transformacion digital · 2020. 12. 9. · siemens industrial s.a. 15 yokogawa america do sul ltda....

195

eBook

TRANSFORMACION DIGITAL

INSTRUMENTACION CONTROL AUTOMATICO 1952

Año 46

Primavera/Verano 2020

ISBN 0325-7231Registro Nacional de la Propiedad Intelectual Nº 1484469

Editada por

Av. de los Incas 3587, 5º “C”(1427) C.A.B.A. - ArgentinaTel: +54-11 4555-7847e-mail: [email protected]

www.edcontrol.com

Director:Víctor F. Marinescu

Redacción y Corrección:Brindusa Marinescu

Diseño Gráfico y Arte:Estudio Pionero de Walter Vega

Miembro de la Asociación Prensa Técnica y Especializada Argentina (APTA)

4 Automatización y computación de borde: Un encuentro con miras al futuro

6 Transformación digital: Herramienta para alcanzar un desempeño del cuartil superior

8 Mayores niveles de confiabilidad y seguridad con transformación digital 12 Sistemas de control de procesos: ¿Cuándo y cómo migrar? 16 Mitos de la transformación digital 20 Autonomía industrial: El amanecer de una nueva era en las industrias

de procesos 25 Implementar sensores y redes de IIoT en ubicaciones remotas 28 Abordar las megatendencias con conectividad 30 ‘Seguridad por diseño’ para IoT 33 Optimización de IIoT gracias a avances en software para HMI 38 Un poderoso dúo para IIoT 42 Single Pair Ethernet ya está en el ADN de IIoT 46 Plataforma sensor a nube para monitoreo remoto de procesos

industriales 48 Hay un robot para cada tarea: ¡El secreto está en cómo elegirlo!

IO-Link permite que sistemas de mayor nivel puedan acceder a datos adicionales en paralelo al valor medido, conformando una poderosa herramienta para mantenimiento predictivo (Turck).

En la Argentina: Aumecon S.A.

Nuestra portada

Indice AvisadoresAumecon S.A. 37 Emerson Automation Solutions 54Endress+Hauser Argentina S.A. 3Esco Argentina S.A. 14, 41, 45Festo S.A. 19, 32Honeywell S.A.I.C. 11Phoenix Contact Argentina S.A. 23Siemens Industrial S.A. 15Yokogawa America do Sul Ltda. 36

SUMARIO

195 eBook




Automatización y computación de borde: Un encuentro con miras al futuro

Las tendencias en ingeniería y en tecnología están cambiando rápidamente

y es imperioso adaptarnos. Por cierto que los cambios en la vida diaria algunas veces son pequeños y apenas perceptibles, pero hay veces que son grandes y tienen un impacto inmediato en cada uno de nosotros.

Todos estos cambios también afectan la producción y la manera en que los involucrados preparan la producción para el futuro.

Uno de los mayores desafíos con que todavía se enfrentan las empresas es mejorar la flexibilidad y el tiempo de comercialización y, al mismo tiempo, reducir el costo de producción. Si bien este desafío no es para nada nuevo, la presión para adaptarse ha aumentado en los últimos años.

Está claro que las empresas tendrán que prepararse para la producción de mañana. Trataremos de explicar qué pueden hacer al respecto…

Datos de producción dondequiera que esténLos nuevos conceptos de producción

en Industria 4.0 ya no se basan en la pirámide de automatización clásica de ISA (International Society of Automation). Ahora la producción se divide en unidades más pequeñas y flexibles que intercambian datos en muchos niveles.

Esto requiere sistemas HMI flexibles y escalables donde el mismo proyecto y las mismas pantallas puedan ser utilizadas en un panel HMI de 7 pulgadas, en un sistema SCADA o en un teléfono inteligente.

Los datos están disponibles en tiempo real en cualquier dispositivo cuando sea necesario sin mayor pro

Combinar un sistema HMI escalable y un sistema SCADA con funcionalidad de borde adicional les brinda a máquinas y plantas un alto grado de flexibilidad y adaptabilidad para reaccionar rápidamente a cambios en el mercado y mantener ciclos rápidos de innovación. Los dispositivos y sistemas para Industrial Edge de Siemens significan en más innovación, un menor

tiempo de comisionamiento y una mayor seguridad en comparación con los dispositivos y sistemas tradicionales.



gramación, lo que permite la adaptación de la producción a los requerimientos siempre cambiantes mientras se van utilizando los equipos de automatización existentes.

Optimización continuaEl objetivo de todos es aumentar continuamente la productividad. El desafío está en cómo adaptar la producción manteniendo todo funcionando sin problemas y al mismo tiempo.

Y es aquí donde aparecen los dispositivos de borde, que ofrecen una plataforma para correr analítica, mantenimiento predictivo y otras herramientas destinadas a optimizar la producción sin interferir con la producción en sí.

Un dispositivo de computación de borde podría ser una PC industrial (IPC) mientras la funcionalidad de borde puede estar integrada en el dispositivo de automatización, por ejemplo en un panel HMI.

De esta manera, el panel HMI cumple con ambos requerimientos: asegurar una producción estable y ofrecer un

elevado grado de flexibilidad a la hora de correr nuevas aplicaciones o herramientas destinadas a aumentar la productividad.

Un posible caso práctico podría incluir un dispositivo HMI que controla la máquina mientras la porción de borde del dispositivo recolecta datos adicionales destinados al mantenimiento predictivo o corre algoritmos complejos para optimización de máquinas.

Por supuesto, esta funcionalidad combinada no sólo es beneficiosa para los dispositivos HMI. También los módulos de PLC, los accionamientos y los dispositivos de red con funcionalidad de borde integrada podrán disfrutar de un aumento adicional de productividad.

ConclusiónCombinar un sistema HMI escalable que cubre paneles HMI de todo tamaño con sistemas SCADA que incorporan funcionalidad de borde adicional, ofrece una ventaja clave para las máquinas y plantas del futuro.

Estos nuevos sistemas tendrán un elevado grado de flexibilidad y adaptabilidad para reaccionar rápidamente a futuros cambios en el mercado y, al mismo tiempo, mantener ciclos rápidos de innovación.

Preparado en base a una presentación de Bernd Raithel, de Siemens Factory Automation, con el asesoramiento del Ing. Andrés G. Gorenberg, gerente Factory Automation, Siemens Industrial.

El concepto de Industrial Edge de Siemens implica una integración funcional desde el nivel de proceso o máquina hasta un sistema de gestión y administración de aplicaciones y herramientas de analítica y un repositorio global de datos on premise o en la nube.



Transformación digital: Herramienta para alcanzar un desempeño del cuartil superior

Uno de los desafíos más grandes de una empresa es saber que hay eficien-cias para mejorar y un mayor valor para obtener. Pero la pregunta es ¿cómo? El panorama de negocios actual es cada vez más competitivo y las oportunidades para realizar grandes inversiones de capital más limitadas, lo que genera una necesidad de mejor rendimiento de los activos.

Para Emerson, por ejemplo, la idea de transformación digital es bastante

sencilla: Una tecnología inteligente y digitalmente conectada al servicio de las personas, permitiéndoles ser más eficientes y, al mismo tiempo, generar el mayor impacto en sus trabajos. Hay estudios que revelan que aquellas empresas que tienen un alto desempe-ño operacional alcanzan hasta un 8% más de producción acumulada, dismi-nuyen a la mitad los incidentes regis-trables y logran una reducción impor-tante en los costos de mantenimiento.

En consecuencia, Emerson ha desa-rrollado Operational Certainty, un pro-grama basado en la implementación de una estrategia de transformación digi-tal que permite que los empleados se apoyen en una estructura digitalizada e interconectada para minimizar el impacto de las pérdidas operacionales.

Operational Certainty combina ser-vicios de consultoría, la experiencia de los expertos de Emerson, el amplio portafolio de tecnologías de automati-



zación y soluciones de IIoT, para ayu-dar a los usuarios a extraer mayor valor de su operación por medio de solucio-nes y servicios en áreas de seguridad, confiabilidad, producción y eficiencia energética.

El método de consultoría de Operational Certainty permite identifi-car oportunidades de alto impacto en la operación tomando como guía índices de la industria y de desempeño opera-cional. Como resultado del análisis, las empresas consiguen priorizar inversio-nes en soluciones tecnológicas habili-tadoras y seguimiento periódico para revisar los resultados obtenidos y tra-bajar en mantenerlos en el tiempo.

La transformación digital es una herramienta clave para alcanzar estas mejoras. Debido a las nuevas regula-ciones en materia de salud o medioam-biente, hay una creciente demanda por tener una mayor cobertura en planta, lo cual implica conocer más datos del proceso, aunque, en muchos casos, no hay posibilidad de incrementar la fuer-za laboral, lo que lleva a la necesidad de digitalizar las rondas de los opera-dores al campo para recolectar algunos datos de proceso que no estaban inte-grados.

Y en este entorno actual, vale la pena hacer una breve pausa y detener-nos en este punto. Las limitaciones que en este momento tienen las empresas para que la totalidad de sus empleados puedan estar en el campo en tareas de producción, están incentivando a la digitalización de lo que anteriormente se conocía como rondas manuales: un proceso donde un operador recolectaba datos en forma manual de diferentes variables de proceso que no estaban integradas a un sistema de monitoreo centralizado. IIoT está permitiendo que, al instrumentar con tecnología wireless esos puntos, las variables se puedan seguir capturando a pesar de las limitaciones de personal.

Es aquí donde IIoT facilita la inte-roperabilidad, promueve entornos colaborativos de trabajo y pone en mano de los expertos la información correcta para solucionar problemas y tomar decisiones informadas. La solu-ción de Emerson para IIoT ofrece una plataforma completa en tecnología

cableada y wireless que permite ali-mentar con grandes cantidades de datos a las plataformas de analítica de datos, machine learning y otras tecno-logías de análisis de datos.

Tradicionalmente, la confiabilidad era un eufemismo para mantenimiento, que buscaba asegurar que siempre se tuviera la cantidad de personal necesa-rio para reparar y reemplazar los acti-vos con el fin de minimizar el tiempo de parada de producción. Hoy en día, los líderes de la industria saben que una estrategia de confiabilidad proacti-va es el secreto para mejorar el valor.

A partir de esta gran cantidad de datos, es posible generar un sinnúmero de interacciones tanto con el personal, como con los sistemas de análisis. Desde analítica de datos, donde se tiene una base de datos que le ahorra al usuario años de procesamiento de información, hasta la capacidad de análisis de causa raíz que permite anti-cipar cualquier evento que ponga en riesgo la continuidad del proceso, todo sirve para miniminzar la parada de la planta.

Una perfecta convergencia entre IoT y analítica de datos permite aumen-tar la confiabilidad de los activos y, por ende, de las operaciones. Además, es posible priorizar y direccionar alertas de múltiples índoles para roles especí-ficos dentro de la empresa, evitando así una avalancha de datos y lograr, en contrapartida, generar alertas relevan-tes para los operadores.

El perfil de la nueva fuerza laboral conlleva un desafío que la transforma-ción digital está ayudando a resolver. Por un lado, el 50% de la fuerza laboral del sector energético se estará retiran-do en los próximos 5-10 años, pero, por el otro lado, en algunas industrias se necesitan aproximadamente 6 años para que su personal tenga el conoci-miento necesario a fin de tomar deci-siones autónomas de buena calidad. Estas limitaciones obligan a buscar nuevas formas de administrar el cono-cimiento.

Los gemelos digitales, por ejemplo, permiten que el personal se pueda entrenar de una forma diferente, redu-ciendo este impacto e incorporando nuevos elementos, tales como soporte

remoto asistido, donde expertos en el tema puedan guiar al personal de campo en la solución de una falla a través de la proyección en tiempo real de lo que ve el personal en campo.

Y como la transformación digital es acerca de conectar todos los niveles de una empresa, poco lograríamos si la información de planta queda aislada del resto de la empresa. Es aquí donde los equipos de tecnologías de opera-ción (OT), que antes se conocía como automatización, interactúan con los equipos de tecnologías informática (IT) de forma tal que esta información pueda circular a todos los niveles de una empresa y entre las distintas áreas funcionales que lo requieran (Finanzas, Cadena de Suministros, Recursos Humanos). Esta integración a los siste-mas tradiciones de ERP es fundamen-tal en una verdadera transformación digital.

Es una travesía. La transformación digital no ocurre por un evento único. Dado que es una nueva forma de hacer las cosas, que permite una interacción más holística de todas las áreas funcio-nales, es necesario tener en cuenta la gestión del cambio en esta travesía. Muy probablemente, el personal actual terminará haciendo cosas muy diferen-tes (y de mayor valor agregado) y de ahí también la importancia de trabajar en la preparación del personal, mejo-rando sus habilidades.

La combinación de estas estrate-gias ayudará a optimizar la producción y alcanzar un desempeño del cuartil superior.

Preparado con material suministrado por Emerson Automation Solutions.



Mayores niveles de confiabilidad y seguridad con transformación digital

La transformación digital es un tema prioritario en las industrias de procesos, y desde hace bastante tiempo. Al respecto,

Emerson ve la transformación digital como una estrategia para mejorar el desempeño mediante el uso de tecnolo-gías digitales, lo que significa una

manera tangible para los usuarios fina-les de alcanzar una performance de cuartil superior en sus respectivas industrias.

Mientras tanto, si bien la transfor-mación digital es habilitada por varias tecnologías, la mejora a nivel de nego-cio sólo se consigue cuando estas tec-nologías permiten a la fuerza laboral crear más valor.

Las tecnologías digitales han exis-tido desde hace décadas y han sido utilizadas principalmente para ayudar a los fabricantes a automatizar y optimi-zar sus procesos de producción bási-cos. Pero las tecnologías digitales tam-bién se pueden extender para conseguir el mismo tipo de mejoras en otras áreas

operativas, tales como confiabilidad, seguridad, energía y emisiones.

A continuación se describen dos ejemplos de la industria de procesos que muestran cómo funciona la trans-formación digital extendida en la prác-tica, implementando diagnósticos de válvulas y servicios conectados con realidad aumentada (AR) y monitoreo de válvulas de alivio de presión (PRVs), ambos mejorados mediante el uso de tecnologías IIoT.

Predecir y resolver problemas en válvulasLas válvulas pueden ser monitoreadas de forma remota para predecir proble-mas antes de que ocurran, lo que per-

Tecnologías digitales como IIoT y realidad aumentada, además de automatizar, pueden optimizar.



mite abordar los inconvenientes de manera proactiva. Este método de monitoreo y servicio es una gran mejo-ra en comparación con el concepto de dejar que funcione hasta que falle, ya que aumenta el tiempo de operación, reduce los costos de mantenimiento y mejora la seguridad.

Los diagnósticos en las válvulas comienzan con la recolección de datos realizada por los controladores de vál-vula digitales, lo que brinda amplia información para su uso en sistemas de gestión de activos, de control distribui-do y otros sistemas host. Estos contro-ladores se comunican mediante el pro-tocolo HART, WirelessHART con el agregado de un módulo adaptador o un fieldbus digital. Una vez comunicados los datos a los sistemas host, se los debe analizar para lograr información procesable.

El testeo de diagnósticos offline permite caracterizar el desempeño nominal, creando una firma de válvula con muestras de alta resolución de la presión y del recorrido del actuador. Los diagnósticos offline utilizan un microprocesador para controlar la vál-vula, desplazando la señal de entrada hacia arriba y hacia abajo a una veloci-dad suficientemente lenta como para conseguir un testeo repetible sin que un exceso de velocidad altere los resul-tados del test.

Una vez creada la firma de referen-cia, la información recolectada de la válvula en operación se compara con los umbrales establecidos para descu-brir cuando puede quedar comprometi-do el desempeño de la válvula, por ejemplo, una temperatura que excede los límites de la electrónica o elastó-meros, o una presión fuera del rango recomendado.

También se pueden analizar los indicadores KPIs, tales como desvia-ción de carrera, para determinar si existe una condición anormal o si la elevada fricción se debe a una empa-quetadura demasiado apretada.

La condensación de los datos en paquetes en la válvula permite enviar información de alta resolución a siste-mas host para análisis y tendencias. Expertos en la materia (SMEs según sus siglas en inglés) pueden revisar

estos y otros datos para identificar pro-blemas, tales como una fricción excesi-va, daño del vástago y daño del asiento.

Los SMEs pueden utilizar herra-mientas de interpretación de datos en base a algoritmos de detección de ano-malías. Asimismo, el conocimiento y la experticia de los SMEs les permiten determinar si ha ocurrido un problema o si está pronosticado, y definir qué accio-nes correctivas directas se necesitan para solucionar el inconveniente. Los algoritmos se actualizan continuamente a medida que se van identificando nue-vos KPIs a través de los hallazgos del análisis y mediante inteligencia artifi-cial y algoritmos de machine learning.

Los servicios de asistencia remota empoderan a los técnicos locales ya que les brindan conectividad en dispo-sitivos móviles para compartir de manera segura su campo de visión a través del software de realidad aumen-tada, lo que permite a expertos remotos ayudarlos en la solución de problemas en válvulas. La instalación de una vál-vula específica es identificada automá-ticamente, junto con su historial de mantenimiento e instrucciones de repa-ración. Las instrucciones paso a paso quedan superpuestas en la aplicación del usuario de campo para soportar las acciones de instalación, calibración o reparación.

La video comunicación en tiempo real permite a los usuarios resolver problemas en menos tiempo y minimi-zar los errores de instrucción que sue-len ocurrir con un soporte sólo de audio, mientras elimina tiempo de viaje y el costo de llevar técnicos al lugar de trabajo.

Además, los operadores pueden ampliar su base de conocimientos interna y las habilidades del personal por medio de recomendaciones y guías de resolución de problemas en el traba-jo destinadas a remediar inconvenien-tes, hasta e incluyendo supervisión de las reparaciones finales.

Monitoreo de válvulas de alivio de presiónLas PRVs sólo se activan en caso de emergencia, pero deben funcionar cuando sea necesario. Son mecánica-mente auto-operativas, sin necesidad

de un componente electrónico o sopor-te externo para funcionar, por lo que generalmente no tienen un mecanismo incorporado capaz de reportar su con-dición o actividad.

Si los operadores quieren saber qué está sucediendo con una PRV en parti-cular, normalmente deben confiar en la inspección local o monitorear medicio-nes de presión del proceso para obtener indicaciones de operación cerca del serpoint de la PRV. Ninguno de los métodos es ideal, lo que motiva la necesidad de un monitoreo continuo.

Los dispositivos de monitoreo acústico equipados con transmisores cableados o WirelessHART se pueden montar directamente en las cañerías adyacentes a las PRVs. Los dispositi-vos wireless son de gran utilidad en tipo de aplicaciones ya que es posible instalar muchas PRVs en áreas de difí-cil acceso, mientras la instalación de una infraestructura cableada sea difícil y costosa.

Estos dispositivos sensan vibracio-nes en la cañería de descarga provoca-das por las turbulencias generadas por el fluido que atraviesa la válvula y que se transmiten directamente a través de la pared de la cañería. Una válvula totalmente cerrada no produce vibra-ciones debido a la turbulencia ya que no hay nada que circule a través de la misma. Cuando la presión del sistema excede el setpoint, la válvula se abre y libera líquido, gas o ambos. Esto crea turbulencia, generando vibraciones mecánicas que pueden ser detectadas por un monitor acústico y reportadas a sistemas host, tanto localmente a través de redes cableadas o wireless, como de manera remota vía IIoT.

Si el proceso se recupera y la pre-sión del sistema retorna a la normali-dad, o si los operadores reducen la presión lo suficiente, la PRV debe vol-ver a cerrarse automáticamente. Si todo funciona correctamente, se sella y cesa la vibración mecánica. Los datos provenientes del transmisor acústico pueden verificar la acción, reportando cuando comenzó y terminó la descar-ga, brindando al mismo tiempo una indicación aproximada de cuan grave fue la descarga en base a la amplitud del sonido.



Pero hay veces que las cosas salen mal y una pequeña partícula de resi-duos del proceso puede alojarse en el asiento de la válvula, provocando fugas.

Al igual que una plena descarga provocada por sobrepresión, las peque-ñas fugas también generan turbulencia dentro de la cañería de descarga, pro-vocando una vibración mecánica detectable por el transmisor acústico.

La importancia de detectar fugas tan pronto como se inician está promo-vida por un efecto compuesto a lo largo del tiempo. Una simple fuga de 0,1%, si queda sin solucionar durante un año, equivale a una liberación completa de una PRV durante seis horas. El efecto se multiplica y se convierte en un gran

problema cuando se considera la población total de PRVs en una unidad de proceso o en la planta en general.

Un estudio de 10.000 registros de servicio de PRVs mostró un resultado asombroso, indicando que el 20% de las PRVs instaladas tenían fugas por debajo del 50% de la presión nominal, lo que significa que muchas de estas válvulas tenían constantemente fugas. Peor aún, el 8% de las válvulas estu-diadas tuvieron fugas tan excesivas que no pudieron operar correctamente cuando se las testearon.

ConclusiónLas tecnologías digitales han llevado claramente a una mejora en el monito-reo y control de las instalaciones ope-

racionales a lo largo de los años. Estas mismas tecnologías también pueden generar grandes cantidades de datos en bruto y facilitan una conectividad remota.

Estas dos características son funda-mentales a la hora de extender la trans-formación digital más allá de la auto-matización básica para lograr mayores niveles de confiabilidad y seguridad, y al mismo tiempo reducir el uso de energía y las emisiones.

Preparado en base a una presentación de Marcelo Carugo, vicepresidente de Programas Globales de Hidrocarburos y Química, Emerson Automation Solutions.

El mundo avanza y también las necesidades de información…Para responder a estas necesidades, la revista Instrumentación & Control Automático decidió preparar un boletín digital mensual con noticias comentadas y perspectivas, donde la objetividad y la actualidad serán premisas ineludibles en su elaboración.El boletín, denominado ELEMENTOS, se publica en nuestra web: www.edcontrol.com desde diciembre de 2013 y se envía como pdf por email a sus suscriptores.Para más información: [email protected]

Información actualizada y objetiva…

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Honeywell S.A.I.C.

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Sistemas de control de procesos: ¿Cuándo y cómo migrar?

La obsolescencia en un sis-tema de control de proce-sos es una amenaza tan importante que descon-cierta la reticencia en

migrar a una tecnología más reciente. El envejecimiento de controles y equi-pos conlleva un gran número de proble-mas que incluyen, pero que no se limi-tan a, dificultad de conseguir repuestos

y el mayor costo que esto implica, costos crecientes de mantenimiento, menor confiabilidad, restricciones de capacidad y una brecha de habilidades cuando se retira personal con experien-cia en los sistemas existentes.

En el mejor de los casos, la obso-lescencia lleva a mayores costos a la hora de mitigar el creciente riesgo de una parada o fallas de cumplimiento en una planta. En el peor de los casos, puede poner en peligro operaciones seguras y continuadas.

Más aún, proceder así ignora los enormes avances en tecnología de con-trol y los beneficios que esto puede aportar en términos de desempeño del operador, seguridad, eficiencia, ciber-seguridad, mayor funcionalidad y

capacidad del controlador. Los usua-rios que migran a un sistema moderno pueden integrar sistemas de control, seguridad y sistemas auxiliares, bene-ficiándose así de mejores niveles de control y visualización.

También podrán responder a nue-vas oportunidades de negocio, aumen-tar la capacidad y hacer uso de nuevas aplicaciones y soluciones en control avanzado de procesos, gestión de acti-vos y gestión de producción.

Además, en la mayoría de los casos, el sistema de control es un pequeño gasto en comparación con la planta en general y el valor de su pro-ducción. Una sola parada no programa-da prolongada suele ser suficiente para resultar en pérdidas muy por encima del costo de un nuevo sistema de con-trol distribuido.

Pero a pesar de todo esto, el núme-ro de sistemas ya existentes sigue sin bajar. Muchos miles de estos sistemas, instalados desde hace 20 años o más, siguen operando en todo el mundo.

La migración de un sistema de control no es fácilDe hecho, son estas pérdidas potencia-les lo que probablemente explique gran parte de la reticencia de las empresas a migrar.

El gran riesgo de una parada y dis-rupción como resultado en el proceso asusta. Podría ser la disrupción directa y la necesidad de desconectar sistemas y parar el proceso mientras se instala el nuevo sistema de control, o bien la posibilidad de una disrupción más pro-longada por problemas imprevistos cuando comience a operar el nuevo sistema.

Hay una gran diferencia entre una migración por fases y tan sólo demorar el problema de la obsolescencia.

Honeywell ofrece un camino de evolución continua hacia la modernización de sistemas.



Si bien la disyunctiva migración versus obsolescencia es contundente, rara vez es algo que esté claro en la práctica.

‘Obsolescencia’ en sí no está bien definida. Puede significar obsolescen-cia técnica, con un deterioro del des-empeño y una disminución de la con-fiabilidad, lo que se manifiesta como una pérdida de rendimiento. Puede significar obsolescencia funcional con restricciones que llevan a la pérdida de oportunidades. O puede significar obsolescencia de provisiones, o sea caducidad de soporte, ausencia de experticia local y falta de repuestos, lo que conlleva un riesgo para una opera-ción continuada.

En todos estos casos, la mayoría de

los signos de obsolescencia se van acu-mulando paulatinamente.

El soporte del proveedor podría caducar en una determinada fecha, mientras los costos de equipos y siste-mas, a medida que envejecen, crecen con el tiempo.

No siempre es fácil establecer el punto donde esos costos y la pérdida de oportunidades justifican el reempla-zo de un sistema.

Los operadores tienen otras opcio-nes. Por ejemplo, controlar los crecien-tes costos de mantenimiento pasando a contratos preestablecidos de servicio. Por su parte, las actualizaciones pue-den extender la vida útil de un sistema de control y evitar algunos de los efec-tos de la obsolescencia.

Limitar las opciones de migraciónLa migración de la HMI es uno de los aspectos más importantes de la moder-nización de un sistema de control. Actualizar las estaciones de operador existentes de un DCS a la tecnología de HMI permite tener una interface de usuario común en la arquitectura de control integrada, lo que reduce los requerimientos de capacitación y man-tenimiento por el hecho de conservar gráficos, redes, controladores y E/Ss ya existentes. También ofrece acceso directo a la red de control en cuanto a datos de lectura/escritura y alarmas y eventos integrados.

Cuando un sistema de control requiere un cambio, reemplazar los

Un sistema de control moderno reúne gente, planta y datos para lograr mejoras. La consola Experion Orion es el sistema de control más avanzado y ciberprotegido según Honeywell Process Solutions.



controladores existentes también tiene un sentido económico. Para la migra-ción se requieren dos funciones críti-cas: las señales de campo existentes deben ser trasladadas rápidamente al nuevo sistema de control y se deben migrar los esquemas de control exis-tentes, preferiblemente mejorados.

En el caso de una reconversión a gran escala, lo mejor es usar una migración por fases. Este método eli-mina el riesgo de ajustar gradualmente el foco, mientras se sigue teniendo en cuenta el anterior sistema. Requiere comunicación con el sistema existente para una fase intermedia, coexistencia física con los anteriores equipos para permitir una transición en caliente y capacidad para conmutar entre señales anteriores y nuevas con fines de testeo y sintonía.

La migración por fases también tiene sus inconvenientes, pero es un método de menor riesgo con menos paradas.

Se puede lograr una reducción adi-cional del riesgo y de paradas simulan-do el nuevo sistema previo a la instala-ción. Con una migración por fases, el sistema de control está en un estado de transición, lo que significa que se debe seleccionar el alcance apropiado en cada fase de modo que el usuario final pueda detenerse en cualquier punto de la migración y todavía seguir teniendo un sistema soportable.

Estrategia de migraciónPor supuesto, hay buenas razones para que una planta pueda seguir con su proveedor habitual. Es posible que el sistema actualizado sea la solución adecuada. Sin embargo, en muchos casos, las plantas no miran seriamente a las demás opciones.

La precaución en cuanto a migrar el sistema de control se debe a los riesgos percibidos de una disrupción. Seguir con el proveedor existente es menos un voto de confianza sino una estrategia

de gestión de riesgos.Esto, de alguna manera, tiene cierto

sentido. Es probable que algunos aspectos de la migración sean más sim-ples quedándose con una versión actualizada de la misma tecnología. Sin embargo, la tecnología por sí sola no podrá definir el éxito o no de la migración. Las herramientas disponi-bles para migrar, la experiencia de los ingenieros, su plan y estrategia para el proyecto, y la experticia de los involu-crados tendrán un rol importante a la hora de determinar qué tan fluida avan-za una migración y qué tan bien se pueden minimizar una disrupción de las operaciones. Y sin dejar de tener en cuenta las diferencias de funcionali-dad, capacidad, precio y desempeño del DCS.

Preparado en base a una presentación de Satnam Bhogal, de Honeywell Process Solutions.



Mitos de la transformación digital

El advenimiento de IIoT con sus promesas de trans-formación digital es ahora un tema clave en muchas empresas que apuntan a

mejorar las operaciones, impulsar la innovación y mantenerse competitivos.

Pero la ambigüedad ha generado conceptos erróneos acerca de cómo alcanzar estos beneficios mediante la implementación de soluciones digita-les. Específicamente, la ausencia de un camino claro a la hora de ejecutar pro-yectos de transformación digital ha dejado a muchas empresas en un nimbo de inseguridad en cuanto a las mejores maneras de comenzar. Para algunos, esto ha significado una renuencia a implementar soluciones digitales. Para otros, ha causado decepción cuando los proyectos no logran los resultados esperados.

En este artículo se describen varios mitos de IIoT y transformación digital, responsables de gran parte de estos inconvenientes.

Sensores básicos de bajo costo para todoGran pate de lo que define

IIoT ha sido adoptado de la electrónica de consumo. Los posibles beneficios

son fascinantes, pero la simple y cre-ciente disponibilidad de tecnología de sensores, por sí sola, no equivale a tener viabilidad de los sensores, en otras palabras, que los sensores, espe-cialmente en un entorno industrial, funcionen continuamente en condicio-nes difíciles.

Está claro que los sensores para uso residencial no se pueden usar para monitorear una columna de destilación o una bomba que mueve un producto de alto valor, pero es necesario buscar maneras viables y económicas para agregar puntos de medición. Esto se puede conseguir ahora con instrumen-tos wireless diseñados para operar durante décadas en entornos potencial-mente difíciles. Por lo general, estos puntos de medición tenían un costo prohibitivo cuando se los implementa-ba con métodos tradicionales, pero ahora se los puede agregar por una fracción del costo con tecnología wire-less y, algunas veces, no intrusiva.

Los instrumentos wireless recortan considerablemente el costo de instala-ción de sensores de vibración, presión, temperatura, caudal, nivel, acústicos y muchos otros tipos, al eliminar la nece-sidad de comunicaciones costosas y el cableado de alimentación. Además, estos instrumentos se integran en la infraestructura existente o en los nue-vos entornos de analítica utilizando protocolos e interfaces estándar en la industria.

Por otra parte, los usuarios que piensan en sensores económicos deben tener en cuenta todos los costos asocia-dos a la hora de agregar mediciones, lo que incluye confiabilidad, seguridad, reducción de costos de cableado, faci-lidad de uso e instalación, y también considerar el retorno total de la inver-sión, en lugar de buscar simplemente el costo más bajo de adquisición.

Se necesita machine learning e inteligencia artificial para identificar y resolver problemasPor supuesto que machine

learning e inteligencia artificial trans-formarán la analítica y la manera en que se desenvuelven las empresas industriales, pero estas tecnologías no se pueden, ni tampoco se deberían, usar en todos los casos. Hoy en día, todavía hay muchos casos donde se recurre a métodos ya probados en la práctica y mejorados que no son tan costosos ni complejos como las imple-mentaciones de machine learning e inteligencia artificial.

Por ejemplo, si un técnico de man-tenimiento desea conocer la condición de una bomba, el método actual consis-te en ir hasta la instalación con instru-mentos portátiles para chequear la con-dición de los cojinetes y otros factores. Este método se puede transformar digi-talmente instalando de manera perma-nente sensores de monitoreo para cap-turar datos continuamente y enviarlos luego a una aplicación analítica capaz de determinar el momento en que algún factor ha ingresado en una zona problemática.

Las técnicas son las mismas, pero ahora se realizan de manera continua, automática y con capacidad de identifi-car si la temperatura o la vibración del cojinete se acercan al mismo umbral que un técnico tendría en mente si rea-lizara el test de forma manual.

Analíticas más avanzadas, tales como machine learning e inteligencia artificial, pueden ser parte del progra-ma, pero son extensiones de técnicas conocidas y probadas, aunque aplica-

La desinformación ha dejado a muchas empresas innecesariamente prudentes o con expectativas exageradas, lo que afecta en definitiva el verdadero potencial de la transformación digital.

Mito

# 1

Mito

# 2



das de manera más consistente y fre-cuente. Estas apps de software analíti-co pueden ayudar a los usuarios a encontrar problemas antes de que afec-ten las operaciones. Por ejemplo, una analítica basada en modelos permite detectar grandes fluctuaciones y ten-dencias. Estas herramientas predictivas permiten identificar condiciones anor-males sin necesidad de análisis com-plejos y años de minería de datos.

Se perderán empleosEn los últimos 20 años, la fuerza laboral en la indus-

tria de procesos se ha reducido por el avance de la automatización y el recor-te de costos. Hoy en día, cuando muchas personas experimentadas se están reti-rando, encontrar reemplazos es todo un desafío, ya que la población de quienes ahora estarían a mitad de carrera se ha vaciado. El nuevo personal, cuando se lo puede encontrar y contratar, suele ser menos experimentado y se lo debe poner al día rápidamente.

La adopción de estrategias eficaces de transformación puede mejorar todas las facetas de esta situación. Por ejem-plo, las tareas tediosas y de bajo valor agregado, tales como las rondas de inspección manual, se pueden automa-tizar. En muchos casos, es posible que esas rondas ya hayan quedado en el olvido. Una transformación digital efi-caz significa un aumento de producti-vidad, no una reducción del personal de planta, ya que le permite dedicar más tiempo a tareas críticas y lo empo-dera para tomar decisiones más efica-ces basadas en datos.

Al mismo tiempo, los nuevos empleados podrán ponerse al día mucho más rápido y adquirir habilida-des valiosas utilizando tecnologías con las que se han familiarizado a lo largo de sus vidas.

Los trabajadores millennials, muchas veces denominados ‘nativos digitales’, aceptarán más naturalmente estas soluciones de alta tecnología, encontrando los conceptos de transfor-mación digital como algo natural. IIoT y la transformación digital aportarán herramientas para aumentar la produc-

tividad mientras mejoran las habilida-des de la fuerza laboral actual y nueva.

Tecnologías no probadasSi bien algunas de las tec-nologías utilizadas para

soportar la transformación digital todavía están evolucionando, la mayo-ría de los principios básicos, que son su base, existen desde hace décadas.

No hay nada mágico en monitorear la condición de una bomba. Un técnico que chequea manualmente lo que busca es detectar anomalías, leer vibra-ciones, etc. El monitoreo automatizado como parte de un programa de trans-formación digital hace lo mismo, pero de una manera más segura y económi-ca. Hay incluso modelos de analítica de software que han sido utilizados durante décadas y seguirán avanzando con distintas mejoras a medida que evolucionen los algoritmos de captura y análisis de datos.

De la misma manera, las más recientes herramientas analíticas se basan en conceptos ya probados. Continuando con el ejemplo de la bomba, un programa de transforma-ción digital no modifica el umbral de la cantidad de vibración que se considera problemática. En todo caso, el paso a una plataforma automatizada codifica la práctica y reduce los errores de una lectura manual. También amplía y mejora las prácticas manuales al exa-minar tendencias y cambios importan-tes en los datos, o sea un tipo de análi-sis que no es práctico con inspecciones manuales poco frecuentes. Las herra-mientas analíticas están diseñadas específicamente para esas tareas utili-zando soluciones conocidas para pro-blemas comunes. Cuando la tecnología adecuada llega a las manos del usuario adecuado y se adapta al problema en cuestión, mejora la disponibilidad de activos y disminuyen los costos.

Cada sensor debe estar conectados directamente a la InternetSi la Internet es parte de

una solución de mayor tamaño, ¿no es

necesario que cada instrumento esté conectado a la Internet? Después de todo, IIoT tiene que ver con la Internet, ¿no es cierto? Esto puede parecer evi-dente, pero en las aplicaciones del mundo real, es probable que sea inne-cesario y excesivo.

Si bien algunos dispositivos estra-tégicos de campo o de borde pueden comunicarse con lagos de datos en la nube, por lo general hay poca necesi-dad de llegar a ese extremo. El uso de analítica in situ y de borde puede acer-car aún más la toma de decisiones al personal responsable de actuar en esta situación, mientras queda eliminada la necesidad de soluciones más comple-jas y globales.

Otro aspecto que podría cambiar es un uso ampliado de redes de monito-reo. Muchas de las aplicaciones de monitoreo de desempeño y salud de activos no son necesarias en control de tiempo real, sino que deben estar dedi-cadas al aspecto de confiabilidad de las operaciones. Aprovechando los puntos de datos existentes y complementando los puntos faltantes con soluciones wireless, las empresas podrán comen-zar a configurar analítica y software de gestión de activos en redes de monito-reo dedicadas, orientadas a manteni-miento, confiabilidad y energía, en pos de lograr mejoras del desempeño en estas áreas clave.

La transformación digital es estrictamente de arriba hacia abajo y debe ser implementada de una sola vezPensando en las grandes

transiciones de la tecnología de auto-matización, la mayoría fueron adopta-das de manera paulatina, o al menos pudieron ser implementadas en el momento de actualizar una instalación existente. Incluso las plantas que se convirtieron de control neumático a electrónico realizaron este cambio de manera paulatina. Lo mismo ocurre con la transformación digital.

Los proyectos pueden ser lanzados en pequeña escala y avanzar desde el

Mito

# 3

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nivel de planta, donde las exigencias y los dolores de cabeza son conocidos por el personal de operaciones, que interactúa con el proceso todos los días. El personal a cargo comprende qué exigencias específicas deben abor-darse para promover mejoras en el desempeño, aportando una perspectiva valiosa a estos proyectos informando de abajo hacia arriba.

Si las fallas de la bomba son un problema de rutina, es muy sencillo equipar algunas de las instalaciones más problemáticas con instrumentos de monitoreo de condiciones capaces de comunicarse a través del protocolo WirelessHART. Una app de analítica diseñada para este tipo de aplicación podrá recolectar y procesar los datos y luego proveer recomendaciones acerca de cuándo es necesario realizar repara-ciones antes de una falla total. Esta aproximación a una transformación digital, o sea una serie de pequeños cambios combinados para lograr gran-des resultados, aprovecha la escalabili-dad de la tecnología.

Cada actualización de este tipo está diseñada para resolver un problema operativo puntual o reducir un costo excesivo. Estas soluciones comparten infraestructura y se complementan entre sí, modificando con el tiempo la manera en que trabaja la planta, pero siempre siguiendo un camino lógico para resolver problemas, uno a la vez.

La transformación digital es demasiado cara con costos importantes de hardware e informáticaNingún proyecto está libre

de costos, pero los proyectos adecua-dos pueden o generar un flujo de ingre-sos o reducir otros costos de modo de cubrir las inversiones. Esto lleva a una pregunta clave: ¿El retorno de la inver-sión es lo suficientemente atractivo como para cubrir los costos iniciales y del ciclo de vida?

Algunas veces, las empresas que piensan en proyectos de transforma-ción digital tienen dificultades para

responder ya que no están seguras de los costos y posibles retornos.

Muchos proyectos de transforma-ción digital a pequeña escala, tales como el monitoreo automatizado de condiciones de un tipo específico de activo, pueden ser implementados con un costo mínimo en pocos días. Si los instrumentos de monitoreo se instalan en una red WirelessHART existente con capacidad suficiente, el trabajo puede hacerse en un solo día, sin nece-sidad de una nueva infraestructura cableada.

Las apps para recolectar y analizar datos requieren muy poca sobrecarga de red y son configurables por el usua-rio sin necesidad de una codificación personalizada.

Los usuarios que han instalado monitoreo para tipos básicos de acti-vos, tales como trampas de vapor, vál-vulas de alivio de presión e intercam-biadores de calor, normalmente han conseguido un retorno completo de los costos del proyecto en seis meses a un año.

Estos tipos de proyectos han sido implementados en suficientes ubica-ciones y tienen suficientes elementos en común para que sean comparables, lo que permite a los usuarios aprender de implementaciones pasadas y dupli-car o mejorar los resultados. Una vez que se reconocen los ahorros del pri-mer proyecto, las empresas podrán usar esos ahorros para financiar la próxima oportunidad de mejora, crean-do la capacidad de multiplicar conti-nuamente sus éxitos en los distintos niveles.

ConclusiónHay gente que se obsesiona con la noción de transformación digital a causa de los mitos que circulan y que hacen que las cosas parezcan demasia-do complejas y costosas. La verdad es que los proyectos de IIoT y transfor-mación digital no tienen por qué ser grandes proyectos lanzados de una vez por la empresa.

Para ponerlo en términos más posi-tivos, piense en transformación digital como el resultado colectivo de una variedad de proyectos de menor tama-ño destinados a mejorar el desempeño

de una planta gracias a una mayor dis-ponibilidad y menores costos. Abordar los puntos débiles que surgen a diario a nivel de planta es un método mucho mejor que lanzar cambios tecnológicos y de comportamiento por decreto.

También hay que tener en cuenta que la tecnología debe ir acompañada por cambios de procedimientos. No se obtendrán ganancias reales si la solu-ción de monitoreo de bombas imple-mentada indica una falla pendiente y nadie responde a la advertencia.

Se pueden usar soluciones de moni-toreo probadas, fáciles de implementar y escalables para implementar este concepto paulatino de resolver proble-mas y mejorar el desempeño. Y, a medida que se vayan implementando estas soluciones, su efecto acumulativo es una mejora general del desempeño en múltiples áreas, lo que posiciona a una empresa con una ventaja competi-tiva tanto a corto como a largo plazo.

Preparado en base a una presentación de Brian Joe, gerente de wireless en Emerson Automation Solutions.

Mito

# 7



Autonomía industrial: El amanecer de una nueva era en las industrias de procesos

Las industrias de procesos necesitan operaciones estables y rentables frente a un entorno de negocio que se caracteriza por un

alto grado de volatilidad, incertidum-bre, complejidad y ambigüedad.

Para responder a estos desafíos, las empresas están incorporando una mul-titud de tecnologías digitales ya esta-blecidas y emergentes para transformar

las operaciones, controlar los costos, reducir las paradas y mejorar las ganancias.

La digitalización no sólo mejora la eficiencia, sino que también permite a las empresas desarrollar nuevas capa-cidades de producción, operaciones y distribución.

Desde una perspectiva organizacio-nal, la aplicación de inteligencia avan-zada y tecnologías cognitivas se tradu-

Teóricamente, las nuevas tecnologías permitirán que dispositivos, equipos, negocios y sistemas de producción, o incluso toda la planta, operen de manera autónoma.



ce en iniciativas de transformación digital para soportar respuestas adapta-tivas y dinámicas a cambios en deman-da, personalización de productos, alta calidad de producto y auto-optimiza-ción en tiempo real de los procesos de producción.

Teóricamente, estas tecnologías permitirán que dispositivos, equipos, negocios y sistemas de producción, o incluso una planta completa, operen de manera autónoma.

Operaciones autónomasEn los últimos años, los sectores indus-trial y comercial se han movido hacia sistemas autónomos. Esto queda evi-dente por el progreso logrado en áreas como robótica, manufactura discreta, coches sin conductor, vehículos autó-nomos en minería y operaciones offs-hore/submarinas, asistentes personales y otras aplicaciones.

Los coches autónomos se caracteri-zan por cinco niveles de autonomía. El Nivel 0 se refiere a coches convencio-nales donde un conductor tiene la res-ponsabilidad completa de conducir el vehículo.

En los Niveles 1 y 2, el coche asiste al conductor en algunas tareas, pero sigue siendo el operador principal y debe tomar control total de todas las funciones relacionadas con seguridad.

En el Nivel 3, el vehículo se moni-torea y controla a sí mismo mediante sensores avanzados que detectan con-diciones externas dinámicas, y utiliza algoritmos predictivos para control adaptativo y seguridad. Sin embargo, todavía es necesario que el conductor humano tome el control en caso de una emergencia.

En el Nivel 4, el coche es capaz de conducirse por sí solo y le informa al conductor cuándo es seguro operar de este modo.

El Nivel 5 es completamente autó-nomo y no requiere intervención humana durante la conducción.

De automatización a autonomíaLas industrias de procesos se han visto muy beneficiadas de la automatización industrial y lo serán aún más con la autonomía industrial. El cambio se está produciendo lentamente, pero su ritmo

se acelerará con el avance de tecnolo-gías como inteligencia artificial, machine learning, aprendizaje profun-do, computación en la nube y de borde, sensores wireless y mejores comunica-ciones y redes.

Los activos y las operaciones ten-drán capacidades de adaptación y aprendizaje similares a las de los humanos, ofreciendo respuestas a dis-tintas situaciones sin interacción del operador dentro de un entorno seguro y acotado.

La autonomía se diferencia de la automatización en muchos aspectos bastante sutiles. La automatización realiza una secuencia de tareas prepro-gramadas altamente estructuradas, cada una de las cuales requiere super-visión e intervención humanas. La secuencia de tareas podría tardar minu-tos, horas o incluso más tiempo, como en el caso de operaciones continuas estacionarias. Sin embargo, en el medio de estas tareas, los humanos también deben realizar otras tareas y, en última instancia, son responsables de completar la operación de manera segura, rentable y en tiempo.

Sala de control del futuro.



La autonomía va más allá de la automatización al agregar capas de sensado inteligente y cognición de máquina para anticiparse y adaptarse a circunstancias imprevistas, eliminando la necesidad de intervención humana. En una operación completamente autó-noma, el sistema es responsable de todos los aspectos de la operación, desde puesta en marcha hasta finaliza-ción, incluida la seguridad.

En un futuro cercano, van a haber varios estados mixtos o niveles de autonomía y el personal de planta ten-drá que ser parte de las operaciones para interactuar con sistemas de auto-matización y autónomos. Sus roles cambiarán a medida que asuman acti-vidades de mayor valor agregado.

Niveles de autonomíaAl igual que en los coches sin conduc-tor, se pueden definir niveles de auto-nomía para una planta industrial. En los Niveles 0 a 2 de autonomía, los operadores son los principales actores

responsables del control y son asistidos por sistemas autónomos. En los Niveles 3 y 4 de autonomía, el sistema autóno-mo juega un papel más protagónico y es asistido por humanos, mientras que el Nivel 5 no requiere intervención humana.

La autonomía impregnará las plan-tas de proceso en una gran variedad de actividades funcionales, lo que incluye operaciones de proceso, planificación y programación, ingeniería, operacio-nes de campo, mantenimiento e inge-niería. En las operaciones de campo, esto significa pasar de bajos niveles de autonomía, donde las operaciones de campo son realizadas por humanos, a una autonomía de nivel medio, donde el sistema identifica y guía a los opera-dores acerca de qué hacer y provee instrucciones acerca de cómo realizar la tarea. Una mayor autonomía requie-re convertir las tareas manuales en tareas completamente automatizadas, donde la acción humana sólo se requie-re por excepción.

La autonomía de Nivel 5 en las operaciones de campo no requiere inte-racción humana. En operaciones de campo y mantenimiento, los robots desempeñarán un rol clave al hacerse cargo de las rondas de rutina del opera-dor y la recolección de muestras, como así también de las tareas de monitoreo, inspección y vigilancia.

El camino hacia autonomíaLas industrias de procesos se están acercando cada vez más a autonomía. Muchos intentan tener operaciones remotas sin atención humana, lo cual es particularmente razonable en instala-ciones muy complejas, remotas y peli-grosas. Las razones son simples: redu-cir costos, mejorar los efectos poten-cialmente adversos en áreas ambiental-mente sensibles, aliviar la dificultad de conseguir personas que operen instala-ciones in situ, sacar gente de ubicacio-nes remotas o inseguras y mejorar la gestión de activos dispersos con recur-sos centralizados y remotos o escasos.

Hoja de ruta hacia operaciones autónomas

EtapasNecesidades del cliente

Optimizar el ecosistemaa través de la industria

Integración del ecosistemade la empresa

Integración de distintosnegocios y funciones

Desmantelar silos para compartirinformación y aumentar la rentabilidad

Aprovechar datos paramejorar la eficiencia

Mejorar seguridad, eficiencia ydisponibilidad

Sin barreras entreempresas

Optimización de lacadena de valor

Captura de nuevasoportunidades de negocio

Mejor colaboración yoptimización de la producción

Mayor productividad

Lograr operaciones seguras ymás eficientes

AutonomíasimbióticaAutonomíasimbiótica

Operacionesautónomas

Orquestaciónautónoma

Semiautónoma

Automatizada

Semiautomatizada

Beneficios del cliente



Muchos de los pasos que necesa-rios para implementar operaciones remotas también se requieren para con-seguir autonomía, lo que incluye: Convertir los equipos operados

manualmente en totalmente auto-matizados;

Implementar automatización de procedimientos en las operaciones manuales, incluyendo operaciones complejas como puestas en marcha y paradas;

Usar comunicaciones, controlado-res y equipos críticos resilientes y redundantes;

Incorporar sensores inteligentes para mejorar el monitoreo de con-diciones tanto de equipos como del proceso;

Implementar monitoreo, vigilancia e inspección a distancia mediante robots;

Usar robótica para mantenimiento de rutina;

Aplicar mantenimiento predictivo y prescriptivo usando analítica, machine learning y otros técnicas de inteligencia artificial;

Aplicar inteligencia artificial y otras técnicas de analítica para monitorear procesos en cuanto a condiciones anormales inminentes y aplicar automáticamente acciones correctivas;

Usar técnicas de modelado riguro-sas para crear gemelos digitales.Hay otros caminos más para llegar

a autonomía industrial. Un camino es construir plantas autónomas totalmente nuevas y otro es implementar tecnolo-gías autónomas en plantas existentes para lograr que las unidades o áreas enteras operen de manera autónoma. Esto podría ser en forma de un algorit-mo de inteligencia artificial que apren-da a manipular y controlar variables de proceso abriendo o cerrando válvulas, por ejemplo, o podría implicar la com-

binación de automatización de proce-dimientos e inteligencia artificial para realizar tareas aún más complejas.

Además de procesos de producción autónomos, también se pueden lograr funciones autónomas de nivel superior. La autonomía podría expandirse más allá de los controles tradicionales y el concepto de eficiencia para incluir seguridad, confiabilidad, optimización de márgenes, cumplimiento, gestión de cadena de suministro y otras operacio-nes y funciones de manufactura.

Consideraciones finalesTodos reconocen que se necesita auto-nomía industrial, y más temprano que tarde. Estas demandas están impulsa-das por los beneficios anticipados y hacen pensar que la autonomía será inevitable a largo plazo.

Hay muchos beneficios a lograr con un cierto nivel de autonomía en las industrias de procesos. Una mayor



integración de las aplicaciones de auto-matización ofrecerá mayores niveles de productividad, flexibilidad, eficien-cia, confiabilidad y rentabilidad.

También se podrá reducir o elimi-nar el error humano, lograr operacio-nes ininterrumpidas y sacar gente de los entornos remotos o peligrosos.

Gran parte de la tecnología y datos para lograr autonomía ya existe. Una parte importante de los datos proviene de los sensores instalados en la red de control o se puede obtener con senso-res wireless.

Al mismo tiempo hay disponibles varias tecnologías, por ejemplo inteli-gencia artificial, para procesar los datos y agregar inteligencia. Si bien la inteligencia artificial es clave para alcanzar altos niveles de autonomía, quizás no se la requiera en bajos nive-les de autonomía.

Para los mayores niveles, es nece-sario desarrollar una arquitectura que lo abarque todo.

En el corto y mediano plazo, es poco probable que podamos ver plan-tas totalmente autónomas. Sin embar-go, es razonable esperar que ciertas funciones sean autónomas hasta un determinado nivel según aplicación, necesidades y relación costo/beneficio. Los requerimientos para implementar estos menores niveles de autonomía incluyen sensores, actuadores y redes de comunicación apropiados, junto con las correspondientes tecnologías para conseguir inteligencia.

Otros requerimientos incluyen inte-gración de datos provenientes de una multitud de plantas y sistemas de nego-cio, e incluso participantes de la cade-na de valor.

Una planta autónoma necesita rea-lizar control en tiempo real, detectar y reaccionar ante condiciones anorma-les, detectar y corregir fallas potencia-les y realizar autodiagnóstico. También necesita alertar, indicar y guiar a los humanos cuando sea apropiado.

La mayoría de las empresas en las industrias de procesos operan con un Nivel 2 de autonomía o inferior. Las empresas en el Nivel 3 de autonomía podrán quedarse en este estado durante mucho tiempo mientras avanzan la tecnología, la confianza y la dinámica de la fuerza laboral. En estos casos, la intervención humana y la toma de decisiones seguirán siendo importantes mientras el personal de la planta va aprendiendo a trabajar junto con los sistemas autónomos.

Preparado en base a una presentación de Tom Fiske, de Yokogawa.

5

Objetivos de negocio clave

Mejorar laproductividad

Optimizar laeficiencia de las

operaciones

Mejorar laseguridad del

operador

Ahora más que nunca, conseguir valor a partir de un proyecto de transformación digitales un factor vital.

Desde reducir paradas hasta mejorar la gestión de calidad y el cumplimiento normativo,las empresas tienen planteados varios objetivos de negocio para impulsar una mayorautonomía mediante iniciativas de transformación digital.

48% de los consultadosponen la productividad comoobjetivo clave

40% mencionaron laeficiencia de las operacionescomo uno de sus objetivos clave

Sólo señalaron laoptimización de los nivelesdel personal como una de susprincipales prioridades

22%

Objetivos de negocio de la autonomía industrial según una encuesta de Yokogawa.



Implementar sensores y redes de IIoT en ubicaciones remotas

Las instalaciones de senso-res y dispositivos inteli-gentes están floreciendo por doquier, convirtiéndo-se en componentes bási-

cos de cualquier iniciativa IoT (Internet of Things). Dentro de este contexto, los dispositivos inteligentes, al ser más robustos y con capacidad para conec-tarse de forma segura a través de la Internet, pueden funcionar como com-ponentes clave en IIoT.

Las empresas de manufactura y procesamiento están implementando rápidamente proyectos de IIoT por los beneficios esperados y ya comproba-dos en otras empresas del mismo sec-tor. Los instrumentos wireless compa-tibles con IIoT son mucho más fáciles de instalar que los dispositivos cablea-dos convencionales y permiten moni-torear condiciones de máquina, proce-sar equipos y medir condiciones en casi cualquier lugar para identificar inconvenientes antes de que se con-viertan en problemas más serios.

Un buen ejemplo es usar IIoT para medir fácilmente calidad de agua de manera constante. Este método es apli-cable en una gran variedad de sistemas de agua, tales como lagunas de enfria-miento o reservorios de torres de enfriamiento. Los ejemplos identifica-dos en este artículo se refieren a cali-

dad de agua de superficie en las más remotas ubicaciones, tales como ríos y lagos, como así también en instalacio-nes de acuicultura. Por supuesto que estos conceptos de IIoT se pueden extender a cualquier situación de moni-toreo remoto.

Al respecto, hoy en día, los ecosis-temas digitales han progresado y se dispone de una amplia gama de senso-res, comunicaciones, software, analíti-ca y visualización, lo que permite a los usuarios monitorear y recibir alertas acerca de las condiciones medidas.

Hablando de aguaMonitorear la condición de un agua de superficie es una tarea bastante crítica. Son muchas y variadas las consecuen-

cias de un agua contaminada. Por ejemplo, debe haber un cierto nivel mínimo de oxígeno disuelto para man-tener una vida acuática saludable, mientras que demasiado oxígeno puede dañar las bacterias buenas que suelen descomponer los desechos.

Por su parte, los productos quími-cos u otros materiales presentes en un agua contaminada pueden ser tóxicos y causar problemas de salud a los huma-nos o a la vida silvestre que bebe o simplemente entra en contacto con el agua. Algunos productos químicos son nutrientes que podrían promover el crecimiento de algas que pueden ago-tar rápidamente el oxígeno en el agua y, a su vez, causar la muerte repentina de peces.

IIoT suma valor en una planta, además de ofrecer soluciones interesantes en la recolección de datos de campo.

Figura 1. Los métodos tradicionales de monitoreo de un agua de superficie implicaban viajar a los sitios con problemas, algo costoso y que lleva a datos incompletos. (Endress+Hauser)



Las buenas prácticas de monitoreo deben identificar éstos y otros proble-mas en una etapa temprana de modo que puedan ser abordados rápidamente antes de que se desarrollen condiciones más graves.

¿Qué se puede hacer?Un primer paso a la hora de resolver cualquier problema es recolectar datos. Medir las condiciones del agua es la única forma de comprender no sólo el estado instantáneo, sino también las condiciones históricas y una posible tendencia. Registrar, visualizar y anali-zar estos datos también es la única manera de determinar si una acción correctiva está teniendo el efecto deseado.

La naturaleza remota y al aire libre de las ubicaciones de un agua de super-ficie plantea numerosos desafíos para la medición (figura 1).

En el pasado, los investigadores tenían que viajar periódicamente a estos cuerpos de agua y tomar mues-tras para su posterior análisis, lo cual significaba un método costoso y que insumía mucho tiempo, además de introducir errores y llevar a deficien-cias en los datos.

Hoy en día, IIoT permite imple-mentar fácilmente muchas tecnologías de medición inteligente en el análisis de agua, donde los parámetros que interesan son: Conductividad Oxígeno disuelto pH Temperatura

Una conductividad alta puede indi-car contaminación por productos quí-micos o metales. El rol clave del oxíge-no disuelto ya ha sido mencionado. La medición del pH del agua indica si el agua es demasiado ácida, que es otra condición que puede amenazar la vida acuática. Por último, una temperatura elevada del agua no es contaminante, pero puede ser peligrosa para la salud de la vida acuática y, junto con otras condiciones, puede aumentar la posibi-lidad de que florezcan algas.

Combinadas, estas cuatro medidas ofrecen un amplio perfil de la salud del agua. En consecuencia, instalar un buen sistema de medición de estos

parámetros es clave para la protección del medio ambiente.

Métodos de mediciónGran parte de las tecnologías de senso-res que se usan para medir calidad de agua son bien conocidas, aunque se las debe configurar para un entorno al aire libre (figura 2).

Los sensores de conductividad miden la capacidad del agua de condu-cir una corriente eléctrica; una mayor conductividad indica un elevado núme-ro de iones debido a la presencia de sales disueltas o materiales inorgáni-cos. La contaminación del agua puede ser una razón de una conductividad inesperadamente alta.

Hoy en día se dispone de sensores ópticos y amperométricos de oxígeno disuelto que ofrecen una medición de oxígeno exacta y confiable con un mantenimiento mínimo.

Los cuerpos de agua naturales sue-len tener un pH entre 6,5 y 8,5. La mayoría de los sensores de pH usan un electrodo de vidrio y pueden medir en un rango más extendido que éste.

Una característica adicional de muchos sensores de pH y conductivi-dad es la incorporación de un sensor de termorresistencia (RTD) Pt1000, que

ofrece una lectura de temperatura. Este sensor de platino tiene una resistencia nominal a 0°C de 1.000 ohm.

En el monitoreo del agua de super-ficie, es importante seleccionar senso-res capaces de resistir extremos de corrosión, humedad, suciedad e incrus-taciones. Deben ser fáciles de instalar, atender y calibrar. Sensores más avan-zados, tales como los sensores analíti-cos de Endress+Hauser con tecnología Memosens, incorporan la información de calibración de fábrica y la comuni-can al transmisor cuando se los conec-ta, simplificando el mantenimiento.

Estos sensores utilizan tecnología digital que les permite conectarse fácil-mente a un transmisor digital univer-sal, de modo que los datos estén fácil-mente disponibles para los sistemas de monitoreo remoto.

Todo juntoEn lugar de adquirir sensores y dispo-sitivos de distintos proveedores y tratar de que trabajen en conjunto, lo aconse-jable es tener todos los sensores y el transmisor multicanal asociado como un paquete de una sola fuente. Este tipo de paquete con sensores tradicio-nales e instrumentación moderna es clave para implementar un sistema

Figura 2. Las tecnologías de sensores de agua y los transmisores de conductividad, oxígeno disuelto y pH permiten implementar una medición continua incluso en ubicaciones difíciles. (Endress+Hauser)



compatible con IIoT de manera rápida y económica (figura 3).

Estos kits de instrumentación con-tienen sensores con conectividad inte-ligente al transmisor, lo que simplifica la instalación, la operación y el mante-nimiento al aportar información de calibración y valores medidos.

En los sistemas de medición de agua, es importante la posibilidad de incorporar un dispositivo celular, lo que permite que el sistema actúe como un dispositivo de IIoT con conectivi-dad a la nube, convirtiendo el transmi-sor en un gateway de información que suministra datos de sensores.

La transmisión de datos sin proce-sar es sólo el comienzo. Un sistema completo como Netilion Smart System de Endress+Hauser para agua de super-ficie incorpora, además del hardware necesario, conectividad a una nube IIoT asociada. La funcionalidad básica permite a los usuarios visualizar todos los valores de datos utilizando una app móvil compatible.

Otras características avanzadas úti-les para el monitoreo de agua de super-ficie incluyen: Vistas generales orientadas geográ-

ficamente, indicaciones de ubica-ción e información de dispositivos;

Historial de datos de valores medi-dos con vistas gráficas;

Notificación de eventos límite y de alarma y reconocimientos, con una descripción general;

Visualización de mensajes de esta-do NAMUR NE 107.Los usuarios podrán ensamblar y

configurar el sensor, el transmisor, la comunicación, la nube y elementos de monitoreo. Al mismo tiempo, un sis-tema preconfigurado diseñado para el monitoreo de agua de superficie pro-bablemente sea la forma más econó-mica, conveniente y confiable a la hora de monitorear puntos de medi-ción desde cualquier lugar y en cual-quier momento.

IIoT mejora la industria pesqueraLa acuicultura, o piscicultura, es una industria importante a nivel mundial. En todas las etapas de esta actividad, la calidad del agua es un factor más que importante.

El tema de la calidad del agua en acuicultura es parecido al que se da en el monitoreo de agua de superficie, donde la medición de oxígeno disuelto es clave. Pero en acuicultura, además de las aplicaciones generales de moni-toreo de agua, es necesario conocer la cantidad de amonio en el agua.

Los peces crecen mejor cuando el nivel de oxígeno disuelto es el adecua-

do para su salud. Muchas operaciones de acuicultura incorporan una airea-ción activa. En este caso, además de monitorear las mediciones de oxígeno disuelto, también se pueden optimizar los niveles de aireación.

Las concentraciones de amonio varían según la alimentación y la excreción de los peces, y también en función del desempeño del tratamiento de agua. Una medición continua de esas concentraciones es importante para garantizar que el amonio se man-tiene en niveles seguros y para facilitar una respuesta proactiva si la tendencia va por mal camino.

Las concentraciones de amonio pueden afectar negativamente la salud de los peces de cultivo; otra conse-cuencia es que una alta concentración en la descarga de la planta de cultivo puede llegar a tener un efecto ambien-tal negativo, ya que promueve el creci-miento de algas.

La instalación de sistemas de IIoT que usan tecnologías de medición de agua y vinculados a la nube y dispositi-vos móviles, es un paso positivo a la hora de gestionar y optimizar activa-mente la acuicultura. Los usuarios fina-les podrán conocer la salud de sus ope-raciones, realizar cambios para mejorar el desempeño y recibir alertas con noti-ficaciones de alarma remotas antes de que potenciales inconvenientes se con-viertan en problemas importantes.

Palabras finalesLos recursos hídricos de superficie son vulnerables a muchos tipos de conta-minación física, química y biológica que pueden dañar personas, animales y plantas.

La recolección y el análisis de datos mejorados y automatizados son clave para conocer la calidad del agua e identificar las fuentes más importan-tes de contaminación. Afortunadamente, se dispone de instrumentos y métodos de IIoT que permiten establecer un programa integral de medición y moni-toreo. Es un primer paso necesario para la protección de los recursos hídricos.

Preparado en base a un documento técnico elaborado por Ryan Williams, de Endress+Hauser.

Figura 3. Netillion Smart System de Endress+Hauser incluye sensores, un transmisor y los accesorios necesarios para implementar un sistema completo de monitoreo de agua de superficie ‘all in one box’ y los conecta a Netillion IIoT Cloud.



Abordar las megatendencias con conectividad

A pesar de la actual crisis de Covid, hay otras megatendencias que tie-nen y tendrán un efecto aún más importante en la

industria del futuro.

DigitalizaciónEl uso de inteligencia artificial, inte-gración en nube y gemelos digitales está creciendo día a día. Pero es

importante tener en cuenta que, para lograr los mejores resultados, antes que nada, es necesario generar y trans-portar Big data.

Para responder a esta necesidad, la nueva SMS (Simplified Motion Series) de Festo ha incorporado IO-Link para conformar una combinación acciona-miento/motor/actuador que es tan sen-cilla de usar coo un cilindro neumáti-co.

El sistema garantiza la conexión de los datos de diagnóstico y control desde la pieza de trabajo hasta la nube.

A diferencia de un cilindro neumá-tico, es posible analizar datos de posi-ción constantes, potencia y diagnósti-cos y comunicarlos a la nube a través de io-Link y oPC UA.

Para conectar el actuador io-Link al PLC, el nuevo sistema Remote io

https://www.festo.com/cms/es-ar_ar/18843.htm?nmcmpid=cb43995db9518e1185c4df89b3f250ca




CPX-AP-I de Festo incorpora io-Link y el nuevo protocolo AP (Automation Platform). La velocidad de este sistema, que opera a 200 Mbaud, permite trans-portar una gran cantidad de datos, mien-tras la capacidad de separar datos cícli-cos y Big data garantiza que la lógica de la aplicación no se vea afectada incluso cuando se transportan esas enor-mes cantidades de datos. Además, el sistema brinda funciones inteligentes, tales como monitoreo de la calidad del cable.

Estos sistemas ofrecen conectivi-dad con muchos PLCs al cubrir las principales redes, tales como PRoFiNET, EtherCAT y EtherNet/iP, además de incorporar terminales de

válvulas neumáticas en el mismo siste-ma, lo que garantiza la captura de datos desde válvulas solenoides.

IndividualizaciónLa demanda de productos personaliza-dos conduce a una mayor producción individualizada hasta un tamaño de lote uno, pero con la lógica necesidad de hacerlo de manera rentable.

A tal fin, gracias a la funcionalidad IO-Link, los actuadores eléctricos SMS pueden ofrecer fuerzas y longitu-des de carrera ajustables que permiten aumentar la flexibilidad y los cambios de lote.

Por su parte, la nueva gama de ser-vomotores y motores CMMT/EMMT de Festo brinda conectividad en las redes más importantes. Además, su conectividad mecánica permite un movimiento fácil y flexible de alta per-formance que responde a la necesidad de una producción individualizada.

Cuando estos accionamientos se combinan con un controlador de movi-miento suave y un gateway ioT, es posible controlar y diagnosticar el movimiento lineal de alta performance desde la nube.

El gateway ioT permite una comu-

nicación segura desde y hacia la nube, lo que asegura que se puedan comuni-car tamaños de lote personalizados y la información de producto desde las órdenes del cliente a la máquina, garantizando un cambio de lote sin errores y una individualización hasta un tamaño de lote uno sin intervención humana.

Vientos de cambioEn automatización industrial no es un secreto que el movimiento neumático es considerado menos eficiente que el movimiento eléctrico. Sin embargo, esto no siempre es así ya que, en muchas aplicaciones verticales, la energía consumida por la neumática es menor que la que consume el movi-miento eléctrico.

Festo puede responder a este desa-fío por ser tecnológicamente neutral, ya que ofrece productos tanto para movimiento eléctrico como movimien-to neumático, junto con herramientas de selección online.

Ambos tipos de productos combi-nan la misma conectividad con la nube a través del gateway ioT, lo que permi-te a los usuarios monitorear el consu-mo de energía de una máquina en su totalidad.

La familia CMMT de servoaccio-namientos ofrece la misma conectivi-dad y arquitectura de control desde 24 v CC hasta 415 v CA, lo que significa optimizar la eficiencia energética de una aplicación combinando la selec-ción de accionamientos.

También es posible combinar accionamientos de baja y muy baja tensión en la misma aplicación y conectarlos de la misma manera, evi-tando el sobredimensionamiento de muchos servoaccionamientos que ocu-rre hoy día en automatización, con el respectivo aumento de costos y consu-mo de energía.

Preparado en base a una presentación de Nigel Dawson, Festo SE & Co KG.

Remote IO CPX-AP-I de Festo es un sistema descentralizado que permite integrar módulos de E/S compactos y terminales de válvulas descentralizados en los sistemas host más importantes de manera flexible y escalable. Ofrece conectividad continua desde el nivel de campo hasta la nube, simplificando la digitalización.

el moVImIento neumatIco es menos efIcIente que el moVImIento eléctrIco. Pero no sIemPre es así…






https://www.festo.com/cms/es-ar_ar/index.htm



‘Seguridad por diseño’ para IoT

A medida que dispositivos, sistemas y procesos se van digitalizando e interconectando cada vez más, crecen las oportuni

dades que brinda IoT a la industria. Sin

embargo, esas mismas tecnologías que contribuyen a la creación de valor también aportan nuevas superficies de ataque para los ciberdelincuentes. Por ejemplo, un puerto abierto en un dispositivo le permite a un hacker infiltrarse en las redes de empresa y en la infraestructura crítica de las instalaciones de producción conectadas.

En la era de IoT, todos los productos wireless representan una amenaza potencial para la seguridad y privacidad de los datos, pero con una planificación de seguridad sólida y proactiva es posible administrar el riesgo de

ciberseguridad para mitigar los ataques.

Las medidas preventivas de seguridad deberían comenzar en la fase de diseño, o incluso en la fase de concepto, empleando el principio de ‘seguridad por diseño’. Sin embargo, si bien, tal como lo sugiere el nombre, está dirigido a la etapa de diseño, es muy importante comprender que la seguridad es un proceso continuo.

El principio de ‘seguridad por diseño’ es razonable pero se lo debe definir claramente. Por lo tanto, este proceso se debe comenzar con una evaluación

Hoy en día se dispone de varias medidas preventivas para asegurar los procesos industriales contra ciberataques.



del impacto en el negocio y la probabilidad de riesgos. Sin comprender y priorizar claramente los riesgos, es imposible determinar los requerimientos adecuados de seguridad para un determinado producto y el sistema de IoT en su conjunto.

Evaluación de ciberseguridadUna vez comprendidos los riesgos, el siguiente paso es evaluar el hardware y el software, o sea la ‘superficie de ataque’. El testeo de los componentes individuales contra los requerimientos determinados por la evaluación de riesgos es la base de un producto seguro.

La seguridad es muy difícil de instalar como complemento de software una vez iniciado el desarrollo de un producto. Por lo tanto, es necesario evaluar todos los aspectos en busca de vulnerabilidades, incluido el hardware del dispositivo (chipsets, sensores y actuadores), módulos y protocolos de comunicación wireless, firmware de dispositivos (sistema operativo y aplicaciones embebidas), plataformas de nube y aplicaciones.

Luego del testeo de los componentes, se debe realizar una evaluación de punta a punta para determinar la resilencia al ataque de los componentes individuales y servicios de soporte. Es importante que este proceso sea continuo. Preguntas como ‘¿hemos encontrado todas las vulnerabilidades?’ o ‘¿hemos introducido nuevas vulnerabilidades?’ siempre están a la orden del día. Por lo tanto, también es importante implementar un proceso de validación de seguridad para las actualizaciones durante el ciclo de vida de un producto.

Estándares de ciberseguridad en la industriaMuchas veces está la percepción de que un sistema, por ser complejo, es automáticamente seguro. Lamentablemente, no es tan así…

El advenimiento de la Directiva NIS (Network & Information Systems) en Europa tuvo como objetivo mejorar esta situación, pero su adopción es lenta, al igual que la introducción de los estándares que se requieren para

Crece el riesgo de amenazaspor USB en el mundo

Un reporte de Honey well preparado en base a datos de ciberamenazas recolec-tados de cientos de instala-ciones industriales en todo el mundo, señala que la severidad de las amenazas a los sistemas de tecnología operativa (OT) ha crecido considerablemente en los últimos 12 meses.

También muestra que la cantidad total de amenazas que plantean los medios extraíbles USB para las redes de control de proce-sos industriales sigue siendo constantemente alta, habiéndose detec-tado un 45% de las instalaciones con al menos una amenaza entrante. Durante el mismo período de tiempo, el número de amenazas dirigidas específicamente a los sistemas OT creció del 16 al 28%, mientras el número de amenazas capaces de causar una pérdida de visualización u otra disrupción importante en los sistemas OT subió del 26 al 59%.

El reporte indica que 1 de cada 5 de todas las amenazas fueron diseñadas específicamente para aprovechar los medios extraíbles USB como vector de ataque, y más de la mitad de las amenazas fue-ron diseñadas para abrir backdoors, establecer un acceso remoto persistente o descargar cargas maliciosas adicionales. Estos hallazgos son indicativos de ataques más coordinados, probablemente destina-dos a los sistemas aislados que se usan en la mayoría de los entornos de control industrial e infraestructura crítica.

"El malware transmitido por USB sigue siendo un riesgo importante para los operadores industriales", explicó Eric Knapp, de Honeywell Connected Enterprise. "Lo sorprendente es que se está viendo una densidad mucho mayor de amenazas importantes que son más orien-tadas y más peligrosas. No se trata de un caso de exposición acciden-tal a virus a través de USB, sino que es una tendencia de usar medios extraíbles como parte de ataques más deliberados y coordinados".

Los datos recolectados para este reporte se refieren a la tecnología SMX (Secure Media Exchange) de Honeywell, diseñada para escanear y controlar medios extraíbles, tales como USB, que es considerado como el segundo vector de ataque más frecuente en sistemas de automatización y control.

Para reducir el riesgo de amenazas relacionadas con USB, Honeywell recomienda implementar una combinación de productos y servicios de software de ciberseguridad OT, tales como SMX, Honeywell Forge Cybersecurity Suite, capacitación y cambios en los procesos.



mejorar la ciberseguridad. Sin embargo, los estándares existen o están en fase de desarrollo, apuntando a establecer una protección de referencia que aportaría provisiones de seguridad básica para una primera línea de ciberdefensa.

Los dos estándares principales relacionados con dispositivos de IoT son NIST 8259 (EE. UU.) y EN 303 645 (Unión Europea). El propósito de NIST es abordar una amplia gama de productos de tipo IoT, que tienen al menos un transductor. Por lo tanto, se lo puede aplicar a productos de Industria 4.0.

En cambio, EN 303 645 está dirigido a dispositivos de IoT de consumo masivo, por lo que no es aplicable a productos industriales, si bien sus principios generales pueden utilizarse de manera genérica para conseguir un cierto nivel mínimo de protección.

Prevención de ciberseguridadHay una cierta controversia en relación a los actuales estándares de ciberseguridad por el hecho de carecer de detalles y de una aplicación adecuada, y no cubrir correctamente el alcance de las aplicaciones típicas. Es por eso que las empresas tendrán que elaborar sus propios programas comenzando por: Pensar en ‘seguridad por diseño’ y

adoptar un esquema proactivo de

ciberseguridad reconociendo que los ataques son ‘cuándo no si’;

Asegurar el cumplimiento actualizado de todos los estándares;

Revisar constantemente el estado de ‘ciberresistencia’.La inversión en ciberseguridad es

clave para mantenerse al día con los desarrollos tecnológicos y conservar una ventaja competitiva, además de implementar medidas eficaces para combatir las nuevas formas de ataques de hackers a la infraestructura informática crítica. Por ejemplo, las empresas suelen descuidar la capacitación en seguridad informática de su personal, aun cuando la ingeniería social haya sido durante mucho tiempo un arma estándar en el arsenal de los ciberdelincuentes.

Luego de realizar una nueva inversión en informática o en adquisiciones, las empresas suelen olvidarse de desconectar equipos obsoletos o no utilizados. Estos podrían estar funcionando con sistemas operativos no soportados y sin parches de seguridad actualizados, abriendo brechas para los ataques de hackers.

En cuanto a la concordancia de patrones, se la estuvo utilizando hasta ahora para identificar riesgos de seguridad en un infraestructura informática, pero esto ya no es suficiente cuando hay cada vez más ciberataques que se

implementan usando inteligencia artificial.

En consecuencia, las empresas deberían centrarse en tareas de identificación de anomalías implementando inteligencia artificial en su búsqueda de ciberseguridad.

Hoy en día, la ciberseguridad se está convirtiendo en un tema central no sólo para los gerentes de informática, sino también para los ejecutivos ‘Clevel’. Pero ocurre que los ejecutivos y los expertos en informática muchas veces no se comunican de manera eficaz y adoptan diferentes perspectivas en muchos temas.

En este caso, sería bueno adoptar un nivel de comunicación que sea apropiado para el respectivo grupo de tareas. De no ser así, los problemas de comunicación demorarían la inversión necesaria en seguridad informática.

Además de tener cierto nivel de conocimiento de seguridad interno, también es recomendable recurrir a especialistas externos a la hora de evaluar los distintos tipos de productos o infraestructura y gestionar las posibles ciberamenazas nuevas y por venir. Abordar los problemas de los riesgos de ciberseguridad sólo puede concretarse mediante una planificación integral, evaluaciones periódicas, actualizaciones y monitoreo, desde el diseño hasta la obsolescencia.

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Optimización de IIoT gracias a avances en software para HMI

Las líneas de producción, cada vez más conectadas y de mejor desempeño, requieren avances en automatización. Mientras los sensores y los PLCs son cada vez más inteligentes, el software para un sistema de operación y monito-reo HMI también muestra un creci-miento tecnológico acorde.

Hoy en día, la última generación de software para HMI ofrece importantes avances: Mejores características gráficas; Incorporación de aplicaciones de

productividad; Capacidad de conectarse a una

mayor variedad de dispositivos; Posibilidad para los usuarios de

definir sus propios scripts y canales de datos en las plataformas abiertas de HMI.Estos avances están optimizando

las HMIs industriales a la hora de usar dispositivos en aplicaciones de IIoT.

Mejor tecnología operativaLa digitalización pasó de ser una ven-taja competitiva en manufactura a un imperativo competitivo en cuanto a rentabilidad, longevidad y capacidad de respuesta a las tendencias del mer-

cado. El software para una HMI unifi-cada responde a estos desafíos al per-mitir la implementación de aplicacio-nes sofisticadas, responsivas y ricas en funciones, con destino a la era digital.

Esta nueva ola de software para HMI, que corre en dispositivos dedica-dos o PCs, está más en sintonía con los teléfonos inteligentes modernos que con sus toscos y anticuados predeceso-res. Las pantallas HMIs modernas de Siemens, basadas en WinCC Unified, proveen aplicaciones preinstaladas para visualizar documentos, observar clips multimedia instructivos y acceder a sistemas externos basados en la web. Gestos multitáctiles mejorados, tales como zoom y paneo, permiten una navegación fluida de documentos y web (figura 1). Los operadores pueden usar deslizamientos multitáctiles para cambiar de pantalla y recorrer listas.

El soporte para distintas tecnolo-gías web nativas, tales como HTML5, SVGs (Scalable Vector Graphics) y JavaScript, es cada vez más común. Esta funcionalidad permite personali-zar y animar HMIs, y pasar de gráficos basados en píxeles a gráficos basados en vectores, lo que mejora la estética en pantalla y la visualización de la máquina.

La capacidad de servidor web per-mite a operadores autorizados acceder de forma remota a las aplicaciones de HMI desde cualquier dispositivo capaz de alojar un navegador web, por ejem-plo una computadora portátil, un telé-fono inteligente o una tableta, sin nece-sidad de instalar apps o plugins. Esto abre la posibilidad de colaboración entre el personal de planta y los inge-nieros en la oficina, facilitando así la resolución de problemas.

El software para un sistema HMI unificado centraliza la gestión de dispositivos y los datos de máquina, ampliando la utilidad y haciendo crecer la conectividad de una empresa.

Figura 1. Los paneles WinCC Unified HMI de Siemens brindan soporte para reconocimiento de gestos multitáctiles, junto a tecnologías web, tales como HTML5, SVGs y JavaScript.



HMI, colaboración IIoT y conectividadSea cual sea el tamaño de una empresa, la colaboración es vital para mejorar las operaciones. Para promover esa mayor colaboración, el software para una HMI unificada debe soportar el uso compartido de pantallas, etiquetas, alarmas y datos de producción entre múltiples dispositivos en el piso de planta, almacenando todos los datos en una ubicación central (figura 2). Los dispositivos HMI modernos también soportan transmisión de datos sobre múltiples protocolos, tales como MQTT (Message Queuing Telemetry Transport), para su conexión a la nube.

Independientemente del trazado de la planta, es una ventaja consolidar todos los datos de producción para análisis y mejora de un proceso. En el pasado, cada tipo de máquina solía requerir su propio driver de terceros para transferir datos a una ubicación central, pero ahora el software para una HMI unificada supera este obstáculo.

En base a plataformas como .NET, la conectividad de un sistema de soft-ware para HMI unificada va más allá

de los historizadores basados en plan-ta para llegar a flujos de trabajo orga-nizacionales de mayor nivel en siste-mas MES (Manufacturing Execution System) y ERP (Enterprise Resource Planning).

La integración de un software para HMI unificada con estos flujos de tra-bajo define las reglas y acciones desti-nadas a procesos de negocio afectados por disparadores provenientes de datos de producción. También es posible monitorear KPIs (Key Performance Indicators) de producción e incluir estos datos en los reportes de los pro-cesos de negocio.

Al instalar apps opcionales dentro de un entorno de software para HMI unificada, los operadores pueden reci-bir alertas y notificaciones móviles relacionadas con la producción mediante una app paralela instalada en su teléfono inteligente, reloj inteligente o tableta.

Ecosistema de software compartidoLa clave para tener conectividad en toda la planta es el ecosistema de soft-

ware compartido de una HMI unifica-da. Software compartido significa que se utiliza un solo entorno de desarrollo y tiempo de ejecución de HMI con todos los dispositivos de visualización, o sea computadoras de sala de control, teléfonos inteligentes, tabletas y HMIs de panel. Todas las interfaces de visua-lización comparten una biblioteca común de objetos de aplicación, SVGs y scripts. Puesto que los símbolos se pueden reutilizar en todos los tipos de dispositivos, deja de gastarse tiempo y dinero en desarrollar nuevos gráficos a medida que se va ampliando la produc-ción de la planta y se pueden colocar dispositivos de visualización adiciona-les online (figura 3).

Las ventajas de un software com-partido no terminan a nivel de HMI. El software para una HMI unificada viene con su propio conjunto de apps, lo que permite seleccionar y construir de manera modular su infraestructura de software para adecuarse a las necesida-des específicas de una empresa. Estas apps ofrecen integración del flujo de trabajo, intercambio de datos máquina a máquina (M2M), visualización y análisis de datos, gestión central de dispositivos y otras funciones.

La gestión central de dispositivos, también conocida como gestión de política de grupos, es un concepto familiar en cuanto a dispositivos móviles, pero no tan común entre HMIs industriales. El software para una HMI unificada introduce esta capacidad para facilitar el control de versiones, la aplicación de parches de seguridad y la administración de apps en dispositivos HMI a nivel de empre-sa en base a reglas y asignación de grupos de dispositivos definidas por el administrador. Esto garantiza que los dispositivos serán utilizados sólo para los fines autorizados y que esta-rán protegidos contra vulnerabilida-des de seguridad.

Para los usuarios, un ecosistema de software compartido es parecido en todas las interfaces de visualización y control, incluso dispositivos móviles. Esto se traduce en una mayor familia-ridad del operador y una mejor toma de decisiones, ya que se requiere menos esfuerzo para comprender múltiples

Figura 2. Las nuevas pantallas HMI de Siemens Comfort Panel, configurables en el entorno WinCC Unified, soportan el uso compartido de gráficos, tags, alarmas y datos de producción entre múltiples dispositivos para promover una creciente colaboración.



interfaces, liberando tiempo para con-centrarse en mejoras operativas. Una interface paralela e intuitiva entre dis-positivos también puede evitar una eventual frustración del usuario.

Apertura para plantas modernasAdemás de la consistencia en todo su

propio ecosistema de software, el soft-ware para una HMI unificada brinda a los usuarios la posibilidad de importar controles y archivos personalizados. También es posible importar objetos creados con herramientas de terceros en el software para HMI unificada, los que pueden ser desplegados en aplicacio-nes de runtime (figura 4).

Asimismo, la apertura del software permite el intercambio de grandes can-tidades de información con bases de datos y otros sistemas mediante el uso de marcos comunes .NET y C++.

Los usuarios podrán crear APIs (Application Programming Interfaces) abiertas para integrar con flujos de trabajo de negocio y de producción. También podrán inyectar su programa-ción personalizada en el ADN del soft-ware para la HMI unificada como APIs abiertas.

Por ejemplo, podrán crear reportes comparativos e indicios de depuración para capturar errores en el código de aplicación o en las configuraciones de los dispositivos antes de que se pongan de manifiesto, lo que reduce el tiempo de comisionamiento y mitiga los ries-gos de un mal funcionamiento de una máquina.

La apertura de aplicaciones ofrece la accesibilidad necesaria para anali-zar datos generados en toda la planta, sin que aparezcan ineficiencias inne-cesarias o una parada. La apertura del runtime permite que apps de terceros tengan acceso directo a tags de runti-me de HMI y controles web persona-lizados a fin de conseguir una mayor flexibilidad de los equipos y de los flujos de trabajo.

Figura 3. El software WinCC Unified HMI de Siemens facilita la gestión de numerosos dispositivos. El escalado es sencillo gracias a una biblioteca común de objetos de aplicación.

Figura 4. Es posible importar objetos personalizados creados con herramientas de terceros en el software WinCC Unified HMI. Estos objetos podrán ser utilizados en aplicaciones de runtime, y también para desarrollar APIs abiertas destinadas a un control web personalizado de apps externas.



Las herramientas de recolección de datos offline están incorporadas de forma nativa para enviar datos a un servidor designado, lo que permite intercambiar grandes cantidades de información con sistemas de bases de datos, como así también compartir pantallas, tags, archivos de eventos y alarmas históricas.

Foco en la seguridadAtrás quedaron los días en que la segu-ridad era algo de último momento. Al aparecer brechas en la industria cada vez con mayor frecuencia, es necesario encarar firmemente la seguridad del software. En este aspecto, el software para una HMI unificada incorpora varias medidas destinadas a proteger contra un acceso no autorizado.

Los dispositivos HMI unificados contienen capas separadas de panel de control y runtime incorporadas por encima del sistema operativo. Un administrador de sistema puede permi-tir que cada usuario tenga acceso a una o ambas capas y también configurar una autorización de usuario para acce-der al sistema operativo. Las aplicacio-

nes por default, las apps de usuario y las APIs residen en la capa de panel de control, mientras que la capa de runti-me maneja la aplicación HMI familiar para control del sistema de producción.

Un administrador puede habilitar y deshabilitar puertos físicos (USB, Ethernet y buses), como así también SNMP y protocolos de transferencia. Con gestión central de dispositivos, un administrador puede crear reglas que permitan o rechacen ciertas aplicacio-nes para cada grupo de dispositivos y gestionar parches de seguridad para todos los dispositivos conectados en la empresa.

A diferencia de un software para HMI más antiguo, no hay necesidad de un software de gestión central de terce-ros ya que el mismo software para la HMI unificada, que está destinado a programación y runtime, incluye todas las herramientas necesarias para la ges-tión central de dispositivos. Este soft-ware también permite la integración de dispositivos y datos con otras aplica-ciones. La comunicación entre todos los dispositivos que se ejecutan en un software para HMI unificada está

encriptada y las HMIs pueden ser con-figuradas para contar con un respaldo de sistema automático a fin de evitar la pérdida de datos.

HMIs para el futuroEl creciente número de dispositivos inteligentes y sistemas de software conectados a nivel de empresa en plan-tas industriales de todo el mundo requiere una tecnología de software para HMI en constante desarrollo. El software para una HMI unificada ofre-ce modernas cualidades de interface gráfica y, al mismo tiempo, permite tener conectividad con una multitud de dispositivos externos y sistemas de software.

Al implementar estos avances y seguir evolucionando, se podrá mante-ner una ventaja competitiva, aumentar la producción y mejorar la eficiencia.

Preparado en base a una presentación de Ramey Miller, gerente de Siemens Industry Inc., con el asesoramiento del Ing. Andrés G. Gorenberg, gerente Factory Automation, Siemens Industrial.

El Futuro, se lo brinda la Autonomía Industrial



Un poderoso dúo para IIoT

Los servicios de nube de los cuatro gigantes tecno-lógicos Apple, Microsoft, Amazon y Google sim-plifican considerable-

mente nuestro trabajo diario; por ejemplo, ya no hay necesidad de almacenar fotos de vacaciones en la

memoria limitada de un teléfono inte-ligente, bastando una carpeta personal online.

Las empresas, naturalmente, tam-bién pueden aprovechar los beneficios de la computación de nube en aplica-ciones industriales, con requerimientos especiales pero con un solo objetivo común: usar los datos de manera efi-ciente pero sin cargar innecesariamen-te la red y la capacidad de memoria.

También se requieren nubes indus-triales para filtrar los valores de interés a partir de la gran cantidad de informa-ción recolectada por distintos dispositi-vos de campo, tales como sensores y cabezales de lectura/escritura RFID,

reduciendo así Big Data a datos inteli-gentes.

La nube es mucho más que una simple instalación de almacenamiento de memoria. Por el contrario, soporta a los usuarios con una rápida integración de dispositivos recién conectados, brinda alertas automáticas acerca de cualquier anomalía crítica que pudiera ocurrir o visualiza los tiempos operati-vos de distintas herramientas.

Dentro de este contexto, Turck ofrece comunicación de extremo a extremo desde el sensor directamente hasta la nube y lo hace en ambas direc-ciones, lo que se traduce en un inter-cambio inteligente entre el nivel de campo, el controlador, la nube de datos y el operador de servicio tan pronto como sea necesario.

IO-Link facilita el acceso a datos adicionalesHoy en día, el estándar de comunica-ción IO-Link permite comenzar la digitalización en el entorno directo de máquina.

Al respecto, muchos dispositivos de campo están equipados ahora con procesadores que proveen información además de los datos de usuario, por ejemplo datos de diagnóstico o infor-mación del dispositivo.

IO-Link facilita el acceso de los sistemas de mayor nivel a estos valo-res adicionales en paralelo con el valor medido actual. Esto convierte un dispositivo IO-Link, por ejemplo un sensor, en un participante que habla, lo que, a su vez, aumenta la usabilidad de los servicios de nube en el otro extremo de la pirámide de automatización. Con IO-Link y solu-ciones de nube, se combinan dos tec-nologías de avanzada para asegurar una continuidad de extremo a extremo ‘hasta el último metro’.

Combinando IO-Link y servicios de nube, se consigue un flujo continuo de datos desde el sensor a la nube y viceversa.

IO-Link permite a los sistemas de mayor nivel acceder a datos adicionales en paralelo al valor medido, conformando así una poderosa herramienta para mantenimiento predictivo.



Preprocesamiento de señales con inteligencia descentralizadaSe necesita inteligencia remota para restringir el uso de datos inteligentes por encima del nivel de campo.

En otras palabras, las señales deben estar ya preprocesadas en el módulo de fieldbus.

El maestro IO-Link TBEN-L-8IOL de Turck, por ejemplo, permite a los usuarios configurar directamente qué variables se transfieren a la nube. La evaluación remota de los datos tam-bién significa que las mediciones de tiempo crítico se pueden realizar en el campo sin causar una carga adicional en las redes de comunicación, lo que asegura que incluso las secuencias de proceso completadas en ciclos de mili-segundos no verán alteradas, quedando disponibles sólo los datos específicos para su uso posterior.

La nube ofrece varias rutas para hacerlo: por medio de cables que usan el controlador TBEN-L5-PLC-10 IP67 de Turck o a través de una conexión wireless que utiliza el gateway de nube TCG20 IP67 con WiFi o una red móvil.

Identificación de dispositivos junto con actualización de IODD¿Dónde se pueden ver los beneficios de la nube e IO-Link? Por ejemplo, en la identificación de dispositivos cuan-do el personal técnico pone en marcha un sensor o realiza mantenimiento. Estas operaciones pueden insumir tiempo valioso y también son fuente de errores ocasionales.

En consecuencia, tiene sentido conectar la nube a una base de datos central con todas las descripciones de dispositivos IO-Link. De esta manera, un dispositivo recién conectado en el campo transfiere su ID de fabricante y dispositivo a la nube, incluyendo los parámetros y las propiedades de la comunicación.

Luego se lleva a cabo una compara-ción con la base de datos para identifi-car la IODD correspondiente al sensor. La nube también visualiza datos del dispositivo y puede adaptar parámetros en el dispositivo si es necesario.

La nube, de manera independiente, utiliza información proveniente del dispositivo IO-Link inteligente para identificar un sensor.

El sensor inductivo señala si su target se ha desviado de la distancia de conmutación especificada, lo que indica un posible desgaste.

El sensor ultrasónico también indica la acumulación de espuma sobre la superficie, además de brindar el valor del nivel.



Intercambio rápido del sensor cuando ocurre una fallaEl mismo concepto se aplica a la hora de reemplazar dispositivos en caso de una falla. Tan pronto un sensor reporta una falla, esta información es enviada directamente a un operador por medio de la nube.

Para lograrlo también es posible programar alarmas para enviar notifi-caciones por email o SMS, además de notificaciones visuales en el tablero de control.

Puesto que la configuración del sensor puede ser almacenada en la nube, el dispositivo IO-Link fallado puede ser reemplazado inmediatamen-te sin ningún problema. El intercambio bidireccional de información permite que la nube identifique el tipo de sen-sor de reemplazo conectado y lo confi-gure con los parámetros adecuados.

Alerta del desgaste mecánicoLos datos adicionales de IO-Link tam-bién pueden brindar información acer-ca de un pobre funcionamiento mecá-nico. Si un sensor inductivo monitorea, por ejemplo, el movimiento de un perno, también puede brindar informa-ción acerca de la distancia de conmuta-ción, además del pulso de conmuta-ción. Tan pronto el target llega a una distancia crítica respecto del sensor,

esta situación también puede indicar un creciente desgaste, ya que el perno tiene demasiado juego.

La nube notifica a los operadores de mantenimiento para que actúen antes de que el target se salga del alcance de medición. En este caso, las notificaciones tempranas permiten que se pueda realizar el servicio antes de que se llegue a ese estado.

Valor adicional para monitoreo de condicionesUn sensor ultrasónico también aporta datos acerca de la calidad de la señal además de la distancia, lo que brinda la posibilidad de recibir, además del dato de nivel, una alarma, por ejem-plo, si hay acumulación de espuma sobre la superficie del líquido, lo cual podría afectar el valor medido.

En este caso, IO-Link extiende el monitoreo de condiciones para iniciar un segundo monitoreo.

Al mismo tiempo, la nube asegura que la información relacionada con el

Los usuarios pueden ver en el tablero de control en la nube las horas de operación de cada herramienta individual.

El servicio de nube de Turck puede estar alojado en el servidor local del usuario o como nube pública en el centro de datos principal, donde la comunicación se maneja a través de un protocolo encriptado.



nivel y la superficie llegue a los opera-dores, sin importar la ubicación o el dispositivo terminal.

Tener los parámetros de proceso a la vistaOtro valor agregado es que se pueden registrar los parámetros de proceso que interesan por medio de información adicional en la nube. Si en una máqui-na se usan distintas herramientas, los operadores deberán tener en cuenta su vida útil especificada siempre que sea posible. En este caso, los parámetros de proceso de cada herramienta pueden ser transferidos a la nube de modo de poder usar o guardar estos datos.

Por ejemplo, utilizando un acopla-dor inductivo de Turck, luego de un cambio de herramienta, la herramienta

y la nube proceden a un intercambio sin contacto de valores, tales como el tiempo de operación entre las dos herramientas.

De esta manera, los usuarios podrán ver en la nube el número de horas durante las cuales se usaron las herra-mientas individuales o la parada de una máquina en particular.

Digitalización ‘hasta el último metro’Conectar juntos IO-Link y los servi-cios de nube facilita la digitalización de extremo a extremo de todos los sensores individuales en una máquina. Es un concepto clave en tareas de comisionamiento y mantenimiento, monitoreo de condiciones u optimiza-ción de procesos.

La nube lleva los datos de disposi-tivos y máquinas a las pantallas de los distintos dispositivos terminales, apor-tando información acerca del sobrepa-so de un valor límite o de fallas, con lo que, gracias a la comunicación IO-Link bidireccional, se convierte en un nodo de sistema activo, por ejemplo para comparar información de dispositivos en una base de datos.

Preparado en base a una presentación de Christian Knoop, de Turck. En la Argentina: Aumecon S.A.



Single Pair Ethernet ya está en el ADN de IIoT

Hoy en día, Single Pair Ethernet (SPE) es una de las megatendencias en transmisión de datos industriales. Para com-

prender las aplicaciones y las ventajas de reducir el cableado de datos a un solo par de hilos, es importante tener en cuenta la historia de Ethernet y de la automatización industrial.

Como protocolo de software no estandarizado, Ethernet nace en los años ‘70 para la transmisión interna y localmente limitada de paquetes de datos en redes informáticas cableadas (LAN o Local Area Network). Con el tiempo, IEEE definió el protocolo de software y la capa física (incluyendo interfaces físicas, tales como conecto-res y cables) y sentó las bases para la Internet moderna con la introducción de varios protocolos, tales como 802.4 (Token Bus), 802.5 (Token Ring) y, por último, 802.11 wireless LAN (WLAN).

Lenguaje comúnEn paralelo, el uso creciente de la tec-nología de automatización eléctrica impulsó el desarrollo del fieldbus en los años ‘80. La idea básica era la misma: los diferentes participantes de la comunicación deberían comunicarse unos con otros de manera ordenada usando un sistema común.

Los distintos protocolos de fiel-dbus, tales como Interbus, DeviceNet y PROFIBUS, sin embargo, no se usaron para conectar redes informáticas a nivel de empresa, sino para la conexión en serie o en paralelo de sensores y actuadores a nivel de control y gestión.

En definitiva, el desarrollo en para-lelo de los dos protocolos de transmi-sión conformó la estructura de la pirá-mide de automatización que sigue siendo válida hoy en día. Los niveles

más altos representan redes informáti-cas limitadas localmente que se utili-zan para la planificación de la produc-ción. Los niveles inferiores compren-den la transmisión de señales, datos y alimentación para registro, control y regulación del proceso físico de pro-ducción.

La forma de pirámide se debe prin-cipalmente a la disposición jerárquica y lógica de los diferentes niveles. Pero también representa las condiciones marco válidas con anterioridad para la transmisión de datos industriales: altas tasas de transmisión y distancias cortas a través de Ethernet, bajas tasas de transmisión y grandes distancias a tra-vés de fieldbus.

Redefinición de la pirámide Ethernet industrial y, en especial, SPE redefinen la pirámide convencional de automatización. Gracias al desarrollo de protocolos basados en Ethernet, tales como EtherNet/IP, PROFINET o EtherCAT, se incorpora la transmisión

de datos en tiempo real desde el nivel de empresa hasta el nivel de campo.

Las interfaces físicas se hicieron más potentes, pero también más com-plejas en términos eléctricos, ya que había que proteger la transmisión de datos contra posibles interferencias, tales como suciedad, vibraciones y radiación electromagnética. Esto expli-ca el advenimiento de interfaces Ethernet especiales con protección IP6x. Pero en la cúspide de la pirámide de automatización, tanto a nivel de empresa como de operaciones, las soluciones IP20 seguían siendo sufi-cientes.

Transmisión de datosHasta ahora, el trabajo de estandariza-ción ha estado limitado a tasas de transmisión de datos cada vez más altas y a mayores exigencias en la tec-nología de cableado.

SPE no redefine mayores anchos de banda o distancias de transmisión, sino que establece el marco normativo para



un cableado reducido que se adapte a la aplicación. Los estándares IEC 63171-2 (IP20) e IEC 63171-5 (IP67) están destinados a tasas de transmisión más bajas de 10 a 100 Mbps.

El cableado de datos con un solo par de hilos permite distancias de trans-misión de hasta 1.000 metros. De esta forma, por primera vez, SPE se puede implementar en aplicacio-nes donde hasta ahora no se podía usar Ethernet con-vencional, por ejemplo en tecnología de procesos.

La ventaja para los ope-radores de planta es que el cableado de datos puede realizarse de manera conti-nua en base al protocolo Ethernet, lo que permite usar interfaces y caras

enchufables de conectores idénticas en distintos entornos.

Otra ventaja es que las interfaces de un solo par de hilos son considerable-mente más compactas que los conecto-res de dispositivos y cable de dos o cuatro pares. De esta forma, SPE res-ponde a la tendencia hacia dispositivos compactos y descentralizados en auto-matización industrial, tecnología de procesos, automatización de edificios y aplicaciones de telecomunicaciones e infraestructura. En consecuencia, SPE tiene todo para convertirse en el ADN de IIoT.

Nueva cara enchufable de conectoresPara asegurar la compatibilidad de todos las interfaces, IEEE ha formado grupos dedicados a elaborar la descrip-ción normativa de aplicaciones con tasas de transmisión de 10, 100 y 1.000 Mbps. Ya han sido adoptados estánda-res para 10-Base-T1, 100-Base-T1 y 1000-Base-T1.

Phoenix Contact, junto con Reichle & De-Massari y Weidmüller, fueron los encargados de desarrollar interfa-ces de caras enchufables de conectores protegidos y no protegidos para cables

Mundo conectado

Empresa

Centro de trabajo

Estación

Dispositivo de control

Dispositivo de campoActuadoresSensores

Producto

Cambio de paradigma: SPE redefine la pirámide convencional de automatización (Phoenix Contact).

Tasa de transmisión de datos

10 Mbit/s

hasta 40

hasta 100

hasta 1000Nivel de campo

Categoríade performancede cableado

Centros de datos

10 Gbit/s 2,5 Gbit/s 5 Gbit/s 10 Gbit/s 25 Gbit/s …

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Cambio de paradigma: SPE redefine la pirámide convencional de automatización (Phoenix Contact).



de un solo par y de cuatro pares de hilos.

El modelo MICE describe su robus-tez mecánica (M1 o M2/3), protección IP (I1 o I2/3), resistencia química y climática (C1 o C2/3) y seguridad elec-tromagnética (E1 o E2/3).

Las caras enchufables compactas son ideales para el cableado eficiente de numerosos participantes de una comu-nicación, ya sea a través de un solo par de hilos o a través de cuatro pares de hilos para cuatro participantes que com-parten una línea y una interface.

Gracias a la interface común, se pueden mezclar conceptos de cableado de uno y cuatro pares, como así tam-bién soluciones IP20 e IP6x.

Las posibles aplicaciones son la división del cableado de ocho hilos en cuatro tiras SPE individuales para cua-tro participantes de comunicación o el dimensionamiento de pares individua-les dentro de interfaces de dispositivos de ocho hilos.

La tecnología de dos hilos también permite la alimentación específica en la aplicación de dispositivos terminales con salidas de hasta 60 W a través del mismo par de hilos (Power over Data Line - PoDL).

El futuro de la tecnología de comunicaciónSPE no puede ser visto como una megatendencia en la transmisión de datos industriales sin tener en cuenta otros trabajos de estandarización. El futuro de la tecnología de comunica-ción industrial irá en paralelo en varios comités y proyectos. Los nuevos están-dares de comunicación, tales como OPC UA (Open Platform Communic-ations Unified Architecture), TSN (Time-Sensitive Networking) y 5G conformarán la base para una conexión continua en red desde el sensor, pasan-do por la máquina y los sistemas de nivel superior hasta la nube.

Los nuevos estándares habrán de superar a los protocolos e interfaces existentes en términos de costo, pro-ducción de datos, latencia y determi-nismo. En definitiva, el objetivo es nada menos que un nuevo estándar de comunicación para automatización independiente del fabricante.

Hoy en día, OPC UA ya es utiliza-do como estándar de comunicación superpuesto en plantas y se está ampliando con perfiles de aplicación estandarizados en el campo, por ejem-plo, para aplicaciones de E/S, seguri-

dad o accionamiento. Además, ya se han definido modelos estandarizados para configuración y diagnóstico uni-formes de dispositivos de red.

ResumenSingle Pair Ethernet (SPE) conecta el mundo IP20 de la empresa y del nivel operativo con el mundo IP6x del nivel de control y de campo, abriendo así nuevas áreas de aplicación. El objetivo es la conexión de todos los participan-tes de una comunicación basada en un mismo protocolo e interfaces unifor-mes.

Gracias a la reducción del cableado utilizando solo uno o cuatro pares de hilos individuales, los usuarios podrán construir estructuras eficientes de cableado y red desde el sensor pasando por el nivel de control y empresa hasta la nube.

Además de tasas de transmisión de datos de hasta 1.000 Mbps, el cableado SPE también permite alimentar los dispositivos finales con hasta 60 W.

Preparado en base a una presentación de Verena Neuhaus, gerente de Phoenix Contact.

Cara enchufable M1 I1 C1 E1 según IEC 63171-2 (Phoenix Contact).

Cara enchufable M2/3 I2/3 C2/3 E2/3 según IEC 63171-5 (Phoenix Contact).

Los nuevos estándares de comunicación conforman la base para una conexión en red integrada desde el sensor, pasando por la máquina y los sistemas de nivel superior hasta la nube.



Plataforma sensor a nube para monitoreo remoto de procesos industriales

La conectividad con la nube elimina las barreras que aparecen a la hora de reco-lectar datos en lugares inaccesibles. Un nuevo

transmisor celular IoT con la más reciente tecnología LTE CAT M1 conecta ahora sensores industriales a la nube en aplicaciones remotas de moni-toreo, control y alarma desde cualquier navegador web, incluso dispositivos móviles.

Diseñado para trabajar con una variedad de sensores y dispositivos, tales como transmisores 4-20 mA,

switches, HART y Modbus, como parte de una solución de monitoreo remoto, este transmisor basado en celular, denominado RANGER, conec-ta datos con la nube para implementar monitoreo y control de activos en luga-res donde antes resultaba difícil o imposible de alcanzar.

Al conectar directamente con la nube, el transmisor RANGER deja de lado las redes locales para ofrecer una conexión más segura. Un receptor GPS incorporado reporta la ubicación del dispositivo a la nube, ofreciendo un mapa de los activos conectados.

A la hora de pensar en estrategias de IoT, muchas empresas se enfrentan a importantes desafíos de planificación e implementación. RANGER simplifi-ca la implementación por ser una plata-forma sensor a nube muy fácil de con-figurar con la menor cantidad de hard-ware. Al ser de tipo ‘plug and play’, el transmisor no necesita programación ni hardware adicional.

El uso de tecnología LTE CAT M1 soporta dispositivos de IoT al conec-tarse directamente a la red 4G sin gateway usando las baterías incorpora-das o un panel solar externo.



La variante estándar de RANGER está equipada con dos entradas digita-les, una entrada analógica y una salida de relé para control remoto de bombas, válvulas, luces, etc. Las entradas digi-tales pueden detectar el estado on/off o frecuencias de hasta 2 kHz. La entrada analógica se puede configurar en 1 a 5 V CC o 4 a 20 mA, con alimentación mediante pack de baterías incorporado. La salida de relé es de enclavamiento tipo DPST (double-pole single-throw), capaz de soportar cargas de hasta 2 A @ 30 V CC, 0,3 A @ 110 V CA o 0,5 A @ 125 V CA. Como opcional, se pueden agregar tarjetas de expansión que aportan entradas analógicas y digi-tales adicionales, comunicación Modbus o HART.

Un GPS incorporado permite ras-trear la ubicación del RANGER y sus mediciones en un mapa.

El transmisor celular RANGER viene con una interface SignalFire Cloud amigable para la web y para dispositivos móviles, que permite a los usuarios monitorear activos en forma

remota, visualizar tendencias y recibir alarmas por texto o email. También ofrece configuración remota y resolu-ción de problemas del nodo RANGER y el sensor al que está conectado.

SignalFire Cloud utiliza tecnología MQTT segura para la integración con plataformas de nube privadas, cuando corresponda. Los operadores podrán conectar/desconectar la salida de relé desde la interface de nube para control remoto de bombas, motores, válvulas, etc.

Según Josh Schadel, gerente gene-ral de SignalFire, “la tecnología LTE CAT M1 es especialmente adecuada para IoT, ya que permite que dispositi-vos sensores alimentados por baterías puedan comunicarse de manera efi-ciente utilizando redes de celulares existentes”.

La plataforma RANGER ofrece soluciones específicas a la aplicación que se destacan por ser confiables y fáciles de instalar y mantener. Por ejemplo, puede eliminar barreras en el monitoreo de oleoductos y gasoductos

en áreas aisladas sin Internet, enviando datos de sensores a la nube para que sean recuperados por un dispositivo con un navegador web. Los operadores pueden rastrear niveles de fluidos en grandes parques de tanques ubicados en lugares remotos a través de una conexión de nube accesible por cual-quier dispositivo inteligente.

Otras aplicaciones incluyen: Monitoreo de presión en cañerías,

estaciones elevadoras, posición de válvulas ESD;

Presión de distribución de agua, niveles de lagunas, caudales;

Presión de cabezales de pozo, nivel de tanques químicos, inventarios de producción;

Monitoreo de parques de tanques, nivel de tanques, volúmenes;

Agricultura, uso de agua, nivel de silos, control de bombeo de irriga-ción.

Preparado con el asesoramiento del Ing. Pablo Batch, Gerente de Ingeniería y Servicios, Esco Argentina S.A.

Múltiples proveedoresde serviciocelular

Nube privada

Nube SignalFire

Alertas



U n robot para cada tarea: ¡El secreto está en cómo elegirlo!

En el imaginario popular, los robots son máquinas grandes y tontas que rea-lizan tareas aburridas, musculares y repetitivas

con precisión y exactitud. Pero esto es tan sólo una parte del mundo de la robótica de hoy en día.

Los robots vienen ahora en muchos tamaños y configuraciones, con dos a siete ejes. Pueden realizar trabajos sim-ples o complicados, incluso cirugías. Tanto en automatización de fábrica como de procesos, hay un robot que se adapta a casi cualquier aplicación o presupuesto, o sea se lo puede utilizar en cualquier lugar donde sea posible mejorar la productividad automatizan-

do el movimiento de herramientas o cargas, o realizando tareas de produc-ción mejor o más rápidamente. Las cargas pueden ser cualquier cosa, desde chips de computadora que pesan un gramo hasta juegos de ruedas de locomotoras que pesan más de una tonelada.

Hay una gran variedad de herra-mientas EOA (End-of-Arm) para reali-zar tareas simples o complejas, desde pinzas hasta efectores finales con múl-tiples herramientas. Los robots son más fáciles que nunca a la hora de integrarlos en cualquier entorno de manufactura o procesamiento, inclu-yendo zonas de alimentos, salas higié-nicas y almacenes.

En consecuencia, dada esta multi-tud de opciones, es más importante que nunca saber qué tipo de robot se adapta mejor a las necesidades de una empre-sa, tanto desde el punto de vista de capacidad como de costo. Los princi-pales tipos de robots (articulados, car-tesianos, SCARA, delta y cobot) tienen cada uno sus ventajas y limitaciones. Comprenderlas es un punto de partida más que necesario a la hora de invertir en robótica.

Robótica: 50 años de evolución

Desde hace 50 años, los robots han sido la pieza central de Industria

Estos sistemas de manipulación, conocidos como robots de uno, dos y tres ejes, son capaces de realizar tareas repetitivas de alta velocidad con una gran exactitud.



3.0, que normalmente se la define como era de la automatización pre-digital. Y seguirán siendo tan impor-tantes, si no más, a medida que el mundo vaya ingresando a Industria 4.0, que es la era de la automatización digital.

Los robots han ido modificando el panorama industrial desde su introduc-ción en los años ’70, aportando gran-des avances en productividad, flexibi-lidad y confiabilidad. Casi cualquier movimiento repetitivo que implique mover un objeto puede ser realizado más rápido y con mayor precisión y repetibilidad por medio de un robot.

Al comienzo, lo que había era la imagen de un gran robot articulado de seis ejes soldando carrocerías de auto-móviles y camiones. Los robots articu-lados se han extendido por toda la industria pesada y más allá, con muchas mejoras en el propio robot y también con el desarrollo de más efec-tores finales (herramientas de final de brazo) para abordar así la necesidad de una automatización flexible. Los robots articulados se utilizan en secto-res tan diversos como salud, alimentos y bebidas, siderurgia, almacenamiento ó dondequiera que existan tareas repe-titivas o exigentes a nivel medioam-biental o ergonómico que se deben realizar de manera más rápida, más confiable y/o más rentable. Los robots incluso pueden ensamblar nuevos robots.

nuevos conceptos en robóticaEn sus comienzos, esta revolución robótica estaba destinada a economías de gran escala, pero no ofrecía nada a la mayoría de las pequeñas y medianas empresas. Pero los más recientes desa-rrollos en robótica, tales como robots cartesianos (lineales), SCARA y delta, para nombrar sólo los más utilizados, y también los robots colaborativos, han conseguido que la automatización sea accesible a empresas de casi cualquier tamaño.

Este artículo técnico se centra en los robots eléctricos, pero la neumática suele estar integrada en los robots para realizar tareas específicas. Por ejem-plo, BionicCobot es un proyecto de

Bionic Learning Network de Festo que investiga que puede aprender de la naturaleza la producción del futuro.

Cada tipo de robot tiene sus venta-jas y limitaciones, por lo que es impor-tante comprender esas posibilidades e inconvenientes.

Los robots vienen con 1 a 7 ejes, donde cada eje provee un grado de libertad. Un pórtico cartesiano de dos ejes normalmente sigue los ejes X-Y o Y-Z. Un robot de tres ejes tiene tres grados de libertad y realiza sus funcio-nes a través de los ejes X-Y-Z. Estos pequeños robots tienen una forma rígi-da y no pueden inclinarse ni rotar por sí mismos, aunque pueden tener adosa-das herramientas que pueden girar o rotar o adaptarse a la forma de una pequeña carga.

Los robots de cuatro y cinco ejes suman flexibilidad adicional para rotar e inclinar. Un robot articulado de seis ejes tiene seis grados de libertad, con flexibilidad para mover objetos en cualquier dirección o rotarlos en cual-quier orientación. Este último tipo se elige generalmente cuando una aplica-ción requiere una manipulación com-pleja de un objeto de gran tamaño o pesado.

Los robots de siete ejes parecen totalmente libres; el séptimo eje permi-te tener orientaciones adicionales para maniobrar herramientas en espacios reducidos. Por ejemplo, un robot de este tipo puede soldar el bastidor de una carrocería de automóvil desde el interior de la cabina insertando el efec-tor final a través de la abertura de la ventana y rotándolo hacia atrás 180 grados. Los robots de siete ejes pueden operar más cerca de la pieza de trabajo que otros robots articulados, ahorrando espacio.

Robots aRticuladosLos robots articulados son robots

cuyo brazo tiene alguna articulación rotatoria. Se los acciona por distintos medios, tales como motores eléctricos o sistemas neumáticos.

La popularidad de los robots articu-lados de seis y siete ejes es consecuen-cia de la gran flexibilidad que permiten sus grados de libertad. Son fáciles de

programar, vienen con su propio con-trolador y las secuencias de movimien-to y la activación de E/Ss se pueden programar por medio de una teach pendant amigable con el usuario. En la mayoría de las aplicaciones, sólo se requiere un conocimiento básico de programación para activar el robot.

En cuanto al hardware, los robots articulados industriales pueden ser rela-tivamente pequeños o enormes. Pueden tener un alcance considerable, con más de tres metros en ciertos modelos. Esta gama de tamaños hace que los robots articulados sean adecuados para un gran número de industrias y aplicacio-nes que involucran fabricar o mover materiales o bienes terminados.

Sin embargo, el robot articulado también tiene sus problemas que pue-den restringir su utilidad o aumentar su perfil de costos.

Un robot articulado de pequeño tamaño es fácil de instalar: basta con atornillar su base a un marco o al piso. Pero sólo puede elevarse o llegar hasta cierto punto. Si el trabajo requiere un robot de mayor tamaño, se necesita ingeniería civil para garantizar que la estructura sea capaz de soportar el peso y el torque causado por la compensa-ción de carga.

Un robot articulado crece en alcan-ce y carga simultáneamente. Cuanto más largo sea el alcance, mayor será la carga que pueda manejar, pero requeri-rá más espacio e ingeniería y también mayores serán los costos. Cuando una aplicación implica manipular una pequeña carga a lo largo de un gran alcance o una carga pesada en distan-cias cortas, un robot articulado quizás no sea la solución más rentable.

Por diseño, el robot articulado ocupa un espacio y un lugar que no podrán ser utilizados para otros fines. También tiene singularidades, o sea ubicaciones y orientaciones en el espa-cio circundante a las que no puede acceder. Estas limitaciones espaciales requieren precauciones de seguridad más complejas, ya que el robot suele operar en zonas con presencia de traba-jadores, aunque sea de vez en cuando. Su implementación en estos casos requiere dispositivos costosos, por ejemplo escáneres de zona o alfombras



de seguridad, y, por lo tanto, funciona-lidades más avanzadas, tales como SLS (Safety-Limited Speed) y SSM (Safe Speed Monitor).

El hecho de que necesite su propio controlador para manejar la cinemática inversa (conversión de las múltiples posiciones rotativas del motor a coor-denadas cartesianas y orientación en el espacio) también puede ser complica-do desde la perspectiva de hardware, ya que, en ciertos casos, el controlador del robot tendrá que comunicarse con un PLC de mayor nivel en la línea de producción.

Y hay un problema más. Allí donde no se requiere la plena flexibilidad de un robot de seis ejes, por ejemplo en muchas aplicaciones de empaque, hay otros tipos de robots que pueden hacer el trabajo igual de bien, si no mejor, y a un menor costo.

Robots caRtesianosUn robot de coordenadas cartesia-

nas (también denominado robot carte-siano) tiene tres ejes principales de control lineales (se mueve en línea recta en lugar de rotar), formando ángulos rectos entre sí. Su diseño con-siste de un conjunto de actuadores lineales y, algunas veces, un actuador rotativo en el extremo del brazo para aplicaciones de 3D. Es fácil de instalar y mantener.

El robot cartesiano es totalmente adaptable; las carreras y los tamaños de cada eje pueden ser personalizados para la aplicación. Su alcance y carga son independientes entre sí.

El eje lineal puede tener distintos diseños que se adaptan a la función que realiza. Por ejemplo, los actuadores de correa dentada permiten altas velocida-des, mientras los actuadores a tornillo de bolillas ofrecen una elevada preci-sión y una importante fuerza de ali-mentación, con tasas de recoger de hasta 100/min, algo bastante normal en estas aplicaciones.

La adaptabilidad de estos sistemas de manipulación permite optimizar su precio en una amplia gama de aplica-ciones simples donde no se requiere la destreza de un robot articulado. Como ejemplos se pueden mencionar la colo-cación de piezas desde muy livianas a muy pesadas, clasificación o carga de cajas, inspección de dispositivos y mucho más.

Otra gran ventaja y diferenciador del robot cartesiano es su excelente economía de espacio. Permite un acce-so completo al lugar que ocupa. No hay espacios muertos ni singularida-des. Los requerimientos de seguridad son menos estrictos y, por lo tanto, menos costosos, ya que el alcance del robot se limita a su pequeña zona de trabajo. Es suficiente con un vallado, interruptores de puertas o cortinas de luz para garantizar la seguridad ade-cuada. Se desperdicia poco espacio alrededor del robot.

Normalmente, la programación del robot cartesiano no requiere un contro-lador de movimiento específico. Puesto que los actuadores se mueven a lo largo del eje del sistema de coordena-das del espacio de trabajo, no se nece-sita interpolación de la posición del

motor para determinar la posición del final de brazo del robot en el espacio. En otras palabras, no se requiere nin-gún cálculo de cinemática inversa.

El PLC del sistema se puede usar muchas veces para controlar cada eje directamente, sin agregar un segundo controlador. Asimismo, los diseños de los robots cartesianos son fácilmente escalables y, en la mayoría de los casos, contienen componentes están-dar, desde servoaccionamientos/moto-res y controladores hasta guías desli-zantes y pinzas.

La principal limitación del robot cartesiano es su inflexibilidad relativa. Acepta fácilmente un movimiento lineal en tres ejes y la rotación alrede-dor de un cuarto eje, pero necesita el agregado de un controlador de movi-miento para rotar alrededor de más de un eje.

Los robots cartesianos se usan rara vez en aplicaciones de lavado, ya que no disponen de suficiente protección contra el ingreso de agua.

Robot cartesiano de 2 ejes.

Robots cartesianos.



Se requiere precisión y minuciosi-dad en la instalación. Cada eje debe estar cuidadosamente alineado y tener una superficie plana adecuada, espe-cialmente en sistemas de mayor tama-ño.

Los robots cartesianos también pueden ser configurados individual-mente para cada aplicación. Si bien los cambios de formato de producto o empaque se pueden realizar rápida-mente a través del PLC, es posible que se requiera una reprogramación adicio-nal de la unidad en caso de cambios más amplios en la aplicación.

Por último, los robots cartesianos, si se los usa sin un controlador de movimiento separado, pueden requerir más tiempo de programación que otros tipos de robots. Los teach pendants no son comunes, de modo que la progra-mación de secuencias debe hacerse en el PLC, con cada eje direccionado y comisionado individualmente.

Robots scaRaLos robots SCARA (Selective

Compliance Articulated Robot Arm) son una versión simplificada de los robots articulados. Tienen libertad total de movimiento en los ejes X e Y pero desplazamiento estrictamente limitado en el eje Z. Es decir, se comportan de forma parecida al brazo humano, per-mitiendo ubicar el final de la mano en cualquier ubicación pero siempre sobre el plano. Su simplicidad y pequeño tamaño facilitan su integración en líneas de montaje donde pueden alcan-zar tiempos de ciclo bastante sorpren-dentes con una elevada exactitud.

Se adaptan muy bien a funciones como insertar componentes en espa-cios con tolerancias estrictas mientras conservan su rigidez en tales movi-mientos, lo que los convierte en una opción rentable en muchas aplicacio-nes de tipo ‘recoger y colocar’, como así también en el manejo de piezas de pequeño tamaño.

Los robots SCARA tienden a ser duraderos y requieren poco manteni-miento. La programación y el comisio-namiento son relativamente fáciles y rápidos, utilizando la teach pendant provista por el fabricante.

Pero ocurre que, con el bajo costo, vienen también las limitaciones. El robot SCARA requiere un controlador de robot dedicado y está limitado a superficies planas. Por lo general está restringido a tres ejes.

Puede ser la solución óptima cuan-do se usa toda su capacidad (tres o cuatro grados de libertad), pero si el trabajo sólo requiere dos grados de libertad (movimiento horizontal y ver-tical, por ejemplo), el robot SCARA no se puede reducir a un sistema de dos ejes. En consecuencia, es menos atrac-tivo que un robot cartesiano de pórtico desde el punto de vista de costo y des-empeño.

Al igual que el robot articulado, el lugar ocupado por un robot SCARA también se extiende más allá de la zona de trabajo, lo que se traduce en una pérdida de espacio funcional dentro y alrededor de la unidad.

Robots deltaEs un robot paralelo con tres grados

de libertad conformado por dos bases unidas por tres cadenas cinemáticas basadas en el uso de paralelogramos. La base superior se encuentra fija mientras la base inferior, donde se ubica el efector final, es móvil y siem-pre está paralela a la base fija. Para su construcción se pueden utilizar actua-dores rotativos o lineales según la aplicación.

El robot delta es conocido princi-palmente por su velocidad, con tasas de recoger de hasta 300/min. Su tipo de montaje lo coloca por encima de su zona de trabajo, lo que limita la pérdi-da de lugar ocupado. Muchas veces se lo combina con un sistema de visión para recoger piezas colocadas al azar en aplicaciones de clasificación y empaque más complejas.

Al igual que el robot articulado y SCARA, por lo general cuenta con un teach pendant que facilita su progra-mación.

Los robots delta se usan en la pro-ducción de alimentos, pero, al igual que los robots cartesianos, en las zonas de alimentos podrían requerir un blin-daje adicional o separación del entorno ambiental.

Por otro lado, la capacidad de carga del robot delta por lo general es mucho más baja que en las tecnologías alter-nativas. Su diseño de trípode inverso lo hace menos robusto que los demás robots, lo que implica un menor peso

Robot SCARA.

Robot delta.



máximo de carga. Esa limitación en el desempeño es el precio a pagar para llegar a una capacidad dinámica tan elevada.

El robot delta tiene una envolvente de trabajo bastante limitada. Su diseño no permite grandes alcances. Al igual que los robots cartesianos y SCARA, los robots delta suelen estar limitados a cuatro ejes y no ofrecen la flexibilidad de un robot articulado. Su montaje complejo dificulta su mantenimiento y reparación. En una máquina de gran tamaño, puede ser necesario reforzar el marco de la máquina para soportar el peso adicional.

Robots colaboRativos

El robot colaborativo, o cobot, es un desarrollo relativamente reciente con un futuro que promete una interac-ción segura entre humanos y máquinas. Al permitir una colaboración directa entre el trabajador y un robot, se agre-ga una nueva dimensión a nuestra

comprensión de cómo integrar automa-tización en la industria.

Un cobot puede ser un robot articu-lado, cartesiano, SCARA o delta, aun-que hasta la fecha, a la mayoría se los puede considerar como articulados. Suelen tener una capacidad de carga útil de 4-35 kg, con el correspondiente aumento en tamaño y alcance (también precio). Hay modelos con hasta siete ejes; este último puede realizar tareas particularmente exigentes desde el punto de vista ergonómico; incluso se los puede utilizar como robots inde-pendientes en líneas de producción.

La diferencia entre cobots y otros robots está en sus características de seguridad incorporadas que permiten la interacción directa con humanos, sin necesidad de blindaje protector, corti-nas de seguridad u otras características de seguridad. Al no necesitar barreras de seguridad externas fijas, algunos cobots se pueden montar sobre plata-formas móviles para ir donde se los necesite. Es importante señalar que se debe realizar una evaluación de seguri-

dad de la aplicación y, si bien el cobot en sí podría ser seguro, con una herra-mienta afilada en el final del brazo, probablemente sea necesario instalar una barrera de seguridad externa.

Los cobots están limitados en velo-cidad y carga útil, lo que decepciona a algunos usuarios que buscan un robot convencional que no requiera una pro-tección de seguridad costosa ni que ocupe mucho espacio. El mayor valor de los cobots está en que pueden libe-rar a un operador de las tareas sencillas de su trabajo para concentrarse exclu-sivamente en los aspectos de alto valor.

aspectos a teneR en cuenta en la selección de un Robot

A la hora de invertir en robótica, es necesario tener en cuenta todos los aspectos de una aplicación antes de decidir la selección final. A continua-ción se describen algunos factores a considerar:

BionicCobot es un desarrollo neumático de Bionic Learning Network de Festo. Es el resultado de un proyecto que investiga qué puede aprender la producción del futuro de la naturaleza.



alcance y cargaEl alcance y la carga deben ser los pri-meros criterios, ya que podrían acortar inmediatamente la lista de posibles opciones. Tan sólo por motivos técni-cos, una gran carga pesada descartaría cualquier tecnología de manipulación de una carga liviana. Por otro lado, si el alcance es largo pero el peso de la carga es bajo, podría ser suficiente con un robot cartesiano de menor costo.

FlexibilidadEn una aplicación que requiere cinco o seis grados de libertad, un robot articu-lado quizás sea la única solución via-ble. En caso de aplicaciones más sim-ples, tales como posicionamiento y carga de pequeñas piezas, inserción de piezas electrónicas y carga de cajas, o sea una aplicación donde dos o tres ejes son suficientes, ¿por qué pagar por más ejes de los que necesita la aplica-ción?

velocidad¿La aplicación requiere una tasa de recoger elevada, como la de un robot delta (hasta 300/min es bastante

común), o es suficiente con una tasa de recoger menor, como la que ofrece un pórtico cartesiano o un robot SCARA?

espacio y lugar ocupadoCada vez más, el lugar ocupado por máquinas y líneas de producción es un aspecto clave en la planificación. El espacio en el piso de planta es costoso y las empresas buscan optimizar la disposición del mismo. Los robots car-tesianos y delta ofrecen una clara ven-taja sobre las demás tecnologías, ya que sólo se pierde espacio vertical, que por lo general es menos crítico.

ingeniería y desarrollo del proyectoEl tiempo y los gastos de diseño, mon-taje, instalación y comisionamiento son factores a tener en cuenta en el presupuesto, especialmente a la hora de incorporar un robot en una máquina o sistema de mayor tamaño. Las demo-ras en la recepción y ensamblado de un robot podrían retrasar todo el proyecto.

Se dispone de herramientas online y de software que pueden minimizar los riesgos de ingeniería y adquisición.

Mantenibilidad, reparabilidad y disponibilidadUna parada no programada es la pesa-dilla de todos los gerentes de produc-ción. Los robots deben ser relativa-mente fáciles de mantener y reparar, y este es un tema particularmente impor-tante en empresas que no cuentan con una gran flota robótica y conocimien-tos técnicos a nivel local. ¿Quién va a reparar el robot? ¿Cuánto tardará? ¿Cuál es el plazo de entrega de repues-tos críticos, tales como motores y con-troladores? Durante las etapas de pla-nificación, se suele pasar por alto estos problemas con el correspondiente ries-go a futuro.

estandarizaciónLa estandarización en una empresa o industria es una consideración válida por motivos de negocio, aun cuando el robot seleccionado no sea el más ade-cuado ni tampoco el más barato pero sí es capaz de realizar el trabajo.

conclusionesLa proliferación de tecnologías

robóticas ha permitido que empresas de todos los tamaños puedan acceder a los beneficios de la automatización. ¿Cuál es ‘el mejor robot’? Por lo gene-ral, es el que mejor se adapta, no sólo para lograr ganancias de productividad y satisfacer los requerimientos técnicos de una aplicación, sino también desde el punto de vista de cuestiones relacio-nadas con seguridad de planta, utiliza-ción de espacio y, por supuesto, costo inicial y soporte postventa.

Preparado en base a un documento técnico elaborado por Kevin Tardif, de Festo Inc.

Las últimas innovaciones en tecnología de pinzas adaptativas están ampliando las aplicaciones de pequeños robots en la manipulación de objetos flexibles, frágiles o de forma irregular mientras efectores finales complejos y con múltiples herramientas están sumando nuevos roles en los grandes robots articulados.

transformacion digital · 2020. 12. 9. · siemens industrial s.a. 15 yokogawa america do sul ltda....

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