Seguridad en el mundo del Internet Industrial de las Cosas

El Internet industrial de las cosas (IIoT) se está convirtiendo en una parte indispensable de la industria manufacturera, lo que lleva a un monitoreo en tiempo real y a un aumento en la efectividad general del equipo (OEE) y la productividad. Dado que las máquinas se conectan a la intranet y, a veces, a Internet para el monitoreo remoto, esto genera una serie de desafíos y preocupaciones de seguridad para estos dispositivos ahora conectados.

¿Qué hace que la seguridad sea tan diferente entre OT y TI?

El equipo de fabricación de tecnología operativa (OT) está diseñado para funcionar las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Por lo tanto, si se encuentra un error que requiere que una máquina se apague para una actualización, esa detención provoca una pérdida de productividad. Por lo tanto, los fabricantes no pueden depender de la actualización de los equipos operativos con tanta frecuencia como sus contrapartes de tecnología de la información (TI).

Además, el enfoque de seguridad para las máquinas OT ha sido en gran medida “seguridad a través de la oscuridad”. Si, por ejemplo, una máquina no está conectada a la red, la única forma de acceder al hardware es hacerlo físicamente.

Otra razón es que los equipos de OT pueden tener una vida útil de décadas, en comparación con la vida útil típica de 2 a 5 años de los equipos de TI. Y cuando agrega nueva tecnología, el antiguo equipo OT se vuelve casi imposible de actualizar a los últimos parches de seguridad sin el esfuerzo y el gasto de actualizar el hardware. Dado que los equipos de OT están en funcionamiento durante tanto tiempo, tiene sentido que la seguridad de OT se centre en mantener el equipo funcionando continuamente según lo diseñado, mientras que TI se centra más en mantener los datos disponibles y protegidos.

Estos diferentes propósitos dificultan la implementación del estándar de TI en la infraestructura de OT. Pero dicho esto, de acuerdo con la regla empírica 80/20 de Gartner, el 80 % de los problemas de seguridad que se enfrentan en el entorno de OT son los mismos que enfrenta TI, mientras que el 20 % son específicos del dominio en activos, personas o entornos críticos. Con tantos problemas de seguridad en común y tantas diferencias prácticas, ¿cuál es el mejor enfoque?

La solución

La diferencia en la filosofía de operación y los objetivos entre los sistemas de TI y OT hace que sea necesario considerar la seguridad de IIoT al implementar los sistemas con cuidado. Los sistemas generales de seguridad de TI típicos no se pueden aplicar a los sistemas OT, como PLC u otra arquitectura de control, porque estos sistemas no tienen características de seguridad integradas como firewalls.

Necesitamos los beneficios de IIoT, pero ¿cómo superamos las preocupaciones de seguridad?

La mejor solución practicada por la industria manufacturera es separar estos sistemas: el lado del control se deja a la infraestructura de red existente, y el trabajo centrado en TI, como el monitoreo, se lleva a cabo en una infraestructura recién agregada.

El beneficio de este método es que el lado del control vuelve a estar protegido por el método para el que fue diseñado, “seguridad por oscuridad”, y la nueva infraestructura de monitoreo puede aprovechar los desarrollos y actualizaciones más rápidos del ciclo de vida de TI. De esta manera, las operaciones y las operaciones de tecnología de la información no interfieren entre sí.

 

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Por qué la estandarización de sensores y cables es esencial para el usuario final

La estandarización de productos tiene sentido para las empresas que tienen muchos dispositivos y utilizan varios proveedores de equipos de producción. Sin establecer estándares para los componentes utilizados en nuevos equipos y plantas de fabricación, las empresas incurren en mayores costos de compra, fabricación, mantenimiento y capacitación.

Los sensores y cables, en particular, deben tenerse en cuenta porque:

  • Hay una gran cantidad de fabricantes de sensores y cables.
  • Hay muchas variaciones del producto de cada fabricante.

Por ejemplo, todos los sensores de proximidad inductivos realizan la misma función básica, pero algunos son más adecuados para ciertas aplicaciones en función de sus capacidades específicas. Los cables presentan un escenario similar.

Sin estándares, cada fabricante de máquinas puede utilizar su propio proveedor preferido, a menudo sin considerar el impacto en el cliente final. Esto puede resultar en la redundancia del inventario de repuestos para sensores y cables y potencialmente en el uso de artículos que ya no son adecuados para el entorno de fabricación. Con el tiempo, esto afecta la eficiencia operativa y resulta en altos costos de mantenimiento de inventario.

Una vez estandarizada la selección y compra de sensores y cables, el costo de inventario coincidirá. Los costos indirectos, como compras, almacenamiento, recolección y facturación, también se verán reducidos. Hay menos gastos generales en la adquisición de piezas y materiales estándar que están más fácilmente disponibles y el inventario se reducirá. Además, una mayor estandarización con la selección de material adecuada significa menos tiempo de inactividad de fabricación.

Además, las empresas pueden analizar su inventario actual de repuestos para cables y sensores y reducir el espacio en el piso eliminando la redundancia mientras mejoran el rendimiento de sus equipos. Si se hace correctamente, la estandarización simplifica la gestión de la cadena de suministro, puede extender el tiempo medio hasta la falla y reducir el tiempo medio de reparación.

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Solución de Cambio de Formato Guiado con Balluff

¿Qué es el cambio de formato guiado? Es una Solución Balluff, integral y semiautomatizada que simplifica enormemente los cambios de formato, involucra software y hardware además monitorea en tiempo real cualquier desajuste durante la operación.

¿Tienes que producir lotes pequeños para seguir siendo competitivo en el mercado? ¿Tienes muy poca disponibilidad de máquina para realizar los cambios de formato? ¿Después de un cambio de formato te enfrentas a problemas da calidad durante el arranque de máquina? ¿Perdidas de producción con la necesidad de realizar nuevamente ajustes? ¿Te gustaría aumentar la eficiencia y la eficacia?

A continuación, te platicamos un poco sobre la solución de cambio de formato guiado de Balluff. Te permitirá realizar cambios de formato semiautomáticos mediante recetas de los diferentes SKU´s de forma estandarizada y rápida. Guía al operador paso a paso en cada punto de ajuste mediante la retroalimentación de sensores.
La creación de recetas y la configuración general de la solución es intuitiva y sencilla.

Solución a Medida

En la mayoría de los casos, el proceso de cambio de formato lleva mucho tiempo. La solución de cambio de formato guiado te ayuda a establecer longitudes, anchuras y alturas de los raíles guía, por ejemplo. El uso de dispositivos IO-Link proporciona información de los puntos de ajuste y así asegurar que las dimensiones sean correctas realizadas durante el cambio de formato.

La tecnología de identificación mediante radiofrecuencia de Balluff (RFID) la utilizamos para detectar piezas de cambio y garantizar que se reemplace de forma correcta. La solución de cambio de formato guiado te ayuda a administrar las recetas. Todos los ajustes y elementos de cambio se almacenan con descripciones detalladas combinadas con imágenes que guían a su personal.

Adicional una vez que la maquina esta operando, la solución está monitoreando en tiempo real que los puntos de ajuste que se mantengan en su posición conforme a la receta, si por alguna razón un punto de ajuste se sale de su posición, como puede se que se aflojo un tornillo o que quizás hubo una colisión del producto y saco una guía de su posición, en eso momento la solución mandará una alarma y una vez que la maquina este parada te direcciona a ese punto de ajuste en particular para corregir el problema.

Tiempos de cambio y arranques suaves con nuestra solución.

Nuestra solución, guía al operador paso a paso a través cambio de formato, desde la configuración de diferentes formatos hasta el inicio de la producción. La guía del operador se puede mostrar en varios dispositivos móviles, como tabletas o pantallas instaladas.

Incluso los colaboradores con poca experiencia completan los ajustes de cambio de formato más rápido, lo que reduce al mínimo los tiempos de inactividad. Ya no es necesario reajustes que requiere tiempo adicional.

Nuestra solución viene ya preinstalada en un Edge Gateway. Esto hace que el sistema sea completamente independiente de la red administrativa o del sistema de control de la máquina, lo que le permite lograr una instalación sin mayores requerimientos.

Instrucciones claras para tus empleados

Tu creas las recetas paso a paso directamente en nuestra solución. Todas las tareas se pueden describir en detalle y complementar con fotografías. Cada paso se vincula a un sensor para que retroalimente el punto de ajuste objetivo con las tolerancias permitidas. La creación de las recetas es rápida y fácil. No se requieren ningún tipo de conocimiento de programación.

Otros beneficios:

  • Todo de una sola solución: software, hardware, instalación, puesta en marcha, asistencia y capacitación.
  • Menor tiempo en el cambio de formato y un arranque sin contratiempos.
  • Prevención de errores y minimiza desperdicios de producto o embalaje.
  • Guía intuitiva paso a paso para el colaborador.
  • Orden y gestión de recetas de los diferentes SKU´s.
  • Configuración rápida de varias recetas.
  • Retroalimentación inmediata de los sensores sobre el punto de ajuste objetivo y reales.
  • Elimina los manuales en papel, reduce la capacitación.
  • Solución independiente de la red de la empresa o del control de la máquina.
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Mira dentro y a través de un material transparente con sensores fotoeléctricos Balluff

La fabricación automatizada avanzada se basa en equipos de sensores para garantizar que cada paso del proceso se realice de manera correcta, confiable y efectiva. Para muchas aplicaciones estándar, los sensores fotoeléctricos inductivos, capacitivos o básicos pueden hacer un buen trabajo de monitoreo y mantenimiento del proceso de fabricación automatizado. Sin embargo, cuando los materiales transparentes son el objetivo, necesitas un tipo diferente de sensor, y tal vez incluso necesites pensar de manera diferente sobre cómo lo usarás.

¿Qué son los materiales transparentes?

Cuando una persona piensa en materiales transparentes, vienen a la mente agua, vidrio, plexiglás, polímeros, jabones, agentes refrigerantes y envases. Debido a que el material transparente absorbe muy poco de la luz LED roja emitida, los sensores fotoeléctricos estándar tienen dificultades en este tipo de aplicación. Si la luz puede regresar al receptor, ¿cómo puedes saber si el rayo se rompió o no? Al medir la cantidad de luz devuelta, en lugar de solo si está allí o no, podemos detectar un material transparente y saber qué tan transparente es.

Imagina poder determinar mezclas o espesores adecuados de líquido en función de una escala de transparencia asociada a un valor de luz devuelta. Otra aplicación para la que creo que sería ideal un sensor fotoeléctrico de material transparente es el grosor de una botella transparente. Imagina que el grosor de la pared es crucial para la integridad de la botella. Nuevamente, mediríamos la cantidad de luz que regresa al receptor en lugar de un costoso láser de medición o, lo que es peor, un calibrador manual que consume mucho tiempo.

Sensor de material transparente vs sensor fotoeléctrico estándar

Entonces, ¿en qué se diferencia un sensor de material transparente de un sensor fotoeléctrico estándar? Por lo general, el tipo de luz es clave. La luz ultravioleta se absorbe mucho más que otras longitudes de onda, como los LED rojos o azules que se encuentran en los sensores fotoeléctricos estándar. Para agregar otro nivel, polariza esa luz ultravioleta para controlar mejor la luz que regresa al receptor. La luz ultravioleta polarizada con un reflector polarizado es la mejor combinación. Esto se puede hacer a gran o microescala según el tamaño y la construcción del cabezal del sensor.

Los usos del sensor de material transparente incluyen bandejas de empaque, tubos de nivel, pruebas médicas, extrusión de adhesivo y niveles de llenado de botellas, solo por nombrar algunos. Los materiales transparentes están en todas partes y la tecnología ha madurado. Asegúrate de buscar tecnologías de sensores especializadas y trabajar con las mejores prácticas de configuración para garantizar una detección confiable de materiales transparentes.

 

 

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Monitoreo de variables y mejora del OEE con una solución integral

La eficiencia general del equipo, OEE para abreviar, es una medida estándar que asegura la eficiencia de la producción en cualquier planta. Este indicador consta de tres elementos de la máquina: disponibilidad, eficiencia y calidad de las piezas que produce. La medición de estos datos eliminará el desperdicio y aumentará la eficiencia de la producción. Entonces, ¿cómo los recopilas y los calculas?

Monitoreo de Condición y OEE en uno

Las máquinas más antiguas a menudo no proporcionan la información necesaria, mínima para poder conocer estas métricas. El kit de herramientas de monitoreo de condición de Balluff (CMTK por sus siglas en inglés), facilita la verificación de los tiempos de funcionamiento de la máquina: brinda total transparencia y muestra el valor de OEE.

La medición del indicador OEE es una nueva funcionalidad que se puede proporcionar a través del CMTK, que hasta ahora ha sido una solución integral para monitorear el estado de máquinas y procesos. Ahora es posible ampliar su aplicación con esta función.

¿Cómo está conformado el Tool Kit de Balluff, CMTK?

El CMTK incluye todo lo que se necesita: desde sensores hasta adquisición de datos y visualización. Al mismo tiempo, el conjunto permite una gran flexibilidad gracias a su compatibilidad con todos los sensores IO-Link.

Los usuarios aprecian esta solución por su fácil operación y su software extremadamente intuitivo que no requiere tiempo para una capacitación extensa. El CMTK permite una implementación rápida (varios minutos) de monitoreo de condición, que será totalmente compatible con las necesidades de una empresa determinada. Gracias a esto, puedes medir los indicadores y reaccionar rápidamente a la situación.

¿Cómo funciona el CMTK?

La empresa Balluff, productora de CMTK, te invita a ponerte en contacto con el representante comercial y/o técnico de tu región para una demostración de nuestra solución durante la cual el especialista explicará de forma presencial y/o remota las posibilidades de la solución, mostrará sus componentes y responderá cualquier pregunta.

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Automatización de la industria de neumáticos: Cuando falla tu línea, prueba con un sensor ultrasónico

¿Debes utilizar sensor fotoeléctrico o un sensor ultrasónico para tu aplicación de automatización? Esta es una gran pregunta para la industria de fabricación de neumáticos.

Hace poco estaba en una planta de fabricación de llantas cuando un técnico de mantenimiento me pidió que sugiriera un sensor fotoeléctrico para un gran proyecto de actualización que tenía por delante. Le pregunté sobre la aplicación, el proyecto y qué otros sensores estaba considerando.

Su respuesta fue un poco sorprendente. Dijo que siempre había usado sensores fotoeléctricos, pero que no podía encontrar una confiable, por lo que continuamente probaba diferentes marcas. Mi experiencia en esta industria, me hicieron pensar de inmediato que los sensores fotoeléctricos no eran la elección correcta para esta aplicación.

A medida que hice más preguntas, el problema se hizo evidente. El material de la llanta que el técnico estaba detectando era negro y sin brillo. Este tipo de material absorbe la luz y no la refleja de manera confiable hacia el sensor. Además, los factores ambientales, como el polvo y los residuos, pueden disminuir la calidad de la señal del sensor fotoeléctrico.

Sensores ultrasónicos para materiales no reflectantes y entornos hostiles

El técnico no tenía mucha experiencia con sensores ultrasónicos, así que le explique por qué estos pueden ser una mejor solución para su aplicación.

Mientras que los sensores fotoeléctricos envían rayos de luz para detectar la presencia o medir la distancia a un objeto, los ultrasonidos hacen rebotar ondas de sonido en un objetivo. Esto significa que los ultrasonidos se pueden usar en aplicaciones donde la reflectividad de un objeto no es predecible, como con líquidos, vidrio o plástico transparente u otros materiales. La acumulación de polvo en la superficie de un sensor ultrasónico no genera una salida falsa. Los sensores ultrasónicos en realidad tienen una zona muerta a unos pocos milímetros de la cara donde no detectarán un objeto hasta que la onda despeje la zona muerta, así que ten esto en cuenta cuando planees dónde instalar un sensor ultrasónico.

Aplicaciones de la industria de neumáticos

Las siguientes son algunas aplicaciones populares de la industria de neumáticos en las que podría ser mejor elegir un sensor ultrasónico en lugar de un sensor fotoeléctrico.

  • El proceso de construcción de llantas requiere mucho enrollado y desenrollado de material para construir las diferentes capas de una llanta. A medida que este material se alimenta a través de las máquinas, comienza a combarse y formar bucles. Un sensor ultrasónico en esta ubicación controlará cuánto pandeo y bucle hay en el proceso.
  • Cuando los neumáticos se cargan en prensas de curado, la prensa debe confirmar que el neumático del tamaño correcto está en su lugar. Un sensor ultrasónico puede medir la altura o el ancho del neumático desde los lados o desde arriba para confirmarlo.
  • Los sensores ultrasónicos son excelentes para detectar si un neumático o material está en su lugar antes de que comience un proceso.
  • Los sistemas hidráulicos son comunes en la fabricación de neumáticos. Los sensores ultrasónicos son buenos para monitorear el nivel de fluido hidráulico. Conectarlos a una SmartLight ofrece una referencia visual y una salida de alarma si es necesario.

Por lo tanto, cuando haya una aplicación para sensor fotoeléctrico especialmente en una planta de fabricación de neumáticos, ten en cuenta que, en lugar de un sensor fotoeléctrico, un sensor ultrasónico puede ser una mejor opción.

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Balluff, impulsando la digitalización en la industria cervecera

En los últimos años, la pandemia ha generado cambios importantes en la que los consumidores prefieren y consumen alimentos y bebidas.
La industria cervecera no es la excepción, y esto a su vez ha derivado en cambios importantes en la manera en la que automatizan y digitalizan sus procesos productivos.

Y quien mejor que alguien totalmente involucrado en dichos procesos para platicarnos al respecto. Balluff tuvo una charla con uno de sus clientes, importante productor de cerveza en el norte del país, para conocer una perspectiva actual y transparente sobre la importancia de la digitalización en la automatización, hacia la transformación de industria 4.0.

Miguel…. es Ingeniero en Mecatrónica, quien inicio su carrera profesional en el área de la petroquímica, pero ha logrado desempeñarse también con amplia experiencia en el rubro de la automatización y controles.
Actualmente es Líder del área de Automatización de la cervecera en su sede en Monterrey, y ha participado activamente en la implementación de iniciativas digitales y la integración de las operaciones en la industria 4.0.

“El principal eje es el garantizar la continuidad de nuestros procesos en cuanto a temas de disponibilidad de maquinaria, pero también poder llevar nuestros procesos a otros niveles y hacer más eficientes nuestras operaciones.” Comenta Miguel sobre su área.

Al preguntarle sobre como considera que la revolución digital ha influido en los procesos cerveceros, Miguel nos comenta:
“Ha influido en gran medida, con aplicación de metodología de mejora continua se han alcanzado grandes e importantes metas, pero gradualmente al avanzar de manera continua las metas son más difíciles de alcanzar, además del constante entorno cambiante nos obliga a replantear estrategias. Y me permito hacer esta analogía, hemos ya tomado las manzanas “fáciles” de cortar, pero las de la copa del árbol las alcanzaremos utilizando las herramientas digitales como impulsor para llegar a ellas.”

Miguel asegura que el valor agregado que la industria 4.0 ha aportado a la industria cervecera ha sido notable:

“Dentro del proceso de manufactura cervecero se aplican herramientas digitales en todos los ámbitos, desde seguridad donde conectamos variables biométricas de los colaboradores y se comparan contra el desempeño de sus estaciones de trabajo con la finalidad de prevenir un accidente, en temas de calidad teniendo un control estadístico de proceso y creando con este un input para aplicar una red neuronal. En cuanto al servicio al cliente también es importante, ya que el producto se debe a ellos y a su satisfacción por lo cual ese input que generan nos permite controlar stocks, ofrecer promociones y tener siempre ese producto que buscan cerca de ellos.

Esta evolución de la industria la visualizo como un must para todo tipo de industria, ya que nos lleva a poder observar y potenciar nuestros procesos de una manera impresionante, el camino no es fácil, ya que no solo se trata de hardware y software que realicen un sinfín de cálculos, sino que para poder conseguir una transformación digital dentro de alguna organización se tiene que trabajar con el motor de la misma, ese motor yo le llamo gente, ya que también es importante desarrollar las aptitudes dentro de los equipos de trabajo para lograr esa gestión total de las herramientas y construir la adecuación de estas nuevas herramientas con la gestión de las operaciones.”

“Sin duda, Balluff ha sido un soporte importante para lograr este desarrollo tecnológico. No solo por la variedad de hardware que puede ofrecer, sino que también cuenta con un soporte técnico y de posventa que acompaña el proyecto en todo momento.
Otro punto que me gustaría recalcar es la apertura de Balluff y la colaboración con sus partners, ya que siempre se puede tener un soporte multidisciplinario y al momento de buscar una solución llave en mano, tener la claridad que se puede contar con ellos.”
Finalizó Miguel, al referirse sobre la importancia de contar con un partner que trabaje de la mano con sus clientes.

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Protección de sensores fotoeléctricos y capacitivos

La cadena de suministro y la escasez de mano de obra ejercen una presión adicional sobre las soluciones de automatización para mantener las líneas de fabricación en funcionamiento. Aunque los sensores están diseñados para funcionar en entornos hostiles, un buen golpe puede desalinear un sensor o incluso dejarlo fuera de condición. A continuación te presentamos agunos consejos sobre cómo proteger los sensores fotoeléctricos y capacitivos.

Soluciones de montaje para sensores fotoeléctricos

Los sensores fotoeléctricos son sensibles a factores ambientales que pueden nublar su vista, como polvo, escombros y salpicaduras de líquidos, o dañarlos con un impacto físico. Una de las mejores cosas que se puede hacer desde el principio es protegerlos montándolos en lugares que los mantengan fuera de peligro. Las soluciones de montaje ajustables facilitan la instalación de sensores un poco más lejos de la acción. Los montajes que se pueden ajustar en tres ejes, como las rótulas o las combinaciones de varilla y montaje, deben bloquearse firmemente en su posición para que la vibración o el peso no hagan que los sensores se desalineen. Y se pueden elegir materiales de montaje como acero inoxidable o plástico para cumplir con factores como la temperatura, la accesibilidad, la susceptibilidad al impacto y el contacto con otros materiales.

Cuando se utilizan sensores retrorreflectantes, los reflectores y las láminas reflectantes necesitan una atención similar. Considera que si la aplicación implica calor o productos químicos que puedan entrar en contacto con los reflectores. Los reflectores vienen en versiones, especialmente para usar con luces rojas, blancas, infrarrojas y láser, o especialmente para luz polarizada o no polarizada.

Teniendo en cuenta el material y el diseño de los sensores capacitivos

Los sensores capacitivos también deben protegerse en función de su entorno de trabajo, el material que detectan y el lugar donde están instalados.

Si hay contacto, hay que prestar especial atención al material y diseño del sensor. Los alimentos, las bebidas, los productos químicos, las sustancias viscosas, los polvos o los materiales a granel pueden degradar un sensor fabricado con el material inadecuado. Y para cambiar de perspectiva, un sensor puede afectar la calidad del material con el que entra en contacto, como cambiar el sabor de un producto alimenticio. Si se necesita resistencia a los productos químicos, hay disponibles carcasas de acero inoxidable, PTFE y PEEK.

Si bien el material del sensor es importante para su funcionalidad, el diseño físico del sensor también es importante. Un entorno de trabajo puede implicar procesos de lavado o requisitos de higiene. Si ese es el caso, el diseño del sensor debe permitir que el agua y los agentes de limpieza se escurran fácilmente, mientras que los requisitos de higiene exigen que el sensor no tenga espacios o grietas donde se pueda acumular material y albergar bacterias.

Los sensores capacitivos sin contacto pueden tener su propio conjunto especial de requisitos. Pueden detectar material a través de las paredes de un tanque, según el tipo y el grosor del material de la pared del tanque. Las paredes de plástico y los envases no metálicos presentan un desafío menor. Los diferentes estilos de carcasa (cilíndricos planos, discos y estilos de bloque) tienen diferentes capacidades de detección.

La tecnología capacitiva más nueva está diseñada como una cinta adhesiva para medir el material dentro de un tanque o recipiente de forma continua. Disponible con carcasa de acero inoxidable, plástico o PTFF, funciona particularmente bien cuando hay poco espacio disponible para detectar a través de una pared de plástico o vidrio de 8 mm o menos.

Cualquiera que sea la configuración, los factores ambientales y los factores de instalación pueden afectar la funcionalidad de los sensores fotoeléctricos y capacitivos, a veces llevándolos a un final prematuro. Los detalles como los sistemas de montaje y los materiales de los sensores pueden no ser los primeros requisitos que se buscan, pero son características importantes que pueden prolongar la vida útil de tus sensores.

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¿Cómo funciona la detección de líquidos y burbujas con sensores ópticos Balluff?

En algunas lineas de trabajo de la industria de alimentos y bebidas a menudo tratan con medios líquidos y evaluación de detección de burbujas a través de un recipiente o un tubo. Esto se puede hacer utilizando el principio de absorción o el principio de refracción con sensores ópticos configurados como barrera. Estos están comúnmente integrados en dispositivos médicos o instrumentos de laboratorio.

Esta configuración proporciona importantes ventajas:

  • Detección precisa
  • Capacidad para evaluar medios líquidos
  • Detectar múltiples eventos
  • Alta fiabilidad

¿Cómo funciona?

El principio de refracción se basa en el índice de refracción de los medios. Utiliza una fuente de luz emitida (Tx) que está inclinada para limitar la luz que cae sobre el receptor (Rx, Figura 1). Cuando la luz pasa a través de un líquido, la refracción hace que la luz se enfoque en el receptor como un haz (lo que se conoce como configuración de “haz-haz”). Todos los líquidos y materiales de recipientes comunes (silicio, plástico, vidrio, etc.) tienen un índice de refracción conocido. Estos sensores detectarán esas diferencias de refracción y emitirán una señal.

Se prefiere el principio de absorción cuando el índice de absorción de un medio es alto. Primero, se establece un haz a través de un vaso o tubo (Figura 2). Las fuentes de luz en el rango de 1500 nm funcionan mejor para medios acuosos como el agua. A medida que un líquido de alto índice de absorción ingresa al tubo, bloqueará la luz (lo que se conoce como configuración de interrupción del haz). El sensor detecta esta pérdida de luz.

Las señales discretas de encendido y apagado son fácilmente utilizadas por un sistema de control. Sin embargo, al usar la información del valor de luz real (comúnmente analógico), se pueden extraer más datos. Esto se está volviendo más popular ahora y se puede hacer con cualquier principio de detección. Mediante el uso de esta información de valores de luz, puedes diferenciar entre tipos de medios, medir concentraciones, identificar múltiples objetos (por ejemplo, filtrar en una vía intravenosa y los medios) y mucho más.

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Monitoreo de condición y mantenimiento predictivo: compensaciones de costo-beneficio

En nuestro blog anterior, platicamos los conceptos básicos de la curva de falla potencial (P-F), que se refiere al intervalo entre la detección de una falla potencial y la ocurrencia de una falla funcional. En este articulo, discutiremos las compensaciones de costo-beneficio de varios enfoques de mantenimiento.

En general, el objetivo es maximizar el intervalo P-F, que es el tiempo entre los primeros síntomas de falla inminente y la falla funcional que se produce. En otras palabras, deseamos estar al tanto de una falla inminente lo antes posible para tener más tiempo para actuar. Sin embargo, debe equilibrarse con el costo de los métodos de prevención, inspección y detección.

Hay cuatro enfoques básicos de mantenimiento:

Reactivo

El enfoque Reactivo tiene un costo bajo o incluso nulo de implementar, pero puede resultar en un alto costo de reparación/falla porque no se toma ninguna acción hasta que el activo alcanza un estado de falla. Este enfoque podría ser apropiado cuando el costo de los sistemas de monitoreo es muy alto en comparación con el costo de reparar o reemplazar el activo.

Enfoques reactivos:
• No ofrecer visibilidad
• Arregle solo si se rompe: baja efectividad general del equipo (OEE)
• Alto tiempo de inactividad
• Incertidumbre de fracasos

Preventivo

El enfoque preventivo (mantenimiento a intervalos basados en el tiempo) puede ser apropiado cuando las fallas están relacionadas con la antigüedad y el mantenimiento se puede realizar a intervalos regulares antes de que ocurran las fallas anticipadas. Dos inconvenientes de este enfoque son: 1) el costo y el tiempo de mantenimiento preventivo pueden ser altos; y 2) los estudios muestran que solo el 18% de las fallas están relacionadas con la edad (fuente: ARC Advisory Group). El 82 % de las fallas son “aleatorias” debido a un diseño/instalación inadecuados, errores del operador, problemas de calidad, uso excesivo de la máquina, etc. Esto significa que adoptar el enfoque preventivo puede gastar tiempo y dinero en trabajo innecesario y es posible que no evite fallas costosas. en activos críticos o de alto valor.

Enfoques preventivos:

  • Afinaciones programadas
  • Mayor longevidad del equipo
  • Tiempo de inactividad reducido en comparación con el modo reactivo

Basado en Condición

El enfoque basado en condiciones intenta abordar las fallas independientemente de si se basan en la edad o son aleatorias. Los activos se monitorean en busca de uno o más indicadores de fallas potenciales, como vibración, temperatura, corriente/voltaje, presión, etc. Los datos a menudo se envían a un PLC, HMI local, un procesador especial o la nube a través de una puerta de enlace perimetral. Se establecen límites predefinidos y las alertas (alarma, mensaje del operador, mantenimiento/reparación) solo se envían cuando se alcanza un límite. Este enfoque evita el mantenimiento innecesario y puede dar una advertencia antes de que ocurra una falla. El monitoreo basado en condiciones puede ser muy rentable, aunque las soluciones muy sofisticadas pueden ser costosas. Es una buena solución cuando el costo de falla es medio o alto y los indicadores conocidos brindan una advertencia confiable de falla inminente.

Enfoques basados en condiciones:

  • Basado en condición (PdM)
  • Permite el mantenimiento predictivo
  • Mejora el OEE, la longevidad del equipo
  • Reduce drásticamente el tiempo de inactividad no planificado

Análisis predictivo

Es el enfoque más sofisticado e intenta aprender del rendimiento de la máquina para predecir fallas. Utiliza datos recopilados a través de Condition Monitoring y luego aplica análisis o AI/Machine Learning para descubrir patrones para predecir fallas antes de que ocurran. El hardware y el software para implementar Predictive Analytics pueden ser costosos, y este método es mejor para activos críticos/de alto valor y fallas potenciales costosas.

Enfoques de análisis predictivo:

  • Basado en patrones: información almacenada
  • Basado en aprendizaje automático
  • Mejora el OEE, la longevidad del equipo
  • Evita el tiempo de inactividad

Cada usuario debe evaluar los atributos únicos de sus activos y decidir el mejor enfoque y las ventajas y desventajas del costo de prevención (detección de falla potencial) contra el costo de reparación/falla. En general, un enfoque reactivo solo es mejor cuando el costo de la falla es muy bajo. El mantenimiento preventivo puede ser apropiado cuando las fallas están claramente relacionadas con la edad. Y los enfoques avanzados, como el monitoreo basado en condiciones y el análisis predictivo, son mejores cuando el costo de reparación o falla es alto.

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