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SCADA hace innecesario que se asigne un operador para quedarse, o visitar una ubicación remota en el funcionamiento normal de esa instalación remota.

La tecnología SCADA se aplica mejor a procesos que se extienden sobre grandes áreas, son relativamente simples para controlar y monitorear actividades de instrumentación y control, y requieren frecuentes, regulares o intervención inmediata.

Cómo funciona un SCADA

Aparte del equipo de comunicaciones, los elementos que caracterizan un sistema SCADA son RTU (unidades terminales remotas) y MTU (unidades terminales maestras).

En el centro de cada sistema SCADA está el dispositivo que emite todo los comandos, recopila todos los datos, almacena alguna información, pasa otra información en sistemas asociados, interfaces con las personas que operan el proceso MTU y casi siempre es  a través de una computadora.

RTU recopila información del campo sobre variables analógicas, alarmas y puntos de estado, y cantidades medidas La RTU luego mantiene la información disponible en la memoria hasta que MTU solicite eso. 

La RTU codifica y transmite la información a la MTU. Además, a las instrucciones de la MTU, la RTU abre y cierra válvulas, gira se enciende y apaga, emite señales analógicas que puede representar puntos de ajuste y salidas de trenes de pulsos para mover motores paso a paso.

Cinco componentes de SCADA

SCADA consta de cinco componentes principales, que se detallan a continuación:

Instrumentación de campo

La instrumentación de campo se refiere a la variedad de monitores y transmisores en la fábrica que usan las aplicaciones SCADA. Estos sensores detectan cambios en la productividad o procesos y los envían al concentrador central. 

La instrumentación de campo viene en una variedad de formas, tales como sensores de proximidad, sensores de temperatura y presión, sistemas de visión artificial, monitores de energía y más.

Controladores de campo (RTU / PLC)

Las RTU y los PLC recopilan y compilan datos suministrados por instrumentación de campo, preparándolos para su visualización y análisis por la interfaz hombre-máquina. 

Las RTU se basan en microprocesadores para convertir los datos recopilados de los sensores en datos utilizables para el concentrador central. 

Los PLC funcionan más localmente, lo que permite a los usuarios interactuar directamente con los sensores y realizar cambios sin afectar todo el sistema SCADA.

Interfaz hombre-máquina (HMI)

Los dispositivos HMI son unidades maestras que permiten a los humanos supervisar el proceso de adquisición de datos SCADA. 

Sirviendo como procesador central del sistema, la HMI también permite a los usuarios regular y modificar el sistema según sea necesario. 

Los operadores también utilizan HMI para interactuar con los datos recopilados a través de interfaces gráficas de usuario, generalmente monitores de computadora, y compilar informes para su uso posterior.

Conectividad de red (buses de campo, protocolos, etc.)

El sistema SCADA se basa en mantener la conectividad de red integrada durante toda su operación. 

Las instalaciones pueden lograr esto utilizando líneas cableadas y opciones inalámbricas, conectando unidades de conversión a la unidad maestra a través de líneas fijas o Internet. 

La mayoría de las instalaciones tienen redes especializadas en las que ejecutan sus operaciones SCADA, protegiendo su sistema de interferencias benignas de otras aplicaciones, así como de intrusiones ilegales. 

Los productos de puerta de enlace Edge incluso pueden proporcionar acceso seguro a usuarios o dispositivos autorizados desde una ubicación remota.

Base de datos o historiador (en la nube o en las instalaciones)

Después de analizar y procesar los datos recopilados por tu sistema SCADA, necesitas lugares seguros física y digitalmente para almacenarlos. Un software recopila datos con marca de tiempo dentro de la HMI, lo que le ayuda a organizarlos en un formato óptimo antes de almacenarlos en una base de datos. 

La mayoría de los sistemas también utilizan lenguaje de consulta estructurado (SQL) o aplicaciones basadas en la web para integrar sistemas de ejecución de fabricación (MES) y sistemas de planificación de recursos empresariales (ERP), lo que facilita la conversión de datos entre diferentes partes de su red.

Aplicaciones de SCADA/HMI

Los sistemas SCADA se utilizan para monitorear una variedad de datos como flujos, corrientes, voltajes, presiones, temperaturas, niveles de agua, etc., en diversas industrias.

Si el sistema detecta cualquier condición anormal de cualquier dato de monitoreo, entonces las alarmas en los sitios centrales o remotos se activarán para alertar a los operadores a través de HMI.

Existen numerosas aplicaciones de los sistemas SCADA, pero algunas de las aplicaciones SCADA más utilizadas incluyen:

• Industrias manufactureras
• Plantas de tratamiento y distribución de aguas residuales
• SCADA en sistema de energía

1. SCADA en las industrias manufactureras

En las industrias manufactureras, los procesos regulares, como ejecutar los sistemas de producción para cumplir con los objetivos de productividad, verificar el número de unidades producidas y contar las etapas completas de las operaciones junto con las temperaturas en las diversas etapas del proceso de fabricación, etc.

2. Aplicación SCADA en plantas de tratamiento y distribución de aguas residuales

Las plantas de tratamiento de aguas residuales son de diferentes tipos, como el tratamiento de aguas superficiales y un sistema de tratamiento de agua de pozo en el que muchos sistemas de control y procesos de automatización están involucrados en los sistemas de tratamiento y distribución de agua. 

Los sistemas SCADA se utilizan para controlar las operaciones automáticas de los equipos utilizados, como el lavado a contracorriente de los filtros en función de las horas de trabajo o la cantidad de flujo de agua a través de los filtros.

En las plantas de distribución, los niveles del tanque de agua, la presión del sistema, la temperatura de la planta, la sedimentación, la filtración, el tratamiento químico y otros parámetros o procesos se controlan mediante las aplicaciones SCADA, como PLC, estaciones de trabajo basadas en PC que se conectan entre sí mediante la red de área local ( LAN) como Ethernet.

3. SCADA en el sistema eléctrico

El sistema de energía se puede definir como componente de la generación, transmisión y distribución de energía. Todos estos sectores necesitan ser monitoreados regularmente para mejorar la eficiencia del sistema. 

Por lo tanto, la aplicación de SCADA en el sistema de energía mejora la eficiencia general del sistema al proporcionar la supervisión y el control sobre los sistemas de generación, transmisión y distribución. 

SCADA en la red del sistema de energía aumenta la confiabilidad y estabilidad del sistema para la operación integrada de la red.

1. SCADA inalámbrico

En industrias a gran escala como centrales eléctricas, plantas siderúrgicas, etc., muchos procesos y operaciones, como el movimiento de cintas transportadoras para el transporte de carbón o productos, la temperatura del calor de la caldera, etc., se deben monitorear continuamente y es necesario controlar los factores que afectan estos parámetros. 

Por lo tanto, la aplicación de SCADA inalámbrico proporcionará un mejor control sobre los sistemas y operaciones de control requeridos.

Si la temperatura supera el límite establecido, ya sea el límite inferior o el límite superior, el microcontrolador envía comandos a los relés para que se enciendan o apaguen según la señal de comando.

Finalmente

El monitoreo y control de múltiples operaciones en el máximo número de industrias están siendo controlados automáticamente por la mayoría de las implementaciones avanzadas de tecnología SCADA. 

Ya estamos observando que muchas operaciones industriales se controlan automáticamente utilizando la aplicación de la tecnología del sistema SCADA, pero aún así muchos investigadores están trabajando para desarrollar sistemas SCADA más eficientes para adoptar un control automático completo de todo tipo de operaciones industriales.

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Las válvulas se dividen en dos clasificaciones generales: lineal (como una válvula de compuerta) o giratoria (como una válvula de bola), según la acción del miembro de cierre. 

También se clasifican por la forma de su miembro de cierre (por ejemplo, puerta, globo, mariposa, bola, tapón y diafragma). 

La selección depende principalmente de la aplicación y las condiciones de presión y temperatura. Además, ciertos servicios, como los que manejan materiales inflamables, pueden requerir que las válvulas sean resistentes al fuego o estén aprobadas para el uso de protección contra incendios.

Algunas válvulas son accionadas manualmente. Las válvulas que se ubican de forma remota en un paquete de maquinaria, requieren una operación frecuente o deben responder automáticamente a las necesidades del equipo (como para evitar sobretensiones en los turbocompresores), o las demandas del sistema de control (como para ajustar el caudal) usan un actuador eléctrico.

El propósito de esta información es proporcionarte puntos que facilitarán el proceso de selección de la válvula de control para tu próximo proyecto.

Características que debes tomar en cuenta para elegir una válvula

1. Fluido a transferir: ¿Qué tipo de fluido se transferirá a tu planta de procesamiento? Las válvulas de control están diseñadas para controlar el flujo de medios tales como gas natural, aire comprimido, vapor, petróleo licuado, gasolina, fluido hidráulico, lechada y agua. 

Por lo tanto, debes asegurarte de que la válvula funcione perfectamente para todos estos fluidos.

Hay sistemas de control para tener un flujo adecuado de productos químicos en las grandes industrias, hay válvulas diseñadas para manejar el agua desde las presas hasta las plantas de energía. 

Los diferentes fluidos tendrán diferentes características con sus propios requisitos para la composición del material. Otra cosa importante es que debe verificar si hay elementos corrosivos involucrados.

2. Grados de material: Importante entender la resistencia, hoy es fácil encontrar las válvulas industriales en varios grados de material de acero inoxidable como ASTM, ASTM A217 grado, A216 grado WCC, ASTM A351 CF8M, y así sucesivamente.

Es importante, además, que decidas el rango de presión que pasará por la válvula y elijas el tamaño correcto de la válvula y la presión nominal para soportar la presión de la tubería.

3. Características de control de flujo: Aborda el rango de temperatura máximo y mínimo o aceptable del fluido a transferir. Además, aborda las presiones de entrada y salida mínimas y máximas que se espera que maneje una válvula. 

Esto te ayudará a comprender las características de control de flujo de la válvula. Asegúrate de que la válvula elegida ofrezca un control constante en varias temperaturas. Además, cumplen un porcentaje igual o lineal o varias otras características. 

Comprende que estas características de flujo variarán según los diferentes procesos, y la válvula debe poder garantizar la estabilidad en todas las condiciones.

4. Compatibilidad con sistemas remotos: Debido a la importancia del entorno del proceso, muchos procesos requieren control y monitoreo remotos. Es importante asegurarte de que la válvula elegida cumpla con los sistemas de gestión de procesos remotos.

5. Construcción robusta: La mayoría de los procesos industriales se llevan a cabo en ambientes hostiles; entonces, si la válvula elegida no puede cumplir con estos diversos requisitos, puede fallar en cumplir el propósito. 

Debes verificar si la válvula puede soportar los extremos y mínimos, así como las condiciones molestas, y si puede operar virtualmente.

5 cosas que debes buscar al seleccionar un proveedor de válvulas

1. Inventario disponible

¿Cuánto inventario tiene el proveedor? Este número está directamente relacionado con el tiempo que te llevará recibir tus válvulas y piezas, lo que puede ser crucial durante las interrupciones planificadas o en caso de emergencia. 

Al asociarse con un proveedor de válvulas que tiene un gran inventario a la mano, aumentas tus posibilidades de que los productos que necesitas estarán allí cuando los necesites.

2. Servicios de mantenimiento preventivo de válvulas

El mantenimiento preventivo regular es la clave para obtener un gran rendimiento de tus válvulas y productos de válvulas. 

Las recomendaciones para el mantenimiento preventivo varían, así que busca un proveedor que comprenda tus necesidades de mantenimiento y pueda realizar tareas de mantenimiento con la menor interrupción posible en tus operaciones. 

Pregunta si el proveedor usa un software de gestión de válvulas que centraliza el historial de válvulas y los datos de mantenimiento para identificar las necesidades de mantenimiento y reparación.

3. Servicios de reparación de válvulas

Incluso las válvulas bien mantenidas a veces requieren reparación. Busca un proveedor de válvulas que pueda reparar una amplia gama de válvulas, tanto en el taller como en el campo.

Para dispositivos de alivio de presión, asegúrate de que tu proveedor está certificado para los servicios de reparación. Estas designaciones garantizan que tu válvula será reparada según sus especificaciones originales.

Además de las certificaciones de la industria, busque un proveedor cuyos técnicos hayan completado la capacitación en fábrica de los propios fabricantes de válvulas. 

4. Ventas de actuadores y servicios

Las válvulas y actuadores funcionan de la mano. Para un proveedor que pueda ayudarlo a seleccionar los mejores productos para su proyecto de principio a fin, elija una empresa que comprenda la relación entre válvulas y actuadores y pueda proporcionar servicios para ambos tipos de productos.

5. Finalmente, un compromiso de seguridad

Finalmente, la seguridad es uno de los principales problemas que rodean las instalaciones de válvulas industriales, y las regulaciones cambian con frecuencia. 

Para asegurarte de que tus proyectos cumplan con todas las regulaciones, selecciona un proveedor de válvulas que comprenda el entorno regulatorio y que haya demostrado constantemente un compromiso con la seguridad.

La entrada 5 cosas a considerar cuando seleccionamos una marca de válvulas industriales se publicó primero en TechFlow.

Estos procesos van desde el de un sistema de calefacción simple donde se usa un termostato para controlar un horno, hasta plantas grandes y complejas que producen productos químicos de alta tecnología. 

En un día determinado, utilizará muchos productos que se han fabricado utilizando una variedad de procesos diferentes que se controlan mediante válvulas automáticas. 

Esta amplia gama de implementaciones de control de procesos requiere una amplia gama de tipos de válvulas, tamaños, materiales y métodos de actuación. 

Cómo implementar un sistema de control gestionado por válvulas

Los sistemas de control de procesos se dividen en 2 categorías principales: continua y por lotes. 

Los procesos continuos se ejecutan sin parar las 24 horas del día, los 7 días de la semana, por lo que se deben considerar requisitos especiales para evitar el mal funcionamiento y mantenimiento de los equipos, ya que el apagado y la puesta en marcha pueden ser operaciones muy costosas. 

Los sistemas de proceso por lotes son más indulgentes a este respecto, ya que se inician y detienen a menudo por naturaleza.

Para cada uno de este par de categorías existen una variedad de válvulas que pueden adaptarse a un sistema de control industrial.

Algunos tipos de válvulas

• Válvulas de bola de 2 vías: Las válvulas de bola de 2 vías son extremadamente comunes y de diseño bastante simple. 

Hay una pelota con un agujero perforado que se intercala entre 2 asientos que conducen a la entrada y a la salida. 

Cuando la bola está en posición abierta, el orificio es paralelo a la dirección del flujo y, por lo tanto, los medios que se controlan se dejan pasar sin obstrucciones. Al girar la válvula 90 grados, el paso de los medios se bloquea por completo. 

Las válvulas de bola generalmente se implementan en aplicaciones de encendido / apagado donde tu tienes la válvula completamente abierta o completamente cerrada. 

Sin embargo, existen válvulas de bola especiales que se utilizan para el control de flujo proporcional, que tiene un inserto de forma especial que hace que el caudal se ajuste en proporción directa al porcentaje de apertura. 

Otro tipo especial de válvula de bola utilizada para el control de flujo proporcional son las válvulas de bola con puerto en V, donde el orificio tiene forma de V, por lo tanto, también afecta el flujo proporcionalmente.

• Válvulas de bola de 3 vías: Las válvulas de bola de 3 vías son básicamente las mismas que las de 2 vías, con 3 puertos en lugar de 2. En estas válvulas, el orificio de la bola tiene forma de «L» o de «T» dependiendo de la función a realizar.

• Válvulas de mariposa: Las válvulas de mariposa son similares a las válvulas de bola en que operan girando un obstructor 90 grados de la posición abierta a la cerrada. Sin embargo, en estas válvulas, el obstructor es un disco delgado que gira hacia los lados para abrirse. 

El disco es perpendicular al flujo y obstruye completamente el flujo en la posición cerrada, y cuando se gira 90 grados, el flujo viaja alrededor del delgado perfil del disco lateral. 

Estas válvulas se usan comúnmente como válvulas básicas de encendido / apagado, pero también son adecuadas para el control de flujo proporcional al detener el disco en posiciones intermedias. 

Cuando se controlan procesos en tuberías de mayor tamaño, el peso y el costo son menores en las válvulas de mariposa en comparación con las válvulas de bola y tapón del mismo tamaño.

• Válvulas de globo lineales: estas válvulas están hechas de elemento cilíndrico o de tapón de disco, y tienen un cuerpo esférico y un asiento de anillo estacionario. 

Las válvulas de globo lineales permiten un fácil acceso a los elementos internos y se utilizan para regular el flujo de una variedad de fluidos.

• Válvulas de ángulo lineal: las válvulas de control están diseñadas para aplicaciones severas, que pueden tener grandes niveles de ruido, parpadeo y flujo.

• Válvulas rotativas: en este tipo de válvula, el flujo de líquido se regula mediante la rotación de los pasajes presentes en un tapón transversal. Estas válvulas son ideales para aplicaciones, donde los fluidos que se transfieren pueden contener sólidos. 

En muchas aplicaciones, las válvulas rotativas sirven como reemplazo de las válvulas de globo y de ángulo. Estas válvulas están diseñadas para aplicaciones severas, y son adecuadas para aplicaciones donde la limpieza no es obligatoria.

• Linear válvulas de control de tres vías: Estas válvulas de control disponen de dos salidas y una entrada o viceversa. Las válvulas de control de tres vías lineales se utilizan para aplicaciones en las que pueden estar involucrados líquidos. 

Permiten mezclar fácilmente líquidos de dos tuberías diferentes en una sola tubería. Estas válvulas se pueden encontrar en enfriadores de agua, fan coils, unidades de tratamiento de aire, etc.

Pasos para poner en marcha un sistema de válvulas

A medida que la población mundial crece rápidamente, la industria del agua se centra en formas de ahorrar agua, reducir el mantenimiento de la creciente cantidad de equipos y disminuir las roturas de las tuberías que son sinónimo de infraestructura obsoleta. 

Los paneles de control industrial ofrecen soluciones a estos problemas y están ganando impulso en la industria. Sin embargo, esto significa que no solo es necesario poner en marcha la válvula de control mecánico, sino que también es necesario poner en marcha el panel de control. 

Estos pasos son:

1. Encargar la válvula: El paso inicial antes de iniciar el panel de control electrónico es poner en marcha la válvula que el panel controlará. 

Esto se puede hacer siguiendo el procedimiento de arranque del fabricante, que se suministra con la válvula. Los pasos básicos generalmente comienzan con llenar la línea principal con agua y purgar el aire de la válvula y el sistema. 

La mayoría de las válvulas controladas por paneles de control electrónicos están equipadas con válvulas de derivación manual para permitir el funcionamiento de la válvula en caso de falla de energía. 

Utiliza estas válvulas de bola de derivación para abrir y cerrar la válvula manualmente para garantizar un funcionamiento correcto y ajustar los controles de velocidad a la velocidad deseada.

2. Bloquea la válvula: Antes de comenzar cualquier puesta en marcha del panel de control electrónico, bloquea la válvula en su lugar. Esto generalmente se puede hacer con una válvula de bola ubicada sobre el bonete de la válvula. 

Esto es importante porque un sistema a menudo tiene restricciones en el funcionamiento de la válvula, como el flujo máximo o la presión máxima que es aceptable en el sistema durante el funcionamiento de la válvula. 

Si el panel de control electrónico aún no se ha configurado y probado por completo, la válvula puede salir inesperadamente de estas restricciones y causar problemas importantes en el sistema durante la configuración inicial y las pruebas del panel.

El bloqueo de la válvula asegurará que todas las pruebas estén completas y que el panel controlará la válvula como se esperaba.

3. Verifica el cableado eléctrico: El siguiente paso es verificar que el panel de control electrónico haya sido cableado correctamente por un electricista certificado. Todos los paneles de control deben incluir un diagrama de cableado para que el electricista lo siga.

Algunos de los requisitos de cableado esperados son la conexión de la fuente de alimentación principal, la (s) conexión (es) de solenoide, la (s) conexión (es) del sensor, la (s) conexión (es) del punto de ajuste remoto, la (s) alarma (s) y la (s) conexión (s) de entrada del control remoto.

4. Enciende el panel: Voltea el interruptor en el panel para iniciar el panel de control electrónico. La pantalla y el controlador deberían encenderse.

 Si se incluyen piezas adicionales en el panel, verifique que la fuente de alimentación, la fuente de alimentación ininterrumpida / sistema de batería y los filtros funcionen según sea necesario. Esto generalmente se indica mediante un indicador de «Sistema correcto» o «DC correcto».

5. Prueba los solenoides: Ahora que hay energía disponible, los solenoides de la válvula pueden energizarse y probarse. Antes de que puedan comenzar las pruebas, la orientación del solenoide debe configurarse dentro del panel de control electrónico. 

Los solenoides se pueden suministrar como normalmente abiertos o normalmente cerrados; la orientación depende de la operación de la válvula especificada. Si se desconocen las orientaciones de los solenoides, busca la hoja de especificaciones del fabricante para más detalles. 

Una vez que la orientación del solenoide se establece dentro del panel de control electrónico, configura el panel de control en modo de control manual y activa los posibles solenoides para garantizar el correcto funcionamiento. 

Cuando se complete la verificación del solenoide, desbloquea la válvula y golpea la válvula para abrirla y cerrarla, utilizando el modo de control manual para completar la verificación del solenoide.

6. Configura los solenoides: Antes de que el sistema pueda desconectarse del control manual, es necesario configurar los sensores del sistema. Antes de que los sensores se puedan calibrar con el panel de control electrónico, es necesario determinar el rango y las unidades de los sensores. 

El rango generalmente se estampa en el lateral o se encuentra en la hoja de especificaciones del fabricante. Además, algunos sensores se programan o configuran a través de la pantalla local. 

Una vez que se determina el rango, los sensores se pueden calibrar, lo que a menudo se conoce como poner a cero y abarcar los sensores. Esto significa configurar la señal del sensor mínima (cero) y máxima (intervalo) recibida por el panel de control electrónico para que el panel pueda comparar esto con el rango del sensor.

7. Haga coincidir el sensor y la señal: Asegúrate de que los valores del sensor coincidan con las señales que se muestran en el panel de control electrónico. Si existe una discrepancia considerable entre los valores, esto a menudo se debe a una falta de coincidencia de rango. 

Si hay una discrepancia menor, esto generalmente se debe a los valores de calibración de cero y rango en comparación con las señales entrantes del sensor. Para corregir estos problemas, repite el paso 6 hasta que los valores sean precisos.

8. Sintoniza para un control ideal: Cuando se verifican los solenoides y los sensores, el siguiente paso es comenzar a utilizar el panel de control electrónico en todo su potencial. 

Antes de soltar el panel para controlar la válvula automáticamente, sigue el manual del usuario del fabricante sobre el proceso de ajuste para configurar los valores iniciales de control de ajuste. 

Una vez configurado, introduce una pequeña protuberancia en el sistema aplicando un punto de ajuste conservador y observa cómo reacciona el rendimiento de las válvulas al cambio del punto de ajuste. 

Según el rendimiento de la válvula, ajusta los valores de control de sintonización. Los valores de control de sintonización generalmente se ajustan en función de tres factores: sobreimpulso, subimpulso u oscilación. Sigue el proceso de ajuste del fabricante para eliminar estos factores hasta lograr el control ideal.

9. Configuración remota: El paso final solo es necesario si las capacidades remotas están presentes. Dichas funciones incluyen entrada de punto de ajuste remoto, entrada de control remoto, retransmisión del valor del sensor, salidas de alarma y notificación. 

Estas funciones generalmente se comunican con un panel de control maestro adicional. Para configurar el punto de ajuste remoto y la retransmisión del valor del sensor, siga el paso 6. El rango tendrá que determinarse y las señales se pondrán a cero y se extenderán. El resto de las señales digitales deberán verificarse individualmente para garantizar una comunicación correcta.

En conclusión

Hemos dado un paseo por las consideraciones que hay que tomar en cuenta para implementar una válvula de control en un sistema, desde los tipos de válvulas hasta los pasos para implementar. 

Cada proceso tiene sus particularidades por lo que debemos tener presente las diferentes atribuciones y singularidades de las válvulas.

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Con la instrumentación adecuada, las plantas de proceso pueden funcionar de manera efectiva, eficiente, económica y segura mediante la integración de señales de alarma.

¿Qué es la instrumentación de procesos y por qué es necesaria?

En las industrias de petróleo y gas, la instrumentación se usa para monitorear y controlar las condiciones de operación de la instalación, lo que ayuda a cumplir con la seguridad, las regulaciones ambientales, la calidad y la productividad, la operación rentable y los objetivos estables de operación de la planta. 

Se puede clasificar en dos funciones principales: 

1. Dispositivos de entrada, que son instrumentos de medición que se centran principalmente en las diferentes variables del proceso. 

2. Dispositivos de salida del sistema de control, que se denominan elementos de control final. Estos actúan en relación con los parámetros medidos para instituir la acción de control requerida.

Los dispositivos de entrada (instrumentación) miden cuatro parámetros operativos importantes: presión, temperatura, flujo y nivel. 

Los analizadores avanzados en línea que miden la composición del proceso también se consideran un elemento de la instrumentación del proceso.

Componentes de la instrumentación en la industria del Oil&Gas

La instrumentación consta de tres componentes principales:

1. Un sensor, que a veces se denomina elemento de medición primario, para medir las propiedades físicas requeridas.

2. Un transductor, que convierte la señal del sensor en una forma de señal estándar que se adapta al sistema de control, como una señal neumática (3-15 psi), una señal eléctrica (4-20 mA), una señal digital de Foundation Fieldbus, etc.

3. Un transmisor, que prepara la señal del transductor para la transmisión sin pérdida y luego la transmite. Los transmisores inteligentes también envían datos significativos sobre el estado del instrumento de medición en su conjunto.

La instrumentación del proceso incluye el elemento de control más común, la válvula de control, que consiste en un actuador que convierte la señal de salida del sistema de control en una señal que puede permitir que la válvula responda, el posicionador para adaptar la respuesta y la válvula. 

Los posicionadores inteligentes actualmente pueden enviar y recibir datos útiles hacia y desde el sistema de control con fines de mantenimiento predictivo.

Las válvulas en la industria del Oil&Gas

Las válvulas son una parte vital de cualquier sistema de tuberías, lo que significa que juegan un papel clave en la industria del petróleo y el gas. 

Se pueden usar para controlar los caudales, aislar y proteger equipos, y guiar y dirigir el proceso de refinación del petróleo crudo.

Podemos hacer una revisión de las válvulas que se usan comúnmente en la industria:

• Válvulas de control: Las válvulas de control son válvulas que proporcionan control de proceso sobre el caudal, la presión y la temperatura en la industria del petróleo y el gas. 

Funcionan variando el tamaño del paso del flujo según lo indicado por una señal hidráulica, neumática o eléctrica enviada desde un controlador. 

La operación automática de estas válvulas les da la capacidad de ser operadas de forma remota, en lugar de tener un operador constantemente monitoreando y ajustando.

• Válvulas de mariposa: Las válvulas de mariposa se utilizan para aislar y modular una variedad de medios con baja pérdida de presión. La válvula generalmente viene equipada con un actuador. 

Su pequeño grosor les permite caber en casi cualquier lugar, mientras que su facilidad de disponibilidad en diámetros mayores significa que pueden usarse en tuberías grandes. 

Cuando se accionan, se abren y cierran rápidamente y proporcionan una alta fiabilidad con poco mantenimiento.

• Válvulas de bola: Las válvulas de bola están diseñadas para controlar el flujo de líquidos y gases a alta presión con una caída de presión mínima. 

Se abren y cierran rápidamente, y tienen un sello hermético con bajo par. Su facilidad de operación, reparación y versatilidad le permite ser utilizado en una variedad de ubicaciones.

• Válvulas de retención: Las válvulas de retención se utilizan para evitar el flujo inverso a través de las tuberías. 

Su servicio ayuda a proteger las bombas y los equipos que podrían dañarse por el flujo de retorno, reduciendo el mantenimiento y el tiempo de inactividad del sistema. 

Estas válvulas tienen una baja caída de presión, lo que aumenta el ahorro de energía. También ayudan a reducir la vibración dentro de las tuberías.

• Válvulas de globo: Las válvulas de globo a menudo se usan para servicios de aislamiento y estrangulamiento. La instalación es simple debido a sus asientos de válvula fácilmente mecanizados. 

Ofrecen una capacidad de cierre hermético, y el movimiento lineal simple permite una rápida apertura y cierre de la válvula.

La demanda de petróleo y gas está en constante aumento, y las expectativas de rendimiento son ahora más altas que nunca. 

Una buena sinergia entre la instrumentación y control de procesos y las prestaciones que prestan los diferentes tipos de válvulas resultan en una importancia operacional de importancia fundamental.

Desarrollos tecnológicos recientes en la instrumentación de la industria

Los desarrollos recientes incluyen modificaciones y adaptaciones para adaptarse a una gama más amplia de aplicaciones con nuevos niveles de precisión, confiabilidad, integridad y mejor precio.

Por ejemplo, debido a la importancia de las mediciones de flujo, los fabricantes desarrollan continuamente nuevas características para aplicaciones duras y severas. 

Un tipo de medidor de flujo utilizado en una amplia gama de sectores industriales es el medidor de flujo másico Coriolis. 

Múltiples variables del proceso, como el flujo másico, la densidad y la temperatura, se miden simultáneamente, lo que genera información precisa sobre otros parámetros del proceso, como el flujo volumétrico, la concentración, etc. Los medidores de flujo de Coriolis pueden medir hasta 12 pulgadas.

Los medidores de flujo ultrasónicos con abrazadera con transductores unidos al exterior de una tubería se consideran efectivos como medidores de flujo portátiles. Aunque este tipo se encontró hace muchos años, las mejoras tecnológicas recientes los hacen más precisos y confiables.

Las nuevas tecnologías en válvulas de control para aplicaciones severas dan como resultado una mayor confiabilidad y operatividad. Sin embargo, la nueva tecnología más efectiva son los posicionadores inteligentes, que proporcionan nuevas características sobre la capacidad de autodiagnóstico y análisis.

El desafío es obtener los mayores beneficios de los datos mediante la aplicación de técnicas de análisis utilizando herramientas de software especiales para respaldar la toma de decisiones con respecto a costos optimizados, reducción de desperdicios y mayor productividad.

En conclusión

Los usuarios finales deben prestar atención a la integración entre la capa empresarial y la capa operativa de sus plantas de proceso. 

La instrumentación del proceso es la columna vertebral de estos sistemas y debe seleccionarse adecuadamente, especialmente en lo que respecta a la fiabilidad. 

Los datos suministrados por la nueva instrumentación de proceso digital deben tratarse como información valiosa para ser utilizada en la mejora de la calidad y la productividad dentro de una instalación. 

Creo que la instrumentación inalámbrica tendrá un papel increíble en el mercado en los próximos años.

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Las opiniones convencionales profundamente arraigadas de la industria sobre el sector minero que sirvió tan bien a las empresas en el pasado ya no es probable que tengan éxito en el futuro.

Los avances tecnológicos en las áreas de inteligencia artificial, automatización y blockchain están comenzando a impregnar la antigua profesión. 

Minas inteligentes e inteligencia artificial

La industria de la minería es una combinación de esfuerzo pesado y algunos de los procesos científicos utilizados en cualquier industria. 

La aplicación de la tecnología continuará alejando a las personas del aspecto de la fuerza bruta del negocio, mientras avanza la capacidad de encontrar, extraer y procesar materiales extraídos, más rápido, más barato y a una mejor tasa por tonelada.

Dada la naturaleza onerosa del trabajo, el futuro verá a los empleados de la mina centrados en los aspectos comerciales de la minería, como la gestión de las relaciones estratégicas de una empresa, y no en el campo. 

Las máquinas no solo podrán operar de forma autónoma según un plan predeterminado, sino que también procesarán los datos y tomarán decisiones cuando las circunstancias cambien y los sensores detecten diferentes condiciones.

Las minas no solo serán inteligentes y todos los activos estarán conectados, sino que la cadena de valor desde la mina hasta el usuario final.

Los materiales estarán conectados, de modo que la producción pueda planificarse y flexionarse para satisfacer la demanda y adaptarse a los cambios resultantes.

La inteligencia artificial tomará decisiones sobre la producción y las rutas hacia el mercado, aprendiendo de las tendencias globales demandadas y las capacidades en tiempo real de las propiedades mineras de las empresas.

Blockchain y el sector minero

La reciente recuperación en la productividad minera se ha visto nuevamente amenazada a medida que la demanda mejora y los precios se recuperan, y como resultado, la industria está bajo presión para centrarse en métodos para mejorar la eficiencia. 

Naturalmente, esto recae en la cadena de suministro, y creemos que blockchain y los contratos inteligentes serán un elemento clave para lograr esto.

El papel de Blockchain en las cadenas de suministro sostenibles y transparentes podría cambiar las reglas del juego, gracias a su capacidad de promover la rastreabilidad, la transparencia y la seguridad a través del intercambio abierto de datos entre pares e incorruptible. 

Esto ofrecerá una nueva herramienta para monitorear y confirmar el cumplimiento de los estándares éticos ambientales y de sostenibilidad. 

Además de esto, los contratos inteligentes, con su automatismo autoejecutable y su caso de replicación, pueden crear eficiencias significativas para los equipos de compras globales y ayudar a garantizar el cumplimiento normativo.

En última instancia, con más presión sobre los márgenes y los costos inflacionarios, así como la responsabilidad social corporativa, esta tecnología será clave para el desarrollo futuro de la cadena de suministro de la industria minera. 

No se trata de si, sino de cuándo.

Una nueva era de metales

Si bien la minería de metales preciosos y básicos son mercados maduros, estamos presenciando el comienzo de una nueva era para la producción de litio y cobalto, ya que la demanda de estos dos materiales experimenta un crecimiento exponencial de las baterías de iones de litio. 

Se espera que la tasa de crecimiento anual compuesta para la absorción de vehículos eléctricos (EV) en la próxima década sea de alrededor del 27%, pero las tasas de crecimiento ya son mucho más altas que esto, aunque fuera de una base baja. 

Las ventas de vehículos eléctricos de China están aumentando alrededor de un 80% interanual y en el segundo trimestre de Europa, los registros de baterías de los vehículos eléctricos aumentaron un 45,5% en comparación con el segundo trimestre de 2018. 

Imagínate cuáles serán las tasas de crecimiento de las ventas cuando los vehículos eléctricos de sólo baterías sean más baratos que el motor de combustión interna vehículos

Tras el shock de la demanda en 2015, cuando China puso su peso detrás de los vehículos eléctricos, que vio un rápido aumento en los precios del litio y el cobalto.

Ahora estamos viendo la respuesta de la oferta que ha llevado a la caída de los precios este año, pero con el mercado de uso final para Las baterías de iones de litio ya están creciendo rápidamente.

Pero aún en las primeras etapas de la curva ‘S’ de innovación, los productores de litio y cobalto trabajarán arduamente para obtener suficiente suministro de manera oportuna. 

Se pronostica que los requisitos de celdas de batería para vehículos eléctricos, pasajeros y comerciales crecerán de alrededor de 70GWh en 2018 a 1,600GWh en 2030. 

Para cualquier cadena de suministro, mantenerse al día con esa tasa de crecimiento durante un período prolongado de tiempo será agotador.

Pero requerirá que los mercados de litio y cobalto crezcan de mercados pequeños a mercados importantes en un tiempo doblemente rápido.

La tecnología de drones puede aumentar la seguridad de la mina

La mina sigue siendo un lugar de trabajo especialmente peligroso e inconveniente. 

Las minas a menudo tienen que pagar salarios más altos para los trabajadores remotos, además de los altos costos de transporte y alojamiento. 

El internet de las cosas (IoT) y la automatización ofrecen una forma de evitar todos los riesgos y gastos inherentes al empleo de personas en estas ubicaciones.

Al tiempo que llevan la precisión y el ancho de banda de la tecnología al corazón de las operaciones mineras remotas, al tiempo que mejoran la productividad.

Estos drones no solo escanean las minas desde perspectivas que son peligrosas y casi inaccesibles para los humanos, sino que también comunican instantáneamente cualquier información que recojan.

Por ejemplo, Freeport-McMoRan ya está utilizando drones para crear ángulos de inclinación de pozo más pronunciados en sus minas, reduciendo la proporción de extracción y la cantidad de roca de desecho arrastrada antes de que se pueda extraer el mineral. 

Estos drones no solo escanean las minas desde perspectivas que son peligrosas y casi inaccesibles para los humanos, sino que también comunican instantáneamente cualquier información que recojan. 

Esto permite un análisis más rápido y detallado de las pendientes de la mina sin tener que desplegar geólogos o ingenieros geotécnicos altamente calificados en un entorno inherentemente peligroso o afectar la producción al cerrar las carreteras de acarreo.

Dado que las máquinas se vuelven progresivamente más capaces de actuar con poca intervención manual.

Un futuro en el que las máquinas adaptables y autónomas realicen las tareas operativas in situ de la minería, mientras que los empleados humanos las controlan remotamente parece probable y altamente rentable.

Superando la brecha de habilidades

Las industrias de infraestructura críticas, como la minería, luchan por atraer y retener las capacidades tecnológicas adecuadas. 

En última instancia, la principal barrera para los graduados que ingresan a estas industrias son las tecnologías obsoletas patentadas, que exigen capacitación costosa y que requiere mucho tiempo y limitan las perspectivas de trabajo en el futuro. 

Como resultado, el mercado laboral se estanca y las generaciones mayores son las únicas personas con conocimiento de cómo funcionan los sistemas específicos.

Sin embargo, la tecnología operativa y el espacio de automatización se están moviendo a la misma pila de cómputo, y si podemos simplificar los lenguajes de software, estas diversas partes pronto comenzarán a hablar el mismo idioma. 

Esto reducirá los costos y simplificará de manera efectiva para que haya suficientes personas dentro de una organización y la industria en general compartiendo el mismo conocimiento y habilidades. 

El futuro alternativo es uno en el que vemos una brecha de habilidades cada vez mayor.

Mirando hacia el futuro, las empresas deberán acordar estándares técnicos abiertos, basados ​​en lenguajes comunes. 

Esto significa que los sistemas de control de procesos en una organización son compatibles con los de otra. 

Esto no solo hará que sea más fácil y más barato para el personal existente reemplazar y reparar los sistemas de control, sino que también será más fácil atraer y retener nuevos talentos dentro del sector minero.

Preservando la autenticidad en la cadena de suministro de oro

Tradicionalmente, las inversiones en oro han tomado la forma de inversiones en acciones en fondos negociados en bolsa de oro o en la adquisición de lingotes de oro físicos, que luego deben almacenarse. 

La introducción de la tecnología blockchain y sus atributos inherentes aporta muchas ventajas a la transferencia de oro.

El libro mayor público y el acceso público completo a toda la documentación de trazabilidad y autenticación pueden minimizar los riesgos de fraude que están presentes en lo que de otro modo sería solo una cadena de suministro física de custodia de activos.

Los tokens respaldados por oro reducirán la barrera de entrada y permitirán que más inversores minoristas ingresen al mercado y mantengan los tokens en forma divisible. 

Hay una gran cantidad de casos de uso y apetito de individuos e instituciones: diversificación de cartera, preservación de la riqueza, pagos, colateralización para préstamos y más.

Finalmente: tecnología subterránea

Ahora que los dispositivos intrínsecamente seguros son más frecuentes, veremos más tecnología en realidad en las minas y las empresas inteligentes serán las que comiencen a aprovechar esto temprano. 

Esto incluirá la mejora de procesos como los controles de auditoría digital, donde la seguridad y el control de calidad siguen siendo primordiales. 

Pero es probable que veamos un aumento en áreas como la videoconferencia en el lugar y el seguimiento de productos digitales.

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La industria usa millones de toneladas de minerales extraídos cada año. 

Sin embargo, la concentración de minerales por metro cuadrado está disminuyendo en muchas regiones.

Se necesita un monitoreo y control confiable; tiempo de inactividad y mantenimiento reducidos; mayor productividad y eficiencia. 

Para lograr esto se necesitan dispositivos adecuados para aplicaciones difíciles; funciones avanzadas de gestión de activos, diagnóstico y mantenimiento preventivo.

Manejo de materiales en la industria minera

Los materiales en su proceso de minado están en constante movimiento. 

El transporte de materias primas, alimentación de aditivos en un proceso, carga de productos terminados debe ser parte de un proceso de instrumentación y control.

Control de nivel de trituradora de material

Las trituradoras son entornos hostiles para los sensores debido a la vibración sustancial, los altos niveles de ruido eléctrico y acústico, además del material que se mueve rápidamente. 

La instalación de tecnología de medición de nivel ultrasónico para controlar la alimentación en la trituradora mejora la productividad operativa. 

Además evita que la trituradora tenga ineficiencias, como que se vacíe o que se sobrealimente con material.

Flotación y Separación de material

Medición de flujo volumétrico de lodo: La medición del flujo en lodos es crítica para las tasas de recuperación y producción. 

Los lodos abrasivos de alta densidad son comunes, a veces con altas concentraciones de magnetita. 

Estas condiciones son a menudo desafiantes para los medidores de flujo tradicionales. Las válvulas deben tener las condiciones de trabajo en este entorno de la industria minera.

Rendimiento mejorado de la celda de flotación: Las células de flotación separan minerales y metales de la materia prima. 

La medición de la interfaz en este proceso entre los niveles de espuma y pulpa es crítica para las tasas deseadas de extracción de minerales y metales. 

Un transmisor junto a una válvula mide el nivel de la espuma y un segundo conjunto mide el nivel de la interfaz utilizando una placa reflectora.

Solución para el proceso de minería 

En el proceso de minería las mediciones de flujo y nivel son las formas más importantes para mantener sus líquidos y lodos en movimiento de manera eficiente.

Flujo de líquidos en el procesamiento de minerales: Las plantas de procesamiento de minerales y minería requieren la medición del flujo de líquidos en una variedad de áreas, desde el uso de agua de alta precisión hasta el flujo de lodo y el procesamiento de aguas residuales. 

El flujo es importante tanto para el control del proceso como para medir la eficiencia. 

Los medidores de flujo electromagnéticos son ampliamente aceptados por la industria como dispositivos flexibles para medir agua industrial, lodos y productos químicos.

Lixiviación: El proceso de separación o extracción de los niveles de líquido en un proceso de minado supone dos estrategias:

1. Medición de flujo no intrusiva: Cuando se necesita controlar el caudal de agua o lodo, pero no se desea instalar un sensor directamente en el proceso, la solución preferida es un medidor de flujo ultrasónico con abrazadera. 

Debido a que esta tecnología se instala fuera de la tubería, hay muy poco mantenimiento o problemas por abrasión. 

Tanto las versiones portátiles como las fijas están disponibles para satisfacer las necesidades. 

Estos equipos son compatibles con la mayoría del material de tuberías que se encuentra en las industrias de procesamiento de minerales.

2. Medición de nivel sin contacto: Para monitorear los niveles de reactivos o químicos sin instalar un sensor que esté directamente en contacto con el medio agresivo, la opción preferida es un radar de alta frecuencia sin contacto. 

El radar no está influenciado por los vapores, la temperatura, la presión o las condiciones del proceso, lo que lo convierte en una solución universal para la medición del nivel químico independientemente del tipo de medio.

Para la industria del minado del carbón

Antes de que se pueda comercializar carbón, se debe eliminar cualquier residuo o material de desecho. 

Para mantener la calidad del producto alta y los procesos seguros se utilizan soluciones de control de flujo y monitoreo de presión.

Flujo de reactivo para control de flotación: En la flotación de carbón duro, se requieren reactivos para mejorar la tasa de recuperación del carbón de otras sustancias minerales, como el azufre, y para mejorar la estructura de la espuma. 

La medición precisa del flujo es importante porque los químicos son costosos. 

Además, el valioso producto final se pierde en el área de rechazos cuando el proceso de flotación no funciona con la máxima eficiencia. 

Las plantas de preparación de carbón usan medidores de flujo, basados en el principio de Coriolis, para medir las tasas de dosis de reactivo y floculante con un alto nivel de precisión.

Medición de presión en separación de ciclones: Una mezcla de carbón crudo, escombros más densos y material de desecho ingresa al ciclón a un flujo y presión controlados. 

Los rechazos de alta densidad son forzados hacia el exterior del ciclón y el carbón limpio desciende longitudinalmente por el eje del ciclón y se descarga en el proceso. 

Las plantas de preparación de carbón requieren sensores de presión precisos y robustos para controlar este proceso.

Finalmente

La minería y el procesamiento de minerales es un área donde las fallas críticas de las válvulas pueden crear costosas paradas.

Controlar las fugas en una válvula debe ser un proceso constante para garantizar confiabilidad. 

La fuga de la válvula dentro de una línea de lodo pronto conducirá al desagüe de la lechada y al costoso trabajo de actualización, con un extenso tiempo de inactividad operativo.

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Adicionalmente:

• La computadora promedio usa más de 30 minerales para su operación.
• El estado de Colorado representa el mayor recurso de titanio en los Estados Unidos. El titanio se usa en motores a reacción, armazones de aviones, joyas y muchos más productos.
• Las minas de superficie en los Estados Unidos representan el 85% de los minerales extraídos y el 98% de los minerales metálicos.
• En 2011, México produjo la mayor cantidad de plata con 152.8 millones de onzas.
• Estados Unidos es el segundo mayor productor de carbón y el tercer mayor productor de oro. China es el mayor productor de oro.
• Cerca de 500,000 personas están empleadas en la minería solo en los Estados Unidos. Otros 2 millones están empleados en operaciones de apoyo en los Estados Unidos.
• La evidencia de las actividades mineras se remonta a casi 43,000 años.

Minería de superficie:

Las variaciones en la minería de superficie incluyen técnicas hidráulicas, a cielo abierto, dragado, eliminación de la cima de la montaña, franjas y placer. 

La minería de placer se usa donde se encuentran minerales en la grava o arena. 

La extracción de oro es una forma de minería de placer.

Minería subterránea:

Las variaciones en el trabajo subterráneo incluyen pendiente, deriva, pozo y roca dura. 

Las minas se derivan de usar entradas horizontales a través de una ladera. 

Las minas de pozos usan una entrada vertical y las minas en pendiente entran en un ángulo entre horizontal y vertical.

La eficiencia de la minería del carbón puede mejorarse enormemente con el uso de unidades móviles. 

Este equipo proporciona una configuración más rápida y reduce los costos asociados con el tiempo de configuración y el mantenimiento. 

Los transportadores pueden procesar el carbón mientras se transporta, lo que ofrece ahorros adicionales para la industria.

La necesidad de productos químicos peligrosos, incluido el arsénico, se reduce en gran medida con el uso de equipos de minería de lixiviación. 

Esto es mejor para el medio ambiente y reduce los costos. 

Las máquinas de minería son cada vez más eficientes y seguras para los operadores y el medio ambiente. 

Los métodos modernos incluyen la recuperación y reparación de daños de operaciones superficiales y subterráneas.

La minería es una industria global. Muy pocos países no participan en alguna forma de operaciones mineras. 

La industria minera emplea trabajadores, supervisores, ingenieros, mecánicos y muchos otros trabajadores calificados y no calificados. 

La demanda de minerales continuará y, como lo hace, la industria continuará mejorando la tecnología utilizada para una operación eficiente y segura.

Diez curiosidades mas de la industria de minería

Por ejemplo, ¿sabías …que:

1. Cada estadounidense usa un promedio de 40,000 libras de minerales nuevos cada año.

2. Un bebé recién nacido necesitará durante su vida:

• 800 libras de plomo
• 750 libras de zinc
• 1500 libras de aluminio
• 32,700 libras de hierro
• 26,550 libras de arcilla
• 28,213 libras de sal
• 1,238,101 libras de piedra, arena, grava y cemento

3. Debido a la escasez de madera en el siglo XVII, los cerveceros en Inglaterra comenzaron a secar sus maltas con el calor generado por el carbón. 

Desafortunadamente, la cerveza con sabor a carbón no fue un éxito. 

La industria cervecera descubrió que los gases indeseables podrían eliminarse calentando el carbón en un horno hermético. ¡Así, el descubrimiento del proceso de fabricación de coque, tan vital para el hierro y el acero! ¡La próxima vez que tenga un frío, brinde por los Cerveceros del 1600!

4. El cobre y el oro fueron los dos primeros metales descubiertos por el hombre, y el cobre data del año 8,700 a. C., según Wikipedia. 

¡La escoria encontrada en las islas del mar Egeo sugiere que el hombre estaba separando la plata del plomo ya en el año 3000 AC!

5. En la antigüedad, ¡se cambiaba una onza de sal por una onza de oro! Avance rápido hasta la actualidad: ¿Te imaginas $ 1,200 / oz. para la sal?

6. De todos los elementos, la plata es el mejor conductor y, por lo tanto, es la razón por la que se usa tanto en tecnología.

7. La plata también es un antibacteriano superior. 

Pequeñas concentraciones matan bacterias al descomponer químicamente sus membranas celulares. ¡Las bacterias no desarrollan resistencia a la plata!

8. El zinc es el cuarto metal más consumido después del hierro, aluminio y cobre, y también es vital para el cuerpo humano para una función y salud adecuadas. 

El zinc es necesario para las enzimas del cuerpo y el sistema inmunológico. (¡Tabletas de zinc para evitar resfriados!)

9. El elemento indio es un subproducto de la producción de zinc y también se utiliza en aplicaciones de alta tecnología, desde pantallas LCD hasta paneles solares.

10.  Wyoming es el principal estado productor de carbón de Estados Unidos. ¿Quién sabe?

Finalmente

La industria mundial de la minería y los metales representa aproximadamente el dos por ciento de las emisiones mundiales.

Según el Consejo Internacional de Minería y Metales , la mitad de las emisiones de la industria provienen del combustible utilizado en las operaciones de minería y procesamiento, mientras que la otra mitad proviene del uso de electricidad.

Alrededor de 13 millones de toneladas de cobre se usan anualmente en los Estados Unidos en la producción de conductores eléctricos, motores, electrodomésticos, tuberías y aleaciones de metales.

Un informe de Scott Pelley en noviembre de 2010 destacó el problema global de los «minerales en conflicto» y ayudó a impulsar la aprobación de una ley de 2010 destinada a exigir que las empresas que cotizan en bolsa presenten informes anuales a la Comisión de Bolsa y Valores sobre la adquisición de metales. 

Fue un primer paso pequeño pero significativo para frenar la venta de minerales en conflicto y el costo humano que conlleva estas tácticas mercenarias.

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Dependiendo del proceso industrial, algunas de estas variables afectan el comportamiento físico de los materiales y sistemas, mientras que otras también puede afectar su química.

Cómo se mide la humedad en la industria

Los principios químicos físicos que gobiernan la medición del vapor de agua impactan los componentes y sistemas industriales. 

El vapor de agua está presente en el ambiente y, como tal, penetrará en muchos materiales y sistemas críticos de importancia industrial, agrícola, farmacéutica y médica.

¿Por qué medir el vapor de agua?

Por ejemplo, la humedad en los gránulos de plástico durante el procesamiento puede causar fallas de extrusión, mientras que los niveles no ideales de humedad en los alimentos pueden conducir a la pérdida de la calidad de los alimentos. 

La humedad en los medicamentos durante el almacenamiento puede causar pérdida de actividad, y la humedad en los gases industriales de grado electrónico puede provocar fallas en los componentes de los semiconductores.

El punto de congelación es la medición a la cual el vapor de agua está en equilibrio con su fase de hielo sólido. 

Los higrómetros de espejo enfriado (CMH) miden los puntos de rocío y escarcha directamente mediante un rayo de luz reflejado que detecta la presencia de las fases líquida y sólida formadas en un espejo enfriado donde la temperatura de la superficie se mide y controla con precisión. 

Las capas de rocío o escarcha se controlan para que su crecimiento no cambie en el tiempo y el sistema esté en verdadero equilibrio. 

Los CMH se consideran estándares fundamentales que pueden medir las presiones de vapor de agua en más de 6 órdenes de magnitud, más de 1 millón de veces desde menos de 1 ppmv hasta más de 100,000 ppmv.

Cómo se mide la temperatura en la industria

La temperatura es una de las variables más utilizadas en los múltiples segmentos de la industria de control de procesos, además de ser una referencia básica para la medición y control de flujo y densidad, entre otras variedades.

En la actualidad, la medición de la temperatura a través de los termómetros de platino y gas adquirió gran importancia en el control de múltiples procesos industriales.

Actualmente las escalas más utilizadas son Celsius y Fahrenheit. Kevin y Rankine son los más utilizados por científicos e ingenieros. 

En cuanto a los demás, fueron abandonados y olvidados.

Un análisis de mercado muestra tres líneas de transmisores de temperatura asociados a la relación de aplicación x costo, ya que el transmisor inteligente combina su electrónica con la tecnología del sensor.

1. Transmisores a prueba de explosiones y a prueba de intemperie: Normalmente se usan en aplicaciones críticas para un rendimiento alto y promedio, tienen una carcasa de doble compartimiento que separa los componentes electrónicos y los sensores.

Lo que les brinda robustez, seguridad y confiabilidad, además de la pantalla local, sensor de coincidencia (ecuación Callendar-Van Dusen), autodiagnóstico , comunicación digital, ajuste local, y se utilizan con los sensores más diferentes en medición simple, doble, diferencial, respaldo de sensor, etc.

2. Transmisores de panel, montaje en riel DIN: Su aplicación principal es el monitoreo, lo que permite una fácil instalación, varias opciones en lugares cerrados y para la conexión con sensores, alta flexibilidad de instalación y mantenimiento, lo que ofrece seguridad y confiabilidad.

3. Transmisores para montaje en cabeza (en pozos): Su aplicación principal es el montaje de cabezales, uno que permite una fácil instalación y conexión con sensores, alta flexibilidad y mantenimiento, proporcionando seguridad y confiabilidad.

Cómo se mide la presión en la industria

La medición y el control de la presión es la variable de proceso más utilizada en la industria de control de procesos en muchos segmentos. 

Además, a través de la presión es posible inferir una serie de otras variables del proceso, como nivel, volumen, flujo y densidad.

Equipos industriales para medición de presión

En la industria, entre varios equipos utilizados para medir la presión, dos de ellos pueden mejorarse: el manómetro y el transmisor de presión.

El medidor se utiliza para la lectura de presión local y normalmente tiene una conexión con el proceso y una pantalla (cuando es electrónica) o un puntero (cuando es mecánico) para la lectura de presión local. 

Por lo general, son dispositivos económicos que se usan cuando la presión no tiene que transmitirse a un sistema de control y no se requiere exactitud. 

Por ejemplo, presiones estáticas, presiones de bomba, etc. También hay modelos diferenciales, sanitarios, vacuómetros, etc.

Cómo se mide el flujo en la industria

El flujo es la tercera magnitud más medida en los procesos industriales. 

Abarca una amplia gama de aplicaciones, desde simples, como flujo de agua en estaciones de tratamiento y hogares, hasta gases industriales y medición de combustible, además de otras más complejas.

Tecnologías de medición de flujo

Existen múltiples tecnologías de medición de flujo, pero sin duda el medidor de placa de orificio es el más utilizado, debido a su bajo costo combinado con la gran cantidad de información acumulada a lo largo de décadas de aplicación. 

Esto significa, entre otras razones, que es fácil para cualquier técnico de automatización en Control de Procesos que eventualmente pueda encontrar con este tipo de medidor. 

Por lo tanto, les conviene conocer sus principios básicos de trabajo. 

Además, a lo largo de muchas décadas, el medidor de placa de orificio se ha mejorado para aumentar su alcance, precisión y robustez.

Cómo se mide el nivel en la industria

La necesidad de sistemas de medición de nivel precisos y confiables se ve incrementada por las demandas de sistemas de procesamiento automatizados avanzados, un control de proceso más estricto y requisitos reglamentarios estrictos.

Existen muchos equipos y métodos de medición de nivel, los que más se usan se basan en la gravedad específica, que es una propiedad física comúnmente utilizada para detectar la superficie del nivel. 

Estos dispositivos consisten en un flotador simple, cuya gravedad específica se encuentra entre la del fluido del proceso y el vapor del espacio superior que flotará en la superficie de acuerdo con el ascenso y la caída. 

La medición de nivel se basa en mediciones de la cabeza hidrostática.

Cómo se mide la calidad del aire en la industria

Los instrumentos de prueba de la calidad del aire deben ofrecer un rendimiento preciso y verificable, tanto para garantizar un diagnóstico preciso y confiable de la calidad del aire, como para proporcionar respuestas creíbles si los resultados o procedimientos son cuestionados. 

La reputación del profesional de la calidad del aire depende de la calidad y el rendimiento de las herramientas de prueba en uso, así como de la comprensión del usuario de las especificaciones, tecnologías, aplicaciones y mantenimiento del instrumento.

La calidad del aire se puede medir mediante métodos físicos y químicos simples, aunque estos están siendo reemplazados rápidamente por técnicas más sofisticadas que utilizan la electrónica.

La forma más sencilla y económica de medir la calidad del aire es tomando una muestra y hacerla reaccionar con un químico de prueba. 

Este puede ser un buen indicador de las concentraciones de contaminación diseminadas durante un período de tiempo, que se puede medir en semanas o meses. 

Estos muestreadores son pasivos porque no implican ningún bombeo o bombeo físico. 

La difusión es el proceso físico utilizado con el empleo de tubos de difusión que actúan como muestreadores pasivos. 

Se utilizan para contaminantes como el benceno y el óxido de nitrógeno. 

Estos tubos tienen 11 mm de diámetro y 71 mm de largo y tienen gasas de acero inoxidable colocadas al final de un cilindro que es bastante corto. 

Estas gasas están recubiertas con trietanolamina que convierte cualquier óxido de nitrógeno que lo toca en nitrito. 

Estos nitratos quedan atrapados en la gasa que luego pueden enviarse para su análisis.

Finalmente

Te hemos explicado de manera sucinta cómo medir algunos parámetros que son esenciales para el buen funcionamiento de la industria en general. 

Existen empresas especializadas en la medición de cada uno de estos elementos.

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Los sensores para medir las condiciones del proceso  industrial y las válvulas para influir en las operaciones del proceso son esenciales para todos los aspectos de la práctica de la ingeniería.   

Los ingenieros desean diseñar y operar procesos que permanezcan en condiciones seguras, produzcan las cantidades deseadas de productos de alta calidad y sean rentables. 

Por lo tanto, los ingenieros deben proporcionar dispositivos de medición para variables clave y válvulas (u otros dispositivos, como motores eléctricos de velocidad variable) para influir en la «dirección» del proceso.  

Si bien los sensores y las válvulas son importantes en todos los aspectos de la ingeniería, asumen la mayor importancia en el estudio del control automático, que se denomina control de procesos cuando se aplica en las industrias de procesos.   

El control de procesos se ocupa de la regulación de procesos mediante la aplicación del principio de retroalimentación utilizando diversos dispositivos informáticos, principalmente computación digital.   

El control del proceso requiere sensores para medir variables y válvulas para implementar decisiones. 

Instrumentación y control industrial

La medición y control de procesos emplea una amplia gama de medidores e instrumentos que pueden estar conectados de manera permanente o temporal a un sistema de tuberías. 

Proporcionar aislamiento y conexión controlados de estos instrumentos es la función de lo que se conoce genéricamente como «válvulas de instrumentos» o «válvulas de calibración». 

Estas válvulas son generalmente pequeñas, con tamaños de conexión que van desde 1/8 «a 1», aunque hay variantes especiales fuera de este rango. 

El tipo de válvula predominante es una válvula de aguja, pero también se usan válvulas de bola y algunos otros tipos. 

Ciertos atributos de aplicaciones particulares pueden ponderar una decisión de selección hacia un tipo de válvula. 

Ampliamente utilizadas en todas las industrias de procesos, las válvulas de instrumentos a menudo están diseñadas para acomodar presiones de hasta 6000 PSI y están destinadas al servicio con servicio gaseoso o líquido.

Al seleccionar una válvula de instrumento, considera materiales de construcción que sean compatibles con los medios de proceso. 

Además, la temperatura de operación y la presión del proceso deben estar dentro de los límites de la válvula.

Tipos de válvulas para control de procesos industriales

Las válvulas de aguja para instrumentos proporcionan una función confiable para regular y aislar servicios líquidos no viscosos gaseosos y agresivos. 

Las ofertas de productos van desde simples válvulas de aislamiento de dos vías hasta válvulas de raíz de medidor multipuerto que proporcionan capacidad multifunción para aislar, calibrar y ventilar medidores, presostatos y aplicaciones de instrumentos estáticos. 

Las válvulas de bola en esta clase no proporcionan la precisión de estrangulamiento de una válvula de aguja, pero pueden proporcionar alguna ventaja con el uso de ciertos medios. 

El diseño de la válvula de bola, con su puerto de tamaño completo, permite una limpieza más fácil y un menor potencial de obstrucción.

Hay tres configuraciones básicas de válvulas de instrumentos. 

La más simple es la válvula de aislamiento con una sola entrada y salida. 

Proporciona la selección de exposición o aislamiento de un medidor conectado u otro dispositivo a la tubería o recipiente del proceso operativo. 

El mantenimiento o el reemplazo del dispositivo conectado se puede realizar sin abrir el proceso contenido al entorno circundante.

Algunas aplicaciones y usos 

La instrumentación de procesos es una parte integral de cualquier industria de procesos porque permite la medición y el control en tiempo real de las variables del proceso, tales como niveles, flujo, presión, temperatura, pH y humedad. 

Con la instrumentación adecuada, las plantas de proceso pueden funcionar de manera efectiva, eficiente, económica y segura mediante la integración de señales de alarma.

En las industrias de petróleo y gas, la instrumentación se usa para monitorear y controlar las condiciones de operación de la instalación, lo que ayuda a cumplir con la seguridad, las regulaciones ambientales, la calidad y la productividad, la operación rentable y los objetivos de operación estable de la planta. 

Se puede clasificar en dos funciones principales: 

1. Dispositivos de entrada, que son instrumentos de medición que se centran principalmente en las diferentes variables del proceso. 

2. Dispositivos de salida del sistema de control, que se denominan elementos de control final.

Estos actúan en relación con los parámetros medidos para instituir la acción de control requerida.

Los dispositivos de entrada (instrumentación) miden cuatro parámetros operativos importantes: presión, temperatura, flujo y nivel. 

Los analizadores avanzados en línea que miden la composición del proceso también se consideran un elemento de la instrumentación del proceso.

Finalmente

Los desarrollos recientes en el área de instrumentación industrial incluyen modificaciones y adaptaciones para propender a una gama más amplia de aplicaciones con nuevos niveles de precisión, confiabilidad, integridad y mejor precio.

Por ejemplo, debido a la importancia de las mediciones de flujo, los fabricantes desarrollan continuamente nuevas características para aplicaciones duras y severas. 

Un tipo de medidor de flujo utilizado en una amplia gama de sectores industriales es el medidor de flujo másico Coriolis. 

Múltiples variables del proceso, como el flujo másico, la densidad y la temperatura, se miden simultáneamente, lo que genera información precisa sobre otros parámetros del proceso, como el flujo volumétrico, la concentración, etc. 

Los medidores de flujo Coriolis pueden medir hasta 12 pulgadas.

Los medidores de flujo ultrasónicos con abrazadera con transductores unidos al exterior de una tubería se consideran efectivos como medidores de flujo portátiles. 

Aunque este tipo se encontró hace muchos años, las mejoras tecnológicas recientes los hacen más precisos y confiables.

Las nuevas tecnologías en válvulas de control para aplicaciones severas dan como resultado una mayor confiabilidad y operatividad. 

Sin embargo, la nueva tecnología más efectiva son los posicionadores inteligentes, que proporcionan nuevas características sobre la capacidad de autodiagnóstico y análisis.

El desafío es obtener los mayores beneficios de los datos mediante la aplicación de técnicas de análisis utilizando herramientas de software especiales para respaldar la toma de decisiones con respecto a costos optimizados, reducción de desperdicios y mayor productividad.

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