Medir en tiempo real en procesos industriales

Medir en tiempo real en procesos industriales

Medir en tiempo real en procesos industriales VS fuera de línea o muestreo de laboratorio

Para cualquier tecnología de medición, la elección entre el uso de un enfoque en tiempo real o un método fuera de línea/muestreo puede depender de una serie de factores, tales como los costos, idoneidad de lugar de medición, o si se requiere homogeneización de la muestra para hacer un método representativo. Medir en tiempo real en procesos industriales brindan la posibilidad de automatizar el control de procesos y puede reducir la cantidad de producto desechado en comparación con los métodos de muestreo.

Figura 1. Muestreo de producto fuera de línea en intervalos regulares

La figura 1 nos enseña qué puede pasar cuando el nivel de humedad de un producto es medido utilizando el método del muestreo fuera de línea (sampling).
La línea verde horizontal indica el valor objetivo del nivel de humedad, mientras la línea roja horizontal indica el valor límite critico alto y bajo de humedad para el proceso. Se toman tres muestras en intervalos regulares y el contenido de humedad se mide fuera de línea. Las dos primeras muestras muestran que el nivel de humedad están dentro de los limites críticos, pero la tercera medida se encuentra fuera del límite especificado. Asumiendo que cuando la cuarta medida se haga el proceso estará otra vez dentro de sus especificaciones, el método de muestreo te permite reducir los productos desechados pero solo de la parte de la producción entre las dos medidas aceptables. Esto puede ser minimizado, incrementando la frecuencia de medida y la velocidad del ciclo de muestreo o medidas. Para ello las medidas fuera de línea tendría que mandar las muestras a los laboratorios externos de una forma rápida y recibirlas en un corto periodo de tiempo.

Figura 2. Medir en tiempo real en procesos industriales con controles automáticos

La figura 2 nos muestra la misma situación pero en esta vez para medidas de humedad con un método continuo en tiempo real, conectado a un sistema de control de procesos.
Existen aún variaciones en el contenido de humedad absoluta, pero a medida que el proceso alcanza sus límites especificados, el sistema de control corrige las condiciones del proceso (por ejemplo las condiciones de secado) para mantener el proceso dentro de los límites permitidos.
Esto se traduce en una disminución de mermas o producto desechado por no estar fuera de especificación.
Realizar medidas a tiempo real tiene otro beneficio clave, y es el que está permanentemente en funcionamiento sin depender de la intervención humana, que podría por ejemplo cometer errores de muestreo durante el cambio de turno.

Sin embargo, la medición en tiempo real no está exenta de consideraciones previas:

Producto en movimiento

Dado que el producto está en movimiento, la tecnología de medición debe ser lo suficientemente ágil como para medir en la misma posición de cada producto, además debe ser de suficiente rápida para minimizar la necesidad de integrar los valores de medición con el fin de proporcionar mediciones a tiempo real.

Precisión en las mediciones

Se tiene que confiar de que las mediciones realizadas son precisas, repetibles, fiables, no propensas a la deriva, y sin influencia por variaciones en las condiciones ambientales o dentro del producto. En definitiva, que cualquier cambio en la medida de humedad son realmente debido a los cambios de la humedad y no al entorno.

Variaciones ambientales

Las líneas de producción experimentan un numero de diferentes condiciones ambientales que podrían afectar la precisión de la medida:

• Iluminación de la fábrica
• Fluctuación de la temperatura
• Regímenes de limpieza
• Variaciones en la humedad
• Variaciones del producto

Variación en el producto en sí también puede influir en la precisión de la medida:

• La altura del producto (la distancia del punto de medición del sensor)
• Tamaño de las partículas
• Variaciones estacionales o dentro del lote

La necesidad de conectividad

La tecnología de medición deber ser capaz de integrarse en el vigente Sistema de control de la línea de producción como un PLC en el caso de los sistemas en continuo o una LIMS o de otra red en el caso de los sistemas fuera de línea.

La tabla siguiente resume los aspectos clave de medir en tiempo real en procesos industriales y los de fuera de línea o de laboratorio.