Regulación y control. Industria 4.0 por Rafael Ramos Ruiz y Óscar Fernández Ríos

En primer lugar, quisiera y definir, lo que, a mi juicio, se considera la disciplina de la rama de la ingeniera denominada “Regulación y Control”

Esta disciplina de la ingeniería trata de manejar, operar o conducir, aquellas maquinas, sistemas o instalaciones, que funcionan en entornos cambiantes, adaptando su funcionamiento, con el objetivo maximizar los rendimientos de las máquinas, sistemas e instalaciones diseñados.

Un ejemplo utilizado en nuestro día a día; es la conducción de vehículos, ya que, dependiendo de los cambios en el tráfico, trayecto o prisa, adaptaremos la conducción de nuestro vehículo, para alcanzar nuestros objetivos, siendo, por tanto, diferente la conducción por la mañana en un atasco, a la conducción por la noche, hacia un hospital, por motivos de emergencia.

FACTORES IMPORTANTES

Siguiendo con el ejemplo de un vehículo, en este cambio de manejo, operación o conducción, entran en juego varios factores:

El vehículo (máquina, sistema e instalaciones), debe estar diseñado con elementos que puedan permitir al conductor, hacer cambios en su forma de circular. En nuestro ejemplo, todos tenemos interiorizado, que cada vehículo, dispondrá de caja de cambios, volante, acelerador, freno, etc…, es decir Elementos de control

El otro factor, es la pericia y el conocimiento del conductor, adquiridos en la autoescuela por un entrenamiento, certificados en un examen (teórico y práctico), más los años de experiencia. De tal modo, que un conducto novel, deberá conducir a menor velocidad, durante su primer año de carné de conducir.

El tercer factor, es el conocimiento del entorno, es decir, el conocimiento de la carretera por la que circulamos, condiciones del tráfico, posibilidades técnicas de su vehículo. Siguiendo con nuestro ejemplo, vemos como los pilotos de Formula 1, invierten tiempo en conocer y memorizas, las curvas del circuito por el que van a competir, mediante simulador o incluso mediante videojuegos

Por tanto, para el éxito en la apropiada regulación de una máquina, sistema e instalación, es obligatorio disponer tres factores, Elementos de control + Conocimiento del manejo de la maquina + Conocimiento del entorno.

Si uno de estos factores faltara, el éxito en la operación se reduciría notablemente.

Parece lógico suponer que, si condujéramos sin volante, sin freno, sin carné, o si, por el contrario, condujéramos en una carretera comarcal igual que en una autovía las posibilidades de accidente aumentarían.

DESAFIOS Y OPORTUNIDADES

Los conceptos descritos son trasladables a todos los entornos donde la ingeniería aporta valor, ya sea en las instalaciones de climatización, refrigeración, embotellado, depuración de aguas, aeronáutica, desalación de mar, aerogeneradores, barcos, vehículos, maquinaria de construcción, ascensores, etc…y teniendo como gran reto el trabajo en equipo de grupos multidisciplinares que deberán entenderse tanto en la fase de ingeniería, como en la de puesta en marcha y en la de mantenimiento.

Siguiendo con el símil automovilístico, en la Fórmula 1 estamos acostumbrados a escuchar como los pilotos hablan con los ingenieros para diseñar el coche y una vez que esta construido, vuelven a trabajar en equipo para ajustar mejor el diseño. En este caso, el operador, mantenedor e ingeniero, deben estar en continua comunicación, para la mejora continua de los sistemas, con el objetivo de que las hipótesis teóricas establecidas en diseño se refrenden en la práctica, y si no lo hicieran, realizar cambios para que así, se produzca.

Aproximándonos a nuestro sector, en el entorno de la climatización, los sistemas son diseñado por ingenieros, teniendo en cuenta las características constructivas de un edificio, pongamos por ejemplo un edificio de oficinas, en los cuales se han considerado 10 despachos, trabajando 9 horas

Por otro lado, el diseño debe ajustarse a la normativa vigente, (CTE, RITE), los cuales inciden en el respeto de las condiciones de confort en los escenarios más desfavorables, ya sea por en el 100% de ocupación o en las condiciones climáticas más adversas, es decir los días más frio y calurosos de año.

Ahora bien, debemos tener en cuenta, otros escenarios de funcionamiento a lo largo de la vida útil de la instalación. ¿Qué sucederá cuando solo están ocupados 5 despachos?, ¿Y si la carga de trabajo aumenta y las personas deben permanecer más horas en la oficina?. ¿Cómo será el confort, en los meses de primavera y otoño?, ¿Si a futuro cambio la ubicación de los despachos, cual será el confort de los mismos?

Desde el punto de vista de climatización, este diseño es realizado por un equipo de expertos en la materia, normalmente ingenieros mecánicos. Pero, para la operación de los equipos de climatización, debe diseñarse un sistema eléctrico, elegir instrumentación para adquirir datos, y finalmente desarrollar un software con algoritmos y modos de funcionamiento, que satisfagan todos los escenarios descritos.

Por tanto, en el diseño para un sistema de climatización deben trabajar en equipo los arquitectos, ingenieros mecánicos y eléctricos, los de instrumentación y el equipo de desarrolladores de software, que hacen un total de cinco especialidades diferentes. Este es, a mi juicio, el gran reto y también la gran oportunidad, ya que, aunque todos son especialistas de una rama de la ingeniería, pero deben procurar tener conocimientos amplios y actitudes empáticas y abierta para entender, los puntos de vista de otros especialistas.

El mismo esquema de trabajo, se repite en otros sectores, en los proyectos de refrigeración, por ejemplo, ya sea comercial o industrial, el grupo de trabajo suele estar formado por un ingeniero mecánico, experto en refrigeración, ingeniero eléctrico, instrumentación, desarrolladores de software e instalador frigorista.

Si nos fijamos en el sector de tratamiento de agua será exactamente igual, con el añadido que existirá un ingeniero químico, experto en el proceso de agua.

Profundizando en la figura del experto en “Regulación y control” y, dependiendo de la dimensión de la empresa, en muchos casos podrá asumir las funciones de instrumentista e ingeniero eléctrico, siendo un nexo entre las fases de ingeniería, puesta en marcha y operación.

1. En la fase de ingeniería tendrá que entender los conceptos físicos que le transmitan los ingenieros de climatización, refrigeración o químicos para convertirlos en algoritmos de control, los cuales se implementaran mediante el programa de software en la interfaz de usuario elegida, que puede ser un ordenador industrial, un autómata (PLC), un control dedicado o similar.
2. Una vez desarrollado el software con las hipótesis teóricas, definidas en fase de ingeniería, se experimentará en la puesta en marcha si esas hipótesis se confirman en la práctica y, de no ser así, se deberán corregir todas aquellas que no lo hagan.
3. Al finalizar la puesta en marcha se deberá comunicar a los expertos mecánicos que hipótesis se cumplieron y cuáles no, para mejorar diseños futuros.
4. Por último, el experto en regulación y control puede ser la figura encargada de enseñar y dar soporte al operador de la planta, para explicarle cómo debe funcionar la instalación y resolver las dudas o cambios que puedan surgir en el normal funcionamiento de la misma, ya que el escenario en que se hace la puesta en marcha puede sufrir modificaciones.

Por todo lo anterior, la figura del experto en “regulación y control” debe tener además un amplio conocimiento de los entornos a controlar ya sea en climatización, refrigeración, agua, etc…

FUTURO INDUSTRIA 4.0

Mirando al futuro, este se antoja ilusionante para aquellos que se dedican a la regulación y control, ya que el desarrollo de la industria 4.0 nos permitirá analizar y comprender con más datos nuestras instalaciones y así tomar mejores decisiones  

Con la ayuda del Big Data y los nuevos sistemas basados en inteligencia artificial, podremos anticiparnos a escenarios y adaptar el control de los procesos para su optimizar su respuesta a los cambios que se dan en los mismos.

Conectar la operación y mantenimiento de las plantas con la cadena de producción y con el negocio, derivará en un incremento del rendimiento, haciéndonos más agiles, flexibles y fiables.

Esta nueva tendencia, se une a la ya consolidada reducción de consumo energético en todo tipo de instalaciones, ya sea residencial, comercial e industrial, pero ahora hace que cobre más importancia y fuerza, ya que se pueden implementar medidas de ahorro energético basadas en los datos recogidos en tiempo real.

Los profesionales dedicados a esta disciplina, al fin y al cabo, serán quienes desarrollen herramientas tecnológicas, para cubrir la necesidad que menciono Peter Druker:

 “Lo que no se mide, no se puede mejorar” o satisfacer el ímpetu de conocimiento para adaptarnos a nuevos escenarios, que ya indicó Ortega y Gasset:

“No sabemos lo que nos pasa y eso es precisamente lo que nos pasa”.