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Cómo la tecnología termográfica aumenta el valor añadido en la industria

En este episodio de podcast, Dylan Erwin explora cómo la tecnología de imágenes térmicas puede mejorar la productividad de la planta.

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Este podcast fue publicado originalmente por Plant Services el 27 de mayo de 2021.

Dylan Erwin es Director Técnico de Ventas en Fluke Process Instruments y antes trabajó, entre otras cosas, como Director de Innovación y Jefe Regional de Ventas. Dylan obtuvo su título de licenciado en ingeniería mecánica en la Montana State University y en los primeros años de su carrera profesional se dedicó al ámbito de la automatización industrial. Hace poco, Dylan habló con Thomas Wilk sobre las muchas posibilidades de uso de los equipos termográficos en la producción y sobre el futuro de la tecnología incluyendo la introducción de la cámara termográfica TV40 de Fluke Process Instruments.

PS: En el pasado año de la pandemia hemos observado un renovado interés por la térmica en general. Sin embargo, una encuesta llevada a cabo por Plant Services demuestra que la mayoría de nuestros lectores ya llevan algún tiempo usando los infrarrojos como tecnología. ¿Podría pronunciarse sobre algunas de las aplicaciones en las que tradicionalmente la tecnología termográfica desempeña un papel importante en la industria?

DE: Sí, es cierto, y para empezar: Usted tiene razón. La tecnología termográfica ya existe desde hace mucho tiempo. Supongo que sus lectores estarán muy familiarizados con el uso de cámaras termográficas portátiles para la supervisión de dispositivos mecánicos o eléctricos, instalaciones o puntos de sobrecalentamiento, en los que probablemente se ha producido o es inminente un fallo. Este tipo de aplicación se puede encontrar prácticamente en todas las instalaciones industriales, desde las plantas de producción hasta las empresas suministradoras. Esta tecnología es genial, tiene este llamativo atractivo de la visualización, ¿cierto?, donde antes había termómetros manuales de infrarrojos o pirómetros, ¿verdad?, simplemente sensores de temperatura sin contacto que probablemente llevan aún más tiempo en el mercado, pero que no ofrecen la misma posibilidad de orientación que la cámara termográfica con la que se puede ver la distribución de la temperatura y realmente se puede detectar donde se encuentra el punto de sobrecalentamiento.

Si bien los dispositivos portátiles son unos medios auxiliares fantásticos para esta tarea y suministran valiosa información, solo pueden suministrar dicha información si realmente se utilizan. Por este motivo ha aumentado el interés por la monitorización continua e ininterrumpida de la temperatura, sobre todo en las zonas que son especialmente importantes para el funcionamiento de la instalación bajo los aspectos de la productividad y la seguridad.

PS: Estamos viendo que también aumenta el interés por la monitorización remota 24x7 incluyendo la monitorización térmica. He podido observar que una de las aplicaciones menos comunes para los procedimientos térmicos es el mantenimiento de la calidad del producto y en general la productividad de una fábrica. ¿Puede decirnos qué es lo que usted ha observado al respecto en la práctica?

DE: La temperatura es frecuentemente un criterio importante para la calidad. Para crear un contexto adicional y explicar el volumen o el alcance de algunas de estas aplicaciones, además de cámaras termográficas estacionarias con una amplia gama de instrumentos de proceso ofrecemos también sensores de temperatura infrarrojos de un solo punto, ya sabe, pirómetros, y cuando les explico a amigos o conocidos nuevos a qué me dedico, les digo que somos parte de unos procesos en los que se produce de todo, desde los nachos hasta los chips de su smartphone. Los sistemas de imagen estacionarios tienen un alcance similar porque ofrecen un valor añadido y se pueden utilizar en la fabricación de productos alimenticios, aparatos médicos, medios de transporte, metales y materiales de construcción - la lista es larga.

Con respecto a la calidad hay dos grupos principales en los que clasificaría estas aplicaciones: El primero es el control de calidad 100% o el control de proceso Aprobado/Desaprobado. Si usted se imagina la luneta trasera de su coche, esta tiene una rejilla térmica que cuando se pulsa un botón y los hilos se calientan la mantiene limpia para que usted tenga una buena visibilidad. Estos fabricantes hacen pasar cada una de estas lunetas traseras por una estación de prueba, y nosotros las supervisamos con una cámara termográfica para garantizar que los elementos se calientan correctamente, que no hay interrupciones, que se trata de un circuito eléctrico continuo y que no presentan fallos antes de que se envíen a la fábrica de montaje.

Otro ejemplo del sector del automóvil: Componentes de plástico o cajas para electrónica u otras piezas, ¿de acuerdo? Hay muchos procedimientos de soldadura con ultrasonidos-láser, y con la cámara termográfica no solo se pueden ver por completo los cordones de soldadura sino que también es posible medir la temperatura a lo largo de los mismos. Una temperatura demasiado fría podría indicar que la soldadura no se ha llevado a cabo realmente y que no se ha producido un sellado estable. Para volver al ejemplo de los ultrasonidos: Si las dos piezas a unir no se presionan suficientemente la una contra la otra no se deriva la energía térmica y la soldadura podría presentar una debilidad en este punto. Los fabricantes que se aseguran de que sus productos se corresponden con las especificaciones antes de ser entregados a la cadena de suministro o a los consumidores son un buen ejemplo en este contexto.

Otro aspecto en lo relativo a la calidad es, en mi opinión, un control más generalizado del proceso donde uno no se limita a garantizar que un determinado producto o pieza cumpla los requisitos establecidos sino aquel en el que los fabricantes líderes recopilan información para efectuar más investigaciones y análisis con objeto de comprender los cambios en el proceso e incluso identificar de forma indirecta los problemas de los dispositivos y del mantenimiento. Si usted tiene, por ejemplo, un material suplementario que se debe calentar o secar de algún modo y cuenta con una cámara termográfica que supervisa la cinta transportadora mientras recorre la línea de producción o mientras sale del horno, entonces un tramo frío de esta cinta le dirá: "Cuidado, a lo mejor hay un quemador en el horno que no funciona bien, deberíamos investigarlo antes de que se produzcan más problemas." He aquí solamente algunos ejemplos del ámbito de la calidad.

En lo que se refiere a la productividad, ya he mencionado algunos de los componentes de equipo o instalaciones críticas que son de la mayor importancia para el funcionamiento de una fábrica. Un ejemplo: En una acería - de las que hay muchísimas - se emplea un cucharón que es totalmente distinto al cucharón que se suele utilizar para servir comida. Este cucharón, llamado crisol, es un recipiente macizo revestido con ladrillos refractarios en el que se transporta el acero fundido procedente del horno a la siguiente fase del proceso, sea cual sea su posterior moldeado. A menudo hay varios de estos crisoles que están constantemente en funcionamiento. Si se cuenta con varias cámaras termográficas estacionarias que permiten inspeccionar cada uno de estos crisoles mientras recorren cada ciclo, se podrá ver si el material refractario posiblemente está desgastado -lo que indica un punto de sobrecalentamiento- lo que a su vez permitirá al operario activar una alarma. Si en este eslabón de la cadena de producción se produce un error dando lugar a un reventón surge un gran problema para la productividad y en consecuencia para la seguridad si se derrama acero fundido.

Otro ejemplo en el ámbito de las instalaciones críticas son las caleras en una cementera o en una papelera, unos enormes hornos rotativos y una de las más grandes máquinas industriales que existen. Si se quema la envoltura formándose un agujero se tiene un considerable problema por el tiempo de inactividad. Al fin y al cabo, estos hornos funcionan ininterrumpidamente las veinticuatro horas y el explotador no se puede permitir el lujo de tenerlos inactivos durante mucho tiempo. A esto se añade el hecho de que se debe contar con costes adicionales y que, por tanto, se tiene que intentar acelerar la reparación. Esto se habría podido impedir diciendo simplemente: "Tenemos que sustituir esta envoltura en la próxima parada."

PS: Estamos observando que muchos usuarios finales combinan la tecnología termográfica con otros conjuntos de datos, por ejemplo, como usted ya dijo con ultrasonidos y a veces también con sistemas de captura de movimiento, pero que a menudo solo la utilizan como un conjunto de datos independientes para la supervisión de estado. En el contexto de las cámaras termográficas quería preguntarle especialmente por la cámara termográfica TV40 de Fluke Process Instruments. ¿En qué se distingue esta cámara especial de las demás cámaras termográficas del mercado?

DE: El valor de la TV40 no solo resulta de la cámara en sí sino de la solución global que ofrece. Tenemos, por ejemplo, una serie de accesorios que permiten su funcionamiento en entornos industriales severos. Además, ofrecemos un equipo de red para conectar el dispositivo a su sistema de control o a los ordenadores de la sala de control, y también hay algunos objetivos intercambiables que pueden o bien ampliar o bien enfocar el campo de visión. También ofrecemos una cámara estándar instalada para la transmisión simultánea de la imagen visual y la imagen térmica lo que les resulta muy importante a algunos de nuestros clientes. Además, hay un mecanismo giratorio e inclinable que permite montar la cámara y optimizar la zona de detección. Puede orientar la cámara en un arco de 360°, hacia arriba y hacia abajo, para tener una excelente visión de la zona. Hay muchos componentes adicionales que nos permiten encontrar la mejor solución del sistema para prácticamente todas las aplicaciones.

La principal característica distintiva del sistema radica en el software ThermoView que entrelaza todo entre sí. El software dispone de algunas funciones de automatización muy potentes - podría hablar todo el día sobre ellas - pues se trata, por ejemplo, de alarmas, señalización, registro de datos, la posibilidad de enviar automáticamente un correo electrónico con una imagen térmica como adjunto. Todo ello se puede combinar con funciones fundamentales y/o lógicas para poder conectar también los datos introducidos por el sistema de control del cliente, p.ej. un disparador para controlar algo o simplemente para trabajar sobre la base de una determinada condición de tiempo. Existe gran cantidad de funciones y los programas que se pueden idear pueden ser profundos y complejos. A pesar de ello, ofrecen un manejo bastante intuitivo. Por ejemplo, hace poco acudimos a una de nuestras filiales de Fluke para grabar fotos y vídeos con fines de marketing y uno de nuestros directores de marketing que no tenía ninguna experiencia con el producto pudo configurar la cámara, ejecutar el software, establecer una conexión y hacer un streaming en cuestión de pocos minutos. O sea, el manejo resulta realmente muy fácil.

Aunque yo no soy ningún ingeniero de control o de automatización pude visitar personalmente a los clientes para desarrollar programas junto con ellos. Antes había mencionado el ejemplo del control Aprobado/Desaprobado, pero ajustamos una serie de áreas de interés. Ajustamos determinadas condiciones de temperatura para garantizar que estos elementos se calientan hasta un determinado rango de temperatura, lo combinamos con un disparador del PLC y lo retornamos o bien como señal de Aprobado o como señal de Desaprobado para controlar esta acción automatizada. Es aquí donde hemos visto gran parte del valor añadido: Los clientes son capaces de configurar programas muy sofisticados para una monitorización 24/7 y automatización sin necesitar de un tercero para su integración o de una programación del software específica para el cliente.

PS: Eso es estupendo, y es importante poder arrancar sin necesitar del apoyo de un socio integrado para ponerlo todo en marcha.

DE: Sí. Y por último quisiera elogiar a nuestro equipo para aplicaciones y soporte técnico que siempre está dispuesto a ayudar en la configuración y en la solución de problemas ya sea por vía remota o in situ. Hacen un gran trabajo.

PS: Eso es genial. Cada x meses parece haber una innovación en el ámbito de la tecnología termográfica. ¿Qué progresos ve usted en los próximos cinco años que podrían resultarles interesantes a nuestros oyentes?

DE: En primer lugar quisiera pasar revista a los últimos cinco años para ver qué es lo que hemos logrado. Las propias cámaras han ido mejorando claramente con una mayor resolución de píxeles y con tasas de streaming más rápidas. Además hay posibilidades de comunicación e integración más flexibles, así como algunas funciones independientes que han hecho su aparición. Y pienso que esta evolución proseguirá paralelamente a las tendencias tecnológicas generales como formatos más pequeños y con un mayor rendimiento. No quiero decir que desde la perspectiva de la medición o de la visualización, es decir de la capacidad de la cámara de medir y de ver, nos encontremos con un muro infranqueable pero recibimos ya gran cantidad de datos. Para la TV40 esto se traduce en una resolución de 640 x 480 píxeles con hasta 60 imágenes por segundo. Son más de 18 millones de mediciones de temperatura discretas por segundo.

Es una parte del marketing de la que nos gusta presumir. Pero, en mi opinión, la cantidad de datos ya casi se está haciendo demasiado grande. Lo realmente importante es seleccionar los datos adecuados para luego hacer algo con ellos. O sea, se hará mayor énfasis en la simplificación y racionalización de las medidas correctivas sobre la base de los datos de temperatura importantes. Mucho de ello se hará posible a través de una integración más sencilla, el perfeccionamiento de la interoperabilidad con diferentes sistemas de control y protocolos de comunicación, el acceso remoto para emplazamientos no tripulados, y no necesariamente solo por una ubicación remota allí fuera. Si dispone de un sistema giratorio e inclinable que supervisa una central de transformación, a lo mejor se encuentra en este momento en la fábrica y quiere ver cómo se desarrolla nuestro proceso en el otro extremo de la fábrica sin tener que recorrer todo el camino hasta allí. O sea, se trata de permitir el acceso inmediato a los datos, independientemente de donde uno se encuentra.

A la par que la concienciación sobre esta temática sigue incrementándose hemos observado cierto interés por parte de las compañías de seguros y las autoridades reguladoras que se enfoca más bien en la seguridad. Ejemplos para ello son la prevención y la detección de incendios. No comercializamos estos dispositivos como detectores de incendios -no están pensados para ello- pero con algunas de sus funciones se puede detectar una formación de calor antes de que se produzca un incendio potencial, como por ejemplo en la supervisión de reservas de carbón o biomasa.

La integración de herramientas de IA probablemente se iniciará en un futuro no muy lejano. Es difícil decir en qué podría consistir exactamente, a lo mejor en un software más inteligente, como sería él de la configuración intuitiva de zonas de interés si usted fabrica una pieza habiendo ya configurado el correspondiente programa de automatización y teniendo ahora que iniciar la fabricación de una pieza nueva. A lo mejor es una función de copiar y pegar y luego un software que dice: "Oye, nos hemos dado cuenta que estás haciendo algunas cosas de una forma diferente; deja que intentemos aclararlo por ti." Se podría tratar de la detección de defectos en la propia imagen: a lo mejor ha configurado sus zonas de interés sobre la base de parámetros establecidos, pero si el dispositivo detecta casualmente una mancha fría u otro evento de temperatura anormal en otro punto podría tratarse de una buena herramienta.

Incluso podría ser, hemos oído este término, el Internet industrial de las cosas, Industrie 4.0, ¿correcto?, es la integración de varios flujos de datos donde este sistema de análisis térmico podría decir: "Oiga, sabemos que en las próximas semanas hará más frío fuera; a lo mejor debería adaptar como corresponde las temperaturas de sus hornos para garantizar que no haya desviaciones en el producto acabado." O sea, en este ámbito quedan muchas cosas por ver. Seguramente será muy interesante ver cómo todo evoluciona realmente y qué aceptación tendrá en la industria.