La automatización de procesos, impulsora de múltiples sectores industriales

La automatización de procesos no ha parado de evolucionar en los últimos años y, en este tiempo, se han producido cambios muy importantes. Multitud de industrias, incluidas la industria química, farmacéutica, alimentaria o tabacalera, están sacando provecho de los nuevos avances tecnológicos, entre ellos, las redes inalámbricas y los sistemas de bus de campo. Organizaciones como Dechema y Namur (asociación internacional de usuarios de técnica de automatización de la industria de proceso) están trabajando muy estrechamente y han organizado debates de expertos, destinados a estimular el intercambio de información en el campo de la tecnología de control e instrumentación.

De acuerdo con las cifras publicadas por la Asociación de Fabricantes Alemanes de Equipos Eléctricos y Electrónicos (ZVEI), el mercado mundial de la automatización de procesos presenta un volumen de negocio de unos 55.000 millones de euros y sigue expandiéndose. Estados Unidos acapara en torno al 34% del mercado; Alemania, el 10%; Japón, el 11%; el resto de Europa, un 23%; y el resto del mundo, el 22%. Se calcula que el tamaño total del mercado asciende a unos 293.000 millones de euros. Este mercado, que incluye la industria manufacturera, la industria de procesos, la automación de edificios y otras industrias, es muy lucrativo para los fabricantes de equipos de tecnología de procesos. Además, la automatización de procesos tradicionales se está propagando hacia áreas que tradicionalmente han sido dominio exclusivo de la ingeniería manufacturera. Un ejemplo de esta propagación son los procesos de envasado, en los que intervienen numerosos procesos discontinuos y logísticos (por ejemplo, llenado de silos). En el futuro, estas operaciones tendrán que estar más integradas en la estrategia general de automatización.

A la hora de hablar de tendencias en la automatización de procesos, debemos distinguir dos escenarios: la automatización de los sistemas existentes y el desarrollo de proyectos desde cero. En Europa, por ejemplo, la automatización de procesos está jugando un papel esencial en la modernización de plantas. La automatización permite aumentar la eficiencia de un gran número de procesos y, por tanto, ayuda a incrementar la competitividad y rendimiento comercial.

Si tenemos en cuenta que los costes laborales representan tan sólo el 10% de todos los costes en la industria química, en comparación con el 35% que suponen respectivamente las materias primas y la energía, está claro que la “llave del éxito” está en el propio proceso. Así pues, el reto está en reducir el consumo de materias primas y energía, rebajar de nivel de residuos, aumentar los rendimientos y controlar la producción basándose en las características específicas del producto. Esto sólo puede conseguirse si se tiene un control completo sobre el proceso y somos capaces de mantener los tiempos de inactividad al mínimo. La tecnología de automatización se ha convertido en una herramienta esencial de la industria de procesos para alcanzar estos objetivos.

Las regiones que están impulsando el crecimiento industrial son, claramente, China, la India y Rusia. Rusia, por ejemplo, es una zona muy lucrativa, ya que el país posee abundantes recursos naturales. Ciertas industrias, como la metalurgia, la minería, la producción de fertilizantes o la generación de energía, así como el refino y las plantas de tratamiento están creciendo a un ritmo acelerado. Además, seguramente, la expansión hacia el este de la UE va a dar fuelle al sector. Estados Unidos y Japón también son dos mercados importantes.

La influencia de la ofimática ha impulsado cambios importantes en la tecnología de automatización de procesos. Las aplicaciones ofimáticas ofrecen a los usuarios la posibilidad de compartir datos entre un gran número de aplicaciones, pero también plantea nuevos retos, por ejemplo, el problema de interrelacionar sistemas muy distintos. Por otro lado, el ciclo de vida de los sistemas se está convirtiendo en todo un problema entre usuarios y fabricantes. Los sistemas de control de procesos pueden tener una vida de 20 años, mientras que Microsoft puede llegar a actualizar su software cada seis meses.

Debido a la integración de sistemas que no tienen nada que ver con el control de procesos en sí, la cantidad de datos disponibles en la red de una empresa o de un sistema ha aumentado mucho. No obstante, este incremento no ha contribuido en todos los casos a facilitar la operación o mejorar la eficiencia del proceso. Por el contrario, muchas veces los operarios se enfrentan a una sobrecarga de información y, para controlar adecuadamente un proceso, sólo hacen falta ciertos datos.

Lo que la mayoría de los operarios necesita realmente saber es si una línea está funcionando de forma normal. El aviso de que una bomba debe revisarse dentro de poco o de que hay disponible una actualización de software no son más que meras distracciones. No obstante, disponer de datos detallados sobre una pieza que debe repararse sí es muy útil para el equipo de mantenimiento. Así pues, hacer llegar la información necesaria a la persona adecuada es probablemente uno de los retos más importantes a los que se enfrenta la industria de la automatización de procesos. El volumen de información disponible va a seguir creciendo, sobre todo si los datos de la fabricación (procesos logísticos, etc.) se añaden también al conjunto de datos existentes.

Los expertos creen que los sistemas híbridos, diseñados para manejar aplicaciones de procesos y fabricación, pueden ser una opción atractiva en este contexto. La idea es crear un sistema de control común, que esté diseñado para un uso general, pero que pueda ajustarse a las necesidades de la industria de procesos. Esto permitirá a la industria de procesos beneficiarse de las ventajas en cuanto a costes de las que ya disfruta la industria manufacturera por sus mayores volúmenes. Es posible lograr un alto nivel de integración en sistemas diseñados para la industria manufacturera. No obstante, no debemos infravalorar la complejidad de este enfoque, ya que implica cambios significativos en la arquitectura de sistemas.

El campo de la analítica de procesos es un área todavía relativamente nueva, pero se presenta con grandes expectativas. En el pasado, la tecnología tenía como objetivo ahorrar costes mediante un uso óptimo de la instrumentación y de la tecnología de control de procesos en fases determinadas del proceso o en subsistemas. Hoy en día, se pueden conseguir mejoras significativas mediante un sistema inteligente de analítica de procesos combinado con una tecnología sofisticada de control en una red de sistemas. Los métodos analíticos tradicionales han demostrado ser una mina de oro.

La analítica de procesos ‘online’ nos ofrece oportunidades para la optimización de procesos que hasta hace bien poco nadie podría haberse imaginado. Por ejemplo, hoy en día, es posible determinar la composición exacta de los productos intermedios y acabados, mientras que en el pasado sólo era posible obtener parámetros indirectos ‘online’. Esto constituye una base excelente para conseguir mejoras sustanciales en los procesos. Las técnicas ópticas, incluidos infrarrojos, infrarrojos próximos y la espectroscopia raman, han demostrado ser muy útiles, y los ingenieros de procesos están explorando ahora las posibilidades de los sistemas cromatográficos. Los usuarios que han empezado a utilizar estas tecnologías han conseguido ahorros de costes significativos y mejoras importantes en la calidad de los productos.

El mantenimiento y lograr unos tiempos de inactividad mínimos son muy importantes para la optimización de procesos y, en este sentido, los sistemas de gestión de recursos van a tener mucho que decir en el futuro. En la industria de procesos, la lista de recursos incluye componentes, máquinas, tanques, tuberías, envases así como equipos y dispositivos para el control de procesos. El proceso de producción depende tanto de la disponibilidad de los componentes del sistema como de las características de funcionamiento del sistema y del control de procesos.

Los sistemas están conectados en una red y, por tanto, el tiempo de inactividad necesario para realizar una operación de mantenimiento no puede planificarse de forma aislada. A veces, se puede admitir la desconexión de algún componente, pero los sistemas de control de procesos no suelen ser capaces de asimilar fallos espontáneos, no planificados; las repercusiones en estos casos pueden ser muy graves. Para empeorar aún más las cosas, las presiones en cuanto al ahorro de costes llevan muchas veces a eliminar redundancias. En el pasado, lo normal era disponer de reservas de equipos grandes, como bombas y compresores, pero los operadores tienden cada vez más a prescindir de los sistemas auxiliares, a pesar de seguir necesitando la misma disponibilidad del sistema (o incluso una disponibilidad mayor). De este modo, para que los recursos sean productivos, todos los equipos deben estar en perfecto funcionamiento.

La transmisión inalámbrica es un tema sobre el que se debate desde hace mucho tiempo en la industria de procesos. Esta tecnología presenta, claramente, algunas características muy atractivas: reduce la necesidad de tender un cableado complejo y caro en plantas químicas de gran tamaño; aunque el personal de mantenimiento esté realizando alguna inspección en la fábrica, puede seguir en contacto con el centro de control; los equipos aislados, por ejemplo, una estación de bombeo ubicada en algún lugar remoto en las montañas, pueden integrarse ahora en la estrategia de automatización. No obstante, a pesar de los avances realizados, impulsados por la fuerte demanda del sector, el mercado de las comunicaciones inalámbricas industriales sigue estando muy fragmentado, y los productos, proveedores y aplicaciones no tienen un objetivo claro. Muchos clientes y proveedores de sistemas de automatización se han centrado en el uso de Ethernet en el bus de campo.

Las aplicaciones inalámbricas en la industria de procesos no pueden limitarse a la mera sustitución del cableado para dar conectividad a sensores y otras fuentes de datos; es importante aprovechar toda la flexibilidad que ofrecen. La facilidad de uso, la visualización, parametrización y diagnóstico a través de conexiones remotas son algunos de los factores que deben tenerse en cuenta a la hora de instalar un sistema. La comunicación de larga distancia, la cobertura de áreas amplias y una buena seguridad son otros elementos que suelen ser importantes. Asimismo, antes de la instalación también es necesario evaluar la velocidad de transferencia de datos, la infraestructura, las fuentes potenciales de interferencia, así como el rango y la integración con el entorno de datos existente.

Ya existen soluciones reforzadas, que cumplen requisitos funcionales específicos de seguridad y pueden utilizarse en zonas potencialmente explosivas. No obstante, al igual que ocurre con la estrategia general de automatización, el factor esencial es la integración en el sistema completo. Seguramente, nunca veamos un sistema totalmente inalámbrico, pero este tipo de comunicaciones tienen mucho que ofrecer a la industria de procesos.