La instrumentación de procesos y los sensores juegan un papel fundamental en la monitorización y control de variables en los procesos industriales y de fabricación, como temperatura, presión, flujo, nivel, entre otros. Estos sistemas incluyen sensores que miden las variables del proceso, así como instrumentación como transmisores, controladores y pantallas que transmiten, procesan y muestran los datos de los sensores. La instrumentación de procesos y los sensores son esenciales para mantener la seguridad, eficiencia y productividad de los procesos industriales y de fabricación. Al monitorizar y controlar continuamente las variables del proceso, los fabricantes pueden optimizar sus operaciones, reducir el tiempo de inactividad y mejorar la calidad del producto.
La evolución de los sensores de proceso
Los sensores de proceso se desarrollaron por primera vez en 1883 para medir la temperatura y han evolucionado para medir muchas cosas diferentes, incluyendo presión, nivel, flujo, viscosidad y más. Los sensores modernos de proceso pueden ser mejorados con inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático (ML) para obtener información más sofisticada.
En la actualidad, los sensores de proceso están interconectados con la Internet de las cosas (IoT), lo que ha dado lugar a un gran crecimiento en la cantidad de sensores conectados. Se estima que la IoT conectará 50 mil millones de dispositivos inteligentes y 1 billón de sensores. Este avance ha permitido el desarrollo de nuevas aplicaciones de sensores de proceso en la fabricación, donde se utilizan técnicas de IA y ML para medir el estado de los activos y los procesos, aprendiendo su comportamiento a partir de los datos recopilados por los sensores.
La aplicación de IA y ML en los sensores de proceso permite una combinación automática de datos en múltiples dimensiones y en el tiempo, lo que permite identificar patrones de comportamiento en muchas más dimensiones de las que los humanos pueden percibir. Esto permite reconocer comportamientos explícitos, identificar lo que es normal y anormal, así como detectar patrones avanzados de degradación en equipos y procesos. De esta manera, los sensores de proceso pueden predecir fallas y evitar resultados negativos y posibles fallos en los activos.
Ejemplos de aplicaciones y la importancia de los datos
Las soluciones basadas en sensores de proceso y ML son impulsadas por los datos. Sin datos, no hay solución. La cantidad y el tipo de datos necesarios dependen del caso de uso. Por ejemplo, en el caso de una bomba de lodo en una mina, solo se necesitaron cuatro sensores para predecir una falla del motor con dos semanas de anticipación. Sin embargo, en el caso de una bomba de carga en una refinería, se utilizaron 50 sensores para detectar una degradación inmediata y predecir una falla inminente con 16 semanas de anticipación. Esto demuestra que la calidad y cantidad de los sensores utilizados pueden influir en la precisión y anticipación de las predicciones.
La selección de sensores también es importante para detectar patrones específicos de falla. Al seleccionar los sensores adecuados, es posible identificar patrones de degradación y recibir advertencias avanzadas sobre posibles fallos. Además, los avances en la tecnología de sensores ofrecen nuevas posibilidades, como el uso de sensores acústicos para medir el comportamiento de los equipos o el uso de imágenes hiperespectrales para interpretar la composición de los gases de escape.
El futuro de los sensores de proceso
Los sensores de proceso continúan evolucionando y ofreciendo nuevas aplicaciones. Desde sensores de temperatura, flujo, presión y nivel hasta sensores analizadores más sofisticados para medir la calidad del producto, los sensores de proceso son cada vez más útiles en la monitorización de procesos y equipos. Además, se exploran nuevos campos de medición con el uso de sensores acústicos y de imágenes hiperespectrales.
La capacidad de procesamiento de la instrumentación inteligente está en constante evolución gracias a la incorporación de IA y ML en los sensores de proceso. Estos avances permiten una monitorización más precisa y una detección temprana de fallas en los procesos industriales y de fabricación. Con el crecimiento de la IoT, se espera que los sensores de proceso jueguen un papel cada vez más importante en la optimización de operaciones y la mejora de la calidad del producto.
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