El monitoreo puede ser considerado como una etapa de diseño que sirve para asegurarse de que las mediciones más importantes sean identificadas y que los sensores requeridos para obtener dichas mediciones funcionen correctamente. El propósito más importante del monitoreo radica en el hecho de estar al tanto de las condiciones en que se encuentra el proceso, es decir diagnosticar cualquier problema que se presente en esta y evitar que llegue a grados mayores, y no solo detectar la falla sino también saber en qué parte se produjo la misma. El resultado del diagnostico puede ser utilizado por los ingenieros como una base para mejorar la calidad de los productos, el rendimiento del equipo y por supuesto las ganancias, todo esto a través de pequeños cambios en las condiciones de operación, el diseño del control y el equipo del proceso.
Con todo lo anterior, para tener control del sistema, es necesario conocer y entender el funcionamiento del proceso, a lo cual se agrega un rápido acceso a la información necesaria para poder realizar las manipulaciones al equipo y/o instrumentos. Las alarmas pueden ayudar al operador a monitorear gran cantidad de variables a través de dibujos dinámicos que avisen cuando alguna variable está fuera de sus rangos de operación.
En algunos casos, el estado de procesos importantes puede ser estimado por el número de variables con el que este cuenta. Algunas de esas variables indican el rendimiento total del proceso. Es útil indicar el rendimiento total de la planta pero generalmente no es un dato directo ni completo. Sin embargo, monitorear el estado individual de los procesos proporciona información confiable y útil.
El tiempo en el que un sistema de control se encuentra operando de forma automática puede ser monitoreado, además puede determinarse, a través de la dinámica del sistema, datos acerca del estado del mismo en función del control.
3.7.1. Gestión de alarmas
Una alarma expresa una situación anormal que puede causar importantes incidentes y perdidas de producción y, en casos extremos, de vidas. A veces, la gestión de las alarmas no ha sido estudiada desde el punto de vista de ayuda al operador de la planta, por lo que suele haber demasiados puntos de alarma. De este modo, el operador ve normalmente a las alarmas como una molestia en lugar de una ayuda.
Las alarmas se basan en la vigilancia de los parámetros de las variables del sistema. Son los sucesos no deseados, porque su aparición puede dar lugar a problemas de funcionamiento. Este tipo de sucesos requiere la atención de un operario para su solución antes de que se llegue a una situación crítica que detenga el proceso o impida seguir trabajando.
Las alarmas suelen estar centralizadas y clasificadas en grupos para mejorar su gestión, de la misma manera se les puede asignar una prioridad, de modo que si aparecen varias de forma simultánea, las más importantes aparezcan primero.
3.7.2. Mantenimiento.
En los meses que siguen a la puesta en marcha del sistema de reutilización de aguas tratadas, surgen problemas que cada vez son menos importantes, que van solucionándose poco a poco y otros que son resueltos directamente por el servicio de mantenimiento.
Los equipos requieren un mantenimiento para su funcionamiento. Este mantenimiento puede ser:
Correctivo: los equipos se reparan cuando fallan por completo o cuando están
ya en su etapa final de desgaste, cuando su coste de servicio es extremadamente alto. En el caso de instrumentos en lazos críticos puede presentarse un paro parcial o total del sistema.
Preventivo: los equipos se revisan a intervalos regulares de acuerdo con su historial de averías en el sistema y las recomendadas por el fabricante. Las revisiones se planifican por anticipado presumiblemente en las fechas de paro del sistema y estando en servicio, preparado con los aparatos, piezas de recambio y recursos humanos necesarios. Una desventaja de este método es que se revisan los equipos sin necesidad.
Predictivo: los equipos se revisan de acuerdo con el dictamen realizado mediante los aparatos que avisan del posible fallo del equipo en un tiempo determinado.
La seguridad del funcionamiento de los elementos de medición y transmisión depende de la correcta aplicación y de la instalación adecuada del equipo.
Existen programas de mantenimiento, que facilitan en aprovisionamiento de piezas de recambio, el mantenimiento del stock mínimo, los trabajos correctivos, los históricos de averías en los equipos e instrumentos, etc.
En la gestión del mantenimiento intervienen conceptos tales como:
Fiabilidad: Probabilidad de que un instrumento o equipo funcione sin averías al cabo de un tiempo determinado.
Mantenibilidad: probabilidad de que un fallo sea reparado antes de un tiempo transcurrido desde que se detectó el fallo.
Disponibilidad: probabilidad de que un instrumento o equipo esté disponible dentro de un intervalo de tiempo determinado.
El mantenimiento puede ser contratado o propio. El primero se utiliza en las puntas de trabajo del sistema, en los trabajos de mantenimiento programados y también en las reparaciones de ampliación y en obras nuevas. En el caso del segundo, el proveedor puede aportar un contrato de mantenimiento, permanente y revisable cada año, en el cual se fijan las piezas de recambio.
3.7.3. Generación de informes.
Es cada vez más común la tendencia a complementar las funcionalidades de adquisición de registro de datos y generación de alarmas con la capacidad de generar informes, los cuales ayudan a la toma de decisiones.
Por ejemplo, es interesante disponer de información referente a: Situación del sistema.
Producción en tiempo real.
Generación y registro de alarmas.
Adquisición de datos para análisis de históricos, control de calidad, cálculo de costos, mantenimiento preventivo.
Gestión de mantenimiento.
La interacción entre las áreas de gestión y producción necesitan de herramientas que permitan la generación automática de informes adaptados al informe de gestión de la empresa.
Existen paquetes que ya disponen de este tipo de herramientas incorporadas, pero también podemos encontrar aplicaciones con funciones de consulta para extraer información y presentarla en formatos compatibles para otras aplicaciones más específicas.
3.7.4. Hardware del sistema de control automatizado.
Esta sección describe las opciones de hardware del sistema de control para implementarse en el tratamiento del agua.
3.7.4.1. Controlador lógico programable.
Los controladores lógicos programables (PLC’s) son microcomputadoras con un propósito especial y de nivel industrial con subsistemas de entradas y salidas (I/O) para el monitoreo y control de los procesos y equipo. Los PLC’s fueron diseñados originalmente para aplicaciones de fábrica donde fueron usados para actividades de control secuencial cuando los cambios fueron hechos en las líneas de producción. Los PLC’s son excelentes opciones para aplicaciones de tratamiento de agua cuando múltiples PLC’s están conectados en red a las estaciones de trabajo con enlaces de datos de alta velocidad.
3.7.4.2. Unidades terminales remotas.
Al igual que los PLC’s, las unidades terminales remotas (UTR’s) son microcomputadoras con un propósito especial y de nivel industrial con subsistemas de entradas y salidas (I/O) para el monitoreo y control de los procesos y equipo. Las diferencias entre PLC’s y UTR’s disminuyen mientras los productos evolucionan. Sin embargo, aún puede haber algunas distinciones. Aunque un adaptador de comunicaciones serial puede ser adaptado a un PLC para comunicaciones de modem, los UTR’s fueron originalmente diseñados para ser instalados en sitios remotos, enlazados a una estación central enlazada por teléfono o radio. Las UTR’s tienden a tener capacidades de comunicación algo más sofisticadas, como puertos de acceso de datos para comunicaciones duales y protocolos de control.
3.7.4.3. Sistemas de control distribuido.
Aunque las UTR’s y los PLC’s pueden estar colocados en una arquitectura distribuida junto a una red de trabajo, y supervisados por un sistema de computadora, algo más avanzado es distribuir las funciones del sistema del computador supervisorio en controladores a sí mismos. Los verdaderos sistemas de control distribuido (SCD’s) están ajustadamente integrados a las soluciones de hardware y software para una planta de control. Las estrategias de control pueden ser rápidamente desarrolladas en un SCD a través del uso de herramientas de configuración de gráficas. La nueva lógica de control puede ser probada y depurada usando datos de la planta en vivo sin irrumpir en el proceso.
3.7.5. Software del sistema de control automatizado.
Esta sección describe las herramientas del software del sistema de control automatizado disponibles para las operaciones del personal.
3.7.5.1. Sistemas expertos.
Los sistemas expertos son herramientas de software diseñadas para aplicar reglas tomadas de un conocimiento base (basado en años de experiencia para el tratamiento de agua por operadores de planta) en función de los datos actuales para recomendar acciones apropiadas para ser tomadas por el operador.
3.7.5.2. Redes neuronales.
Las redes neuronales son aplicaciones de software basados en los procesos neuronales. Las “neuronas de entrada” pasan datos a través de redes paralelas a redes seriales de “neuronas de salida”. Las redes neuronales son lo mejor en cuanto a resolver problemas que involucran asociación, comparación, predicción y reconocimiento.
3.7.5.3. Información del flujo para aplicaciones del computador avanzado.
Una base de datos en tiempo real en un computador de monitoreo del proceso en una planta de tratamiento, puede estar compartida con otras aplicaciones computarizadas. Por ejemplo, los datos de la calidad del agua pueden estar compartidos con un sistema de administración de información en un laboratorio. Las combinaciones de los datos en la calidad de agua y en el estado del equipo pueden ser enlazados a un sistema experto.