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Actualizando el mundo industrial para el siglo 21

  • Con una forma más fácil de cambiar el cableado en grandes proyectos industriales, Emerson desarrolla una solución elegante a un problema que representa miles de millones de dólares

    ​ilustración por Matt Stevens

    La forma en que la tecnología moderna se abre paso a través de tareas antes complicadas no es nada nuevo para quien tenga un teléfono inteligente; que es casi todo el mundo. “Hay una aplicación para eso” se ha convertido en cliché porque es cierto, existe una aplicación incluso para tareas de alto nivel, desde diagnóstico médico e investigación de casos legales, hasta transacciones financieras y análisis de sistemas en tiempo real.

    ¿Pero qué ocurre si la tarea es mucho más grande, más compleja logísticamente y más intensa que otras en términos de capital? Digamos que usted necesita ayuda para construir una plataforma de perforación petrolera en el mar. Ensamblar la magia de la tecnología para un proyecto como ese es obviamente más complicado que para aplicaciones de consumo diario; pero también es una oportunidad mucho más atractiva financieramente para las compañías que llevan adelante ese esfuerzo y para sus inversionistas.

    Con bastante frecuencia, la complejidad, escala y los inquebrantables requerimientos de grandes proyectos de construcción representan costos adicionales enormes e impredecibles: dos tercios de los proyectos con presupuestos de miles de millones de dólares exceden las proyecciones de costo y de tiempo todos los años.

    Tomemos el caso real de un pozo de perforación en el Mar Caspio, un proyecto de 13 mil millones de dólares emprendido en el 2000 por un consorcio de grandes empresas petroleras y la compañía petrolera estatal de Kazajstán para extraer petróleo del campo de Kashagan, el mayor descubrimiento petrolero en treinta años. Quince años después, de acuerdo a The Economist, el costo del proyecto está previsto en $43 mil millones; es decir, $30 mil millones más y más de tres veces el estimado original, y no se espera que produzca petróleo hasta por lo menos el próximo año. Existen muchas razones por las que se puede producir un error tan grande como ese, pero una de ellas es la enorme envergadura y complejidad de esa labor.

    Las soluciones tecnológicas para problemas como ese se desarrollan más lentamente que para las aplicaciones de consumo diario, pero en algunas formas el diseño y operación de planta han estado por delante de la curva digital.

    Acabamos de empezar a hablar sobre cómo los sensores en el “hogar conectado” del futuro automatizarán procesos y anticiparán problemas en sistemas HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado) y de seguridad en el hogar, por ejemplo; pero las industrias que dependen de grandes plantas de procesamiento (compañías productoras de petróleo y gas, refinerías, minería, químicas y farmacéuticas) por décadas han estado usando sensores para monitorear y operar sus plantas.

    “Desde el desarrollo de microprocesadores, instrumentos interconectados en red”, dice Peter Zornio, director y gerente de estrategia de Emerson Process Management, “las empresas en estas industrias han estado explorando ávidamente cómo usar sensores para hacer que sus procesos sean más confiables, eficientes y seguros. Debido a que no había Internet cuando comenzamos, no se llamó Internet de las Cosas, pero tenía su base en el mismo concepto: integración de enormes cantidades de datos de sensores inteligentes para lograr una mejor toma de decisiones”.

    Veinticinco años después, una enorme planta petroquímica integrada puede tener más de 50,000 sensores informando y midiendo a cada momento el proceso de producción, desde la presión de líquidos, temperaturas y niveles de caudal en tuberías, hasta la eficiencia operativa de los equipos que hacen funcionar la planta. El análisis de los datos de entrada de estos sensores por parte de los sistemas de control de la planta gobierna las instrucciones de salida para las válvulas y elementos de control, y en todos los casos, esa comunicación de entrada-salida depende de un par de cables para cada dispositivo de campo. Sí, los sistemas inalámbricos vienen en camino, pero el consumo de energía de los dispositivos exige que los sensores de actualización rápida deban tener cables… por ahora.

    Una de las causas de gran parte de los excesos de presupuesto en la construcción de una nueva planta, son los cambios de diseño a mitad de camino; cambios que son endémicos en proyectos enormes y costosos simplemente porque son enormes y costosos: Hay tanto en juego, que el mandato de incorporar toda mejora posible es irresistible, y los diseños se hacen a medida. Estas “órdenes de cambio” crean un efecto dominó de re-ingeniería, cambios de documentación y aumento de costos laborales.

    Imaginemos lo siguiente: usted tiene decenas de miles de sensores, cada uno conectado a un par de cables que van y vienen de los controladores en toda la planta; y de repente llega una orden de cambio que altera los parámetros de operación o el diseño físico, y exige que cientos de miles de sensores y pares de cables sean cambiados de lugar.

    Ese fue exactamente el problema que Zornio y su equipo en Emerson enfrentaron cuando un ingeniero jefe de una de las principales compañías petroleras acudió a ellos en busca de ayuda: “Nosotros conocíamos ese problema, por supuesto”, recuerda Zornio, pero él dijo, “no, ustedes no entienden. Cuando alguien hace un cambio a última hora en el proceso, de repente soy yo quien está en la posición crítica. Yo soy la vía práctica. Todos están a mi alrededor esperando que haga funcionar esta planta de miles de millones de dólares, y el obstáculo soy yo. Ustedes tienen que ayudarme. Tiene que haber alguna forma de que yo pueda cambiar el cableado de forma flexible en lugar de hacer reingeniería sobre el diseño'”.

    El resultado fue una nueva tecnología llamada CHARMs. El nombre es una síntesis de CHARacterization Module (módulo de re-caracterización), pero puede que ese ingeniero jefe lo considere realmente encantador: Resolvió el problema de millas de pares de cables punto a punto al llevar los cables de cada sensor de la planta a gabinetes electrónicos locales, donde se conectan a módulos intercambiables que simplemente encajan en su lugar. En un sistema CHARMs, la ruta de los datos puede modificarse con simplemente mover un módulo de una posición a otra en los gabinetes. En resumen, ofrece la flexibilidad necesaria para lidiar con los inevitables (y costosos) cambios durante la construcción de una planta.

    Tras más de cuatro años de desarrollo, CHARMs ha recuperado la inversión del departamento de investigación y desarrollo de Emerson múltiples veces en ahorro para sus clientes; uno de los cuales afirma haber ahorrado casi la mitad del costo regular de recableado.

    “Es cierto que ahorran mucho en recableado y trabajo adicional”, dice Zornio, “pero eso no es nada en comparación con cuánto se ahorra y cuánto se gana al permitir un arranque de la planta más temprano, al no verse obligados a tener una planta inactiva mientras se realizan los cambios de cableado”.

    Para una persona común, una solución de cableado puede no tener el atractivo de una nueva aplicación para teléfonos inteligentes; pero para el balance financiero de los clientes industriales de Emerson y sus inversores, es toda una maravilla.​