Reducción del 90% en costes de monitorización de válvulas usando sensores IoT inalámbricos

Fábricas y plantas en industrias —como procesamiento químico, pulpa y papel, tratamiento de agua y aguas residuales— han visto los beneficios de la monitorización remota de válvulas.

Las soluciones tradicionales de monitorización retrofitted, sin embargo, son costosas y lentas de implementar para fábricas con miles de válvulas manuales de diferentes tipos.

Existe una alternativa más rentable —las fábricas han evidenciado una reducción del 90% en la inversión de retrofitting, usando sensores inalámbricos de grado industrial y tecnologías de IoT Industrial.

En este artículo, el especialista en IoT Industrial, Pertti Kujala, director de negocio de fábrica inteligente de Haltian, habla sobre la monitorización de válvulas retrofit, y explica cómo las fábricas pueden ahorrar costes sustanciales.

¿Qué es la monitorización remota de válvulas?

Fábricas y plantas en las industrias de procesos químicos, pulpa y papel, tratamiento de agua y aguas residuales, y otros sectores son, ante todo, conocidas por las masivas redes de tuberías de proceso, controladas por miles de válvulas operadas a mano.

Hasta hace poco, los sistemas han estado operando exitosa y eficazmente durante muchos años con diferentes tipos de válvulas manuales.

La monitorización remota de estas válvulas manuales se vuelve aún más crítica en las industrias de proceso a medida que la transformación de la Industria 4.0 barre las fábricas en todo el mundo.

Para mantener la competitividad futura —las empresas industriales necesitan aumentar la eficiencia de producción, optimizar operaciones de proceso, prevenir paradas innecesarias y mejorar la seguridad.

Con la integración de SCADA con instrumentos de campo, y también smartphones, tabletas y otras soluciones móviles, la automatización industrial y el control de proceso están creciendo rápidamente para el bien común.

Beneficios para fábricas y plantas

La monitorización remota de válvulas se compone de varios componentes: y detecta la posición de la válvula con un dispositivo sensor retrofit, montado en la válvula operada a mano.

Los sensores de posición se dividen en sensores de posición angular y sensores de posición lineal.

El dispositivo sensor luego reporta los datos de posición en formato digital al sistema de control central de la fábrica.

Con una solución ideal de monitorización remota, las posiciones de todas las válvulas en una fábrica pueden monitorizarse en el sistema de control central de la fábrica en tiempo real —desde miles de puntos diferentes, a lo largo de las tuberías de proceso.

La monitorización remota de válvulas de control de proceso puede proporcionar múltiples beneficios a las fábricas de innumerables maneras:

• Aportar ahorros masivos de costes.
• Permitir una recuperación de proceso más rápida después de paradas de mantenimiento.
• Aumentar la seguridad en la planta.
• Reducir la ocurrencia de errores y desviaciones de calidad.
• Proporcionar analíticas valiosas y ayudar a prevenir tiempos de inactividad no planificados.

Los beneficios de la monitorización remota de válvulas en medio de la transformación de la Industria 4.0 en curso han impulsado el mercado de monitorización y control remoto a una trayectoria de crecimiento constante con un crecimiento anual del 4,5%. Se espera que alcance los 27.000 millones de dólares para 2023 a nivel global.

Desafíos de las soluciones tradicionales de retrofitting

Muchas fábricas y plantas dudan en invertir en expansiones de monitorización remota de válvulas, a pesar del rápido crecimiento del mercado y los significativos beneficios económicos.

Retrofitting un sistema de monitorización en miles de diferentes tipos de válvulas —algunas de las cuales pueden ser muy viejas, a menudo fabricadas por diferentes proveedores— es costoso y consume mucho tiempo.

El autor ha compilado un resumen de los principales desafíos en el retrofitting de monitorización remota en válvulas existentes.

Los sensores de posición de válvula actuales en el mercado a menudo solo se ajustan a un tipo de válvula, y diferentes fabricantes de válvulas tienen sus propios dispositivos sensores de posición específicos.

Esto aumenta la inversión en hardware de dispositivos sensores para las fábricas, y la adquisición involucrando productos de varios fabricantes puede ser lenta.

Los dispositivos sensores de campo tradicionales usan varios protocolos de comunicación industrial —como Foundation Fieldbus, Profibus, DeviceNet, AS-Interface y el protocolo HART, para comunicarse con el SCADA o sistema SAS de la fábrica.

Esto puede requerir costosa personalización de interfaces de software, especialmente si se incluyen sensores de varios proveedores diferentes en el sistema.

La mayoría de los sensores y detectores de posición de válvula industriales actuales en el mercado requieren cableado físico para electricidad y datos.

Cuando hay miles de válvulas en una fábrica, el cableado se convierte en un coste significativo y extiende el tiempo de despliegue a meses, y a veces años.

Los dispositivos sensores de posición tradicionales disponibles actualmente en el mercado están construidos, basados en los mismos estándares industriales extremos, que el hardware de campo crítico y operacional.

Sin embargo, esto podría considerarse sobrediseño en muchas aplicaciones industriales.

Los sensores de posición se montan típicamente sobre el hardware operacional primario, como las válvulas —y los sensores no están expuestos directamente a las condiciones más duras.

Esta práctica extrema de diseño de producto ha aumentado los precios de venta de los productos sensores de posición tradicionales, pero productos de alta calidad, grado empresarial, con una etiqueta de precio más baja son igualmente aptos para este propósito en la mayoría de casos de uso.

Estos desafíos frenan los despliegues de soluciones de monitorización remota de válvulas retrofit en fábricas globales. La pregunta que surge es: ¿Cómo se pueden reducir estas inversiones y hacer el retrofitting más fácil?

Una solución que cambie el juego podría venir del sector tecnológico de Internet de las Cosas (IoT). Los desarrollos con dispositivos sensores IoT y tecnologías inalámbricas han dado un salto cuántico adelante en años recientes.

Tecnología revolucionaria en monitorización remota de válvulas

Haltian, el especialista en desarrollo de producto y proveedor de IoT Industrial, junto con una empresa global de la industria de proceso, han desarrollado un sensor angular inteligente de grado industrial inalámbrico para monitorización remota de válvulas.

Combina las últimas tecnologías inalámbricas de grado industrial y materiales ultra-duraderos. Con esta solución, las fábricas pueden reducir sus costes de retrofitting hasta en un 90% —en comparación con alternativas tradicionales.

¿Qué puede hacer el sensor angular?

El sensor inalámbrico no necesita ningún cableado. Este sensor angular retrofit puede conectarse a varios tipos de válvulas rotativas manuales, incluyendo válvulas de bola y mariposa.

Se entrega con un kit de adaptador de montaje para hacer la instalación rápida y fácil. Hay una abrazadera que monta el dispositivo sensor en una tubería. Su disco detector de posición rotativa se conecta a la palanca de la válvula con un simple clip.

Dentro del dispositivo sensor angular hay sensores magnéticos y mecánicos para detectar la posición de la válvula, con una precisión de un grado. Reporta cualquier cambio de posición a través de la conexión inalámbrica —al sistema de control central de la fábrica o planta.

Después de ser encendido, el sensor se conecta automáticamente a los otros dispositivos sensores usando la tecnología Wirepas Mesh.

Siempre que se requiera, el protocolo inalámbrico Wirepas Mesh en el dispositivo sensor angular puede optimizar automáticamente la potencia de transmisión de radio y la banda de frecuencia.

No se necesitan estaciones base ni ninguna infraestructura de red inalámbrica en la fábrica —los dispositivos sensor angular funcionan como puntos de acceso para otros dispositivos sensores y forman una red completamente en malla, que transmite paquetes de datos, salto a salto, al destino correcto.

El dispositivo sensor angular de bajo consumo puede funcionar durante varios años con solo una batería.

¿Cómo puede beneficiar a las fábricas?

A lo largo de un horizonte de inversión industrial de varios años, el enfoque del sensor angular inalámbrico puede aportar a fábricas y plantas ahorros CAPEX y OPEX. Aquí están los beneficios de vida más prominentes:

• La instalación en sus válvulas es rápida y fácil —no se necesita cableado, y se entrega completamente preconfigurado. Reduce los costes de despliegue y operativos, cuando hay miles de válvulas involucradas.
• Funciona con varios tipos de válvulas rotativas incluyendo válvulas de bola y mariposa hechas por cualquier fabricante —reduce costes de hardware y facilita la adquisición.
• Evita costosa personalización de software para protocolos de comunicación industrial —el sensor angular se integra directamente en el sistema de control central a través de una simple interfaz de programación de aplicaciones (API).
• Los cambios en los datos de posición de la válvula se reportan a su sistema de control —esto le permite ajustar los procesos de fábrica más rápido a sus niveles óptimos de rendimiento.
• Con información actualizada sobre todas las posiciones de válvulas, puede evitar accidentes y aumentar la seguridad laboral en la planta.
• Evita daños ambientales asegurando que sustancias peligrosas no se liberen del sistema.
• Las válvulas manuales son típicamente ajustadas por el personal de operaciones. Realizan el trabajo de ajuste basado en su conocimiento tácito —la monitorización de válvulas le permite digitalizar y almacenar este conocimiento tácito.
• Los datos de extremo a extremo recopilados de todas las válvulas le permiten medir y optimizar los procesos.

Cambio de juego

La Monitorización Remota de Válvulas proporciona a fábricas y plantas beneficios significativos —esto se traduce en ahorros de costes, mejor seguridad y optimización continua de procesos.

Sin embargo, la digitalización de válvulas de control de proceso se ha arrastrado demasiado tiempo, debido a las altas inversiones de retrofitting.

El nuevo sensor angular de grado industrial y tecnologías inalámbricas de IoT Industrial pueden cambiar el juego de la Monitorización Remota de Válvulas con una alternativa fácil, pero robusta, con hasta un 90% menos de inversión.