La instrumentación moderna simplifica el mantenimiento

Diagnósticos incorporados y monitoreo de condiciones mejoran el mantenimiento, la confiabilidad del proceso y la disponibilidad de la planta.

 

La instrumentación moderna simplifica el mantenimiento
Figura 1. La instrumentación moderna, por ejemplo este caudalímetro Coriolis de Endress+Hauser, incorpora diagnósticos y monitoreo de condiciones.

 

El mundo moderno de hoy en día está digitalizando constantemente todas nuestras rutinas diarias, aunque gran parte de las industrias químicas y refinerías todavía están algo atrasadas respecto de la tecnología actual.

Este atraso, por ejemplo, es muy notorio en el mantenimiento donde hay sistemas operativos de vieja data, falta de conocimiento de las nuevas tecnologías y conceptos convencionales en cuanto al mantenimiento de la instrumentación.

Una estrategia de mantenimiento típica en una planta química consiste en realizar un mantenimiento de rutina planificado, que se vuelve reactivo una vez que el equipo falla y puede introducir problemas de confiabilidad y seguridad. En ese momento, el personal de mantenimiento procede a reemplazar el dispositivo si está disponible como repuesto o apura su despacho por el fabricante. Mientras tanto, el proceso se detiene.

Aun cuando la instrumentación de hoy sea cada vez ‘más inteligente’ incorporando funciones como autodiagnóstico y monitoreo de condiciones (figura 1), la mayoría de las plantas no la aprovechan. Desafortunadamente, el 97% de los datos de los instrumentos inteligentes no se utilizan.

 

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Figura 2. Casi todos los instrumentos que se fabrican hoy en día ofrecen datos según NAMUR NE 107.

 

Instrumentos inteligentes

NAMUR NE 107 (figura 2) es un estándar que siguen todos los fabricantes de instrumentos a la hora de diseñar y fabricar dispositivos. Define códigos de diagnóstico con mensajes claros y remedios, incluyendo mantenimiento requerido, chequeo de funciones, fuera de especificación y falla.

Con esta información, el personal de mantenimiento puede obtener una indicación clara acerca de cómo resolver y reparar un problema antes de que un dispositivo se deteriore hasta llegar a la falla.

Un código de diagnóstico de color verde indica un instrumento sano. El color naranja significa que el instrumento está en chequeo funcional, por lo que la señal no es válida. El color azul significa que la señal del instrumento es válida, pero requiere un pronto mantenimiento. El color amarillo identifica que condiciones pueden haber causado una situación de fuera de especificación y, por lo tanto, una señal incierta. Por último, el color rojo representa un instrumento que ha fallado con señal no válida y que requiere un mantenimiento inmediato.

Los datos de NAMUR 107 son enviados a través de fieldbus, EtherNet/IP, 4-20 mA HART, WirelessHART u otros métodos de conexión como mensaje de alarma (cuando se dan las condiciones) o cuando es interrogado por un sistema de control.

Los instrumentos modernos ofrecen fácilmente estos datos ya que casi todos los instrumentos de los principales proveedores emplean autodiagnóstico. El autodiagnóstico significa que el instrumento es capaz de detectar cuando hay un problema gracias al monitoreo continuo de los parámetros internos más importantes relacionados con sus componentes mecánicos, electromecánicos y electrónicos.

Normalmente, durante la fase de diseño del instrumento, se realiza un análisis del modo de falla, efectos y diagnósticos para identificar los componentes críticos en la cadena de señal, comenzando con las partes en contacto con el proceso y siguiendo con los componentes electromecánicos, tarjeta de amplificador, módulo electrónico principal y salidas. Luego se asigna un margen adecuado de seguridad a cada camino o componente crítico.

El firmware en el transmisor monitorea continuamente la cadena completa de señal en cuanto a desviaciones. Por ejemplo, si los diagnósticos detectan un error, se envía un mensaje de evento conforme a NAMUR 107. El evento se muestra en el panel frontal del instrumento y está disponible para el sistema de automatización. Algunos instrumentos también envían consejos para solucionar los problemas e instrucciones correctivas.

 

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Figura 3. Las interfaces WLAN, Bluetooth y Webserver permiten monitorear, diagnosticar y configurar instrumentos desde apps de teléfonos inteligentes.

 

Calibración y verificación

Según la industria, los instrumentos deben ser calibrados periódicamente. Por ejemplo, la industria química requiere pruebas según IEC 61508 e IEC 61511. En las anteriores prácticas de mantenimiento, donde la calibración es programada para que se realice cada seis meses más o menos, se paran los procesos y se procede a realizar un bypass del caudalímetro o transmisor de presión o se lo saca de la línea, posiblemente para llevarlo a un laboratorio, calibrarlo y luego reinstalarlo o dejarlo como repuesto.

En algunos casos, se pueden encontrar instrumentos fuera de calibración y que dan lecturas erróneas. El problema está en ¿cuánto tiempo han estado fuera de calibración y cuántos productos fuera de especificación se han elaborado? La planta no tiene forma de saberlo.

Por otro lado, hay muchos instrumentos perfectamente calibrados, por lo que el proceso de calibración es una pérdida de tiempo y dinero. La autoverificación permite evitar esta actividad improductiva.

La autoverificación se inicia a pedido desde el sistema de automatización o en el propio instrumento (figura 3). Durante la autoverificación, las rutinas de diagnóstico realizan chequeos y generan un reporte que puede usarse para verificar que el dispositivo sigue funcionando correctamente.

Como ejemplo, la tecnología Heart­beat de Endress+Hauser cumple con todos los requerimientos de una verificación trazable de acuerdo a DIN EN ISO 9001:2008, Sección 7.6a. Los instrumentos ofrecen una cobertura de autodiagnóstico de 94% o más (de acuerdo con IEC 61508) y tasas muy bajas de fallas no detectadas.

 

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Figura 4. Display en una HMI de monitoreo de condiciones que muestra el estado de salud de equipos según NAMUR NE 107.

 

Software de soporte

En los instrumentos inteligentes, los datos ya no corresponden sólo a la variable de proceso primaria. También incluyen variables de proceso secundarias, la salud del sensor, características de desempeño del sensor, información de calibración y diagnósticos en tiempo real. Toda esta extensa información se puede utilizar para mejorar el proceso, optimizar el desempeño del instrumento, extender la vida del instrumento y maximizar la productividad del personal de mantenimiento.

Pero toda esta información se debe obtener y luego procesar por medio de un software de soporte. Afortuna­damente, todos los principales fabricantes de instrumentos suministran el software de soporte necesario para lograrlo.

Normalmente, la solución es un sistema autónomo que no interfiere con la operación del sistema de control. Monitorea y registra continuamente el estado de salud de la instrumentación y visibiliza esa información para las personas responsables de modo que puedan tomar las medidas según necesidad. En combinación con sensores inteligentes, se pueden realizar autochequeos y verificaciones online para alargar los intervalos de calibración, conocer la base instalada e identificar dispositivos críticos (figura 4).

Procesar todos los datos de los instrumentos de una planta puede ser complicado. Por ejemplo, una planta química en Gendorf, Alemania, tiene más de 4.000 instrumentos que miden nivel, caudal, temperatura, presión y otros parámetros de proceso primarios. Tratar de emplear los sistemas de control para leer toda esta extensa información de diagnóstico de los 4.000 dispositivos, analizarlos para detectar problemas y enviar instrucciones al departamento de mantenimiento podría llegar a ser algo dantesco.

Es por eso que los fabricantes de instrumentos han desarrollado paquetes específicos de software que realizan todas esas funciones. Los paquetes se dividen en dos categorías básicas: programas de gestión de instrumentos, que analizan la información en tiempo real proveniente de la instrumentación, y software de gestión de activos, que sigue cada instrumento en la planta y almacena datos vitales, tales como manuales y listas de partes.

Si bien un fabricante de instrumentos en particular pueda ofrecer información de sus propios instrumentos, ¿qué pasa en una planta con todos los demás instrumentos provenientes de otros fabricantes?

Afortunadamente, la estandarización en la industria de instrumentación permite aprovechar esa información.

Hay disponibles archivos de configuración con DD (Device Description), EDDL (Enhanced Device Description Language), DTM (Device Type Manager), HART y fieldbus de todos los fabricantes, que son de fácil acceso desde varios sitios web y que se pueden cargar en el programa de gestión de instrumentos. Estos archivos brindan interoperabilidad entre distintos proveedores de sistemas de automatización e instrumentación.

Cuando una planta tiene miles de instrumentos, seguir manuales, listas de partes, reportes de auditoría, cronogramas de mantenimiento y otra información puede ser una pesadilla.

Una solución de gestión de activos de mantenimiento reúne toda esta información, la digitaliza y la pone a disposición de técnicos de mantenimiento mediante dispositivos portátiles o la HMI del sistema de control (figura 5). Además de mostrar manuales de instrumentos, listas de partes e información de cumplimiento, el software de gestión de activos sigue todas las actividades de los instrumentos, lo que incluye calibraciones, verificaciones y mantenimiento realizados para cumplir con las distintas regulaciones. El software también puede elaborar auditorías e informes regulatorios en respuesta a estándares de la industria.

El software de gestión de activos también aporta gestión de mantenimiento. Es decir, determina cuándo es necesario atender, calibrar o verificar los instrumentos, y notificar el mantenimiento. El software puede compartir datos con otros programas de gestión de mantenimiento, historizadores y hojas de datos.

 

La instrumentación moderna simplifica el mantenimiento
Figura 5. Es posible acceder a datos de instrumentos de un software de gestión de activos, por ejemplo el portal W@M de Endress+Hauser, desde estaciones de trabajo o dispositivos portátiles.

 

Resumen

La instrumentación moderna y el software de soporte pueden reemplazar las estrategias convencionales de mantenimiento planificado/reactivo, que consumen demasiado tiempo y cuestan demasiado dinero en términos de mano de obra y calibraciones innecesarias. También mejoran considerablemente la confiabilidad y la disponibilidad de la instalación al diagnosticar y predecir fallas de los dispositivos antes de que se deba parar un proceso.

Con la información de diagnóstico disponible, el personal de mantenimiento podrá conocer las condiciones exactas de salud de todos los dispositivos, lo que les permite realizar el mantenimiento correcto en el momento óptimo, evitando un sobremantenimiento de equipos que no lo necesitan.

 

Preparado en base a un documento elaborado por Howard Siew, de Endress+Hauser.

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