El monitoreo de condición se vuelve pequeño

Los avances del Internet industrial de las cosas (IIoT) han sido durante mucho tiempo competencia de las grandes empresas. Estas empresas tienen la inversión para pagar la estrategia, los sensores, los dispositivos de borde y las capacidades de análisis de datos necesarios para impulsar los servicios de IIoT, como el monitoreo de condiciones. También tienen equipos que pueden apoyar estas iniciativas estratégicas.

Ahora, la disponibilidad más amplia de sensores, las capacidades en evolución y las nuevas plataformas y herramientas digitales están haciendo que las capacidades de IIoT estén más disponibles y fáciles de administrar con equipos pequeños. Como resultado, las pequeñas y medianas empresas (PYME) ahora pueden obtener las mismas capacidades digitales de las que ya se benefician sus pares más grandes.

El monitoreo de condición es el proceso de observar el equipo para detectar cambios que podrían indicar una falla inminente. Los equipos pueden usar la tecnología de monitoreo de condiciones para supervisar de forma remota los equipos en busca de signos de vibraciones atípicas, cambios de presión, cambios de posición de componentes clave, velocidad de los equipos, propiedades de los fluidos, cambios de temperatura y humedad, así como para obtener una imagen general de las condiciones de funcionamiento. Al hacerlo, los equipos pueden tomar medidas correctivas inmediatas cuando los datos del sensor indiquen estrés en la máquina, así como programar el mantenimiento preventivo para mantener el equipo funcionando en condiciones óptimas.

"Ya sea una gran refinería, una estación de bombeo municipal remota o una cervecería artesanal comercial, todas estas instalaciones tienen sistemas y equipos que necesitan operar dentro de un rango específico de parámetros", dijo Erin Byrne, directora de tecnología para el negocio de sensores de TE Connectivity. unidad.

"Cuando ese equipo no funciona correctamente, la productividad y la sostenibilidad se reducen, y corre el riesgo de sufrir una avería que puede ir desde ser simplemente molesta hasta, en el caso de una instalación de petróleo o gas, una posible catástrofe ambiental si resulta en un derrame o emisiones excesivas", dijo Byrne. "No se puede administrar lo que no se puede medir, y ahí es donde entra en juego el monitoreo de condiciones industriales y comerciales".

Las organizaciones que implementan la tecnología de monitoreo de condiciones IIoT logran múltiples ganancias comerciales. Un artículo de Deloitte descubrió que predecir fallas con análisis avanzados y tomar medidas puede aumentar la productividad en un 25 %, reducir las averías en un 70 % y reducir los costos de mantenimiento en un 25 %.

Las tendencias de los sensores de IIoT, como los requisitos de baja potencia, las capacidades inalámbricas, la digitalización, la miniaturización, la robustez y la fusión de sensores significan que estos sensores pueden aprovecharse para más casos de uso, colocarse en espacios reducidos y pueden proporcionar un rendimiento excepcional en condiciones ambientales adversas. Los requisitos de bajo voltaje eliminan la necesidad de una nueva tecnología de administración de energía, mientras que las configuraciones inalámbricas hacen que la instalación del sistema IIoT sea simple, rápida y económica.

Los equipos también pueden usar tecnología digital para monitorear equipos de forma remota y hacer ajustes de producción usando una aplicación en sus teléfonos inteligentes.

"Recientemente, en TE, colaboramos con Preddio Technologies para mejorar el monitoreo de condiciones y hacerlo ampliamente disponible para aplicaciones de menor escala. Nuestra solución conjunta ahora se puede instalar incluso en las ubicaciones más remotas. Con la combinación de la tecnología inalámbrica de Preddio y la nube- análisis basados ​​en análisis, junto con nuestros sensores de bajo consumo, el monitoreo remoto ahora es posible para operaciones de todos los tamaños", dijo Byrne.

Utilizamos nuestra propia tecnología de publicidad Bluetooth 5.0 de largo alcance patentada para proporcionar datos de alto ancho de banda a dispositivos móviles y puertas de enlace a una distancia de hasta 1000 pies y, a veces, incluso más, según el entorno. Para distancias mayores o entornos con ruido significativo, aprovechamos LoRaWAN como canal de retorno.

Las tasas de muestreo del sensor se basan en la aplicación y los tipos de señales medidas. Se pueden lograr tasas de milisegundos para señales que cambian dinámicamente. Mientras tanto, las alarmas y la información de umbral se almacenan en el dispositivo para limitar la cantidad de datos y la complejidad del procesamiento en la nube.

Proporcionamos nuestra propia aplicación móvil, un panel de control en la nube centrado en gemelos digitales y una API estándar para exportar datos para análisis adicionales.

Nuestra solución se enfoca en alertar a los usuarios finales sobre tendencias que cambian rápidamente o modos de falla conocidos que generalmente solo se descubren manualmente después de que sucedieron. Utilizamos múltiples entradas de sensores ubicados en equipos industriales (calderas, enfriadores, bombas, intercambiadores de calor, válvulas, tanques, etc.).

¿Qué mejor lugar para probar el poder de IIoT para las empresas más pequeñas que en la industria de la cerveza artesanal? La elaboración exitosa de cerveza requiere presiones y temperaturas precisas, y si no se mantiene adecuadamente, se podrían desperdiciar miles de galones (y dólares) de cerveza, una gran pérdida para cualquier operación. Además, el rendimiento y el tiempo de actividad de la caldera pueden verse afectados por una amplia variedad de problemas, desde fugas de agua y vapor hasta un calentamiento desigual e ineficiente causado por incrustaciones de carbonato de calcio.

Las cervecerías artesanales representaron el 13,1 % de la cuota de mercado total de la cerveza en los EE. UU. en 2021, pero lograron ventas de 26 800 millones de dólares del mercado total de 100 000 millones de dólares, gracias tanto a las ventas envasadas como a las ventas en bares y restaurantes. Por lo tanto, el uso de IIoT para salvaguardar los lotes de producción y la calidad de la cerveza puede aumentar los ingresos de las cervecerías de todo el país.

Lord Hobo Brewing Company, con tres ubicaciones en Massachusetts, es una de las primeras en adoptar el monitoreo de condición. Al igual que muchas cervecerías, Lord Hobo's es una operación de última generación, con equipos sofisticados que incluyen teteras, barriles, calderas, transportadores, sistemas de enfriamiento, tanques de almacenamiento, tanques de fermentación, tuberías y tubos por valor de millones de dólares, equipos de refrigeración. , equipos de limpieza, sistemas de tratamiento de residuos y más.

Y Lord Hobo tiene la ventaja adicional de usar el monitoreo de condición para evitar fallas en la caldera de vapor que pueden causar tiempo de inactividad del equipo, interrupción y pérdida de ingresos. Estas calderas requieren temperaturas y presiones extremadamente precisas. También se mide el tiempo de funcionamiento de la caldera en función de la presión, la actividad eléctrica y la vibración del motor.

Se detectan situaciones de baja/sobrepresión. Se monitorean las temperaturas del glicol entrante/saliente del enfriador, al igual que la presión de la caldera y la temperatura del vapor, las temperaturas del tanque del recipiente, las tasas de flujo del agua entrante y saliente, el nivel continuo en los tanques críticos, el estado de fermentación (gravedad específica/temperatura), puntos de control de oxígeno disuelto en el empaque línea, y más.

Estamos monitoreando más y más puntos débiles críticos ad hoc en todas sus operaciones, sin requerir una solución de control y monitoreo general que costaría cientos de miles de dólares.

Una aplicación móvil fácil de usar y un panel basado en la nube permiten al personal de Lord Hobo monitorear de forma remota el estado de la caldera. Reciben alertas de texto o correo electrónico las 24 horas si hay un problema. Por ejemplo, el personal puede determinar si un aumento de la temperatura o un cambio en la producción podría estropear un lote completo de cerveza si no se soluciona, con un costo de miles de dólares en producto y tiempo perdidos. Si es así, pueden tomar medidas rápidas para corregir el problema.

Al implementar la solución de monitoreo de condición Preddio y los sensores de TE, la cervecería ha mejorado la eficiencia y confiabilidad de sus calderas. Además, poder visualizar el equipo de producción y los parámetros esenciales del proceso permite a sus equipos programar el mantenimiento preventivo, reducir el tiempo de inactividad del equipo y garantizar el cumplimiento de las normas gubernamentales de calidad de los alimentos.

"Lo más emocionante de este tipo de solución es su simplicidad, escalabilidad y capacidad para brindar resultados inmediatos. Las soluciones que liberan datos cautivos se pueden implementar en minutos, no solo para refinerías de miles de millones de dólares, sino también para cervecerías artesanales comerciales, todo sin modificar la infraestructura existente o requerir acceso a los sistemas de TI. Independientemente de la industria o el tamaño de la operación, permite que la instalación sea más eficiente, más productiva, más rentable e incluso más sostenible ", dijo Aaron Ganick, cofundador y director ejecutivo de Predio.

La solución Preddio utiliza los sensores de presión MC3200 I2C y M5600 BLE de TE, que ofrecen un excelente rendimiento de bajo consumo y funcionalidad digital. Los sensores están calibrados en un amplio rango de temperatura, con rangos de presión de hasta 10 000 PSI con una banda de error total baja del uno por ciento de la presión a escala completa. Los sensores de presión también proporcionan lecturas digitales de la temperatura del proceso.

Si bien los manómetros tradicionales son dispositivos analógicos que requieren cableado, los sensores de TE se pueden integrar en los productos alimentados por batería de Preddio para crear un enfoque inalámbrico de baja barrera de entrada. Dado que la mayoría de los presupuestos de las cervecerías artesanales se centran en el desarrollo y la comercialización de productos, la menor complejidad de la solución Preddio-TE es una buena noticia para los propietarios que desean mejorar sus procesos de manera rentable.

Los sensores TE realizan múltiples tareas, midiendo tanto la presión como la temperatura de cualquier fluido de proceso a través de un solo puerto mecánico. Esta característica duplica con creces el valor del sistema, al mismo tiempo que agiliza el proceso de instalación. Los sensores TE, resistentes y duraderos, pueden soportar la nieve y el hielo de los inviernos de Massachusetts, así como el calor y la humedad del verano a los que están sujetos en las instalaciones de Lord Hobo.

Con costos más bajos y más capacidades, las pymes de múltiples industrias ahora pueden poner a trabajar el monitoreo de condiciones con soluciones IIoT como la de Preddio y TE. Solo algunas de las industrias que se beneficiarán son las de petróleo y gas, minería, generación de energía, fabricación de productos lácteos, fabricación de alimentos y bebidas, acerías y papeleras.

La tecnología de monitoreo de condición brinda otras ventajas además de proteger los productos, aumentar el tiempo de actividad de los equipos y reducir los costos de mantenimiento. Las empresas pueden aprovechar las fuerzas de trabajo remotas más pequeñas para administrar redes de sitios, al tiempo que reducen los incidentes de reparación y los costosos desplazamientos de camiones para reparaciones. El uso de equipos durante un período de tiempo más prolongado ayuda a aumentar el ROI de las inversiones de CapEx, al tiempo que reduce el desperdicio mecánico. Además, el monitoreo de la condición puede ayudar a prevenir desastres ambientales al alertar al personal sobre problemas como fugas de petróleo y gas o emisiones excesivas.

A medida que las pymes buscan obtener ventajas en un mercado ultracompetitivo, pueden usar el monitoreo de condiciones para aumentar la productividad del personal y el rendimiento operativo, reducir las inversiones de capital y los costos de mantenimiento de OpEx, impulsar el rendimiento de la producción y mejorar la sostenibilidad ambiental. Esas son ganancias de las que cualquier empresa manufacturera o industrial puede beneficiarse.

Este artículo fue escrito por John Tuley, Director de Desarrollo Comercial, Sensores, TE Connectivity. Para obtener más información, comuníquese con el Sr. Tuley aquí.

Este artículo apareció por primera vez en la edición de mayo de 2023 de la revista Sensor Technology.

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