad que los sistemas de pulsos, lo que le permite desempeñarse mejor en situaciones difíciles con turbulencia y espuma.

 

La modulación de frecuencia puede mejorar la medición de nivel por radar
Figura 3. NCR minimiza su extensión en el tanque y no toca el producto.

 

Todavía se usan ambas tecnologías: pulsos y FMCW

De la misma forma que la radio FM no ha eliminado la AM, todavía hay muchos instrumentos de radar con tecnología de pulsos. ¿Por qué no han sido reemplazados por FMCW?

La tecnología FMCW no es nueva; de hecho, existe desde hace décadas y sus ventajas tecnológicas han sido reconocidas desde el principio. La razón por la que quedan tantos instrumentos de pulsos tiene que ver en gran medida con el consumo de energía. Los instrumentos de pulsos son eficientes y permiten que los instrumentos GWR que usan WirelessHART puedan operar durante años con baterías.

En cuanto a FMCW, por definición, se suponía que eran dispositivos grandes y voluminosos de cuatro cables que consumían, al menos según los estándares de instrumentación, mucha energía. Si una fuente de alimentación no era conveniente, muchos usuarios se quedaban con instrumentos de pulsos a menos que alguna condición del proceso exigiera algo más sofisticado.

Pero esta situación ha cambiado. Al igual que muchos dispositivos electrónicos, los instrumentos FMCW ya son mucho más pequeños y más eficientes con una mejor utilización de la energía. Es por eso que los instrumentos de dos hilos FMCW NCR (figura 1) tienen cada vez más aceptación.

 

La modulación de frecuencia puede mejorar la medición de nivel por radar
Figura 4. La capacidad de FMCW de usar el cambio de frecuencia para determinar la distancia evita los problemas que pueden afectar las mediciones con pulsos.

 

Aplicaciones donde brilla FMCW

 

Espuma

Los líquidos con espuma pueden alterar la reflexión del eco, y es difícil predecir cómo interfiere con una medición exacta, ya que depende en gran medida de las propiedades de la espuma. Hay espumas que pueden amortiguar por completo la señal, mientras otras pueden ser transparentes.

El espesor, la densidad y la constante dieléctrica son factores clave que es necesario analizar. La espuma seca tiende a ser transparente, por lo que el instrumento lee la superficie real del líquido. Si la espuma es húmeda o especialmente densa, las microondas suelen reflejarse desde la superficie de la espuma, en cuyo caso lo que se ve como nivel es la parte superior de la espuma.

Los más recientes instrumentos FMCW incorporan una función de superficie dual, que le permite al usuario seleccionar la superficie de la capa de espuma o la superficie del producto subyacente como salida. Con esta función se puede medir la superficie del producto y no la capa de espuma.

FMCW tiene una mayor sensibilidad de recepción y utiliza señales de mayor intensidad que los sistemas de pulsos, por lo que funciona mejor en situaciones difíciles donde puede haber turbulencia y espuma.

 

Condensación

La tecnología FMCW, por lo general, no se ve afectada por condensación y vapor de baja presión, pero sí por una condensación intensa en la antena. En este caso, conviene purgar el aire para prevenir la obstrucción de la antena.

En aplicaciones de alta temperatura, se recomienda montar el transmisor en un tanque aislado. El aislamiento evita que la boquilla se convierta en un punto frío, provocando condensación y acumulación de líquido en la antena.

 

Tanques de almacenamiento, compensación y mezcla

La tecnología FMCW ofrece mediciones de nivel altamente confiables y exactas cuando se la aplica en recipientes tanto metálicos como no metálicos con cualquier líquido, incluyendo petróleo, gas condensado, agua o productos químicos. Estos transmisores no tienen partes en movimiento y no entran en contacto con el producto, lo que reduce el mantenimiento y mejora la seguridad. Si hay agitadores, se dispone de instrumentos FMCW que usan software para ver ecos falsos pasados para que la exactitud de la medición no se vea afectada.

 

Reactores

Las reacciones químicas pueden generar una variedad de condiciones dentro de los tanques, dando origen muchas veces a vapores, espuma y turbulencia, mientras la densidad puede variar como parte de la reacción y la presión ir desde vacío a presión positiva. Los instrumentos FMCW pueden soportar estos factores y ofrecer una medición exacta y confiable.

 

Vainas

Cuando el contenido de un tanque es turbulento, a causa de agitación, mezcla de productos o salpicaduras, puede quedar interrumpida la señal de retorno. Agregar una vaina reduce este efecto al aislar la superficie y bajar la turbulencia. En estos casos, por lo general, se utiliza GWR, pero los instrumentos FMCW también pueden ofrecer lecturas exactas dentro del espacio confinado de la vaina.

 

Conclusión

Las dos técnicas principales de modulación en instrumentos NCR (pulsos y FMCW) son eficaces pero, por su mayor sensibilidad y exactitud, FMCW resulta adecuada para aplicaciones exigentes. Los instrumentos FMCW de hoy en día son más compactos y ofrecen una alta eficiencia energética, lo que les permite operar con la baja alimentación suministrada por un lazo de dos hilos, lo que elimina la necesidad de una infraestructura de alimentación adicional.

 

Preparado en base a una presentación de Ingemar Serneby, de Rosemount Tank Radar, Emerson Automation Solutions.

Lal Karsanbhai, presidente ejecutivo de Emerson Automation Solutions

 

Lal Karsanbhai, presidente ejecutivo de Emerson Automation Solutions, comenzó su discurso de apertura durante el reciente Emerson Global Users Exchange 2019 señalando que todas las empresas se enfrentan a desafíos y problemas únicos, pero sus metas y oportunidades son bastante comunes a todas.

La industria de petróleo y gas está sufriendo restricciones de capacidad y un mercado volátil, por lo que necesita reducir costos, mejorar el desempeño de sus activos y desarrollar a su gente. El abastecimiento upstream está ante una mayor demanda downstream y necesita expandirse de manera segura y confiable. “El gas natural licuado (LNG) está creciendo a nivel mundial, y el 40% de la expansión mundial ocurre en América del Norte", señaló Karsanbhai.

Mientras tanto, la industria energética se enfrenta a un nuevo mix de generación, que incluye energías renovables. Los productos farmacéuticos y químicos especializados están incorporando nuevos procesos, con una mayor demanda de controles y calidad. Por su parte, las industrias de packaging y automotriz están buscando una mayor flexibilidad para responder a las cambiantes demandas de los clientes.

"Hay que enfocarse en las cosas que se pueden controlar: operaciones seguras, una creciente confiabilidad, optimización de la producción", aconsejó Karsanbhai a la audiencia. "Los profesionales de automatización tienen una incidencia directa en la performance de una empresa".

Dentro de este contexto, Emerson ofrece ahora una gran variedad de hardware, software y servicios para responder a las cambiantes necesidades del mercado. Como innovaciones más recientes, Karsanbhai mencionó DeltaV v14, "el DCS más intuitivo y escalable jamás construido", Ovation 3.7 para energía y agua, que incorpora control avanzado, ciberseguridad y analítica, y el servicio de prognosis Guardian Support v13.2, que ofrece un indicador de salud de DCSs que refleja los riesgos de seguridad y ciberseguridad.

En cuanto a gestión de datos, Plantweb Optics v1.5 brinda historización y tendencias con una mayor escalabilidad, Plantweb Insight cuenta con una analítica de salud adicional, y AMS Device Manager v14 ofrece un comisionamiento inteligente con mayor seguridad.

Emerson también ha desarrollado recientemente válvulas de aislación con tecnología digital para aplicaciones críticas de seguridad, medidores Coriolis de dos hilos para simplificar la instalación y mejorar la medición, instrumentación higiénica para aplicaciones de alimentos y bebidas, y uniones plásticas ultrasónicas para aplicaciones de soldadura de precisión.

Junto con estas expansiones y mejoras de productos, Emerson ha concretado otras importantes adquisiciones, comentó Karsanbhai. "El año pasado, adquirimos las válvulas Pentair y ahora tenemos AE Valves para aplicaciones criogénicas, Circor para trampas de vapor y reguladores, y Permasense para sensores de erosión y corrosión. Al mismo tiempo, la incorporación de la neumática inteligente Aventics y de la válvula Asco ha aumentado nuestra cartera de automatización de fábrica.”

"Hace un año, adquirimos GE Intelligent Platforms para ingresar en las aplicaciones de PLC tradicionales en automatización híbrida y discreta", aclaró Karsanbhai. "La integración de PLCs con DeltaV y Ovation es un avance importante hacia soluciones totalmente integradas que cubren una gran variedad de instalaciones y organizaciones".

Las adquisiciones en gestión de datos incluyen KnowledgeNet para machine learning y analítica, iSolutions para consultoría de gestión de datos, Bio-G para SCADA de nube, Zedi para analítica de ciencias biológicas, GeoFields para integridad de cañerías, Paradigm para exploración y producción y ProSys para gestión de alarmas.

Otro aspecto importante es que Emerson tiene ahora 4.000 personas en todo el mundo involucradas en ingeniería, gestión y ejecución de proyectos. "Tenemos 700 especialistas en productos farmacéuticos y un equipo dedicado al desarrollo del negocio de LNG", señaló Karsanbhai. Los 300 centros de servicio globales de Emerson incluyen dos nuevos, uno en la cuenca del Pérmico y otro en Vaca Muerta, Argentina.

Con su experticia en industrias y aplicaciones, y sus crecientes capacidades de hardware, software y servicios, Emerson está en condiciones de resolver prácticamente cualquier tema relacionado con automatización, además de promover mejoras en la mayoría de las áreas de operaciones de una planta.

 Emerson inaugura Centro de Tecnología en Neuquén

 

Tras casi 30 años de operación en Argentina, Emerson inauguró en Neuquén su Centro de Tecnología, ubicado estratégicamente para proveer soluciones tecnológicas especializadas de manera rápida y eficiente al mercado industrial de la región, un área con un potencial crítico para el desarrollo de la industria energética en el país.

Vernon Murray, Presidente de Emerson Automation Solutions para Latinoamérica, y Marcelo Landa, Gerente General de Cono Sur, acompañados de representantes del gobierno provincial, realizaron el corte de cinta en presencia de clientes de la zona el pasado 19 de septiembre.

A lo largo de los casi 130 años de trayectoria en el mercado mundial, Emerson ha dado especial prioridad a los requerimientos de sus usuarios, desarrollando tecnologías para mejorar procesos, implementando proyectos complejos de construcción o expansión de plantas y sirviendo la base instalada. Dentro de este contexto, el nuevo Centro de Tecnología contará con lo último en tecnología aplicable a la reparación de válvulas de control e instrumentación de campo y un sólido equipo de profesionales con la experiencia y la especialización requeridas para ofrecer consultoría en automatización.

El área de talleres técnicos cuenta con un banco de calibración de medidores de caudal, un taller de reparación y configuración de transmisores, y un centro de servicios móvil de diagnóstico y reparación de válvulas de control y reguladoras. El inventario local de válvulas, transmisores y medidores permite responder ágilmente a requerimientos críticos gracias a su servicio de entrega inmediata.

 

Para más información, contacte a Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.

Cómo sacar el mayor provecho de la transformación digital en refinerías

 

Está claro que hay un problema de falta de personal en las refinerías petroleras. Para mantener la competitividad en una industria que tanto depende de la tecnología, los refinadores entienden la necesidad de transformar sus operaciones implementando una variedad de innovaciones digitales. Eso no representa un gran problema; la dificultad yace en cómo integrar esos cambios en el ambiente de trabajo, considerando el impacto que pueden tener en su organización a largo plazo.

Puede parecer intrincado, pero para trazar el camino hacia una performanceTop Cuartil es necesario acoplar la tecnología con las estrategias de personal en los objetivos de la organización. Para ello, es crucial llevar experiencia al ambiente de trabajo y optimizar sus actividades, posibilitando el acceso a información en tiempo real.

 

El problema de falta de personal

Aunque buena parte de los puestos que requieren menos habilidades son reemplazados por avances en automatización, se registra una gran demanda de trabajo calificado en el sector refinador. Hay 2,4 millones de posiciones vacantes por la falta de habilidades en el mercado de trabajo de la industria manufacturera de Estados Unidos, según un estudio realizado por Deloitte y Manufacturing Institute en noviembre de 2018.

Una generación de expertos se retira y las tareas a realizar, relegadas por la automatización, se vuelven cada vez más complejas. Los refinadores demandan personal con experiencia en computación y programación y, especialmente, que posean un pensamiento crítico para resolver problemas con conocimiento de refinería. 

Sin embargo, la falta de habilidades en el personal no puede explicarse sólo por la cantidad de trabajadores que ingresan en la edad de retiro. Hay un gran obstáculo de tiempo: se requiere hasta siete años para que sus reemplazos logren hacer su trabajo de forma independiente y competente.

Muchos refinadores fallan en reconocer la importancia de que sus métodos de entrenamiento y procedimientos en las tareas evolucionen a la par de la tecnología. Invertir en preparación y en el personal se recompensa al obtener mayores beneficios de las nuevas tecnologías. Si no fuera así, podría perderse la oportunidad de maximizar el valor invertido en automatización.

 

Gestión de cambios

La renovación puede ser dificultosa en una industria como la refinería, que se ha apoyado en los mismos procesos de trabajo durante décadas. Un cambio en la gestión es un gran obstáculo en el camino hacia la transformación digital, pero es un aspecto crucial para lograrla.

Si bien es fácil para la gestión decretar una nueva normativa, implementarla correctamente en todos los niveles de la organización suele encontrar resistencia. Es un panorama difuso en el que hay que tener en cuenta los factores psicológicos, entre otros. Esto podría mejorar cuando la nueva generación de nativos digitales ingrese en el entorno de trabajo, pero es un problema inminente.

Otro problema más en la industria es atraer a los líderes del futuro. Los aspirantes, aunque bien preparados, no suelen ver a la refinería como una carrera gratificante. Sin embargo, puede serlo al volcar sus habilidades de ingeniería y programación en un trabajo pujante.

Es importante que la industria cambie su reputación de ambiente anticuado y promueva efectivamente sus emocionantes aspectos de alta tecnología.

 

El camino a seguir

Un análisis de las industrias con una performance Top Cuartil realizado por Emerson, detectó las capacidades que se necesitan para ayudar a los trabajadores a lograr la transformación digital:

  • Automatizar los flujos de trabajo eliminando las tareas repetitivas y racionalizando operaciones de rutina;
  • Mejorar el soporte de las decisiones en base a datos estadísticos y experticia existente;
  • Aumentar la movilidad garantizando un acceso seguro a información y experticia en el momento que sea necesario en las actividades que desarrollan;
  • Implementar gestión de cambios acelerando la adopción de las mejores prácticas operacionales;
  • Preparar al personal promoviendo la adquisición de conocimiento y experiencia en menos tiempo.

Para poner en marcha estas mejores prácticas, es importante identificar qué conocimientos necesitan reforzarse y formular un plan detallado para habilitar un entorno de trabajo digital. Esto se consigue permitiéndole al personal acceder a los conocimientos necesarios para tomar mejores decisiones a partir de los datos obtenidos.

Entrenar y brindar experiencia práctica a los aspirantes es tan importante como el cambio en la gestión. Por un lado, es preciso que los trabajadores tengan experiencia de primera mano con versiones a escala de procesos reales y simulaciones de planta, lo que fomenta sus habilidades para resolver problemas en condiciones de seguridad.

Por el otro, el cambio en la gestión debe lograrse con estrategias, herramientas y expertos, todo lo cual capacita a la hora de redefinir e implementar nuevos procedimientos basados en la importancia de los activos de una refinería.

Es un cambio cultural que debe promoverse desde la industria. El sector manufacturero y los proveedores de tecnología deben comprometerse con institutos de educación superior. Será redituable, ya que creará una inyección de trabajadores preparados que hará crecer la industria.

El proceso de transformación digital no puede entenderse por partes. Es un largo proceso que debe ser acompañado desde las organizaciones. Estamos atravesando un cambio que requiere que todos los niveles en la industria se capaciten para trabajar con más eficiencia. Es un cambio cultural grande, pero la digitalización ya llegó, y está esperando que saquemos su mayor provecho.

 

Preparado por Luciano Carugo en base a una presentación de Peter Zornio, CTO de Emerson Automation Solutions.

Las plantas que han tenido éxito en la transformación digital no han seguido el camino que pensaron en un primer momento. Lo han logrado mejorándolo…

 

Un posible falso comienzo

Se considera que un proceso de transformación digital debería comenzar a dar resultados dentro de los tres primeros meses; caso contrario, quedará trabado. Al respecto, cabe señalar que la implementación de una ‘plataforma de software’ adicional por sobre un historizador y sistema ERP podría tardar años y, por lo tanto, también llevaría años ver los resultados de la inversión. En consecuencia, colocar una plataforma o ‘lago de datos’ por sobre otras no sirve demasiado.

No deje que la transformación digital (Industrie 4.0) se convierta en otra capa de ‘plataforma de software’ por sobre las demás capas. Al respecto, las plantas exitosas usan su historizador existente como plataforma, simplemente extendiéndolo con una base de datos para datos de confiabilidad, tales como espectros de vibración, acerca del desempeño de los activos. Estas plantas pueden comenzar de inmediato, conectando digitalmente sensores en apps de software según necesidad para resolver los problemas de a uno por vez, con un rápido retorno de la inversión. Al respecto, utilizan una infraestructura común basada en estándares como WirelessHART, fieldbus Foun­da­tion y OPC-UA para albergar un amplio espectro de aplicaciones con una DOI (Digital Operational Infraestruc­ture) común.

Las soluciones de ahorro de energía tienen un efecto inmediato.

En cambio, las soluciones de confiabilidad comienzan pronosticando fallas de inmediato, pero quizás tarden en mostrar reducciones de costo y paradas a consecuencia de un menor número de fallas sorpresivas.

Las soluciones para el proceso de producción permiten conocer de inmediato la situación, pero puede pasar algún tiempo antes de que se reduzca el número de productos fuera de especificación, o que se vea claramente una reducción del costo de traslados y materia prima.

También insume tiempo ver el efecto de las soluciones de seguridad reduciendo la cantidad de incidentes.

Las soluciones en estos cuatro dominios conforman la columna vertebral de la transformación digital en cuanto a excelencia operativa y un desempeño de top cuartil. Muchas otras soluciones, tales como tablets y teléfonos inteligentes, drones y rastreadores, donde los ahorros son más difíciles de cuantificar, no deberían ocupar el centro de la tarea de digitalización.

Algunas plantas inician la transformación digital (Industrie 4.0) con los proyectos equivocados, donde la diferencia entre la anterior y la nueva forma de trabajar quizás no sea tan marcada. Por ejemplo, rastreadores, drones, tablets y teléfonos inteligentes no siempre son los mejores ejemplos de transformación digital, ya que todavía necesitan un ser humano para operarlos. Un humano debe controlar el rastreador o el dron. Un humano debe portar el tablet o teléfono inteligente, inspeccionar y tipear datos en el dispositivo, que sigue siendo manual y no completamente automático.

Hay soluciones de transformación digital que son completamente automáticas: usar un sensor permanente para automatizar la recolección de datos, la comunicación de datos digital y el software para interpretar automáticamente los datos. Es por esta razón que conviene poner los drones y los robots en la última parte de una hoja de ruta de la transformación digital.

Los dashboards y la Realidad Aumentada (AR) son displays para los humanos, conformando el último paso en la cadena datos-información-conocimiento-sabiduría. Antes de generar un dashboard o una superposición de AR, se requiere una analítica  adecuada para conseguir la información en el dashboard o en un dispositivo de realidad aumentada. Y antes de que pueda obtener una analítica confiable, necesita datos útiles. En consecuencia, las plantas deben comenzar con sensores. De lo contrario, los dashboards, desktops, tablets o teléfonos inteligentes no tendrán la información útil y confiable que el personal necesita para hacer mejor su trabajo y no servirán para nada.

Las plantas que han tenido éxito en su transformación digital comenzaron con sensores fieldbus o wireless conectados digitalmente a la red digital.

Algunos especialistas proponen "analizar 10 años de datos durante 3 meses para ver qué correlaciones se pueden encontrar y qué información se puede descubrir". Este criterio, que no involucra a los usuarios finales de una planta, tiene el riesgo de derivar la digitalización hacia problemas que no existen. En este caso, si una solución no resuelve un problema real y no consigue hacer más fácil el trabajo de las personas, no se utiliza, que modo que está la posibilidad de que las soluciones caigan en desuso y la transformación se detenga.

En cambio, las plantas que han tenido éxito en la transformación digital usan otro concepto. El personal de planta conoce cuáles son los problemas que lo aquejan: interrupciones, consumo de tiempo y recursos. En consecuencia, hay que comenzar por resolver estos problemas, lo que facilitará las tareas de las personas y garantizará el uso de las nuevas herramientas digitales.

 

Objetivo: Tener éxito en la transformación digital

 

Métricas de transformación digital

La transformación digital suele justificarse en base al retorno de la inversión, lo cual permite confirmar el éxito o no de la iniciativa. Se deben cotejar el ‘antes’ y el ‘después’ en ítems como costo de mantenimiento, paradas, costo de energía, incidentes, producción, etc.

Hay que dedicar tiempo para pensar en cómo medir y demostrar los ahorros y otras mejoras. ¿Hay disponible un costo de referencia u otras métricas obtenidos de la forma actual de operación?

La reducción del consumo de energía, gracias al monitoreo de trampas de vapor e intercambiadores de calor, es fácil de confirmar midiendo el consumo de servicios públicos por tonelada de producto producido o procesado para ver la diferencia real. De hecho, la misma medición del consumo de servicios públicos por área y por unidad para la gestión de energía ISO 50001 suele ser parte de la transformación digital.

La reducción de las pérdidas de material, como resultado del monitoreo de válvulas de alivio, es fácil de confirmar a partir del balance de masa entre materia prima y producto, o se la puede ver directamente como una reducción de la combustión de antorcha por tonelada de producto producido o procesado midiendo el caudal de gas de antorcha. 

Por su parte, la reducción del número de fallas sorpresivas en equipos a consecuencia del monitoreo de condiciones se puede ver a partir de los registros de mantenimiento. La posibilidad de evitar costos se puede estimar en base al menor número de incidentes y al costo normal de reparación. También se pueden rastrear las paradas no programadas y el costo asociado de esas paradas.

Los incidentes de seguridad se pueden rastrear utilizando los registros de HS&E (Salud, Seguridad y Medio Ambiente) en cuanto a monitoreo de válvulas, monitoreo de duchas de seguridad, detección de fugas, etc.

Por lo general, se suelen registrar métricas de producción, tales como cantidad de productos fuera de especificación, que sirven para demostrar una reducción.

Un menor costo operativo, por ejemplo en transporte, se puede ver a partir de los registros financieros.

En cambio, los resultados de desplegar tablets y teléfonos inteligentes con la infraestructura de soporte asociada podrían ser difíciles de medir.

 

Sostener la transformación digital

Obtener información acerca de los desafíos de una planta que se busca resolver a través de la transformación digital en todos los departamentos operativos es una buena práctica. Sin embargo, cabe recordar que, a la hora de formar un equipo digital ad-hoc temporario conformado con personal de distintos departamentos para un programa de transformación digital, con el tiempo ese personal tendrá que volver a su trabajo habitual. Sin embargo, no hay que olvidarse que la transformación digital es para siempre, por lo que la transformación digital necesita un responsable a largo plazo en cuanto a automatización y mejora continua.

 

La transformación digital no es un proyecto, es un estilo de vida.

 

 

Para llevar a cabo la iniciativa digital debe haber personal de I&C para la infraestructura operativa digital (DOI según sus siglas en inglés), que es la parte principal, y personal de informática para la parte correspondiente al sistema ERP.

El personal de I&C trabaja con departamentos operativos, tales como mantenimiento, confiabilidad, integridad, producción, calidad, HS&E, y proceso/energía, para impulsar proyectos de transformación digital en cada dominio.

Si el personal de planta no modifica sus maneras tradicionales de trabajar, es porque las nuevas herramientas digitales no le sirven. Si las nuevas herramientas digitales le sirven, las usarán y no aceptarán volver a lo anterior.

Las plantas que han tenido éxito en la transformación digital fueron desplegando herramientas que realmente sirven, son fáciles de usar y con poco esfuerzo. Por ejemplo, automatizar la recolección manual de datos mediante la implementación de sensores de modo que el personal no tenga que ir al campo con testers portátiles o leer medidores.

Una vez desplegados los sensores y mostrados los datos, o la información obtenida a partir de los datos, el personal ya no tendrá que salir a buscarlos. Al respecto, si los datos se muestran sólo en una sala de control, el problema no queda resuelto y esos datos no se utilizarán, trabando su adopción.

 

Objetivo: Tener éxito en la transformación digital

 

De manera similar, si se intenta realizar la analítica de equipos usando sólo datos de proceso existentes, no se podrán conseguir alertas tempranas y resultados confiables. El personal pronto desconfiará de la solución y volverá a su antigua manera de trabajar.

Por lo tanto, las plantas deberán recurrir a un sensado directo en los equipos para lograr una analítica más predictiva y confiable a fin de garantizar su uso continuado. Los ingenieros de planta sabrán cuáles son los sensores necesarios, que también se podrán encontrar en documentos como FMEA, árbol de fallas o matriz de fallas.

La transformación digital es una necesidad. Sin embargo, para que el cambio sea sustentable, es necesario que abarque todos los aspectos. No se puede agregar la carga de ingresar datos en una tablet en el piso de planta a un administrativo a fin de elaborar un dashboard. Los datos deben ser recolectados automáticamente de modo que no haya ingreso manual de datos y que beneficie tanto al personal administrativo como al personal del piso de planta.

El personal volverá a sus viejas costumbres si la solución no les sirve, y tal vez incluso se resigne si se convierte en una carga. Un software personalizado que no puede ofrecer todas las funciones requeridas y una interface amigable con el usuario por el alto costo de realizar iteraciones de cambios y agregados, puede llegar a ser algo muy frustrante.

Una analítica que da resultados impredecibles al no poder verificar el modelo elaborado con machine
learning
y no tener los sensores adecuados, se traduce en una solución sin éxito que hace que el personal regrese a sus antiguas maneras de trabajar. Si las herramientas no son útiles o son demasiado difíciles de usar, no se utilizarán.

En cambio, las plantas que han tenido éxito en la transformación digital usan un software predefinido con analítica basada en primeros principios (1P) sólidos y FMEA, y sensores directos.

 

Todos quieren la información, nadie quiere ingresar los datos.

 

La cultura de la transformación digital

La transformación digital comienza apuntando a excelencia operativa, lo que involucra a todos los departamentos operacionales de una planta. El resultado es un reporte con soluciones altamente procesables para los problemas reales de la planta. La mayoría de estas soluciones ya han sido probadas y testeadas en otras plantas similares, por lo que no implica largos períodos de desarrollo, testeo y prueba de conceptos. Las soluciones probadas pueden implementarse de inmediato y ver los retornos rápidamente. Luego, las soluciones podrán escalarse a través de la planta.

Incluso la infraestructura es escalable a nivel de unidad, área y a toda la planta y no se requiere una infraestructura masiva. Con unos pocos éxitos cuantificables, por ejemplo reducción de pérdidas de vapor y gases de antorcha del producto, se podrán implementar entonces aplicaciones en las cuales es más difícil cuantificar los beneficios. Pero siempre está la posibilidad de que aparezcan nuevas soluciones…

Aparte de destapar problemas que se pueden resolver a través de la transformación digital, también se le puede enseñar al personal a pensar de una nueva manera para resolver problemas. En el futuro, se podrá innovar con sensores y software como solución digital a la hora de encontrar problemas en las operaciones. Cuando el personal de la planta pueda pensar de esta manera digital, es cuando se sabe que su cultura ha cambiado.

 

Sin replicación de datos

Si la transformación digital se inicia embarcándose en la implementación de una ‘plataforma de software única’ o ‘lago de datos’, es posible que se tarde meses o años y millones de dólares antes de desplegar la primera solución de uso real para ver la diferencia. Hay un riesgo de que la transformación digital se detenga y quede abandonada antes de que se complete.

En cambio, las plantas que han tenido éxito en la transformación digital utilizan su historizador de proceso existente y lo amplían con un historizador de confiabilidad. De esta manera, los datos no se replican en lugares adicionales. Una arquitectura distribuida significa no tener que replicar datos provenientes de varias bases de datos de sistema en una base de datos central de una ‘plataforma de software única’, sino usar OPC-UA como ‘plataforma virtual’ para acceder a datos directamente desde cada base de datos fuente sin replicación. En definitiva, una moderna arquitectura de datos distribuida.

 

Objetivo: Tener éxito en la transformación digital

 

Superar la resistencia

Algunos proveedores proponen cambios en la infraestructura informática, tales como agregar otra ‘plataforma de software única’ por encima de ERP, lo cual puede resultar difícil ya que estas plataformas cuestan millones de dólares, se demoran años en implementarse y duplican la funcionalidad del historizador existente, sumando poca o ninguna funcionalidad nueva. Más aún, aumentaría el costo y la carga de soporte informático.

Puesto que la mayoría de las plantas ya tienen una plataforma de software y su historizador, en los cuales han invertido mucho dinero, no quieren tener que soportar otro más. Y teniendo en cuenta que un tal proyecto requiere mucho personal y bastante dinero, las plantas disponen de muy poco personal técnico y se enfrentan a exigencias imprevistas en los presupuestos.

Las plantas que han tenido éxito en la transformación digital usan su historizador existente como plataforma para evitar problemas en la infraestructura informática. De esta manera, las plantas también podrán evitar conflictos con los requerimientos de soporte ya existentes, utilizando lo que ya tienen para trasladar las soluciones digitales a producción con un acceso escalable a los datos desde toda la empresa.

 

Soluciones predefinidas sin programación personalizada

Esto quizás parezca contradictorio al principio, pero una vez que se lo analice, se podrá comprender la lógica: las soluciones personalizadas quizás dejen de servir. Cuando un integrador de sistemas escribe apps de software personalizadas, es algo nuevo y no probado, por lo que invariablemente habrá deficiencias de funcionalidad ya que el integrador y los usuarios de la planta no pueden pensar y especificar todas las características requeridas y deseadas de antemano.

En consecuencia, la planta gastará muchos meses, y tal vez años, programando y testeando múltiples versiones del software antes de llegar al adecuado. Se pueden esperar deficiencias en la exactitud de predicción analítica de un nuevo algoritmo o modelo al no estar perfeccionado, ya que se requieren pruebas en plantas reales y en distintas condiciones operativas para eliminar falsos positivos y no dejar de detectar problemas en desarrollo.

Por último, las deficiencias en la facilidad de uso suelen ser comunes en un software personalizado ya que, por no haber sido usado anteriormente, no hay realimentación de anteriores usuarios sobre el producto. Por lo tanto, lo personalizado no suele ser mejor que un software predefinido listo para usar.

 

Nadie intentará escribir un procesador propio de textos ‘mejor’, ya que un software predefinido es más económico, más fácil y con abundantes características.

 

Las plantas que han tenido éxito en la transformación digital utilizan un software predefinido con un registro de seguimiento probado. Perfeccionado a través del tiempo, con todas las funciones y un algoritmo ajustado e intuitivo. De esta manera, no hay necesidad de contratar programadores.

Cabe señalar que incluso sin una programación de software personalizada, es posible aplicar una metodología "ágil" en el desarrollo de soluciones de transformación digital, por ejemplo desplegar y testear otra app de analítica, agregar un sensor si es necesario, cambiar ajustes por defecto, etc. Es posible implementar una configuración básica temprano y luego ir mejorándola continuamente. Las opciones de configuración en el software ofrecen flexibilidad para responder rápidamente a pedidos de cambios.

 

Acceso a datos sin tropiezos

Las APIs (Application Program­ming Interfaces) propietarias y los servicios web asociados con una ‘plataforma de software única’ explican las razones por las que tales proyectos se frenan. Es necesario programar un driver personalizado para cada fuente de datos y cada app, y luego mantener ese driver de software con actualizaciones constantes durante la vida útil del sistema. No es una manera práctica de tener acceso a datos, ya que hay demasiada dependencia del integrador.

En cambio, las plantas que han tenido éxito en la transformación digital utilizan OPC-UA estándar para acceder a datos.

 

Datos correctos para la transformación digital

Otra razón para explicar la falta de éxito podría ser la dependencia de datos existentes sin haber incorporado los sensores necesarios para medir directamente los indicadores principales en las áreas problemáticas. No se pueden resolver problemas de los equipos utilizando tan sólo los datos de proceso que tiene una planta, ya que esos datos no son un indicador confiable de los problemas de los equipos.

Las plantas que han tenido éxito en la transformación digital usan sensado directo para obtener datos confiables. Gracias a la nueva manera digital de trabajar en una planta, con una metodología ágil de alto nivel para la resolución de problemas, los datos se enriquecen constantemente incorporando sensores para el sensado directo de las variables necesarias en cada aplicación. La manera más práctica de hacerlo es usar sensores conectados en red digitalmente, wireless o fieldbus, preferiblemente no intrusivos.

 

Facilidad de uso en la transformación digital

Según un informa de McKinsey de octubre de 2018, “el esfuerzo y la experticia requeridos para desarrollar modelos exactos de machine learning más la tarea de limpiar y clasificar por primera vez años de registros de mantenimiento de texto libre realizados por distintas personas y escritos de diferentes maneras hacen que el algoritmo de machine learning sea difícil de definir”.

La eficacia de tales sistemas puede verse afectada por registros de mantenimiento incompletos o inexactos, ya que, a la hora de entrenar el algoritmo, se podría establecer una correlación incorrecta o perder un patrón que lleve a alarmas molestas o a la ausencia de alarmas, aun cuando ocurran síntomas de falla.

Puesto que el machine learning se basa en una ciencia de datos, quizás sea necesario contratar científicos de datos para configurar y mantener el sistema, lo que se suma al costo.

En cambio, las plantas que han tenido éxito en la transformación digital instalan sensores directos y analítica basada en primeros principios (1P) y FMEA. A la hora de utilizar ciencia de datos, es importante que el algoritmo resultante sea verificable como un ‘chequeo de validez’ para estar seguros de que la variable utilizada y las reglas tienen sentido.

Según McKinsey, el hecho más interesante es que, en muchos casos, ni siquiera se necesita analítica, sino tan sólo un sensor y un umbral de alarma. Si bien el entrenamiento es importante, igual de importante es la facilidad de uso. Los ingenieros de confiabilidad, los técnicos de mantenimiento y demás personal de operaciones no son programadores ni científicos de datos, por lo que es clave implementar un software fácil de usar con una analítica basada en la familiar y verificable 1P + FMEA con una interface de usuario simple que no requiere un entrenamiento excesivo.

Muchas veces hay cierta preocupación por el tema de talentos y competencias; en caso de soluciones complejas, sería un problema, pero, con un software adecuado, el personal de planta podrá aprender fácilmente.

 

Flujo de trabajo digital

Una vez que la analítica predice un problema en algún equipo, por ejemplo una falla en los cojinetes de una bomba, se deben tomar medidas. Es posible que los ingenieros de mantenimiento no estén delante de sus computadoras todo el tiempo, de modo que, para que la analítica (diagnóstico) sirva, es necesario enviar notificaciones a su teléfono inteligente donde sea que se encuentren, y una orden de trabajo emitida al sistema CMMS/ERP. Luego se envía una orden de trabajo que el técnico de mantenimiento en el campo recibe en su tablet a través de la interface de navegador web de CMMS/ERP.

Hoy en día, todo este trabajo se puede realizar digitalmente con los nuevos SOPs (Standard Operating Procedures) digitales. En consecuencia, la analítica predictiva de equipos en el nivel 3 (L3) debe estar conectada al sistema CMMS o ERP en el nivel 4 (L4) de la arquitectura de empresa ISA95/modelo de referencia de Purdue.

No hay necesidad de juntar los departamentos de informática e I&C (OT) para integrar la analítica con CMMS/ERP, sólo es necesario que colaboren. Y esto se simplifica cuando la integración entre la infraestructura DOI y el sistema ERP se realiza mediante un software estándar en lugar de recurrir a una programación personalizada. Es decir, la informática e I&C se encuentran en el nivel 3.5. Juntar los departamentos de informática e I&C contra su voluntad no es una buena idea.

 

Objetivo: Tener éxito en la transformación digital

 

IIoT en nube o a nivel local/borde

La nube no es un requerimiento para la transformación digital. La integración en la nube requiere conexión a la Internet, lo que, a su vez, requiere la contratación de expertos en ciberseguridad si quiere conectar el sistema de control de procesos central. Los estudios de seguridad requeridos y el endurecimiento de la arquitectura de red que se necesitan en estos casos podrían tardar meses en completarse. En consecuencia, conectar el sistema central de control del proceso a la nube puede no ser una buena manera de iniciar la transformación digital, ya que implicaría mucho tiempo antes de que se vean los resultados.

La mayoría de las plantas no utilizan la nube para la transformación digital. El 99% de las plantas realizan la transformación digital a nivel local dentro del perímetro de la planta, sin conexión de Internet a la nube, lo que permite iniciar la transformación digital muy rápidamente y ver los resultados muy poco tiempo después.

Para ciertas aplicaciones de IIoT, la conexión a la nube se puede simplificar no conectando el sistema central de control de proceso a la nube. Es decir, la infraestructura DOI para monitoreo y optimización (M+O) es completamente independiente.

Este concepto no es posible en todas las aplicaciones de IIoT, pero sí en algunas, ya que hay muchas aplicaciones que no requieren ningún dato de proceso. Por ejemplo:

τ Vibración de equipos rotativos (compresor, turbina, bomba, ventilador/soplador, torre de enfriamiento, intercambiador de calor enfriado por aire, etc.)

τ Corrosión

τ Erosión

τ Trampas de vapor

τ Válvulas de alivio de presión

En estos casos, los sensores adicionales pueden ser conectados digitalmente a la red a través de un gateway de borde y a la nube sin pasar por el control de proceso central (CPC), sin ninguna conexión de datos con el DCS o historizador.

En otras palabras, puesto que la DOI es independiente del CPC, no agrega ningún riesgo de seguridad al CPC aun cuando el DOI esté conectado a la nube.

 

Objetivo: Tener éxito en la transformación digital

 

Protocolos de digitalización

Los ingenieros de control, los técnicos de instrumentos y otras personas de una organización no están capacitados en protocolos de middleware orientados a mensajes, tales como MQTT, AMQP, CoAP y XMPP, que no son familiares en el entorno de planta. Las herramientas que utilizan estas personas en una planta, tales como comunicadores de campo portátiles, laptops con módems, interfaces y software IDM (Intelligent Device Management), no soportan estos protocolos.

Más aún, esos protocolos no ofrecen interoperabilidad semántica, por lo que no hay una herramienta única capaz de soportar dispositivos que utilizan dichos protocolos de múltiples proveedores. En consecuencia, el usuario tendrá que lidiar con una gran cantidad de herramientas, una para cada proveedor, lo cual no es factible en una planta.

Las plantas que han tenido éxito en la transformación digital suele usar protocolos conocidos, tales como WirelessHART, Modbus/RTU, fieldbus Foundation y PROFIBUS-DP, y su versión IP: HART-IP, Modbus/TCP, FF-HSE y PROFINET-IO. Estos son protocolos estándar que el personal de planta ya conoce.

Una planta ya cuenta con herramientas, tales como comunicadores portátiles de campo, laptops con módems, interfaces y un software IDM (Intelligent Device Management), para estos protocolos. De esta forma, la organización ya está familiarizada con estos protocolos, teniendo en cuenta que (excepto Modbus) proporcionan interoperabilidad semántica, por lo que es posible usar una única herramienta para dispositivos de múltiples proveedores.

Al respecto, hay un concepto equivocado de que la conexión a la nube requiere MQTT o AMQP, que no es cierto. La versión IP de los protocolos de fieldbus puede correr a través de la Internet directamente en la nube. No hay necesidad de conversión a MQTT o AMQP.

Más aún, la conversión a MQTT o AMQP significa perder metadatos valiosos e interoperabilidad semántica. Como regla, no convertir protocolos hasta el final de la cadena.

 

Objetivo: Tener éxito en la transformación digital

 

Preparado en base a una presentación de Jonas Berge, Senior Director, Applied Technology en Emerson Automation Solutions.

Nueva app móvil para configurar transmisores de nivel por radar

 

Los dispositivos de nivel por radar son críticos a la hora de lograr mediciones exactas y confiables tanto de líquidos como de materiales sólidos. La nueva app Radar Master de Emerson simplifica la configuración en el campo de dispositivos de nivel por radar Rosemount.

Los dispositivos de nivel por radar en el campo se montan normalmente en lugares altos y difíciles de alcanzar donde, algunas veces, no se dispone de energía eléctrica in situ. Los técnicos encargados de configurar estos dispositivos, por lo general llevan consigo computadoras portátiles incómodas y fuentes de alimentación para el dispositivo suelen llevar realizar la configuración. El comunicador de dispositivos AMS Trex resuelve estos problemas al permitir que los técnicos lleven consigo un comunicador portátil que puede configurar y alimentar los dispositivos de radar mediante la app Radar Master.

Gráficos dinámicos y una interface intuitiva de pantalla táctil en la app permiten a los usuarios configurar más rápidamente los dispositivos de medición de tanques con los ajustes correctos. La geometría del tanque se dibuja para coincidir con los parámetros físicos del tanque real, lo que permite que las configuraciones de medición puedan evitar ecos falsos de objetos estáticos en el tanque, tales como escaleras, alabes de agitadores y deflectores, los que, muchas veces, demoran el proceso de obtención de mediciones exactas.

El diseño compacto del comunicador AMS Trex es ideal para trabajar en el entorno pequeño, y muchas veces peligroso, de un tanque. Su facilidad de uso con una mano, la seguridad del usuario según NFC y las clasificaciones de seguridad intrínseca aseguran un trabajo seguro y eficaz en estas áreas difíciles.

"Hoy en día, los usuarios de Radar Master pueden dejar sus computadoras portátiles al ir al campo y conseguir una configuración exacta y confiable, incluso en áreas clasificadas, con AMS Trex", explicó Anna Olander, de Emerson.

Los usuarios pueden seguir, visualizar y establecer tendencia del nivel del tanque, además de recibir información de alerta para identificar y resolver problemas usando el nuevo historizador incorporado. También se pueden visualizar y comparar instantáneas de datos de configuración pasados en el tiempo, lo que brinda una mejor información acerca del efecto de los cambios en la operación.

Cada cambio de configuración en el campo es registrado automáticamente con fecha y hora, lo que proporciona un registro de auditoria automatizado. Los cambios se actualizan en la base de datos de AMS Device Manager, siempre que AMS Trex detecte una señal Wi-Fi o una conexión USB, para garantizar la exactitud de la base de datos y la integridad de los datos de medición.

La necesidad de una hoja de ruta para la transformación digital 

 

Conseguir una performance Top Quartile significa un gran número de oportunidades de negocio. “Las mejoras están en cuatro áreas principales: seguridad, confiabilidad, producción y emisiones, incluyendo eficiencia energética", señaló Peter Zornio, CTO de Emerson Automation Solutions. "Si se logran, podremos imaginar un mundo ideal, un nirvana digital sin lesiones, sin paradas, una producción optimizada y sostenibilidad con una fuerza laboral transformada digitalmente.”

"Extrapolar la tecnología en transformaciones ideales es la parte divertida, pero ¿cómo llegar allí?" Según Zornio, "se necesita una hoja de ruta a partir de donde nos encontramos hoy en día."

"Es posible identificar iniciativas específicas en cada categoría. Por ejemplo, en seguridad, el nirvana digital sería cero lesiones y cero incidentes", comentó Zornio. Otras iniciativas podrían ser la posibilidad de excluir actividades peligrosas de los empleados, monitorear constantemente la salud de trabajadores y planta, e incorporar prevención y respuesta automatizadas a amenazas cibernéticas y físicas.

"Pero, ¿qué hay que hacer? Es necesario conformar un marco que permita construir una hoja de ruta para la transformación digital,” agregó Zornio. "Comenzar por un balance de las capacidades disponibles en seguridad, confiabilidad, productividad y energía, apuntaladas por su organización y tecnología."

Como ocurre en todos los casos, los usuarios se ven fuertes en algunos aspectos y necesitan mejorar en otros. Muchas empresas son fuertes en el área de producción, ya que es allí donde han invertido, en control avanzado de procesos, en un modelo digital completo, etc. Pero hay grandes oportunidades también en otras áreas. "La eficacia de una organización suele ser una de las áreas de debilidad, donde interviene colaboración, intercambio de datos y la capacidad de usar servicios remotos".

Al respecto, Emerson ha identificado pasos específicos y tecnologías para cada aspecto en particular. "Tenemos más de 140 prácticas de mejora del valor (VIP según sus siglas en inglés), o sea cosas muy específicas que se pueden hacer y que sabemos por experiencia que entregan valor," explicó Zornio.

En cuanto a la transformación digital, no es la primera vez que la industria exige colaboración entre IT y OT. En la década de los ‘90, los sistemas abiertos llegaron al control de procesos. "Y allí trabajaron cada una por separado en pos de estabilidad por unos 10 años,” explicó Zornio. "Ahora, de nuevo, es muy importante que puedan trabajar juntos."

OT conoce el ‘qué’,  IT conoce el ‘cómo’, explicó Zornio. “Vienen de distintas formas de ver el negocio: el día a día versus la tecnología.” Por ejemplo, si se requiere monitoreo de válvulas de alivio de presión, OT querrá saber qué válvulas, qué sensores y cómo llevar los datos al sistema. "Es posible que ni siquiera hablen con IT hasta el final, cuando se darán cuenta de que necesitan obtener información de los sistemas de nivel superior", dijo Zornio. "OT se queja por la lentitud de IT en hacer las cosas y no entender la importancia de hacerlo. La forma correcta es involucrar a IT desde el comienzo ya que, hoy en día, nada se puede hacer sin IT.”

Trazar el camino hacia el futuro

 

El futuro ya está con nosotros. La transformación digital en la industria de refinería es un hecho y una oportunidad para obtener más rentabilidad. Saber aprovechar las nuevas tecnologías significa poder producir con más eficiencia y alcanzar la performance del Primer Cuartil.

Si bien muchos líderes en la industria han aceptado esta transformación, aún hay algunos refinadores que tienen dudas sobre cómo abordarla. Se generan preguntas sobre por dónde empezar, cómo cuantificar el impacto esperado en el negocio o siquiera qué define una transformación digital.

Un estudio realizado recientemente por Emerson ilustra esta incertidumbre. Se entrevistó a varios líderes a cargo de la transformación digital en sus compañías. El 98% de ellos estuvo de acuerdo en que, para tener éxito, es crucial trazar un plan de acción. Sin embargo, tan sólo el 20% realmente había elaborado un plan.

El camino hacia la transformación digital puede presentar varios obstáculos si no está bien planificado. Para alcanzarlo es importante, en primera instancia, tener una estrategia de negocio clara y enfocada para hacer la inversión. Además, abordar una metodología que permita seguir la transformación a un ritmo razonable, utilizando una estrategia que incluya tanto a las personas como a las prácticas de trabajo. Por último, es crucial contar con una plataforma tecnológica flexible que concede la capacidad de empezar la transformación desde cualquier punto.

Detectar en qué etapa de madurez digital está la organización es determinante a la hora de encarar una estrategia. Por ejemplo, en cuanto al área de confiabilidad, existen varios niveles de madurez digital. El primer nivel es un caso donde hay pocos equipos de diagnóstico, si es que hay siquiera. Las prácticas de mantenimiento son retroactivas: se interviene una vez que el accidente ya ha ocurrido. 

En un nivel mayor se encuentran las organizaciones que invierten en herramientas de diagnóstico, pero cuya información sólo se puede obtener mediante indagación manual. Esto conduce a una rutina en la que se inspecciona equipos periódicamente, aunque no presenten fallas.

Cuando una organización alcanza el nivel más alto de madurez digital, se abandonan estas prácticas ineficientes. Es preciso evolucionar a un monitoreo basado en condiciones, con una visibilidad en tiempo real del estado de los equipos. Se incrementa la eficacia y la eficiencia: el personal de mantenimiento sólo se enfocará en componentes que necesiten su atención. El mantenimiento predictivo deja atrás a los chequeos periódicos que desperdiciaban hasta dos tercios de su tiempo con equipos que no necesitaban inspección.

Para alcanzar el máximo potencial en confiabilidad, debe apuntarse a una performance de Primer Cuartil desde el principio.  El monitoreo basado en condiciones detecta fallas en equipos antes de que sucedan. La acción preventiva elimina el miedo a una falla de los equipos y el impacto a la producción que conlleva. Establecer una cultura de confiabilidad se traduce en una rentabilidad por décadas y maximiza la producción.

Hay que tener en cuenta que cada camino hacia la transformación digital es distinto. Es necesario un plan personalizado que permita comenzar desde diferentes lugares, detectando en qué etapa de madurez digital está cada operación. La transformación digital es bastante predecible: sólo hay que comprender dónde se está y a dónde se necesita ir. El futuro está al final del camino hacia la transformación digital.

 

Preparado por Luciano Carugo en base a una presentación del Ing. Marcelo Carugo, vicepresidente de Global Refining and Chemical Industries, Emerson Automation Solutions.

Cómo será la refinería del futuro?

 

Tratar de predecir cómo serán los mercados de refinación del mundo en 2029 es algo imposible. Lo único cierto que se podrá decir es que todo es incierto. Y no es un juego de palabras… Vehículos eléctricos, combustibles alternativos, inteligencia artificial, una mayor volatilidad del mercado, incertidumbre política y estándares de vida más elevados en todo el mundo son tan sólo algunas de las tendencias que definirán la industria de refinación en los años por venir. A nosotros nos queda tan sólo especular sobre el impacto que producirá tal velocidad de cambio sin precedentes en los próximos 10 años.

Puesto que no podemos predecir el futuro, los refinadores tendrán que prepararse para enfrentar lo desconocido.

Dentro de este contexto, para iniciar la búsqueda de posibles pronósticos, es importante apuntar a tres objetivos básicos a nivel de operaciones y también a nivel de negocio:

  • Agilidad – La refinería del futuro conmutará rápidamente entre distintos combustibles y productos petroquímicos para aprovechar la demanda y las oportunidades del mercado.
  • Confiabilidad – Las refinerías top en 2029 operarán virtualmente sin paradas.
  • Inteligencia compartida – Las refinerías exitosas del futuro automatizarán y simplificarán procesos, tratando de compartir experiencia, conocimientos y toma de decisiones a través de múltiples instalaciones.

Una vez conquistadas estas tres áreas, la refinería de 2027 estará lista para todos los desafíos (y oportunidades) que puedan plantear los avances tecnológicos, los cambios del mercado y los eventos del mundo.

 

Agilidad

Es probable que nada en los próximos 10 años separe más los ganadores de los perdedores que la búsqueda de agilidad en el negocio.

En el futuro, las refinerías top estarán preparadas para aprovechar las oportunidades tan pronto ocurran, no semanas o meses más tarde. La demanda del mercado es lo que determinará los niveles de materia prima y producto en tiempo real una vez que los líderes del negocio dispongan de un análisis integrado de los datos, desde la fuente de crudo hasta el bombeo de gas y todo lo que hay en el medio. Los inventarios justo a tiempo serán la nueva norma siempre y cuando los gerentes tengan acceso a los datos de la cadena de suministro online.

Alcanzar estos objetivos permitirá abordar un buen número de nuevos desafíos. Uno de estos desafíos es diseñar instalaciones de producción capaces de procesar todo el espectro de crudos, hasta el más pesado y el más corrosivo. Pasar de un tipo de producto a otro, en respuesta a cambios en el mercado, podría involucrar poner en hot standby ciertas unidades de proceso para evitar que se pierdan días arrancando y parando. Esto también baja el riesgo, ya que las operaciones transitorias son la causa más frecuente de incidentes de seguridad.

Pero incorporar mayor flexibilidad en la planta no será suficiente para garantizar la rentabilidad en todos los mercados. En lugar de producir sólo combustibles, las refinerías se convertirán en instalaciones de conversión multipropósito capaces de responder a la creciente demanda global de fibras y plásticos. Los operadores se diversificarán produciendo un mayor rango de productos intermediarios en pequeños lotes, además de oscilar rápidamente de combustibles a petroquímicos. Para manejar toda esta gama de corrientes de salida, una sola refinería podría llegar a necesitar incluso 50.000 puntos adicionales de datos, cada uno de fácil reconfiguración para aceptar diferentes condiciones de proceso.

 

Confiabilidad

Una parada, y los elevados costos asociados, será cosa del pasado si la industria finalmente resuelve el problema de una pobre confiabilidad. 

Por ejemplo, los ‘hot turnarounds’ podrían eliminar la necesidad de sacar de servicio unidades de proceso con fines de reparación o reemplazar partes. Gracias al rediseño de válvulas y otros equipos para facilitar el acceso a componentes portátiles, el personal podrá realizar revisiones in situ sin interrumpir la producción.

Redes dedicadas de confiabilidad de activos online son otro desarrollo que promete. Estas redes les darán a los operadores un virtual ‘cobertor de conocimiento’ sobre sus instalaciones completas, con la clase y cantidad de información necesaria para ejecutar estrategias de mantenimiento basado en condiciones en forma remota. Con la ayuda de equipos con auto-diagnóstico y alertas tempranas, los gerentes de mantenimiento se podrán enterar de anormalidades con la suficiente antelación como para prevenir cualquier rotura o trastorno sin que quede afectada la capacidad de producción.

Hoy en día, la refinería media está equipada para monitorear de manera continua la salud de al menos 20% de sus activos, pero dentro de una década llegará a monitorear hasta el 60% gracias a una tecnología wireless de costo económico. Microsensores podrían incluso flotar dentro del propio producto, transmitiendo lecturas de calidad hasta al segundo a medida que pasan de una unidad de proceso a otra.

 

Inteligencia compartida

La naturaleza de las organizaciones cambiará sin duda en el futuro.

Por de pronto, el personal irá al campo sólo para realizar ciertas tareas manuales.

Quienes toman las decisiones – gerencia, operaciones, confiabilidad, ingeniería y funciones de integridad – podrán estar conectados con una o más plantas, siendo capaces de dirigir la flota entera de refinerías desde un solo teatro de operaciones centralizado.

La automatización seguirá transformando muchas de las tareas de rutina manejadas tradicionalmente en forma manual. Cascos de realidad aumentada permitirán al personal de mantenimiento llevar efectivamente la sala de control al campo. Drones voladores robóticos podrán husmear emisiones fugitivas, detectar puntos calientes e identificar problemas de integridad de cañerías y tanques en lugares de difícil acceso.

Estas innovaciones tendrán un impacto considerable en la seguridad, ya que se podrán identificar potenciales problemas antes de que ocurran y minimizar el tiempo que los operadores inviertan en áreas peligrosas.

Otros avances podrían incluir:

  • Avances en la ingeniería química con catalizadores que se regeneran continuamente mientras el proceso sigue corriendo.
  • El aprendizaje de máquina quizás haga posible que las plantas ‘absorban’ el conocimiento del operador y adaptarse al cambio de condiciones en forma instantánea.
  • A medida que mejore la tecnología, las refinerías, algún día, serán capaces de poner en marcha y detener automáticamente unidades de proceso sin intervención manual, aumentando aún más la seguridad.
  • Las refinerías, en poco tiempo más, podrán ser capaces de reciclar casi todos los residuos que van generando, al tiempo que nuevos métodos de captura y secuestro de carbono podrán cambiar para siempre la manera en que los productores cumplan con las regulaciones. En este sentido, conceptos como antorchas y vertederos de aguas residuales quedarán obsoletos.

Alcanzar tal progreso quizás parezca exagerado, pero el hecho es que gran parte del conocimiento y tecnología necesarios para concretar esta visión ya está con nosotros.

 

Cómo será la refinería del futuro?

 

Transformación digital

La tecnología de la información ha progresado en los años recientes hasta permitir que los negocios puedan acceder en forma remota a enormes cantidades de datos y aprovechar experiencia y conocimientos sin importar donde se encuentren. Como resultado, las refinerías están comenzando a integrar sus operaciones de manera de aprovechar todo lo que pueda aportar Big Data y las nuevas técnicas de colaboración.

También está el tema de implementar una estrategia de digitalización que aporte información (datos analizados e información procesable capaz de mejorar la seguridad, la disponibilidad y el desempeño de una operación) a la persona indicada en el momento adecuado para habilitar una buena respuesta.

Al respecto, recurrir a una transformación digital consiste no sólo en adoptar nuevas tecnologías, sino también invertir en capacitación del personal para mejorar y comportarse de una manera diferente en base a la nueva información oportunamente recibida. Cabe señalar que algunos trabajos serán reemplazados (por ejemplo, recolección manual de datos), surgirán nuevos roles (por ejemplo, analistas y planificadores), mientras otras tareas evolucionarán para ser más eficientes.

Con el monitoreo en tiempo real, en lugar de un análisis post mortem, será posible utilizar la abundancia de datos de proceso y de salud de activos y el software de analítica predictiva para analizar automáticamente los datos y convertirlos en información. Este nuevo enfoque mira hacia adelante y alertará en caso de operaciones anormales o una falla inminente, brindando así la capacidad de iniciar una acción apropiada en el momento oportuno para evitar la falla de activos.

 

Instrumentación wireless

La falla de activos y equipos puede llevar a paradas, arruinándolos y destruyendo otras estrategias, por lo que los operadores deben estar buscando constantemente maneras de mejorar el tiempo de operación.

Si bien el control en tiempo real ha sido un componente de larga data de los procesos de refinación y petroquímicos, la instrumentación wireless ha permitido incorporar aplicaciones de monitoreo adicionales que antes no eran económica ni técnicamente factibles.

Dentro de este contexto, las nuevas tecnologías de instrumentos no intrusivos, tales como de temperaturas dentro de cañería, corrosión, acústicos y otros, eliminan posibles puntos de fuga y reducen aún más el costo total y el tiempo de instalación ya que no hay necesidad de cortar, perforar o soldar cañerías.

Una vez configurada una infraestructura wireless para monitorear uno o más componentes de los equipos, se podrán agregar instrumentos wireless adicionales y conectarlos a la red existente con un costo marginal muy pequeño.

La instrumentación wireless  podrá desempeñar un rol importante en vibración de equipos rotantes, detección de fugas mediante sensado ultrasónico, monitoreo de corrosión/erosión y mediciones de proceso tradicionales.

La implementación de estas mediciones adicionales lleva a menores costos de mantenimiento y uso de energía, al tiempo que reduce las paradas y mitiga la probabilidad de un incidente de seguridad o ambiental.

 

Conclusión

Para reservar un asiento en la mesa de 2029, las refinerías deberán tratar de adoptar e integrar las innovaciones hoy y no esperar para ver mañana. Prosperar frente a la incertidumbre muchas veces significa desafiar el status quo. Superar la resistencia al cambio será cada vez más crítico en un momento cuando los eventos a nivel mundial están reformulando la industria.

Después de todo, como alguien lo dijo por ahí, el futuro pertenece a aquellos quienes están dispuestos a prepararse para eso ya hoy en día.

 

Preparado por Marcelo Carugo, Vice Presidente de programas globales de refinería y química, Emerson Automation Solutions.

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